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FEM

Information - Help 
ID = 50635
       
Country:
Germany
Brand: Leybold; Deutschland
Tube type:  Field Emission Microscope 
  Ca. 1925 up to 1945 very rare. ***
Identical to FEM
First year 1937 ? -- Collector info (Sammler)

Base Edison big E27 = 27 mm
Filament
Description

From Wikipedia March 2011: the early experimental work on field electron emission (1910–1920) [7] was driven by Lilienfeld's desire to develop miniaturized X-ray tubes for medical applications. However, it was too early for this technology to succeed. After Fowler-Nordheim theoretical work in 1928, a major advance came with the development in 1937 by Erwin W. Mueller of the spherical-geometry field electron microscope (FEM). A Field Emission Microscope consists of a metallic sample in the form of a sharp tip and a conducting fluorescent screen enclosed in ultrahigh vacuum. The tip radius used is typically of the order of 100 nm. It is composed of a metal with a high melting point, such as tungsten. The sample is held at a large negative potential (1-10 kV) relative to the fluorescent screen. This gives the electric field near the tip apex to be the order of 1010 V/m which is high enough for field emission of electrons to take place. Fig.1 shows the experimental set up for FEM. The field emitted electrons travel along the field lines and produce bright and dark patches on the fluorescent screen giving a one-to-one correspondence with the crystal planes of the hemispherical emitter. The emission current varies strongly with the local work function in accordance with the Fowler-Nordheim equation; hence, the FEM image displays the projected work function map of the emitter surface. The closely packed faces have higher work functions than atomically rough regions and thus they show up in the image as dark spots on the brighter background. In short, the work function anisotropy of the crystal planes is mapped onto the screen as intensity variations. Field emission requires a very good vacuum, and often, even in ultra high vacuum (UHV), emission is not due to the clean surface. A typical field emitter needs to be ‘flashed’ to clean it, usually by passing a current through a loop on which it is mounted. After flashing the emission current is high but unstable. The current decays with time and in the process becomes more stable due to the contamination of the tip, either from the vacuum, or more often from diffusion of adsorbed surface species to the tip. Thus the real nature of the FEM tips during use is somewhat unknown. Application of FEM is limited by the materials which can be fabricated in the shape of a sharp tip, can be used in a UHV environment, and can tolerate the high electrostatic fields. For these reasons, refractory metals with high melting temperature (for e.g. W, Mo, Pt, Ir) are conventional objects for FEM experiments.

 
Text in other languages (may differ)
 
light_bulb_all.jpg
FEM
Ernst Erb

 


Forum contributions about this tube
FEM
Threads: 1 | Posts: 4
Hits: 3837     Replies: 3
Ganz spezielle Glühlampe mit zwei Edison-Sockel
Ernst Erb
03.Mar.11
  1

Seit vielen Monaten habe ich bei mir eine Art Glühlampe in Original-Behälter herumliegen. Sie hat keine Bezeichnung, doch einen für mich ungewähnlichen Aufbau. Die 108 Gramm wiegende Lampe hat einen Edison-Sockel mit 1 Zoll Dicke, was wir E27 nennen, plus an der Seite einen Edison-Sockel von 14 mm Durchmesser (wahrsch. Halbzoll), an dem der eigentliche "Brenner" liegt. Totale Länge der Konstruktion ist 205 mm, Diameter 110 mm plus rund 50 mm lange Ausstülpung mit dem seitlichen Sockel.

Für solche Spezial-Glühlampen habe ich eine "Röhrenseite" mit Name "LightBulbs" geschaffen, damit man da Bilder mit Beschreibung hinterlegen kann. So kann man solche "Spezialdinger" wieder finden, die in Forumsbeiträgen untergehen. Sie finden da auch die weiteren Bilder.

Mit Bleistift geschrieben steht auf einem internen Deckel 6,5 KV sowie eine Nummer 2281. Die Schachtel ist aufwändige Kartonarbeit.

Wer kann mehr zu diesem "Beleuchtungskörper" mitteilen? Unverständlich für mich ist, dass der belastbare Wendel nicht in der Mitte sitzt und der andere (eine Art Zünder oder Sicherheitslicht?) aus der Seite, denn so wirkt die Opalisierung (Anstrich) nicht so gut.

Ernst Erb
04.Mar.11
  2

Ein grosser Dank an das Mitglied Michael Schnellmann aus der Schweiz!

Er hat mir geschrieben: " ...Bei dieser "Glühlampe" handelt es sich höchstwahrscheinlich um ein
Feldelektronenmikroskop, welches für den Physikunterricht verwendet wird. Hier finden Sie eine Beschreibung und ein Datenblatt eines solchen: ... Link zu Leybold."


Denn nur Redakteure können hier antworten - doch für so etwas ist der Link "eMail an den Autor" genau richtig.

Seine Antwort trifft auch 100%ig zu. Ich habe ihm geschrieben, dass ich die Firma Leybold nun angeschrieben habe - und auch bei Wikipedia ist dieses Mikroskop beschrieben.

Ich werde diese Röhre neu anlegen und einen Forumsbeitrag darüber schreiben - diesen Eintrag aber belassen - wer weiss, was noch alles als vermeintliche Glühlampe auftaucht ... Link zum FEM.

 

Dietmar Rudolph
06.Mar.11
  3

Zur Funktionsweise des Feldelektronenmikroskops findet man etwas in "Westphal, W.H.: Physik, Ein Lehrbuch, 22. bis 24.A., Springer, 1963"

Mit dem Lichtmikroskop kommt man nicht über eine förderliche Vergrößerung von höchstens 2000:1 hinaus, weil Strukturen, die kleiner sind als etwa die Wellenlänge des Lichtes, auch bei starker Vergrößerung nicht mehr aufgelöst werden können (§299), Mit Elektronenstrahlen kommt man viel weiter, heute etwa bis zu 200000:1, mit lichtoptischer Nachvergrößerung noch beträchtlich weiter. Diese viel höhere Leistungsfähigkeit beruht darauf, daß man zwar, wie wir in §359 sehen werden, auch den Elektronenstrahlen eine Wellenlänge zuordnen muß, diese aber um mehrere Zehnerpotenzen kleiner ist als die des sichtbaren Lichtes, so daß man ein viel größeres Auflösungsvermögen erreicht. Mit dem Elektronenmikroskop können einzelne sehr große Moleküle (Makromoleküle, auch manche Viren) sichtbar gemacht werden, so daß es uns eine ganz neue Welt bisher unbeobachtbarer Dimensionen erschlossen hat. Die Anzahl seiner Anwendungsmöglichkeiten in Physik, Chemie und Technik und vor allem in der Biologie ist in ständigem Wachsen. [Die Abb. 368 zeigt die Aufnahme eines Virus.]

Große Fortschritte in der Sichtbarmachung kleinster Teilchen wurden mit dem von Erwin MÜLLER, geb. 1911, (ab 1937) entwickelten Feldelektronenmikroskop (Abb. 369 a) und dem Feldionenmikroskop (1951) erzielt.

Beim Feldelektronenmikroskop liegt zwischen einer äußerst feinen Metallspitze mit etwa 10-5 cm Scheitelradius als Kathode und einer ringförmigen Anode in einem hoch evakuiertem Raum eine Spannung von etwa 4000 V. An der Spitze entsteht eine Feldstärke von 107 bis 108 V/cm, und dadurch werden Elektronen aus der Spitze herausgezogen (Feldemission, §361). Die Bahnen dieser Elektronen erfahren in dem angenähert radialen elektrischen Feld eine sehr starke Spreizung und bilden die Oberfläche des Spitzenendes 105 - bis 106 -fach vergrößert auf dem Leuchtschirm ab. Das Auflösungsvermögen erreicht die Größenordnung von 20 Å. Das Feldelektronenmikroskop eignet sich besonders für Beobachtungen und Messungen an außergewöhnlich reinen Einkristallspitzen, z.B. Messung der Adsorptions  und Platzwechselenergien einzelner Atome (E. MÜLLER, M. DRECHSLER).

Ein noch höheres Auflösungsvermögen wird mit dem Feldionenmikroskop erhalten. Dabei ist im Gegensatz zu Abb.369a die Spitze Anode, und in dem Innenraum befindet sich ein Gas geringen Druckes, z. B. H2 bei 10-3 Torr. Gasmoleküle, die die Spitzenkalotte treffen, geben bei einer dort vorhandenen Oberflächenfeldstärke von rund 2*108 V/cm Elektronen an das Spitzenmetall ab. Die Protonen (H2 2 e + 2 H+) sowie teilweise auch H2+-Ionen folgen dem radialen Feld und geben auf dem kathodischen Leuchtschirm ein außerordentlich vergrößertes Bild der lokalen Feldstärkeverteilung an der Oberfläche der Spitze (Abb. 369b). Das Auflösungsvermögen schwankt je nach Spitzenradius und Ionenart (z. B. H-, Cs-, He-, Hg- oder O2 - Ionen zwischen 3 und 15 Å.

Auf einigen Kristallflächen kann das Atomgitter sichtbar gemacht werden. Abweichungen von der idealen Gitterstruktur lassen sich während eines kontinuierlichen Feld-Temperaturabbaues des Kristalles nachweisen (Abb. 369b).

MfG DR

Ernst Erb
13.Mar.11
  4

Dr. Hans Joachim Prinz, LD DIDACTIC GmbH, hat mir am 7.3.11 die Erlaubnis gegeben, dass wir die unten verlinkten zwei PDF-Dokumente hier veröffentlichen dürfen. Arpad Roth hat sie vor dem Kopieren geschützt und unseren Link dazu eingepflegt.

Diese Dokumente zeigen auch, dass die Firma Leybold solche FEM nach wie vor im Programm führt.
Es ist ziemlich sicher, dass die zur Röhrenseite von mir hochgeladenen Bilder eine frühe Röhre von Leybold darstellen. Leybold hat auch Mitte-Ende der 20er Jahre Oszilloskop-Röhren geliefert. Diese sind wohl bei "Leybold und von Ardenne Oszillografengesellschaft" entstanden.

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