====== Elektronenstrahl ======

Im Gegensatz zu einem Neutronenstrahl (für den man eine "radioaktive" Neutronenquelle benötigt), kann man einen Elektronenstrahl mit Hilfe von Elektrizität erzeugen.


===== Elektronenstrahlröhre (Gymnasium Westerstede) =====

Quelle: [[https://www.physik.gym-wst.de/qphase/ga/elektrischesfeld/03.elektronenstrahlroehre|1.3 Elektronenstrahlröhre]]


==== Glühelektrischer Effekt ====

Bevor ein Elektronenstrahl entstehen kann, muss man es erst einmal schaffen, Elektronen aus einem Festkörper herauszulösen. Wenn das geschafft ist, dürfen die freien Elektronen nicht gleich wieder von Atomen eingefangen werden, weswegen man die Elektronen in einem Hohlraum freisetzt, aus dem nahezu alle Luft abgesaugt wurde (Vakuum).

Um freie Elektronen zu bekommen, wird an einen dünnen Draht eine Heizspannung von einigen Volt (z.B. ''6 V'') angelegt. Der Draht wird dann von einem Elektronenstrom durchströmt. Aufgrund der Wechselwirkungen der fließenden Elektronen mit den Drahtatomen wird ein großer Anteil der elektrischen Energie in Wärmeenergie umgewandelt, so dass der Draht zu glühen beginnt. Im Vakuum fehlen die Sauerstoffatome der Luft, weswegen der Draht nicht verbrennt. Außerdem ist er aus einem speziellen Metall gebaut (z.B. Wolfram) das eine hohe Schmelztemperatur hat.

In dem glühenden Draht wechselwirken einige der strömenden Elektronen zufällig so mit den Atomen, dass ihre kinetische Energie immer weiter zunimmt. Irgendwann haben einzelne Elektronen zufällig genügend Energie, um die Bindungskräfte des Metalls zu überwinden und den Draht zu verlassen. Da um den Glühdraht herum Vakuum herrscht, können sich die freien Elektronen bewegen, ohne dabei mit Luftatomen zu wechselwirken. Es bildet sich eine Elektronenwolke um den Glühdraht.


==== Beschleunigung und Strahlerzeugung ====

Die freien Elektronen sollen in einem Oszilloskop oder einem Röhrenmonitor als feiner Strahl zielgerichtet auf dem Leuchtschirm auftreffen. Aus der Elektronenwolke soll ein feiner Strahl aus Elektronen entstehen und die Elektronen sollen sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen.

Damit die Elektronenwolke räumlich begrenzt ist, umgibt man diese mit einem Metallzylinder, der negativ geladen wird. Die Elektronen erfahren von den Elektronen im negativ geladenen Zylinder eine abstoßende Kraft, so dass sie von diesem nicht aufgenommen werden und sich nur innerhalb des Zylinders bewegen können. Ein solcher Zylinder wird auch Wehnelt-Zylinder genannt.

An das Ende des Wehnelt-Zylinders wird eine Metallscheibe angebracht, die in der Mitte eine Öffnung hat. Legt man an den Glühdraht eine negative Spannung an und an den die Metallscheibe eine positive Spannung, werden die Elektronen in Richtung der Metallscheibe beschleunigt. Wenn die Elektronen die Lochanode erreichen, können nur die Elektronen die Lochanode passieren, welche durch das Loch fliegen. Alle anderen werden von der Metallanode aufgenommen und fließen zurück zum Spannungsgerät.

  * Den negativ geladenen Metallzylinder nennt man Wehnelt-Zylinder,
  * Die positiv geladene Metallscheibe, mit einer Öffnung in der Mitte, nennt man Lochanode,
  * Die Spannung zwischen dem Glühdraht und der Lochanode nennt man Beschleunigungsspannung ''Ub''.
  * Die Spannung, welche am Glühdraht anliegt um diesen aufzuheizen, nennt man Heizspannung ''Uh''.

{{ :roehrentechnik:wehnelt-zylinder_elektronenstrahlerzeugung.svg |Wehnelt-Zylinder zur Elektronenstrahlerzeugung}}

Elektronen haben eine elektrische Ladungsmenge von ''q=1,602*10^19 C''

{{ :roehrentechnik:elektronenstrahlroehre.svg |Elektronenstrahlroehre}}