[实用新型]一种电子管型的夫兰克－赫兹实验仪

说明书

本实用新型是一种利用改制的6P14电子管制作的夫兰克—赫兹(Franck-Hertz)实验仪，该实验仪用以观察电子与原子碰撞现象从而研究原子能级量子特性的教学实验仪。

夫兰克—赫兹实验仪主要包括夫兰克—赫兹实验管、电源组及微电流测试三部分，其关键部分是夫兰克—赫兹实验管。目前该类仪器使用的夫兰克—赫兹实验管不尽相同，但是一般是自制三极式玻璃真空管充以特定气体，或者是自制四极式玻璃真空管充以气体等，利用电子管改制而成的管子结构也不尽相同。但是上述种种实验管存在或者电场分布不合理，或者功耗大、碰撞效率不高等不足。多年来，人们一直寻求经济、合理的夫兰克—赫兹实验管制成的夫兰克—赫兹实验仪。

本实用新型的目的是制作一种经济、合理、无污染的夫兰克—赫兹实验仪。

本实用新型的夫兰克—赫兹实验仪中的实验管是6P14电子真空管的改制，6P14电子管是四极式功率放大电子管，其外形是园柱型玻璃管，有9个管脚，4、5是灯丝，3是阴极，2是第一栅极，9是第二栅极，7是板极，第三栅极与阴极相连。该种结构的管子完全不能作为夫兰克—赫兹实验管。本实用新型把6P14电子管的第二栅极除去，原第三栅极作为第二栅极，不与阴极相连，这样即成四极式了，原第三栅极的金属丝重新绕制，使其丝间距缩小至3.5-4.5mm，将HZ6J8Q固体释汞吸气剂在管内固定，作为充汞材料。这样该实验管的结构即为1是阴极，2是第一栅级，3是第二栅极，4、5是灯丝，7是板极，6、8、9是空脚。将6P14电子管结构改制时，其外形尺寸均不变。

将上述实验管与电源、微电流放大器连接，其连接方式为现有技术人员常规技术，在此不多赘述连接后，即组成夫兰克—赫兹实验仪，在实验条件下可观察夫兰克—赫兹效应。

现有技术中实验管的管座与电源的连接是焊接法，本实用新型是用硬接触法将实验管的管座与电源连接，保证了连接处不受温度影响而断开。

微电流的测量本实用新型用数字显示，使其更直接了当，一目了然。

扫描电压在本实用新型中有自动挡和手动档，尚有不同的速度档。

本实用新型的夫兰克—赫兹教学实验仪，用以观察电子与原子碰撞现象从而研究原子能级的量子特性。

本实验仪的实验管是双栅柱面型四极式的管子，管内电场分布合理，电子与原子碰撞效率高，所以管子性能优良，对汞蒸气而言，能记录到15个碰撞峰，且其输出稳定。本实用新型的实验管功耗小，在V_f＝2.0V，I_f＝0.6A时，功耗仅1.5瓦。本实用新型用固体释汞吸气剂，不仅能释放所需的汞蒸气，而且能吸附管内其它无用气体，消除了现有技术中用液态注汞方式造成的污染。本实用新型利用6P14电子管，其内部结构变化，外壳依旧，因此实验管体积小，操作方便，数字显示，易于读数。

图1是6P14电子真空管的电子结构图。图中2′是第一栅极，3′是阴极，4′、5′是灯丝，7′是板极。

图2是利用6P14电子真空管改制的夫兰克—赫兹实验管的电子结构图。图中1是阴极，2是第一栅级，3是第二栅级，4、5是灯丝，7是板极，其余是空脚。由于电子真空管电子结构的特殊性，所以数字标号中用有无撇字表示6P14电子真空管与利用其改制的夫兰克—赫兹实验管的管脚，既清淅又明了。

图3是本实用新型实施例中灯丝电源线路装配图。

图4是本实用新型实施例中微电流放大器线路图。

图5是本实用新型实施例中扫描电源线路图。

图6是本实用新型实施例中反向电场电源线路图。

图7是本实用新型实施例中利用实验管制得的实验仪测得的电子与汞原子碰撞特性曲线图。

实施例：

将6P14电子管按前所述改成夫兰克—赫兹实验管，其管壳形状不变，然后进行下列加工：

(1)将管子接入高真空系统抽真空；

(2)将管子玻壳及另部件除气；

(3)进行阴极分解和激发处理；

(4)真空度达10^-6乇后释汞(也可充氩气)；

(5)管子封离系统，进行老化处理。

然后将测量电路即电源组及微电流放大器接入管子，其电子线路图如图3-6，实验管的管座与电源的连接用硬接触连接，微电流的测量用数字显示，分10^-6、10^-7、10^-8三档，灯丝直流电源是0-6V，一组给反向电场的直流电源是0-15V，扫描电源0-100V。

用上述夫兰克—赫兹实验管制得的实验仪测得的电子与汞原子碰撞特性曲线见图7。