專利名稱：一種電子管型的夫蘭克－赫茲實驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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)實驗儀，該實驗儀用以觀察電子與原子碰撞現(xiàn)象從而研究原子能級量子特性的教學(xué)實驗儀。
夫蘭克—赫茲實驗儀主要包括夫蘭克—赫茲實驗管、電源組及微電流測試三部分，其關(guān)鍵部分是夫蘭克—赫茲實驗管。目前該類儀器使用的夫蘭克—赫茲實驗管不盡相同，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。但是上述種種實驗管存在或者電場分布不合理，或者功耗大、碰撞效率不高等不足。多年來，人們一直尋求經(jīng)濟、合理的夫蘭克—赫茲實驗管制成的夫蘭克—赫茲實驗儀。
本實用新型的目的是制作一種經(jīng)濟、合理、無污染的夫蘭克—赫茲實驗儀。
本實用新型的夫蘭克—赫茲實驗儀中的實驗管是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—赫茲實驗管。本實用新型把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。這樣該實驗管的結(jié)構(gòu)即為1是陰極，2是第一柵級，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，其外形尺寸均不變。
將上述實驗管與電源、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—赫茲實驗儀，在實驗條件下可觀察夫蘭克—赫茲效應(yīng)。
現(xiàn)有技術(shù)中實驗管的管座與電源的連接是焊接法，本實用新型是用硬接觸法將實驗管的管座與電源連接，保證了連接處不受溫度影響而斷開。
微電流的測量本實用新型用數(shù)字顯示，使其更直接了當(dāng)，一目了然。
掃描電壓在本實用新型中有自動擋和手動檔，尚有不同的速度檔。
本實用新型的夫蘭克—赫茲教學(xué)實驗儀，用以觀察電子與原子碰撞現(xiàn)象從而研究原子能級的量子特性。
本實驗儀的實驗管是雙柵柱面型四極式的管子，管內(nèi)電場分布合理，電子與原子碰撞效率高，所以管子性能優(yōu)良，對汞蒸氣而言，能記錄到15個碰撞峰，且其輸出穩(wěn)定。本實用新型的實驗管功耗小，在Vf＝2.0V，If＝0.6A時，功耗僅1.5瓦。本實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，因此實驗管體積小，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—赫茲實驗管的電子結(jié)構(gòu)圖。圖中1是陰極，2是第一柵級，3是第二柵級，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)號中用有無撇字表示6P14電子真空管與利用其改制的夫蘭克—赫茲實驗管的管腳，既清淅又明了。
圖3是本實用新型實施例中燈絲電源線路裝配圖。
圖4是本實用新型實施例中微電流放大器線路圖。
圖5是本實用新型實施例中掃描電源線路圖。
圖6是本實用新型實施例中反向電場電源線路圖。
圖7是本實用新型實施例中利用實驗管制得的實驗儀測得的電子與汞原子碰撞特性曲線圖。
實施例將6P14電子管按前所述改成夫蘭克—赫茲實驗管，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，實驗管的管座與電源的連接用硬接觸連接，微電流的測量用數(shù)字顯示，分10-6、10-7、10-8三檔，燈絲直流電源是0-6V，一組給反向電場的直流電源是0-15V，掃描電源0-100V。
用上述夫蘭克—赫茲實驗管制得的實驗儀測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—赫茲實驗儀，主要是6P14電子真空管的結(jié)構(gòu)，6P14電子管是9個管腳，4、5是燈絲，3是陰級，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，該實驗管結(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，該實驗管與電源、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—赫茲實驗儀，其特征是實驗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—赫茲實驗儀，其特征是微電流的測量是數(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—赫茲實驗儀，其特征是掃描電壓有自動檔和手動檔。
專利摘要本實用新型是一種利用改制的6P14電子管制作的夫蘭克－赫茲實驗儀?，F(xiàn)有技術(shù)的夫蘭克－赫茲實驗儀中使用的實驗管多為自制三極式或四極式玻璃真空管充以特定氣體,存在電場分布不合理、功耗大、效率低等諸多不足。本實用新型將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－赫茲實驗管。將該管與電源、微電流放大器連接,即制得夫蘭克－赫茲實驗儀。本實用新型的實驗儀性能優(yōu)良、碰撞效率高、輸出穩(wěn)定、功耗小。
文檔編號G09B23/06GK2476853SQ00263399
公開日2002年2月13日 申請日期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 申請人:復(fù)旦大學(xué)