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Teilchen in Feldern


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Braunsche Röhre
An einer Glühkathode werden freie Elektronen erzeugt, mithilfe des negativ geladenen Wehneltzylinders gebündelt und durch eine ringförmige Anode beschleunigt.
Elektronenvolt; eV
Energieeinheit für Elementarteilchen, die aus der Ruhe mit einer Spannung U beschleunigt wurden.
Helmholtz-Spulen
Zwei identische, kurze Spulen im Abstand des Radius, um ein möglichst homogenes Feld zwischen den Spulen zu erzeugen.
senkrechter Wurf
Bewegung eines geladenen Teilchens im E-Feld, mit einer Eintrittsrichtung parallel zu den Feldlinien.
waagerechter Wurf
Bewegung eines geladenen Teilchens im E-Feld, mit einer Eintrittsrichtung orthogonal zu den Feldlinien.
geradlinig-gleichförmig
Bewegung eines geladenen Teilchens im B-Feld, mit einer Eintrittsrichtung parallel zu den Feldlinien.
gleichmäßige Kreisbewegung
Bewegung eines geladenen Teilchens im B-Feld, mit einer Eintrittsrichtung orthogonal zu den Feldlinien.
Fadenstrahlrohr
Elektronenstrahl im B-Feld eines Helmholtzspulenpaars zur Bestimmung der spezifischen Ladung e/m.
Wienfilter; Geschwindigkeitsfilter
Schießt man geladene Teilchen orthogonal in eine Kombination homogener, orthogonal gekreuzter E- und B-Felder, wirken Lorentzkraft und elektrische Kraft und es kommen nur Teilchen mit der Geschwindigkeit v = E/B geradeaus hindurch.
Massenspektrometer; Massenspektrograph
Nach einem Wienfilter kommen nur geladene Teilchen mit der gleichen Geschwindigkeit orthogonal in ein B-Feld. Teilchen mit unterschiedlicher Masse haben unterschiedliche Radien.
Linearbeschleuniger
Statt Ringanoden werden mehrere Driftröhren hintereinander mit Wechselspannung betrieben und werden immer länger, da die Teilchen immer schneller werden, die Zeit in den Röhren aber konstant bleiben muss. In den Röhren bewegen sich die Teilchen geradlinig-gleichförmig (Faraday-Käfig).
Zyklotron
Die Teilchen werden in einem kleinen Stück zwischen zwei mit Wechselspannung betriebenen Duanden beschleunigt. Innerhalb der Duanden machen sie aufgrund eines B-Feldes einen Halbkreis und werden nicht weiter beschleunigt (Faraday-Käfig). Die Umlaufzeit ist unabhängig vom Bahnradius.
Synchrotron
Die Teilchen werden auf Beschleunigungsstrecken durch ein E-Feld beschleunigt. Ablenkmagneten sorgen danach für eine Kreisbahn, die immer wieder durchlaufen werden kann. Fokussiermagnete bündeln den auseinanderdriftenden Strahl immer wieder.