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Elektronen im Rasterelektronenmikroskop
AFBIn einem Rasterelektronenmikroskop treten Elektronen praktisch ruhend aus einer Kathode aus und werden im Vakuum durch die Beschleunigungsspannung \(U\) zur Anode hin beschleunigt. M1 zeigt einen Auszug aus dem Datenblatt; eingestellt ist zunächst \(U=2{,}0\,\mathrm{kV}\). Rechne mit \(e=1{,}602\cdot10^{-19}\,\mathrm C\) und \(m_\text{e}=9{,}109\cdot10^{-31}\,\mathrm{kg}\).
M1Auszug aus dem Datenblatt
| Größe | Wert |
|---|---|
| Beschleunigungsspannung | 0,5 kV bis 30 kV |
| Einstellschritte | 0,1 kV |
| Strahlstrom | bis 100 nA |
- Gib die Energie in Elektronenvolt an, die ein Elektron bei \(U=2{,}0\,\mathrm{kV}\) aufnimmt.Tipp a)
Für ein Teilchen mit der Ladung \(e\) ist der Zahlenwert der Energie in eV gleich dem Zahlenwert der Spannung in V.
- Entnimm M1 die größte Energie, die Elektronen in diesem Mikroskop erreichen können.Tipp b)
Suche die größte einstellbare Beschleunigungsspannung.
- Berechne die Geschwindigkeit, mit der die Elektronen bei \(2{,}0\,\mathrm{kV}\) die Anode erreichen.Tipp c)
Energiesatz: \(e\cdot U=\tfrac12\,m_\text{e}\,v^{2}\); erst nach \(v\) umstellen, dann einsetzen.
- Für eine besonders schonende Aufnahme sollen die Elektronen nur \(v=1{,}0\cdot10^{7}\,\mathrm{\tfrac{m}{s}}\) erreichen. Bestimme die dafür nötige Spannung und prüfe mit M1, ob sie sich einstellen lässt.Tipp d)
Stelle den Energiesatz nach \(U\) um und vergleiche mit dem einstellbaren Bereich.
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Proton und Alphateilchen
AFB3
Elektronen im Gegenfeld
AFB4
Elektronenstrahlverdampfer
AFB5