專利名稱：一種電子管型的夫蘭克－赫茲實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種利用改制的6P14電子管制作的夫蘭克—赫茲(Franck-Hertz)實(shí)驗(yàn)儀，該實(shí)驗(yàn)儀用以觀察電子與原子碰撞現(xiàn)象從而研究原子能級(jí)量子特性的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀。
夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)儀主要包括夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)管、電源組及微電流測(cè)試三部分，其關(guān)鍵部分是夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)管。目前該類儀器使用的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)管不盡相同，但是一般是自制三極式玻璃真空管充以特定氣體，或者是自制四極式玻璃真空管充以氣體等，利用電子管改制而成的管子結(jié)構(gòu)也不盡相同。但是上述種種實(shí)驗(yàn)管存在或者電場(chǎng)分布不合理，或者功耗大、碰撞效率不高等不足。多年來(lái)，人們一直尋求經(jīng)濟(jì)、合理的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)管制成的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)儀。
本實(shí)用新型的目的是制作一種經(jīng)濟(jì)、合理、無(wú)污染的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)儀。
本實(shí)用新型的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)儀中的實(shí)驗(yàn)管是6P14電子真空管的改制，6P14電子管是四極式功率放大電子管，其外形是園柱型玻璃管，有9個(gè)管腳，4、5是燈絲，3是陰極，2是第一柵極，9是第二柵極，7是板極，第三柵極與陰極相連。該種結(jié)構(gòu)的管子完全不能作為夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)管。本實(shí)用新型把6P14電子管的第二柵極除去，原第三柵極作為第二柵極，不與陰極相連，這樣即成四極式了，原第三柵極的金屬絲重新繞制，使其絲間距縮小至3.5-4.5mm，將HZ6J8Q固體釋汞吸氣劑在管內(nèi)固定，作為充汞材料。這樣該實(shí)驗(yàn)管的結(jié)構(gòu)即為1是陰極，2是第一柵級(jí)，3是第二柵極，4、5是燈絲，7是板極，6、8、9是空腳。將6P14電子管結(jié)構(gòu)改制時(shí)，其外形尺寸均不變。
將上述實(shí)驗(yàn)管與電源、微電流放大器連接，其連接方式為現(xiàn)有技術(shù)人員常規(guī)技術(shù)，在此不多贅述連接后，即組成夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)儀，在實(shí)驗(yàn)條件下可觀察夫蘭克—赫茲效應(yīng)。
現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)驗(yàn)管的管座與電源的連接是焊接法，本實(shí)用新型是用硬接觸法將實(shí)驗(yàn)管的管座與電源連接，保證了連接處不受溫度影響而斷開。
微電流的測(cè)量本實(shí)用新型用數(shù)字顯示，使其更直接了當(dāng)，一目了然。
掃描電壓在本實(shí)用新型中有自動(dòng)擋和手動(dòng)檔，尚有不同的速度檔。
本實(shí)用新型的夫蘭克—赫茲教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，用以觀察電子與原子碰撞現(xiàn)象從而研究原子能級(jí)的量子特性。
本實(shí)驗(yàn)儀的實(shí)驗(yàn)管是雙柵柱面型四極式的管子，管內(nèi)電場(chǎng)分布合理，電子與原子碰撞效率高，所以管子性能優(yōu)良，對(duì)汞蒸氣而言，能記錄到15個(gè)碰撞峰，且其輸出穩(wěn)定。本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)管功耗小，在Vf＝2.0V，If＝0.6A時(shí)，功耗僅1.5瓦。本實(shí)用新型用固體釋汞吸氣劑，不僅能釋放所需的汞蒸氣，而且能吸附管內(nèi)其它無(wú)用氣體，消除了現(xiàn)有技術(shù)中用液態(tài)注汞方式造成的污染。本實(shí)用新型利用6P14電子管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，外殼依舊，因此實(shí)驗(yàn)管體積小，操作方便，數(shù)字顯示，易于讀數(shù)。


圖1是6P14電子真空管的電子結(jié)構(gòu)圖。圖中2′是第一柵極，3′是陰極，4′、5′是燈絲，7′是板極。
圖2是利用6P14電子真空管改制的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)管的電子結(jié)構(gòu)圖。圖中1是陰極，2是第一柵級(jí)，3是第二柵級(jí)，4、5是燈絲，7是板極，其余是空腳。由于電子真空管電子結(jié)構(gòu)的特殊性，所以數(shù)字標(biāo)號(hào)中用有無(wú)撇字表示6P14電子真空管與利用其改制的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)管的管腳，既清淅又明了。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中燈絲電源線路裝配圖。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中微電流放大器線路圖。
圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中掃描電源線路圖。
圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中反向電場(chǎng)電源線路圖。
圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例中利用實(shí)驗(yàn)管制得的實(shí)驗(yàn)儀測(cè)得的電子與汞原子碰撞特性曲線圖。
實(shí)施例將6P14電子管按前所述改成夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)管，其管殼形狀不變，然后進(jìn)行下列加工(1)將管子接入高真空系統(tǒng)抽真空；(2)將管子玻殼及另部件除氣；
(3)進(jìn)行陰極分解和激發(fā)處理；(4)真空度達(dá)10-6乇后釋汞(也可充氬氣)；(5)管子封離系統(tǒng)，進(jìn)行老化處理。
然后將測(cè)量電路即電源組及微電流放大器接入管子，其電子線路圖如圖3-6，實(shí)驗(yàn)管的管座與電源的連接用硬接觸連接，微電流的測(cè)量用數(shù)字顯示，分10-6、10-7、10-8三檔，燈絲直流電源是0-6V，一組給反向電場(chǎng)的直流電源是0-15V，掃描電源0-100V。
用上述夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)管制得的實(shí)驗(yàn)儀測(cè)得的電子與汞原子碰撞特性曲線見圖7。
權(quán)利要求1.一種電子管型的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)儀，主要是6P14電子真空管的結(jié)構(gòu)，6P14電子管是9個(gè)管腳，4、5是燈絲，3是陰級(jí)，2是第一柵極，9是第二柵極，7是板極，第三柵極與陰極相連，其特征是6P14電子管的第二柵極除去，其第三柵極是第二柵極，與陰極不相連，第三柵極的金屬絲間距是3.5-4.5mm，該實(shí)驗(yàn)管結(jié)構(gòu)即為1是陰極，2是第一柵極，3是第二柵極，4、5是燈絲，6、8、9是空腳、7是板極，HZ6J8Q固體釋汞吸氣劑在管內(nèi)固定，該實(shí)驗(yàn)管與電源、微電流放大器聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子管型的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)儀，其特征是實(shí)驗(yàn)管的管座與電源的聯(lián)接是硬接觸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子管型的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)儀，其特征是微電流的測(cè)量是數(shù)字顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子管型的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)儀，其特征是掃描電壓有自動(dòng)檔和手動(dòng)檔。
專利摘要本實(shí)用新型是一種利用改制的6P14電子管制作的夫蘭克－赫茲實(shí)驗(yàn)儀?，F(xiàn)有技術(shù)的夫蘭克－赫茲實(shí)驗(yàn)儀中使用的實(shí)驗(yàn)管多為自制三極式或四極式玻璃真空管充以特定氣體,存在電場(chǎng)分布不合理、功耗大、效率低等諸多不足。本實(shí)用新型將6P14電子真空管改制,將其第二刪去極除去,原第三柵極作為第二柵極,不與陰極連接,即成夫蘭克－赫茲實(shí)驗(yàn)管。將該管與電源、微電流放大器連接,即制得夫蘭克－赫茲實(shí)驗(yàn)儀。本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)儀性能優(yōu)良、碰撞效率高、輸出穩(wěn)定、功耗小。
文檔編號(hào)G09B23/06GK2476853SQ00263399
公開日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2000年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月19日
發(fā)明者李之其, 王煜, 張桂檣, 潘正元 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)