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2. Beschreibung
Das Betriebsgerät Franck-Hertz ist sowohl zur
Durchführung des Franck-Hertz-Experiments mit
Quecksilberdampf, mit Neongas als auch zum
Betrieb der Kritisches-Potenzial-Röhren S einsetz-
bar. Es liefert alle notwendigen Versorgungsspan-
nungen zum Betrieb der Röhren und hat einen
eingebauten hochempfindlichen Gleichstromver-
stärker zur Messung des Auffängerstroms.
1. Beschleunigungsspannung U
Wahlweise 0 − 80 V stabilisierte Gleichspan-
nung (Modus „Man") oder Sägenzahnspannung
50 Hz (Modus „Ramp"). Am Oszilloskopausgang
ist diese Spannung durch 10 geteilt.
U
X
2. Heizspannung U
:
F
Gleichspannung 0 − 12 V für den Heizfaden der
Röhre.
3. Gegenspannung U
Gleichspannung 0 − 12 V, als Gegenspannung
zwischen Gitter und Auffängerelektrode.
4. Steuerspannung U
Gleichspannung 0 − 12 V, als Spannung zwi-
schen Steuergitter und Kathode in der Franck-
Hertz-Röhre mit Neon.
5. Gleichstromverstärker:
Der Gleichstromverstärker liefert eine zum Auf-
fängerstrom proportionale, bis 10 mA belastbare
Spannung. Bei kleinster Verstärkung entspricht
1 V Messspannung einem Elektronenstrom von
ca. 38 nA und bei höchster Verstärkung einem
Elektronenstrom von ca. 12 nA.
Die Spannungen können gleichzeitig auf dem
Display abgelesen werden.
Für den Anodenstrom und die Beschleuni-
gungsspannung stehen zusätzliche analoge
Messausgänge zur Verfügung.
Das Gerät 1012818 ist für eine Netzspannung
von 115 V (±10 %) ausgelegt, 1012819 für
230 V (±10 %).
3. Technische Daten
Netzanschlussspannung: siehe Gehäuserückseite
Heizspannung U
:
F
Heizstrom:
Steuerspannung U
:
G
Beschleunigungs-
spannung U
:
A
Gegenspannung U
:
E
Messausgang U
Y
für Auffängerstrom I
:
E
Messausgang U
für U
X
Ausgänge:
Signal-Eingang:
Abmessungen:
Masse:
:
A
:
E
:
G
0 − 12 V, kontinuierlich
einstellbar
0 − 2,5 A
0 − 12 V, kontinuierlich
einstellbar
0 − 80 V, kontinuierlich
einstellbar oder säge-
zahnförmig
0 − ±12 V, kontinuierlich
einstellbar, Vorzeichen
umschaltbar
= U
* 38 nA/V (0 − 12 V)
I
E
A
: U
= U
/ 10
A
X
A
4-mm-Sicherheitsbuchsen
BNC-Buchse
ca. 160x132x210 mm³
ca. 3,4 kg
4. Anwendungsbeispiele
4.1 Franck-Hertz-Röhre mit Hg-Füllung
Zusätzlich erforderlich:
1 Franck-Hertz-Röhre mit Hg-Füllung und Heiz-
ofen (230 V, 50/60 Hz)
oder
1 Franck-Hertz-Röhre mit Hg-Füllung und Heiz-
ofen (115 V, 50/60 Hz)
1 Analog-Oszilloskop, 2x 30 MHz
1 HF-Kabel, 1 m
2 HF-Kabel, BNC / 4-mm-Stecker
Sicherheitsexperimentierkabel
•
Frontplatte an die offene Heizofenseite set-
zen und mit den 6 Rändelschrauben befes-
tigen.
•
Heizofen und Betriebsgerät zunächst aus-
geschaltet lassen und alle Stellknöpfe des
Betriebsgeräts zum linken Anschlag drehen.
•
Spannung nicht an die kalte Röhre anlegen
(Kurzschlussgefahr
Quecksilber).
•
Die Ein- bzw. Ausgänge „A", „F" und „K"
miteinander verbinden (siehe Fig. 1).
•
Ausgang „E" der Franck-Hertz-Röhre mittels
BNC-Kabel mit dem entsprechenden Ein-
gang des Betriebsgerätes verbinden.
•
Ausgang FH Signal „U
an den Y-Eingang und Ausgang „U
X-Eingang des Oszillskops anschließen.
•
Heizofen einschalten, Temperatur von ca.
210° C einstellen und abwarten bis die Röh-
re aufgeheizt ist (ca. 5 bis 10 min.).
•
Betriebsgerät einschalten, das Gerät befin-
det sich im Rampenmodus.
•
Heizspannung 6 V − 7 V einstellen. Die indi-
rekt geheizte Kathode benötigt nach Anle-
gen der Heizspannung eine Anheizzeit von
ca. 1:30 min.
•
Minimale Beschleunigungsspannung auf Null
stellen, maximale Beschleunigungsspannung
langsam auf 80 V erhöhen.
•
Die Beschleunigungsspannung jedoch nur
so weit erhöhen, dass in der Röhre keine
selbständige Entladung auftritt, denn durch
Stoßionisation wird die Kurve gestört.
•
Oszilloskop zunächst mit den Einstellungen
x = 1 V/Div und y = 1 V/Div betreiben.
•
Die Entstehung der Maxima der Franck-Hertz-
Kurve auf dem Bildschirm des Oszilloskops
beobachten.
•
Parameter Beschleunigungsspannung, Ka-
thodenheizung, Gegenspannung und Ampli-
tude so einstellen, dass eine Kurve mit gut
ausgeprägten Maxima/Minima entsteht.
Das beschriebene Verfahren ist eine allgemeine
Einstellprozedur. Da die Franck-Hertz-Röhren in
Handarbeit gefertigt werden, gibt es zwischen
den verschiedenen Röhren sehr große Unter-
schiede der optimalen Parameter. Einen An-
haltspunkt für gute Werte liefert das den Röhren
beiliegende Messprotokoll.
2
1006795
1006794
1002727
1002746
1002748
durch
das
enthaltene
" am Betriebsgerät
Y
" an den
X
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