Protokoll - Physikalisches Projektpraktikum

Gasmoleküle im Volumen, während die für unseren Versuch relevanten Oberflächenionisatoren
entweder geladene Teilchen aus Wänden auslösen oder Gasmoleküle in der Nähe
der Wand ionisieren.
Ionisation an scharfen Elektroden Hier soll nun der für unseren Versuch relevante
Fall erläutert werden. Unterschieden werden muss jedoch, welche Polung die jeweilige
Elektrode besitzt. Bei einer negativen Elektrode wirkt eine Kraft F = e·E auf in der Nähe
befindliche freie Elektronen, welche also von der Elektrode weg beschleunigt werden.
Hierbei kollidieren sie mit neutralen Luftteilchen (Sauerstoff- oder Stickstoffmoleküle)
und, ein genügend starkes Feld vorausgesetzt, ionisieren diese. Es entstehen also weitere
freie Elektronen und positive Ionen, welche jedoch von der Elektrode angezogen und
neutralisiert werden.
Abbildung 1: Feldstärke nahe einer scharfen Elektrode (dünner Draht)
Da jedoch das elektrische Feld mit zunehmender Entfernung zur Elektrode rapide abnimmt
(siehe Abbildung 1), haben die freien Elektronen schon bald nicht mehr die zur
Ionisation von Luftteilchen nötige Ionisationsenergie E i . Bei Stößen heften sie sich nun
stattdessen an bisher neutrale Moleküle, wodurch nun negativ geladene Ionen entstehen,
welche von der scharfen, negativen Elektrode weg beschleunigt werden. Bei einer
postiven Elektrode läuft dies etwas einfacher ab, da hier die Elektronen von der Elektrode
angezogen werden, auf ihrem Weg dahin Luftteilchen ionisieren und schließlich
die positiven Ionen von der Elektrode weg beschleunigt werden. Der “Umweg“ über die
negativen Ionen entfällt sozusagen.
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