3B SCIENTIFIC PHYSICS U19171 User manual

3B SCIENTIFIC®PHYSICS
1
Elektronenbeugungsröhre D U19171
Bedienungsanleitung
08/08 ALF
1 4-mm-Buchsen zum An-
schluss der Heizspannung
2 2-mm-Buchse zum An-
schluss der Katode
3 Interner Widerstand
4 Heizwendel
5 Katode
6 Anode
7 4-mm-Steckerstift zum
Anschluss der Anode
8 Fokussierelektrode
9 Polykristallines Graphitgit-
ter
10 Halter
11 Fluoreszenzschirm
1. Sicherheitshinweise
Glühkatodenröhren sind dünnwandige, evakuierte
Glaskolben. Vorsichtig behandeln: Implosionsge-
fahr!
•Röhre keinen mechanischen Belastungen aus-
setzen.
•Verbindungskabel keinen Zugbelastungen
aussetzen.
•Röhre nur in den Röhrenhalter D (U19100)
einsetzen.
Zu hohe Spannungen, Ströme sowie falsche Kato-
denheiztemperatur können zur Zerstörung der
Röhre führen.
•Die angegebenen Betriebsparameter einhalten.
•Schaltungen nur bei ausgeschalteten Versor-
gungsgeräten vornehmen.
•Röhren nur bei ausgeschalteten Versorgungs-
geräten ein- und ausbauen.
Im Betrieb erwärmt sich der Röhrenhals.
•Röhre vor dem Ausbau abkühlen lassen.
Die Einhaltung der EC Richtlinie zur elektromagne-
tischen Verträglichkeit ist nur mit den empfohle-
nen Netzgeräten garantiert.
2. Beschreibung
Die Elektronenbeugungsröhre ermöglicht den
Nachweis der Wellennatur von Elektronen durch
die Beobachtung von Interferenzen, die nach
Durchtritt der Elektronen durch ein polykristallines
Graphitgitter entstehen und auf dem Fluoreszenz-
schirm sichtbar sind (Debye-Scherrer-Beugung), die
Bestimmung der Wellenlänge der Elektronen bei
verschiedenen Anodenspannungen aus den Radien
der Beugungsringe und den Netzebenenabständen
von Graphit sowie die Bestätigung der de-
Broglie’schen Hypothese.
Die Elektronenbeugungsröhre ist eine Hochvaku-
um-Röhre mit einer Elektronenkanone, bestehend
aus einem Heizfaden aus reinem Wolfram und
einer zylinderförmigen Anode, in einer durchsichti-
gen, evakuierten Glaskugel. Aus den von der Glüh-

2
katode emittierten Elektronen wird durch eine
Lochblende ein schmales Strahlenbündel ausge-
schnitten und durch ein elektronen-optisches Sys-
tem fokussiert. Dieses scharf begrenzte, mono-
chromatische Strahlenbündel geht durch ein an
der „Mündung“ der Elektronenkanone befindliches
feines Nickeldrahtgeflecht, das mit einer polykri-
stallinen Graphitfolie belegt ist und als Beugungs-
gitter wirkt. Auf dem Fluoreszenzschirm ist das
Beugungsbild als zwei konzentrische Ringe um den
ungebeugten Elektronenstrahl sichtbar.
Ein Magnet ist Bestandteil des Lieferumfangs. Er
ermöglicht eine Richtungsänderung des Elektro-
nenstrahls, die notwendig wird, wenn er auf eine
fertigungsbedingte oder durch Verglühen entstan-
dene Fehlstelle des Graphitgitters trifft.
3. Technische Daten
Heizung: ≤7,5 V AC/DC
Anodenspannung: 0 – 5000 V DC
Anodenstrom: typ. 0,15 mA bei 4000 V
DC
Gitterkonstanten von Graphit:
d
10 = 0,213 nm
d
11 = 0,123 nm
Abstand Graphitgitter/
Fluoreszenzschirm: ca. 135 mm
Fluoreszenzschirm: ca. 100 mm Ø
Glaskolben: ca. 130 mm Ø
Gesamtlänge: ca. 260 mm
4. Bedienung
Zur Durchführung der Versuche mit der Elektro-
nenbeugungsröhre sind folgende Geräte zusätzlich
erforderlich:
1 Röhrenhalter D U19100
1 Hochspannungsnetzgerät 5 kV U33010-115
oder
1 Hochspannungsnetzgerät 5 kV U33010-230
1 Analog Multimeter AM51 U17451
4.1 Einsetzen der Röhre in den Röhrenhalter
•Röhre nur bei ausgeschalteten Versorgungsge-
räten ein- und ausbauen.
•Fixierschieber des Röhrenhalters ganz zurück
schieben.
•Röhre in die Klemmen einsetzen.
•Mittels der Fixierschieber Röhre in den Klem-
men sichern.
4.2 Entnahme der Röhre aus dem Röhrenhalter
•Zum Entnehmen der Röhre Fixierschieber
wieder zurück schieben und Röhre entnehmen.
4.3 Allgemeine Hinweise
Die Graphitfolie auf dem Beugungsgitter ist nur
wenige molekulare Schichten dick und kann des-
halb durch einen Strom über 0,2 mA zerstört wer-
den.
Der interne Widerstand dient zur Strombegrenzung
und damit zur Vermeidung von Schäden an der
Grafitfolie.
Während des Versuchs ist der Anodenstrom sowie
die Graphitfolie zu kontrollieren. Bei aufglühen-
dem Graphitgitter oder Emissionsstrom größer 0,2
mA ist die Verbindung zur Anodenspannung sofort
zu unterbrechen.
Bei unbefriedigenden Beugungsringen kann die
Richtung des Elektronenstrahls mit Hilfe des Mag-
neten so geändert werden, dass er auf eine andere
Stelle der Grafitfolie trifft.
Die Fokussierung des Elektronenstrahls lässt sich
durch Anlegen einer Fokussierspannung von 0 – 50
V DC (Schaltung siehe Fig. 2) zur besseren Beobach-
tung der Beugungsringe bei niedrigeren Anoden-
spannungen schärfer stellen.
5. Versuchsbeispiel
•Versuchsaufbau gemäß Fig. 2 herstellen. Nega-
tiven Pol der Anodenspannung über die 2-mm-
Buchse schalten.
•Heizspannung anlegen und ca. 1 Minute war-
ten bis die Heizleistung stabil ist.
•Anodenspannung von 4 kV anlegen.
•Durchmesser D der Beugungsringe auf dem
Leuchtschirm bestimmen.
Auf dem Fluoreszenzschirm sind zwei Beugungsrin-
ge um den ungebeugten Elektronenstrahl sichtbar.
Jeder der beiden Ringe entspricht einer
Bragg’schen Reflexion an den Atomen einer Netz-
ebene des Graphits.
Veränderungen der Anodenspannung bewirken
eine Veränderung der Durchmesser der Beugungs-
ringe, wobei eine Verringerung der Spannung eine
Vergrößerung des Durchmessers bewirkt. Diese
Beobachtung steht im Einklang mit de Broglies
Postulat, dass sich die Wellenlänge verlängert mit
einer Abnahme des Impulses.
a) Bragg-Gleichung: ϑ⋅⋅
=
λ
sind2
λ= Wellenlänge der Elektronen
ϑ= Glanzwinkel des Beugungsringes
d= Netzebenenabstand im Graphitgitter
L = Abstand zwischen Probe und Leuchtschirm
D = Durchmesser der Beugungsringe
R= Radius der Beugungsringe
L
D
tan ⋅ =ϑ 2 2L
R
d⋅=λ

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Technische Änderungen vorbehalten
© Copyright 2008 3B Scientific GmbH
b) de-Broglie-Gleichung: p
h
=λ
h= Plancksches Wirkungsquantum
p= Impuls der Elektronen
m
p
Ue ⋅ =⋅ 2
2
Uem
h
⋅⋅⋅
=λ
2
m= Elektronenmasse, e= Elementarladung
Fig. 1 Schematische Darstellung zur Debye-Scherrer-Beugung
Fig. 2 Beschaltung der Elektronenbeugungsröhre, 0 - 50 V DC Fokussierspannung (optional)

3B SCIENTIFIC®PHYSICS
1
Electron Diffraction Tube D U19171
Instruction sheet
08/08 ALF
1 4-mm sockets for connecting
heater supply
2 2-mm socket for connecting
cathode
3 Internal resistor
4 Filament
5 Cathode
6 Anode
7 4-mm plug for connecting
anode
8 Focussing electrode
9 Polycrystalline graphite grating
10 Boss
11 Fluorescent screen
1. Safety instructions
Hot cathode tubes are thin-walled, highly evacu-
ated glass tubes. Treat them carefully as there is a
risk of implosion.
•Do not subject the tube to mechanical stresses.
•Do not subject the connection leads to any
tension.
•The tube may only be used with tube holder D
(U19100).
If voltage or current is too high or the cathode is at
the wrong temperature, it can lead to the tube
becoming destroyed.
•Do not exceed the stated operating parame-
ters.
•Only change circuit with power supply equip-
ment switched off.
•Only exchange tubes with power supply
equipment switched off.
When the tube is in operation, the stock of the tube
may get hot.
•If necessary, allow the tube to cool before
dismantling.
The compliance with the EC directive on electro-
magnetic compatibility is only guaranteed when
using the recommended power supplies.
2. Description
The electron diffraction tube illustrates the wave
nature of electrons by allowing observation of
interference caused by a beam of electrons passing
through a polycrystalline graphite target on a fluo-
rescent screen (Debye-Scherrer diffraction). The
wavelength of the electrons can be calculated for
various anode voltages from the radius of the dif-
fracted rings and the distance between the crystal
layers in the graphite. The tube also confirms the
de Broglie hypothesis.
The electron diffraction tube is a highly evacuated
tube with an electron gun consisting of a pure
tungsten heater filament and a cylindrical anode
all contained in a clear glass bulb. The electrons
emitted by the heated cathode are constrained to a
narrow beam by an aperture and are then focussed
by means of an electron-optical system. The result-
ing tight, monochromatic beam then passes

2
through a micro-mesh nickel grating situated at the
aperture of the gun. Onto this grid, a thin layer of
polycrystalline graphitised carbon has been depos-
ited by vaporisation. This layer affects the electrons
in the beam much like a diffraction grating. The
result of this diffraction is seen in the form of an
image comprising two concentric rings that be-
come visible on the fluorescent screen. A spot re-
sulting from the undeflected electron beam con-
tinues to be visible at the centre of the rings.
A magnet is also supplied with the tube. This allows
the direction of the electron beam to be changed,
which may be necessary if the graphite target has
slight damage as a result of the manufacturing
process or due to later overheating.
3. Technical data
Filament voltage: ≤7,5 V AC/DC
Anode voltage: 0 – 5000 V DC
Anode current: typ. 0,15 mA bei 4000 V
DC
Lattice constant of graphite:
d
10 = 0.213 nm
d
11 = 0.123 nm
Dimensions:
Distance from graphite target
to fluorescent screen: 135 mm approx.
Fluorescent screen: 100 mm dia. approx.
Glass bulb: 130 mm dia. approx.
Total length: 260 mm dia. approx.
4. Operation
To perform experiments using the electron diffrac-
tion tube, the following equipment is also re-
quired:
1 Tube holder D U19100
1 High voltage power supply 5 kV U33010-115
or
1 High voltage power supply 5 kV U33010-230
1 Analogue multimeter AM51 U17451
4.1 Setting up the tube in the tube holder
•The tube should not be mounted or removed
unless all power supplies are disconnected.
•Push the jaw clamp sliders on the stanchion of
the tube holder right back so that the jaws
open.
•Push the bosses of the tube into the jaws.
•Push the jaw clamps forward on the stanchions
to secure the tube within the jaws.
4.2 Removing tube from the tube holder
•To remove the tube, push the jaw clamps right
back again and take the tube out of the jaws.
4.3 General instructions
The graphite foil on the diffraction grating is only a
few layers of molecules thick and any current
greater 0.2 mA can cause its destruction.
The internal resistor is there to prevent damage to
the graphite foil.
The anode voltage and the graphite target itself
should be monitored throughout the experiment. If
the graphite target starts to glow or the emission
current rises above 0.2 mA, the anode must imme-
diately be disconnected from its power supply
If the diffraction rings are not satisfactorily visible,
the electron beam can be redirected by a magnet
so that it passes through an undamaged region of
the target.
The electron beam can be focussed by applying a
focussing voltage of 0 – 50 V DC (connected as in
Fig. 2). This can be used to make the rings clearer
and easier to observe at lower anode voltages.
5. Example experiment
•Set u the experiment as in Fig. 2. Connect the
negative pole of the anode supply via the 2-
mm socket.
•Apply the heater voltage and wait about 1
minute for the heater temperature to achieve
thermal stability
•Apply an anode voltage of 4 kV.
•Determine the diameter Dof the diffraction
rings.
Two diffraction rings appear on the fluorescent
screen centred on the undeflected beam in the
middle. The two rings correspond to Bragg reflec-
tions from atoms in the layers of the graphite crys-
tal lattice.
Changing the anode voltage causes the rings to
change in diameter. Reducing the voltage makes
the rings wider. This supports de Broglie's postulate
that the wavelength increases as momentum is
reduced.
a) Bragg equation: ϑ⋅⋅
=
λ
sind2
λ= wavelength of the electrones
ϑ= glancing angle of the diffraction ring
d= lattice plane spacing in graphite
L = distance between sample and screen
D = diameter Dof the diffraction ring
R= radius of the diffraction ring
L
D
tan ⋅ =ϑ 2 2L
R
d⋅=λ

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Technical amendments are possible
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b) de-Broglie equation: p
h
=λ
h= Planck’s constant
p= momentum of the electrones
m
p
Ue ⋅ =⋅ 2
2
Uem
h
⋅⋅⋅
=λ
2
m= electron mas, e= electron charge
Fig. 1 Schematic representation to Debye-Scherrer diffraction
Fig. 2 Circuit of the diffraction tube, 0 - 50 V DC focussing voltage (optional)

3B SCIENTIFIC®PHYSICS
1
Tube de démonstration de diffraction d'électrons U19171
Manuel d'utilisation
08/08 ALF
1 Prise de 4 mm pour la
connexion de la tension de
chauffage
2 Prise de 2 mm pour la
connexion de la cathode
3 Résistance interne
4 Filament
5 Cathode
6 Anode
7 Contact de 4 mm pour la
connexion de l'anode
8 Electrode de focalisation
9 Grille de graphite
polycristalline
10 Support
11 Ecran fluorescent
1. Consignes de sécurité
Les tubes thermoioniques sont des cônes en verre à
paroi mince sous vide. Manipulez-les avec
précaution : risque d'implosion !
•N'exposez pas le tube à des charges
mécaniques.
•N'exposez pas les câbles de connexion à des
charges de traction.
•Le tube n'a le droit d'être utilisé que dans le
support pour tube D (U19100).
Des tensions et des courants trop élevés ainsi que
des températures de chauffage de la cathode mal
réglées peuvent entraîner la destruction du tube.
•Respectez les paramètres de service indiqués.
•Ne procédez à des câblages que lorsque les
dispositifs d'alimentation sont éteints.
•Ne montez et ne démontez le tube que lorsque
les dispositifs d'alimentation sont éteints.
Pendant l'utilisation du tube, son col chauffe.
•Au besoin, laissez refroidir le tube avant de le
démonter.
Le respect de la directive CE sur la compatibilité
électromagnétique est uniquement garanti avec les
alimentations recommandées.
2. Description
Le tube de diffraction d'électrons permet de
démontrer la nature des ondes électroniques par
l'observation d'interférences provenant du passage
des électrons à travers une grille de graphite
polycristalline et visibles sur l'écran fluorescent
(diffraction Debye-Scherrer), de déterminer la
longueur d'onde des électrons à différentes
tensions anodiques depuis les rayons des anneaux
de diffraction et des écarts des plans du graphite
ainsi que de confirmer l'hypothèse de Broglie.
Le tube de diffraction d'électrons est un tube à vide
à canon électronique comprenant un filament en
tungstène pur et une anode cylindrique dans une
boule en verre transparente sous vide. Un mince
faisceau, découpé à travers un sténopé dans les
électrons émis par la cathode, est focalisé par un
système optoélectronique. Ce faisceau mono-

2
chromatique aux contours très nets traverse un
mince treillis de fils en nickel se trouvant à
l'embouchure du canon électronique et recouvert
d'une membrane en graphite polycristalline qui
fait fonction de grille de diffraction. L'écran
fluorescent visualise la diffraction sous forme de
deux anneaux concentriques autour du faisceau
électronique non diffracté.
L'aimant fourni permet de modifier de la direction
du faisceau, opération nécessaire lorsque celui-ci
rencontre un défaut de la grille de graphite dû à la
fabrication ou provenant de la combustion.
3. Caractéristiques techniques
Chauffage : ≤7,5 V CA/CC
Tension anodique : 0 – 5 000 V CC
Courant anodique : typ. 0,15 mA à 4 000 V CC
Constantes réticulaires du graphite :
d
10 = 0,213 nm
d
11 = 0,123 nm
Dimensions :
Ecart grille de graphite/
écran fluorescent : env. 135 mm
Ecran fluorescent : Ø env. 100 mm
Piston : Ø env. 130 mm
Longueur totale : env. 260 mm
4. Commande
Pour réaliser les expériences avec le tube de
diffraction d'électrons, on a besoin des dispositifs
supplémentaires suivants :
1 Support pour tube D U19100
1 Alimentation haute tension 5 kV U33010-115
ou
1 Alimentation haute tension 5 kV U33010-230
1 Multimètre analogique AM51 U17451
4.1 Emploi du tube dans le porte-tube
•Ne montez et ne démontez le tube que lorsque
les dispositifs d'alimentation sont éteints.
•Repoussez complètement en arrière la coulisse
de fixation du porte-tube.
•Insérez le tube entre les pinces.
•Avec le coulisseau, fixez le tube entre les
pinces.
4.2 Retrait du tube du porte-tube
•Pour démonter le tube, ramenez le coulisseau
en arrière et dégagez le tube.
4.3 Remarques générales
Epaisse de quelques couches moléculaires
seulement, la membrane en graphite disposée sur
la grille de diffraction peut être détruite par un
courant supérieur à 0,2 mA.
La résistance interne permet de limiter le courant
et ainsi d'éviter un endommagement la
membrane.
Pendant l'expérience, contrôlez le courant
anodique ainsi que la membrane de graphite. En
cas d'incandescence de la grille ou de courant
d'émission supérieur à 0,2 mA, coupez
immédiatement la tension anodique.
Si les anneaux de diffraction ne sont pas
satisfaisants, modifiez le sens du faisceau avec
l'aimant de manière à ce qu'il touche un autre
endroit de la membrane.
Vous pouvez améliorer la netteté du faisceau en
appliquant une tension de focalisation de 0 - 50
V CC (circuit voir fig. 2). Les anneaux de diffraction
avec de faibles tensions anodiques pourront alors
être mieux observés.
5. Exemple d'expérience
•Montez l'expérience comme le montre la fig. 2.
Branchez le pôle négatif de la tension
anodique à la prise de 2 mm.
•Appliquez la tension de chauffage et attendez
environ une minute, jusqu'à ce que la
puissance de chauffage se soit stabilisée.
•Appliquez la tension anodique de 4 kV.
•Déterminez le diamètre Ddes anneaux de
diffraction sur l'écran fluorescent.
L'écran montre deux anneaux de diffraction autour
du faisceau non diffracté. Chacun des deux
anneaux correspond à une réflexion de Bragg sur
les atomes d'un plan du graphite.
Une modification de la tension anodique entraîne
une modification du diamètre des anneaux de
diffraction, une réduction de la tension provoquant
toutefois une augmentation du diamètre. Cette
observation coïncide avec l'hypothèse de Broglie,
selon laquelle la longueur d'onde augmente au fur
et à mesure que l'impulsion diminue.
a) Equation de Bragg : ϑ⋅⋅=
λ
sind2
λ= longueur d'onde des électrons
ϑ= angle de brillance de l'anneau de diffraction
d= écart des plans dans la grille de graphite
L = écart entre l'échantillon et l'écran
D = diamètre des anneaux de diffraction
R= rayon des anneaux de diffraction
L
D
tan ⋅ =ϑ 2 2L
R
d⋅=λ

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Sous réserve de modifications techniques
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b) Equation de Bragg : p
h
=λ
h= quantum de réaction de Planck
p= impulsion des élections
m
p
Ue ⋅ =⋅ 2
2
Uem
h
⋅⋅⋅
=λ
2
m= masse d'électron, e= charge élémentaire
Fig. 1 Représentation schématique de la diffraction Debye-Scherrer
Fig. 2 Circuit du tube de diffraction, tension de focalisation 0 - 50 V CC (option)

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1
Tubo di diffrazione elettronica D U19171
Istruzioni per l'uso
08/08 ALF
1 Jack da 4 mm per il
collegamento della
tensione di accensione
2 Jack da 2 mm per il
collegamento del catodo
3 Resistenza interna
4 Spirale riscaldante
5 Catodo
6 Anodo
7 Spinotto da 4 mm per il
collegamento dell'anodo
8 Elettrodo di focalizzazione
9 Reticolo di grafite
policristallino
10 Supporto
11 Schermo a fluorescenza
1. Avvertenze per la sicurezza
I tubi catodici incandescenti sono bulbi in vetro a
pareti sottili, sotto vuoto. Maneggiare con cura:
rischio di implosione!
•Non esporre i tubi a sollecitazioni meccaniche.
•Non esporre il cavi di collegamento a
sollecitazioni alla trazione.
•Il tubo può essere utilizzato esclusivamente
con il supporto D (U19100).
Tensioni e correnti eccessive e temperature
catodiche non idonee possono distruggere i tubi.
•Rispettare i parametri di funzionamento
indicati.
•Eseguire i collegamenti soltanto con gli
apparecchi di alimentazione disinseriti.
•Montare e smontare il tubo soltanto con gli
apparecchi di alimentazione disinseriti.
Durante il funzionamento il collo del tubo si
riscalda.
•Se necessario far raffreddare i tubi prima di
smontarli.
Il rispetto della Direttiva CE per la compatibilità
elettromagnetica è garantito solo con gli
alimentatori consigliati.
2. Descrizione
Il tubo di diffrazione elettronica consente di
dimostrare la natura ondulatoria degli elettroni
tramite l'osservazione delle interferenze che
subentrano in seguito all'attraversamento degli
elettroni di un reticolo di grafite policristallino resi
visibili sullo schermo a fluorescenza (diffrazione di
Debye-Scherrer), di dimostrare la lunghezza d'onda
degli elettroni in presenza di tensioni anodiche
diverse in base ai raggi degli anelli di diffrazione e
alle distanze del piano reticolare di grafite e di
confermare l'ipotesi di de Broglie.
l tubo di diffrazione elettronica è un tubo a vuoto
spinto con un cannone elettronico, costituito da un
filamento caldo in tungsteno puro e da un anodo
cilindrico, in una sfera di vetro trasparente sotto
vuoto. Dagli elettroni emessi dal catodo
incandescente viene tagliato un piccolo fascio di

2
raggi mediante un diaframma di apertura e viene
messo a fuoco mediante un sistema di ottiche
elettroniche. Questo fascio di raggi monocromatico
dai contorni nitidi attraversa un sottile intreccio di
fili di nichel situato "all'imboccatura" del cannone
elettronico, rivestito con una pellicola di grafite
policristallina e funge da reticolo di diffrazione.
Sullo schermo a fluorescenza, l'immagine della
diffrazione è visualizzata come due anelli
concentrici attorno al fascio di elettroni non
diffratto.
Un magnete è parte integrante della dotazione.
Permette la deviazione della direzione del fascio di
elettroni, la quale diventa necessaria quando
incontra un punto difettoso del reticolo di grafite
dovuto alla fabbricazione o allo spegnimento.
3. Dati tecnici
Riscaldamento: ≤7,5 V c.a./c.c.
Tensione anodica: 0 – 5000 V c.c.
Corrente anodica: solitamente 0,15 mA a
4000 V c.c.
Costanti reticolari della grafite:
d
10 = 0,213 nm
d
11 = 0,123 nm
Distanza tra reticolo di grafite/
schermo a fluorescenza: ca. 135 mm
Schermo a fluorescenza: ca. 100 mm Ø
Ampolla: ca. 130 mm Ø
Lunghezza totale: ca. 260 mm
4. Utilizzo
Per l'esecuzione degli esperimenti con il tubo di
diffrazione elettronica sono inoltre necessari i
seguenti apparecchi:
1 Portatubo D U19100
1 Alimentatore ad alta tensione 5 kV U33010-115
oppure
1 Alimentatore ad alta tensione 5 kV U33010-230
1 Multimetro analogico AM51 U17451
4.1 Inserimento del tubo nel portatubi
•Montare e smontare il tubo soltanto con gli
apparecchi di alimentazione disinseriti.
•Spingere completamente all'indietro il
dispositivo di fissaggio del portavalvole.
•Inserire il tubo nei morsetti.
•Bloccare il tubo nei morsetti mediante i cursori
di fissaggio.
4.2 Rimozione del tubo dal portatubi
•Per rimuovere il tubo, spingere di nuovo
all'indietro i cursori di fissaggio e rimuoverlo.
4.3 Indicazioni generali
La pellicola di grafite sul reticolo di diffrazione è
spessa solo pochi strati molecolari, pertanto può
essere distrutta da una corrente superiore a 0,2
mA.
La resistenza interna serve per limitare la corrente
e, quindi, per evitare di danneggiare la pellicola di
grafite.
Durante l'esperimento, controllare la corrente
anodica e la pellicola di grafite. In caso di
accensione del reticolo di grafite o di corrente di
emissione superiore a 0,2 mA scollegare
immediatamente la tensione anodica.
Se gli anelli di diffrazione non sono soddisfacenti è
possibile modificare la direzione del fascio di
elettroni con il magnete, in modo che tocchi un
altro punto della pellicola di grafite.
Il fascio di elettroni può essere messo a fuoco in
modo più nitido applicando una tensione di
focalizzazione di 0 – 50 V c.c. (per il cablaggio ved.
la fig. 2) per una migliore osservazione degli anelli
di diffrazione con tensioni anodiche inferiori.
5. Esperimento di esempio
•Realizzare una struttura di prova come da fig.
2. Collegare il polo negativo della tensione
anodica mediante il jack da 2 mm.
•Applicare la tensione di accensione e attendere
ca. 1 minuto che la potenza di accensione si
stabilizzi.
•Applicare una tensione anodica di 4 kV.
•Determinare il diametro D degli anelli di
diffrazione sullo schermo fluorescente.
Sullo schermo a fluorescenza sono visibili due
anelli di diffrazione attorno al fascio di elettroni
non diffratto. Ciascun anello corrisponde ad una
riflessione di Bragg sugli atomi di uno strato
atomico della grafite.
Le variazioni della tensione anodica comportano la
modifica del diametro degli anelli di diffrazione,
ovvero la riduzione della tensione provoca
l'ingrandimento del diametro. Questa osservazione
concorda con il postulato di de Broglie, secondo il
quale la lunghezza d'onda aumenta in
corrispondenza della diminuzione dell'impulso.
a) Equazione di Bragg: ϑ⋅⋅=
λ
sind2
λ= lunghezza d'onda degli elettroni
ϑ= angolo di Bragg dell'anello di diffrazione
d= distanza degli strati atomici nel reticolo di
grafite
L = distanza tra campione e schermo fluorescente
D = diametro degli anelli di diffrazione
R= raggio degli anelli di diffrazione
L
D
tan
⋅
=ϑ 2 2L
R
d⋅=λ

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Con riserva di modifiche tecniche
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b) Equazione di de Broglie: p
h
=λ
h= costante di Planck
p= impulso degli elettroni
m
p
Ue ⋅ =⋅ 2
2
Uem
h
⋅⋅⋅
=λ
2
m= massa elettronica, e= carica fondamentale
Fig. 1 Rappresentazione schematica della diffrazione di Debye-Scherrer
Fig. 2 Cablaggio del tubo di diffrazione elettronica, tensione di focalizzazione 0 - 50 V c.c. (opzionale)

3B SCIENTIFIC®FÍSICA
1
Tubo de difracción de electrones D U19171
Instrucciones de uso
08/08 ALF
1 Clavijeros de 4 mm para
conexión de la tensión de
calefacción
2 Clavijeros de 2 mm para la
conexión del cátodo
3 Resistencia interna
4 Espiral de calefacción
5 Cátodo
6 Ánodo
7 Pin de 4 mm para conexión
del ánodo
8 Electrodo de focalización
9 Rejilla de grafito
policristalino
10 Soporte
11 Pantalla fluorescente
1. Aviso de seguridad
Los tubos catódicos incandescentes son ampollas
de vidrio, al vacío y de paredes finas. Manipular
con cuidado: ¡riesgo de implosión!
•No someter los tubos a ningún tipo de
esfuerzos físicos.
•El tubo se debe insertar únicamente en el
soporte para tubos D (U19100).
•No someter a tracción el cables de conexión.
Las tensiones excesivamente altas y las corrientes o
temperaturas de cátodo erróneas pueden conducir
a la destrucción de los tubos.
•Respetar los parámetros operacionales
indicados.
•Solamente efectuar las conexiones de los
circuitos con los dispositivos de alimentación
eléctrica desconectados.
•Los tubos solo se pueden montar o desmontar
con los dispositivos de alimentación eléctrica
desconectados.
Durante el funcionamiento, el cuello del tubo se
calienta
•De ser necesario, permita que los tubos se
enfríen antes de desmontarlos.
El cumplimiento con las directrices referentes a la
conformidad electromagnética de la UE se puede
garantizar sólo con las fuentes de alimentación
recomendadas.
2. Descripción
Este tubo de difracción sirve para la comprobación
de la naturaleza ondulatoria de los electrones, a
través de la observación de las interferencias que
se originan después de su paso por una rejilla
policristalina de grafito (difracción de Debye-
Scherrer), una vez que se vuelven visibles en la
pantalla fluorescente; sirve también para la
determinación de la longitud de onda de los
electrones, con diferentes tensiones anódicas, a
partir de los radios de los anillos de difracción y de
las distancias entre las capas de la red de grafito, y
para la comprobación de la hipótesis de de Broglie.

2
El tubo de difracción de electrones es un tubo de
alto vacío, con un filamento incandescente (4) de
tungsteno puro y un ánodo cilíndrico (7) dentro de
una ampolla de vidrio transparente y al vacío. A
partir de los electrones emitidos por el cátodo
incandescente, se corta un delgado haz de rayos,
por medio del orificio de un diafragma, y se enfoca
a través de un sistema óptico de electrones. Este
haz, nítidamente limitado y monocromático,
atraviesa una red fina de filamentos de níquel, que
se encuentra en la "desembocadura" del cañón de
electrones (8), que está cubierto de una película de
grafito policristalino y que actúa como rejilla de
difracción. Sobre la pantalla fluorescente (10) se
visualiza la imagen de difracción en forma de dos
anillos concéntricos, presentes alrededor del haz
de electrones difractado.
Un imán forma parte del volumen de suministro.
Éste permite alterar la dirección del haz de
electrones, lo cual es necesario cuando surge un
punto defectuoso en la red de grafito, sea por
defecto de fábrica o por la quemadura del mismo.
3. Datos técnicos
Calentamiento: ≤7,5 V AC/DC
Tensión anódica: 0 – 5000 V DC
Corriente anódica: tipo 0,15 mA a 4000 V
DC
Constantes de la red de grafito:
d
10 = 0,213 nm
d
11 = 0,123 nm
Medidas:
Distancia de la rejilla de grafito /
Pantalla fluorescente: aprox. 135 mm
Pantalla fluorescente: aprox. 100 mm Ø
Ampolla de vidrio: aprox. 130 mm Ø
Longitud total: aprox. 260 mm
4. Servicio
Para la operación del tubo de difracción de
electrones se necesita el siguiente equipo
suplementario:
1 Soporte de tubos D U19100
1 Fuente de alta tensión 5 kV U33010-115
o
1 Fuente de alta tensión 5 kV U33010-230
1 Multímetro analogico AM51 U17451
4.1 Instalación del tubo en el soporte para tubo
•Montar y desmontar el tubo solamente con los
dispositivos de alimentación eléctrica
desconectados.
•Retirar hasta el tope el desplazador de fijación
del soporte del tubo.
•Colocar el tubo en las pinzas de fijación.
•Fijar el tubo en las pinzas por medio del
desplazador de fijación.
4.2 Desmontaje del tubo del soporte para tubo
•Para retirar el tubo, volver a retirar el
desplazador de fijación y extraer el tubo.
4.3 Indicaciones generales
La película de grafito de la rejilla de difracción sólo
tiene algunas capas moleculares de espesor y, por
tanto, se puede destruir ante una corriente mayor
a 0,2 mA.
La resistencia interna sirve para la limitación de la
corriente y, por tanto, para evitar daños en la
película de grafito.
Durante la experimentación, se debe controlar la
corriente anódica, al igual que la película de
grafito. En caso de que se queme la rejilla de
grafito, o de una corriente de emisión superior a
0,2 mA, se debe desconectar inmediatamente la
tensión anódica.
En el caso de que los anillos de difracción no se
vean claramente, se puede modificar la dirección
del haz de electrones por medio de un imán, de
modo que se proyecte sobre alguna otra área de la
película de grafito.
La focalización del haz de electrones se puede
mejorar aplicando una tensión de focalización de 0
– 50 V DC (véase el circuito en la fig. 2), de forma
que se puedan observar de mejor manera los
anillos de difracción con baja tensión anódica.
5. Ejemplo de experimentos
•Monte el experimento de acuerdo con la fig. 2.
El polo negativo de tensión anódica se conecta
siempre a través de los conectores de 2 mm.
•Conectar la tensión de calentamiento y esperar
aproximadamente 1 minuto hasta que la
respuesta de calentamiento sea estable.
•Aplicar una tensión anódica de 4 kV.
•Determinar el diámetro Dde los anillos de
difracción sobre la pantalla luminosa.
Ahora son visibles dos anillos de difracción
envueltos por el haz de electrones difractado. Cada
uno de los anillos corresponde a una reflexión de
Bragg en los átomos de un nivel de la red de
grafito.
Las modificaciones de la tensión anódica provocan
cambios en los diámetros de los anillos de
difracción, por lo que una reducción de la tensión
provoca un aumento del diámetro. Esta

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observación coincide con el postulado de de
Broglie, según el cual, la longitud de onda se
expande con la disminución del impulso.
a) Ecuación de Bragg: ϑ⋅⋅
=
λsind2
λ= Longitud de onda de los electrones
ϑ= Ángulo de brillo del anillo de difracción
d= Distancia entre las capas de red en la rejilla de
grafito
L = Distancia entre el objeto de prueba y la
pantalla luminosa
D = Diámetro de los anillos de difracción
R= Radio de los anillos de difracción
L
D
tan ⋅ =ϑ 2 2L
R
d⋅=λ
b) Ecuación de de Broglie: p
h
=λ
h= Quantum de Planck
p= Impulso de los electrones
m
p
Ue
⋅
=⋅ 2
2
Uem
h
⋅⋅⋅
=λ
2
m= Masa del electrón, e= Carga elemental
Fig. 1 Representación esquemática de la difracción de Debye-Scherrer
Fig. 2 Circuito del tubo de difracción de electrones, tensión de focalización: 0 - 50 V DC (opcional)