Exakt, det är ju likadant att behärska gamla metallbearbetningsmaskiner utan CNC och köra material man inte har en aning om vad det innehåller dvs. plockat ut nån skrotbinge hos lokala verkstan eller tillvarataget som skrot. Fingertoppskänsla, erfarenhet av konstiga material, udda slipning av stål och köra i gamla maskiner är inget intressant alls att lära sig längre tydligen, vilket är väldigt synd.Det här är ju saker som man börjar tänka på när man närmar sig den tid när man själv börjar glömma vad man en gång var duktig på. Det känns lite som ett slöseri att all kunskap man förvärvat genom try and error skall gå förlorad.
Göra elektronrör hemma
Re: Göra elektronrör hemma
Re: Göra elektronrör hemma
Fan vad imponerad av ditt bygge, en egen masspektrometer!Jan Ohlsson skrev: ↑19 april 2022, 10:18:59Tack, ja genomföringarna är kritiska, det tog ett tag innan jag fick ordning på dem. Det är ett tunt oxidlager på wolframtråden som delvis löser sig i det smälta glaset och bildar en gastät övergång.
Masspektrometern jag använder för heliumtestet är hembyggd, den har fått en egen hemsida:
https://diy-masspectrometer.se/
Tittade på några diagram du postade. Vad krävs det för viktskillander för att du ska kunna mäta? Kan du tex mäta olika isotoper?
Skoj och väldigt impad iallafall!
-
Jan Ohlsson
- Inlägg: 11
- Blev medlem: 18 april 2022, 19:44:41
Re: Göra elektronrör hemma
Tack, masspektrometern har högst upplösning för låga masstal, Väteatomer, vätemolekyler och heliumatomer är fullt separerade med mycket god marginal. Upp emot högre masstal som för kväve- och syremolekyler, masstal 28 och 32, så separerar topparna inte fullständigt utan bara delvis. Men om inte halterna skiljer för mycket så är den högre delen av topparna väl separerade. Är den ena toppen låg och den andra mycket hög så drunknar den lägre toppen och syns bara som en osymmetri i basen för den högre. Min hustru, som jobbat på kemlab med professionella masspektrometrar, ler lite åt min skrala separation. Jag har testat om jag skulle kunna se isotopen för neon, som om jag minns rätt ligger på tio procent halt i förhållande till den huvudsakliga isotopen. Men de separerar inte tillräckligt.
Det finns en sajt på nätet med en annan hembyggd konstruktion, som påstås visa separation av två isotoper. Men jag tror inte på det, han använde ett svep som går i i bägge riktingarna, och jag tror det man ser som en dubbeltopp bara är en skillnad mellan det uppåtgående och nedåtgående svepet, dvs en artefakt i konstruktionen. Jag använder en sågtandform som svep och slipper det fenomenet.
Begränsningen i min konstruktion är att jag bara kan ha en liten magnetisk sektor som böjer av partiklarna. En större skulle kräva en gigantisk magnet. I början av åttiotalet hade de masspektrometrar i kemilabben som byggde på magnetisk sektor. Men en sådan apparat fyllde ett helt rum på grund av den gigantiska magnet som krävdes för att separera högre masstal.
Numera används en annan princip för separationen, quadropoler. Men en sådan är svår att åstadkomma i en hemmaverkstad, det krävs väldig mekanisk precision. Principen för den magnetiska sektorn är mycket enklare mekaniskt, det är bara två triangelformade polskor med en spalt före och en efter. Spalterna måste ligga i fokuspunkterna för sektorn, så jag har gjort de avstånden justerbara.
Magneterna behöver inte vara så groteskt stora med min lilla sektor, det räcker med två staplar av neodymmagneter.
Det finns en sajt på nätet med en annan hembyggd konstruktion, som påstås visa separation av två isotoper. Men jag tror inte på det, han använde ett svep som går i i bägge riktingarna, och jag tror det man ser som en dubbeltopp bara är en skillnad mellan det uppåtgående och nedåtgående svepet, dvs en artefakt i konstruktionen. Jag använder en sågtandform som svep och slipper det fenomenet.
Begränsningen i min konstruktion är att jag bara kan ha en liten magnetisk sektor som böjer av partiklarna. En större skulle kräva en gigantisk magnet. I början av åttiotalet hade de masspektrometrar i kemilabben som byggde på magnetisk sektor. Men en sådan apparat fyllde ett helt rum på grund av den gigantiska magnet som krävdes för att separera högre masstal.
Numera används en annan princip för separationen, quadropoler. Men en sådan är svår att åstadkomma i en hemmaverkstad, det krävs väldig mekanisk precision. Principen för den magnetiska sektorn är mycket enklare mekaniskt, det är bara två triangelformade polskor med en spalt före och en efter. Spalterna måste ligga i fokuspunkterna för sektorn, så jag har gjort de avstånden justerbara.
Magneterna behöver inte vara så groteskt stora med min lilla sektor, det räcker med två staplar av neodymmagneter.
Re: Göra elektronrör hemma
Ang. masspektrometern.
Läste på olika sidor om att man först förångar provet och sedan bombarderar med elektroner, så bildas det positivt laddade joner.
Hur kan det vara att de blir positiva ? när elektronerna är negativa.
Läste på olika sidor om att man först förångar provet och sedan bombarderar med elektroner, så bildas det positivt laddade joner.
Hur kan det vara att de blir positiva ? när elektronerna är negativa.
-
Jan Ohlsson
- Inlägg: 11
- Blev medlem: 18 april 2022, 19:44:41
Re: Göra elektronrör hemma
Atomer eller molekyler som tappat en eller flera elektroner blir positivt laddade. Från början var de neutrala, men protonerna i kärnan är positivt laddade, och finns kvar när elektronerna försvunnit.
De positiva jonerna dras mot masspektrometerns negativa ände, där de kan detekteras med en elektrometer, en strömförstärkare. På vägen dit böjs de av i magnetfältet, olika mycket beroende på¨masstalet. Genom att svepa accelerationsspänningen så kan man styra vilket masstal som passerar genom spalten efter magnetfältet.
Jonernas rörelseenergi gör att de vill fortsätta rakt fram, medan magnetfältet vill böja av dem. Genom att ändra rörelseenergin med accelerationsspänningen så ändrar man balansen mellan dessa två krafter, och därmed avböjningen för ett visst masstal.
De positiva jonerna dras mot masspektrometerns negativa ände, där de kan detekteras med en elektrometer, en strömförstärkare. På vägen dit böjs de av i magnetfältet, olika mycket beroende på¨masstalet. Genom att svepa accelerationsspänningen så kan man styra vilket masstal som passerar genom spalten efter magnetfältet.
Jonernas rörelseenergi gör att de vill fortsätta rakt fram, medan magnetfältet vill böja av dem. Genom att ändra rörelseenergin med accelerationsspänningen så ändrar man balansen mellan dessa två krafter, och därmed avböjningen för ett visst masstal.
Re: Göra elektronrör hemma
Wow!
Att göra egna elektronrör är häftigt!
Om jag var på den nivån, så skulle jag nog börja med en masspektrometer och en gaskromatograf.
Just for fun!
Eller, kanske först en "vanlig" spektrometer? Med prisma eller gitter. Jag har lagt undan ett prisma, om det någon gång skulle bli något. Sedan behöver man inte undra över spektralinnehållet i något som man ser längre.
För att åter citera en gammal fysiklärare och FormerMazda:
Att göra egna elektronrör är häftigt!
Om jag var på den nivån, så skulle jag nog börja med en masspektrometer och en gaskromatograf.
Just for fun!
Eller, kanske först en "vanlig" spektrometer? Med prisma eller gitter. Jag har lagt undan ett prisma, om det någon gång skulle bli något. Sedan behöver man inte undra över spektralinnehållet i något som man ser längre.
För att åter citera en gammal fysiklärare och FormerMazda:
/PiAtt mäta är att veta!
Re: Göra elektronrör hemma
JO: Atomer eller molekyler som tappat en eller flera elektroner blir positivt laddade. Från början var de neutrala, men protonerna i kärnan är positivt laddade, och finns kvar när elektronerna försvunnit.
Det som jag tycker är konstigt är att de blir positivt laddade när de träffas av de negativa elektronerna (?)
Det som jag tycker är konstigt är att de blir positivt laddade när de träffas av de negativa elektronerna (?)
Re: Göra elektronrör hemma
Nånting åt dethär hållet tänker jag mig:
De inkommande elektronerna "skjuter bort" löst sittande elektroner och fortsätter även själv med god fart. Kan tänka mig att det krävs en "väldigt direkt träff" nära kärnan för att elektronen skall "fastna", så det första scenariot har betydligt större träffyta och blir därmed mer sannolikt.
De inkommande elektronerna "skjuter bort" löst sittande elektroner och fortsätter även själv med god fart. Kan tänka mig att det krävs en "väldigt direkt träff" nära kärnan för att elektronen skall "fastna", så det första scenariot har betydligt större träffyta och blir därmed mer sannolikt.
Re: Göra elektronrör hemma
Allting består av nästan bara ingenting
Även om storlek inte är så väl definierad när vi talar om atomer, elektroner, kärnpartiklar och atomkärnor, så kan man ändå ange ungefärliga mått.
Elektronens radie: ≈ 10-20 m (egentligen mellan 10-22 och 10-18 m)
Protonens radie: 0,8 x 10-15 m
Neutronens radie: 0,8 x 10-15 m
Atomkärnans radie: Varierar, beroende på kärna, men typiskt ett par femtometer (=10-15 m)
Hela atomens radie (inklusive elektroner): ≈10-10 m
Elektroner kommer normalt inte "närmare" kärnan än så nära som elektronen i en väteatom eller elektronerna i en heliumatom, är från kärnan. Grovt räknat finns elektronen på ett avstånd från kärnan som är ungefär 105 kärnradier. Nära, om man jämför med ett hårstrå eller en µm, men långt om man jämför med kärnans radie.
/Pi
Även om storlek inte är så väl definierad när vi talar om atomer, elektroner, kärnpartiklar och atomkärnor, så kan man ändå ange ungefärliga mått.
Elektronens radie: ≈ 10-20 m (egentligen mellan 10-22 och 10-18 m)
Protonens radie: 0,8 x 10-15 m
Neutronens radie: 0,8 x 10-15 m
Atomkärnans radie: Varierar, beroende på kärna, men typiskt ett par femtometer (=10-15 m)
Hela atomens radie (inklusive elektroner): ≈10-10 m
Elektroner kommer normalt inte "närmare" kärnan än så nära som elektronen i en väteatom eller elektronerna i en heliumatom, är från kärnan. Grovt räknat finns elektronen på ett avstånd från kärnan som är ungefär 105 kärnradier. Nära, om man jämför med ett hårstrå eller en µm, men långt om man jämför med kärnans radie.
/Pi
Re: Göra elektronrör hemma
En intressant tråd det här! Stort tack till Jan Ohlsson.
Om joner: Det är lättare att slå sönder än att sätta ihop. Det har med entropi att göra.
Därför är joner oftast positiva. Dessutom kan inte alla atomer kan bilda negativa joner, väsentligen
bara halogenerna och några till.
Rättelse i efterhand: Talade just med en expert på negativa joner. Han sa att de flesta ämnen kan bilda
negativa joner; bara drygt ett tiotal som inte kan. Det kräver bara rätt teknik. Sputtring
av en cesiumbelagd yta.
Om partiklars storlek: En intressant parameter här är Sommefelds konstant 1/137.
Man kan säga att Bohrradien för väteatomen är 137 ggr större än Komptonvåglängden
för en elektron, och att Komptonvåglängden i sin tur är 137 ggr större än den klassiska elektronradien. Fast den klassiska elektronradien är väl egentligen bara en abstraktion.
Sedan ett par tips till alla som bygger masspektrometrar:
Om man skall mäta jonströmmen behövs en negativ ring i faradayburen för att förhindra att sekundäreletroner smiter ut. Sekundärströmmen kan vara större än jonströmmnen.
Om man inte behöver mäta utan bara indikera kan man utnyttja sekundärelektronerna.
Ta t.ex. en tunn plåt i rostfritt stål och snedställ den lite mod jonstrålen.
Fånga upp sekundårelektronerna med en positiv förspänd trådpinne.
Låt en jFET-tranistor registrera stömmen. Då får man typiskt kanske 10 ggr större känslighet
än om man mäter direkt i en faradaybur. 3-4 ggr högre ström och väsentlig lägre kapacitans,
som ger känsligare detektion. Dock förutsätter detta att jonernas energi är tillräcklig.
Antar att den är ett par kV eller så (?)
Ett annat tips för vacuumsystem i allmänhet:
Det är bra att släppa in ren kvävgas innan man släpper in luft i kammaren när den skall öppnas.
Då förhindrar man att syre och vattenmolkyler binder til ytorna.
Mycket lättare att sedan få ner trycket vid nästa nedpumpning.
Om joner: Det är lättare att slå sönder än att sätta ihop. Det har med entropi att göra.
Därför är joner oftast positiva. Dessutom kan inte alla atomer kan bilda negativa joner, väsentligen
bara halogenerna och några till.
Rättelse i efterhand: Talade just med en expert på negativa joner. Han sa att de flesta ämnen kan bilda
negativa joner; bara drygt ett tiotal som inte kan. Det kräver bara rätt teknik. Sputtring
av en cesiumbelagd yta.
Om partiklars storlek: En intressant parameter här är Sommefelds konstant 1/137.
Man kan säga att Bohrradien för väteatomen är 137 ggr större än Komptonvåglängden
för en elektron, och att Komptonvåglängden i sin tur är 137 ggr större än den klassiska elektronradien. Fast den klassiska elektronradien är väl egentligen bara en abstraktion.
Sedan ett par tips till alla som bygger masspektrometrar:
Om man skall mäta jonströmmen behövs en negativ ring i faradayburen för att förhindra att sekundäreletroner smiter ut. Sekundärströmmen kan vara större än jonströmmnen.
Om man inte behöver mäta utan bara indikera kan man utnyttja sekundärelektronerna.
Ta t.ex. en tunn plåt i rostfritt stål och snedställ den lite mod jonstrålen.
Fånga upp sekundårelektronerna med en positiv förspänd trådpinne.
Låt en jFET-tranistor registrera stömmen. Då får man typiskt kanske 10 ggr större känslighet
än om man mäter direkt i en faradaybur. 3-4 ggr högre ström och väsentlig lägre kapacitans,
som ger känsligare detektion. Dock förutsätter detta att jonernas energi är tillräcklig.
Antar att den är ett par kV eller så (?)
Ett annat tips för vacuumsystem i allmänhet:
Det är bra att släppa in ren kvävgas innan man släpper in luft i kammaren när den skall öppnas.
Då förhindrar man att syre och vattenmolkyler binder til ytorna.
Mycket lättare att sedan få ner trycket vid nästa nedpumpning.
Senast redigerad av SvenW 24 april 2022, 18:23:46, redigerad totalt 1 gång.
-
Jan Ohlsson
- Inlägg: 11
- Blev medlem: 18 april 2022, 19:44:41
Re: Göra elektronrör hemma
Tack för råd och synpunkter om detektering i masspektrometern.
Känsligheten är väl tillräcklig men inte mer just nu, topparna börjar försvinna ner mot baslinjen när trycket rör sig ner mot låga värden inom området 10 upphöjt till minus fem Torr, och är helt nere i baslinjen vid 10 upphöjt till minus sex torr, vilket är ungefär så lågt jag kommer nu.
Jag har inte helt koll på trycket nu, men håller på att få klar en mätmöjlighet med ett ion gauge rör, ihop med en gammal styrenhet som jag köpt billigt på ebay. Då får jag en säker mätning även ner mot de lägsta tryck jag kan hoppas på. Jag har systemet ständigt evakuerat med diffusionspumpen sedan jag skaffat den gamla professionella remdrivna pumpen till förvacuum, den klarar att gå kontinuerligt. Jag öppnar bara systemet kortvarigt för att ansluta grejor för att pumpa ner, och då hinner det inte komma in så mycket vatten som är besvärligt att bli av med.
Luftgastopparna går ner fort, det är de olika fragmenten av vatten som är svåra att bli av med. När glödtråden för masspektrometern är tänd så ökar vätgastoppen, det beror på att att vattenfragmenten reagerar kemiskt med wolfram i tråden, så att väteatomer och molekyler frigörs.
Styrenheten för ion gauge röret är en vacker surplusapparat från tidigt åttiotal. Det är något speciellt med gammal elektronik som var spetsteknik när de byggdes, och där inga pengar sparades när det gällde kvalitet på komponenterna och att sätta ihop det snyggt.
Känsligheten är väl tillräcklig men inte mer just nu, topparna börjar försvinna ner mot baslinjen när trycket rör sig ner mot låga värden inom området 10 upphöjt till minus fem Torr, och är helt nere i baslinjen vid 10 upphöjt till minus sex torr, vilket är ungefär så lågt jag kommer nu.
Jag har inte helt koll på trycket nu, men håller på att få klar en mätmöjlighet med ett ion gauge rör, ihop med en gammal styrenhet som jag köpt billigt på ebay. Då får jag en säker mätning även ner mot de lägsta tryck jag kan hoppas på. Jag har systemet ständigt evakuerat med diffusionspumpen sedan jag skaffat den gamla professionella remdrivna pumpen till förvacuum, den klarar att gå kontinuerligt. Jag öppnar bara systemet kortvarigt för att ansluta grejor för att pumpa ner, och då hinner det inte komma in så mycket vatten som är besvärligt att bli av med.
Luftgastopparna går ner fort, det är de olika fragmenten av vatten som är svåra att bli av med. När glödtråden för masspektrometern är tänd så ökar vätgastoppen, det beror på att att vattenfragmenten reagerar kemiskt med wolfram i tråden, så att väteatomer och molekyler frigörs.
Styrenheten för ion gauge röret är en vacker surplusapparat från tidigt åttiotal. Det är något speciellt med gammal elektronik som var spetsteknik när de byggdes, och där inga pengar sparades när det gällde kvalitet på komponenterna och att sätta ihop det snyggt.
Re: Göra elektronrör hemma
Ja, jag har för mig att en jonisationsvakuumeter kostade som en månadslön ungefär på 80-talet.
Det är bra att ha både Piranivakuummeter (varmtråd) och jonisationsvakummeter.
Det borde väl vara möjligt att tillverka dem själv. Inte svårare än att göra elektronrör i alla fall.
Möjligen behöver man kalibrera, men Pirani går kanske att beräkna utan kalibrering.
Gör du dem själv?
Det är bra att ha både Piranivakuummeter (varmtråd) och jonisationsvakummeter.
Det borde väl vara möjligt att tillverka dem själv. Inte svårare än att göra elektronrör i alla fall.
Möjligen behöver man kalibrera, men Pirani går kanske att beräkna utan kalibrering.
Gör du dem själv?
Re: Göra elektronrör hemma
Intressant tråd, och man kan säga att elektroniken gått framåt under åren inom vakuum mätare.
Mätaren i mitten kan göra samma saker som de yttersta där den högra är ett B/A joniseringsrör (har Hewlett Packard 59822B kontrollern till den) och en grovvakuummätare längst till vänster som klarar luftstötar och inrusande luft utan problem då den inte har någon glödtråd.
Den i mitten har även en sådan mätare som är till vänster om sig och klarar således ett väldigt brett område och är riktigt dyr som ny. Joniseringsdelen i den mittersta är en inverterad magnetron som de kallas och de använder inte heller någon glödtråd. Mätaren i mitten är den bästa jag använt och kom över ännu en en gång men nu finns de inte längre förutom en på 8k eller vad det var vilket är kraftigt under normalpris för dessa.
Den lilla grovmätaren till vänster kom från ett labb i USA som ändrade riktning och sålde ut allt för en del år sedan där köpare snappade upp dessa och sålde de väldigt billigt på Ebay. Tror de finns där än men dyrare än vad jag betalade för dom men kan vara ett alternativ då de är extremt robusta och då de säljs bra billigare än vad de kostar nya.
Samma med B/A röret som finns för allt från tex en 500 till flera tusenlappar kanske och HP kontrollern jag nämnde för kanske runt samma men även tom mindre för söndriga eller väldigt skitiga kontrollers, de var dock billigare än jag trodde. Kabeln sedan till röret och kontrollern kan man nog hitta men är inte så billig, ingår kabeln till en controller så köp kontrollern nästan oavsett skick.
Du använder en diffusionspump säger du, tänk på att dessa ger ifrån sig en mycket tunn fin oljedimma som om du inte har något att ta bort den med till slut annars ev kan skapa problem på ett eller annat sätt.
Mätaren i mitten kan göra samma saker som de yttersta där den högra är ett B/A joniseringsrör (har Hewlett Packard 59822B kontrollern till den) och en grovvakuummätare längst till vänster som klarar luftstötar och inrusande luft utan problem då den inte har någon glödtråd.
Den i mitten har även en sådan mätare som är till vänster om sig och klarar således ett väldigt brett område och är riktigt dyr som ny. Joniseringsdelen i den mittersta är en inverterad magnetron som de kallas och de använder inte heller någon glödtråd. Mätaren i mitten är den bästa jag använt och kom över ännu en en gång men nu finns de inte längre förutom en på 8k eller vad det var vilket är kraftigt under normalpris för dessa.
Den lilla grovmätaren till vänster kom från ett labb i USA som ändrade riktning och sålde ut allt för en del år sedan där köpare snappade upp dessa och sålde de väldigt billigt på Ebay. Tror de finns där än men dyrare än vad jag betalade för dom men kan vara ett alternativ då de är extremt robusta och då de säljs bra billigare än vad de kostar nya.
Samma med B/A röret som finns för allt från tex en 500 till flera tusenlappar kanske och HP kontrollern jag nämnde för kanske runt samma men även tom mindre för söndriga eller väldigt skitiga kontrollers, de var dock billigare än jag trodde. Kabeln sedan till röret och kontrollern kan man nog hitta men är inte så billig, ingår kabeln till en controller så köp kontrollern nästan oavsett skick.
Du använder en diffusionspump säger du, tänk på att dessa ger ifrån sig en mycket tunn fin oljedimma som om du inte har något att ta bort den med till slut annars ev kan skapa problem på ett eller annat sätt.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
-
Jan Ohlsson
- Inlägg: 11
- Blev medlem: 18 april 2022, 19:44:41
Re: Göra elektronrör hemma
Då har jag lagt in det senaste klippet, där jag färdigställer och testar röret i de andra klippen:
Jag har just installerat jonmätarröret med kontrollenheten i vacuumsystemet. Systemet uppnår något lägre tryck än vad jag trodde, ca 4 * 10^-6 torr efter några dagars pumpning och en bake out med värmepistol.
Jag har just installerat jonmätarröret med kontrollenheten i vacuumsystemet. Systemet uppnår något lägre tryck än vad jag trodde, ca 4 * 10^-6 torr efter några dagars pumpning och en bake out med värmepistol.
-
alexanderson
- Inlägg: 830
- Blev medlem: 18 januari 2017, 14:59:43
Re: Göra elektronrör hemma
Tack, ja genomföringarna är kritiska, det tog ett tag innan jag fick ordning på dem. Det är ett tunt oxidlager på wolframtråden som delvis löser sig i det smälta glaset och bildar en gastät övergång.
https://diy-masspectrometer.se/
[/quote]
1. Vad använder Du för något glas ?
2. Är det wolfram som går genom glaset ? Då förmodar jag att du använder borosilikatglas ? I de första glödlamporna (och kanske även de första elektronrören) användes platina.
https://diy-masspectrometer.se/
[/quote]
1. Vad använder Du för något glas ?
2. Är det wolfram som går genom glaset ? Då förmodar jag att du använder borosilikatglas ? I de första glödlamporna (och kanske även de första elektronrören) användes platina.
Senast redigerad av alexanderson 30 april 2022, 13:58:43, redigerad totalt 1 gång.
