Tubi di Braun modificato da Wehneit
Tratto da Roberto Vergara Caffarelli, STRUMENTI SCIENTIFICI TRA XVIII E XIX SECOLO NEL DIPARTIMENTO DI FISICA DELL' UNIVERSITA' DI PISA, in:C.A. Segnini e R. Vergara Caffarelli, ANTICHI STRUMENTI SCIENTIFICI A PISA (SEC. XVII - XX), pp. 186 - 187, Pisa, 1989.
Descrizione
È un tubo di Braun modificato in maniera da avere raggi catodici lenti.
Un fascio, collimato da un diaframma, passa attraverso il campo elettrico generato da due piatti (tra loro paralleli e collegati a una batteria), ove subisce una deviazione elettrostatica verso il piatto positivo; successivamente passa attraverso il campo di una elettrocalamita di intensità nota, posta all'esterno del tubo. In questa maniera si evidenzia la carica negativa dei raggi catodici, e si misurano la velocitù delle cariche e il rapporto e/m tra carica e massa.
Una delle differenze più importanti tra i tubi di Braun e il tubo ideato da Wehnelt è data dall'introduzione di un particolare catodo, costituito da una lamina di platino su cui è depositata una traccia di un ossido (per esempio CaO, o BaO, o SrO), che è reso incandescente dal passaggio della corrente per mezzo di una batteria. Si ha così l'emissione termica dei raggi catodici; in questa maniera, evitando l'uso di alte tensioni tra elettrodi, si ottengono raggi catodici molto lenti. Nel nostro esemplare purtroppo la lamina del catodo, lunga circa 20 mm, è interrotta al centro. In questa regione il tubo asssume una forma di bolla dal diametro di 63 mm.
L'anodo è costituito da un diaframma attraversato da un piccolissimo foro; è situato a 50 mm di distanza dal catodo; al disotto, una protuberanza del vetro permette la sua comunicazione con l'esterno per mezzo di un filo. Il diametro del tubo in questa regione è di 39 mm.
In genere la differenza di potenziale tra i due elettrodi va dai 200 Volt ai 1000 Volt e la corrente è limitata da un reostato.
Due piatti paralleli sono disposti verticalmente (dimensioni in millimetri 30 x 20, distanza tra i piatti 23 mm), con il centro a 35 mm dal diaframma: con questo dispositivo è possibile curvare verso la placca positiva il sottile fascio di raggi che emerge dal diaframma, quando una opportuna differenza di potenziale (circa 200 Volt) è applicata ai piatti attraverso fili, che fuoriescono dalle solite protuberanze laterali.
I raggi giungono ad uno schermo circolare il cui diametro, 80 mm, ha le dimensioni interne della parte finale del tubo, a cui è fissato con tre ganci di vetro. Lo schermo diventa fluorescente (coperto di tungstato calcico o di silicato di zinco: nel primo caso la fluorescenza è azzurra, nell'altro è verde) e si può vedere lo spostamento della macchia, la cui visibilità non è disturbata dalla debolissima luce del catodo incandescente, che può eventualmente attraversare il diaframma. Si può anche applicare dall'esterno un campo magnetico conosciuto e arrivare a misure sia del rapporto tra carica e massa sia della velocità delle particelle costitutive dei raggi catodici, cioè degli elettroni. La tensione agli elettrodi e la temperatura del catodo regolano la velocità degli elettroni. Il vuoto deve essere molto spinto perché i raggi catodici rendono conduttore il gas che attraversano e questo effetto tende ad annullare il campo elettrostatico tra i due piatti.
Il tubo all'estremità dello schermo poggia su un supporto sagomato di legno, mentre i due grossi fili (diametro 3 mm) con cui fuoriesce il catodo attraverso una espansione verticale del tubo (diametro 30 mm), sono fissati a morsetti avvitati alla base di legno (334 x 128 x 16).
Nell'inventario del 1909 appare poco dopo l'ultima bolla di ingresso posseduta del periodo documentato 1881-1904, con la seguente identificazione: n. 743. Tubo di Wehnelt con sostegno di legno. Lire 40. Nel suo lavoro del 1905 Wehnelt ringrazia la ditta E.Gundelach, di Gehlberg in Thüringen, per la costruzione del tubo di cui si era servito. Il fatto che il nostro tubo ha inciso una grande G con una bilancia all'interno e al di sopra il numero 73 suggerisce, per una eventuale identificazione del fabbricante, di controllare se esiste e di confrontare il marchio di questa ditta. Nell'inventario interno, con cui veniva tenuto il controllo di materiale non ufficialmente inventariato, al numero 0315 si legge: "tubo di 'Braun'".
Cenno storico
Arthur Rudolph Berthold Wehnelt (Rio de Janeiro 4.4.1871 - Berlin 15.2.1944) ha dato vari contributi fondamentali per lo sviluppo della moderna elettronica, e ha realizzato la sua più importante scoperta verso il 1903-1904 quando osservò la decrescita della caduta catodica per l'aumento (fino a 100 volte) di ioni negativi nelle vicinanze del catodo, quando esso è formato da una placchetta di platino trattata con un deposito di ossidi.
Il basso potenziale di uscita al catodo gli permise di disporre di elettroni lenti e di raggi canali lenti, in maniera da poterne misurare la velocità e la carica specifica. Karl Ferdinand Braun (Fulda 6.6.1850 - New York 20.4.1918) aveva costruito fin dal 1897 i suoi tubi, in pratica il primo oscilloscopio, per studiare la radiazione catodica. Vinse il premio Nobel insieme a Marconi nel 1909.
Bibliografia
THOMSON (1897) Philosophical Magazine, t. XLIV, p. 293. WEHNELT (1905), Physikalische Zeitschrift, n°22, pp. 732-733. AMADUZZI (1907), pp. 30-37. MURANI (1906) v. II, pp. 621-622