Elektronenbeugung - De Broglie

[Christoph E. (stoppi)]

Hallo!

Ich habe ja unlängst nach Leuchtpulver gefragt, welches auf Elektronen 
reagiert. Auf aliexpress habe ich dann entsprechendes gekauft. Ziel war 
es, eine Elektronenbeugungsröhre komplett selbst zu basteln.

Da ich aber nur Zugang zu einer doppelstufigen Drehschieberpumpe habe 
(Enddruck ca. 1 Pa) und dadurch die freie Weglänge der Elektronen erst 
im mm-Bereich liegt, habe ich mich entgegen meinen Gewohnheiten doch auf 
die Suche nach einer kommerziellen Beugungsröhre gemacht.

Glücklicherweise bin ich letzte Woche auf ebay-kleinanzeigen auf eine 
solche gestoßen. Ich konnte die nette Verkäuferin noch auf 120 Euro 
runterhandeln. Es handelt sich um das Modell Leybold 555 17.

Die maximale Beschleunigungsspannung beträgt 5kV, der maximale 
Anodenstrom 200µA und der Heizstrom 0.3A. Diesen Teil des Aufbaus setze 
ich aber selbst um. Zum Einsatz kommt für die Heizspannung ein 6V/3VA 
Trafo mit einem 10Ohm-3W-Potentiometer zum Einstellen des Heizstroms. 
Die Hochspannung liefert wie so oft in meinen Projekten ein 
CCFL-Inverter + Hochspannungskaskade. Dieser wird über einen LM317 mit 
einer variablen Spannung von 1-10V versorgt, sodass sich eine 
Ausgangsspannung von rund 1kV-6kV ergibt. Die Hochspannung messe ich mit 
einem digitalen 2kV-Voltmeter 
(https://de.aliexpress.com/item/32991127482.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.3f0a4c4dMfgcfk), 
welches zwecks 1:10-Teilung einen 180 MOhm-Vorwiderstand verpasst 
bekommen hat. Wie man an den Bildern sieht, stimmt die Ausgabe recht gut 
mit der tatsächlichen Spannung überein.

Jetzt warte ich auf die Elektronenbeugungsröhre (= mein 
Weihnachtsgeschenk von mir an mich selbst ;-)) und die analogen 
Panelmeter, dann kann es weitergehen.

[Christoph E. (stoppi)]

So, die Beugungsröhre ist heil angekommen. Die Panelmeter (500mA AC, 
200µA DC) und den Trafo für die Heizung (6V/3W) habe ich auch bereits. 
Jetzt fehlt nur noch das 3W-Potentiometer, dann kann ich einen ersten 
Versuch unternehmen. Die beiden Gitterabstände des Graphits betragen d1 
= 0.213 nm bzw. d2 = 0.123 nm.

[Christoph E. (stoppi)]

So, erster Test und der war gleich erfolgreich. Da ich noch auf das 
Potentiometer warte und nichts kaputt machen wollte, blieb ich beim 
Heizstrom bzw. Anodenstrom auf der sicheren Seite (220mA Heizung, 100µA 
Anodenstrom).

Aber man sieht sehr gut, wie die Beugungsringe mit zunehmender Spannung 
immer enger/kleiner werden. De Broglie lässt grüßen...

Gekostet hat mich der ganze Spaß rund 200 Euro. Wieder einmal nur ein 
Bruchteil dessen, was man über den Schulmittelhandel (Phywe, 
3bscientific etc.) bezahlen müsste.

Frohe Weihnachten euch allen...

[Chris D. (myfairtux) (Moderator)]

Tolles Geschenk - auch an die Interessierten hier!

Vielen Dank von mir für die Bereitstellung und Erläuterungen :-)

> Frohe Weihnachten euch allen...

Gleichfalls!

[Christoph E. (stoppi)]

So, der Aufbau ist fertig. Abmessungen der Platte ca. 40x40 cm. Erste 
Berechnungen ergeben eine brauchbare Übereinstimmung zwischen Theorie 
und Experiment (siehe Excel-Tabelle).

[Christoph E. (stoppi)]

Hier noch das Youtube-Video zum Versuch: 
https://www.youtube.com/watch?v=Pvo7vUyt6kU

Die Kamera tut sich ein wenig schwer mit den Beugungsringen. Je höher 
die Beschleunigungsspannung, desto kleiner werden die Beugungsringe. 
Andererseits überstrahlt dann das immer heller werdende Zentrum diese...