Elektronenbeschleunigung

Wissenschaft Physik
#1

Hallo!

Ein bisschen was zu Elektrokrams :smile:
Ich habe einen Glühdraht, aus dem Elektronen unter Aufwendung der Austrittsarbeit entfliehen. Diese werden jetzt auf eine bestimmte Geschwindigkeit beschleunigt. Wie, führt zu weit und ist auch egal…
Jetzt möchte ich sowohl die Austrittsarbeit als auch die kinetische Energie der Elektronen wieder zurückerhalten. Wie mache ich das am besten?
(Auf einen Körper knallen lasse, der sich dann erwärmt fand ich nicht besonders gut…)

Über sachdienliche Ideen würde ich mich freuen,
Gruß
Paul

#2

Man muss sie irgendwie abbremsen und daraus Energie ziehen.
Ginge das mit einer Spule? Durchrauschen lassen und… hm…
also mir ist nichts gutes eingefallen außer Reibungswärme…

#3

Hi,

Wie wärs mit Elektromagnetismus? In einem el. Leiter der sich relativ zu einem Magnetfeld bewegt wird Strom induziert blublub…
Wenn ich mich nicht stark täusche musste es doch so irgendwie gehen.

Gruß

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#4

Hallo!

Ein bisschen was zu Elektrokrams :smile:
Ich habe einen Glühdraht, aus dem Elektronen unter Aufwendung
der Austrittsarbeit entfliehen. Diese werden jetzt auf eine
bestimmte Geschwindigkeit beschleunigt. Wie, führt zu weit und
ist auch egal…
Jetzt möchte ich sowohl die Austrittsarbeit als auch die
kinetische Energie der Elektronen wieder zurückerhalten. Wie
mache ich das am besten?

Die Austrittsarbeit kriegst Du vermutlich nicht mehr zurück, aber bei halbwegs vernünftigen Beschleunigungsspannungen macht die auch nur einen winzigen Bruchteil aus.

(Auf einen Körper knallen lasse, der sich dann erwärmt fand
ich nicht besonders gut…)

Kommt drauf an, wie schnell die Elektronen sind. Beim Abbremsen entsteht nicht nur Hitze, sondern auch Röntgenstrahlung.

Wenn Du die Elektronen auf eine Kreisbahn zwingst, kriegst Du Synchrotronstrahlung.

Außerdem kannst Du die Elektronen durch ein Loch in einen Plattenkondensator schießen. Zwischen den Platten baut sich dann ein Gegenfeld auf. Dann hast Du elektrische Feldenergie.

Wie sinnvoll das Ganze ist, hängt davon ab, was Du damit anfangen möchtest.

Michael

Über sachdienliche Ideen würde ich mich freuen,
Gruß
Paul

#5

Danke für die Antwort!

Außerdem kannst Du die Elektronen durch ein Loch in einen
Plattenkondensator schießen. Zwischen den Platten baut sich
dann ein Gegenfeld auf. Dann hast Du elektrische Feldenergie.

Doch wieso baut sich denn hier ein Gegenfeld auf?

#6

Ich versch’s mal in ASCII-Art:

 Glühkathode
 (1) \_/--------------+
 . |
 . |
 . o -
 . Bechleungiungsspannung
 . o + 
 . |
 (2)\_\_\_\_\_\_.\_\_\_\_\_\_\_\_\_/-----+ Beschleunigungs-Anode
 . |
 . |
 (3)\_\_\_\_\_\_.\_\_\_\_\_\_\_\_\_/-----+-----+
 . |
 . O Spannunsmessgerät
 . |
 (4)\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_/-----------+

(Punkte stehen für Elektronen).

Zwischen (1) und (2) liegt die Beschleunigungsspannung an. (2) und (3) liegen auf demselben Potential. Deswegen ist der Raum zwischen ihnen feldfrei. Die Elektronen passieren also ungehindert das Loch in (3) und gelangen nach (4). (4) lädt sich negativ auf, so dass das Spannungsmessgerät eine Spannung anzeigt. Die Polung der Spannung ist so, dass das Feld zwischen (3) und (4) die weiteren Elektronenen abbremst. Im Idealfall geht das so weit, bis die Energie der Elektronen am Punkt (3) nicht mehr ausreicht, um den „Potenzialberg“ von (4) zu erklimmen. Im Idealfall ist das erreicht, wenn die Spannung zwischen den Kondensatorplatten (3) und (4) genau gleich groß ist wie die Beschleunigungsspannung.

Ein ähnlicher Aufbau wird verwendet, um die Energie von Elektronen zu messen („Gegenfeldmethode“). Allerdings wird hier das Gegenfeld künstlich erzeugt und man misst den Elektronenstrom.

Michael

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#7

Danke für die tolle Zeichnung!
War alles recht einleuchtend…
Dabei hat sich mir aber eine andere Frage gestellt:
Verbraucht die Beschleuinigungsanode Strom?