Eln3 - Tube à faisceau électronique filiforme
Fonction
Production et visualisation d'un faisceau approximativement monocinétique d'électrons, visualisation de la trajectoire dans un champ magnétique uniforme produit par des bobines d'Helmholtz (trajectoire circulaire, hélice), action d'un champ électrique ; mesure du rapport e/m et de la vitesse v des électrons.
Sur ce schéma, toutes les tensions représentées doivent être positives : Ur pour le filament de chauffage, Ug pour la grille, Uo pour la haute tension accélératrice et qui arrache les électrons et Ud pour la déflexion.
Description
Le faisceau est produit par un « canon à électrons » comprenant une cathode à chauffage indirect, un cylindre de Wehnelt, une anode conique avec écran semi-circulaire. Le faisceau sort du sommet du cône anodique percé d'un trou et passe entre deux plaques entre lesquelles on peut appliquer une différence de potentiel (déviation par un champ électrique). Le faisceau se propage dans une atmosphère d'hydrogène raréfié (1,33 10-5 bar): il se forme autour du faisceau une gaine lumineuse d'atomes ionisés qui le visualise et qui limite son élargissement.
La vitesse v se déduit de la tension appliquée entre anode et cathode ; e/m et v se déduisent de la mesure du rayon de la trajectoire circulaire dans un champ magnétique B ; on utilise aussi la déviation par un champ électrique.
Histoire
Cet appareil, apparu dans ces catalogues vers les années 1950, y figure toujours.
Les grandeurs v et e/m ont été mesurées par divers savants dont Joseph John Thomson (1856-1940) à la suite des travaux de Jean Perrin (1870-1942)...Pour plus de détails, voir la notice Eln2.
Le canon à électrons utilise l'effet thermoïonique dont l'histoire est contée dans la notice Eln5 consacrée à la lampe triode. Il faut y ajouter qu'Arthur Wehnelt, physicien allemand (1871-1944) étudia l'émission d'électrons par les oxydes alcalino-terreux chauffés par un filament, qu'ainsi il inventa la cathode à oxydes en 1913 (cathode à chauffage indirect), et qu'il proposa d'introduire le « cylindre de Wehnelt » qui permet de régler l'intensité du pinceau à électrons. Wehnelt apparaît donc comme l'inventeur du « canon à électrons ».