Tubo di Gaede – Lenard.
Nell`inventario generale del 1919 si trova al n° 2250 il “Tubo di Gaede N° 20592, ₤ 179,50”.
Nell`inventario particolare per reparto del 1923, a pag. 95, è elencato, col n° 59/378, un tubo di Lenard N° 20592.
Con questo nome si trova ancora nell`inventario del 1937 n° 445 (G36).
Il tubo di W. Gaede (1878 -1945) precede nel suo impiego quello di Lenard.
Il tubo di Lenard è usato per osservare i raggi catodici (elettroni veloci) fuori dal tubo stesso.
Nei normali tubi di Crookes infatti gli elettroni vengono fermati dal vetro.
Già nel 1891 H. Hertz aveva notato che i raggi catodici attraversavano sottili lamine d`oro e di altri metalli, ma egli era convinto che fossero onde, come del resto concepiva la luce.
P. E. A. Lenard (1862-1947) nel 1903, con i suoi collaboratori, eseguì le prime esperienze di diffusione con fasci di elettroni e trovò che gli atomi sono quasi perfettamente trasparenti agli elettroni veloci.
Anche Lenard inizialmente era convinto che ciò che osservava fosse l`effetto di perturbazioni ondulatorie dell` “etere”. Ma poi divenne evidente che ciò che usciva dalla finestra di alluminio caricava negativamente un elettroscopio.
Il tubo di Lenard, in possesso del Montani è del tipo da vuotare e richiede un buon vuoto.
All`epoca al Montani c`era una pompa a vapori di mercurio che è andata perduta; in seguito furono acquistate due pompe Cacciari che fanno oggi parte del patrimonio dell`Istituto.
Gli elettroni, uscenti dai forellini praticati su un coperchietto di metallo, sono fatti passare attraverso un sottile foglio di alluminio posto ad aderire sul disco.
Il foglio deve resistere al vuoto praticato all`interno.
Il tubo è verniciato esternamente in nero (l`esemplare del Montani si presenta con un incerto color marrone scuro) e porta a una estremità la connessione al catodo, mentre quella anodica è collocata poco sopra al tubicino che si collega alla pompa.
Purtroppo i reofori, provenienti dagli elettrodi, all`esterno del tubo sono rovinati.
Prima di iniziare l`esperimento l`apposito foglio sottilissimo di alluminio, fornito dal costruttore, viene fatto aderire al coperchietto perforato.
Nelle istruzioni si raccomanda di «sciogliere la gomma lacca con poco alcole», di incollare il foglio bene al coperchietto perforato per poi cominciare a fare il vuoto.
Nella foto si vedono ancora i resti dell`ultimo foglio di alluminio usato, aderenti al coperchietto sul quale sono ben visibili i forellini. Sul bordo del coperchio si vede anche un foro che serviva per collegare un filo conduttore con la pompa. L`alimentazione è giusta quando si ottiene una scintilla di almeno 15 cm allo spinterometro del rocchetto di Ruhmkorff. Inoltre le interruzioni al primario del rocchetto devono provocare scintille da 5 a un massimo di 20 al secondo per evitare un surriscaldamento del foglio, che può fondere.
Per visualizzare gli elettroni si usa un piccolo schermo fluorescente posto nelle vicinanze del foglio di alluminio, in genere di platinocianuro di bario. Gli elettroni eccitano lo schermo fino a distanze di 10 – 15 cm.
Lo scopo didattico del tubo di Lenard era la dimostrazione del passaggio degli elettroni attraverso un sottile foglio di metallo. Purtroppo il corredo indispensabile per il funzionamento non esiste più.
La figura 95 867a è a pag. 1018 del catalogo Preiliste Nr. 100, Band III. Physikalische Apparate Max
Kohl A. G. Chemnitz del 1926; che si trova all’indirizzo:
https://vlp.mpiwg-berlin.mpg.de/library/data/lit21186? .
La figura 1491 appare a pag. 359 del Catalogue N° 22 Appareils de Physique Max Kohl Chemnitz Saxe. Representants et Dépositaires pour la France Richard-Ch. Heller & Cie. Paris. 1905. Rinvenibile
all’indirizzo:
http://cnum.cnam.fr/PDF/cnum_M9901.pdf .
Identica figura col N° 7141 è a pag. 262 dal Catalogue of Physical Apparatus (With descriptions and
instructions for use) E. Leybold’s Nachfolger Cologne [1910?], rinvenibile all’indirizzo:
https://www.sil.si.edu/DigitalCollections/trade-literature/scientific-instruments/files/52546/ , dove si
legge: “7141. Lenard’s cathode ray tube”.
La figura 10194 è a pag. 611 del catalogo Physical Apparatus, Baird & Tatlock (London) Ltd. 1912.
Che si trova all’indirizzo:
https://www.sil.si.edu/DigitalCollections/trade-literature/scientific-instruments/pdf/sil14-52548.pdf .
La figura 9744 è tratta da Sonder-Preiliste über Hoch-Vakuum-Apparate nach Dr. Gaede von E
Leybold Nachfolger Cöln a- Rhein, pag. 11 e 12 (senza data e rinvenibile all’indirizzo: https://vlp.mpiwg-berlin.mpg.de/library/data/lit59?), dove a si legge (a volte con difficoltà):
«9744. Röhre mit Aluminiumfenster zur Demonstration der Lenardstrahlen nach Dr. Gaede. Ein Verschluß der Röhre, bestehend aus Aluminiumfolie auf siebförmiger [sieb förmiger] Unterlage, ermöglicht den Austritt der Kathodenstrahlen aus dem Kathodenvakuum in die freie Atmospäre. Die relativ hohe Intensität dieser Lenardstrahlen gestattet das glänzende Aufleuchten der von diesen Strahlen getroffenen Mineralien und Leuchtschirme einem großen Hörerkreise zu demonstrieren. Das
erforderliche hohe Vakuum der Lenardröhre wird mit der Gaede – Pumpe ohne Schwierigkeit in wenigen Minuten erreicht. Gebrauchsanweisung der Entladungsröhre zur Demonstration der Lenardstrahlen.
A ist die Kathode der Lenardröhre, B die siebförmige Anode, welche durch aufgeklebte Aluminiumfolie
luftdicht geschlossen wird.
A wird mit dem negativen Pol eines Induktoriums verbunden. Wird die Röhre mit einer Gaede – Pumpe
evakuiert, so ist in einer Minute die Luftverdünnung so groß, daß die an der Kathode A entstehenden
Kathodenstrahlen, die das Sieb S der Anode B bedeckende Aluminiumfolie durchdringen und in die freie Atmosphäre austreten. Die Luft wird in einem Umkreis von 5 – 10, sogar 15 cm zum Leuchten erregt. Natronglas leuchtet in dem Bereich der Strahlung intensiv gold-gelb, Leuchtschirme werden sehr stark erregt, bei Platincyanürschirmen ist Vorsicht geboten, weil die Erregung so stark werden kann, daß der Schirm sofort braune Flecken bekommt. Salze oder Kristalle leuchten in den verschiedensten Farben. Das Induktorium muß mindestens 15 cm Funken geben. Die primäre Stromstärke wird zweckmäßig von niederen Werten an beim Inbetriebsetzen der Röhre allmählich gesteigert, bis die Strahlen austreten. Als Unterbrecher sind Hammerunterbrecher oder Quecksilber-Motorunterbrecher
geeignet, indem die Funkenzahl 5 bis 20 pro Sekunde betragen soll. Elektrolytische oder Turbinenunterbrecher sind zu verwerfen, weil die Zahlen der Unterbrechungen zu hoch sind und somit die Wärmewirkung an der Aluminiumfolie zu groß ist und die Folie durchschmilzt. Verringerung an der Stromstärke ist in dem letzen Falle ohne Einfluß, weil dadurch auch die Elektrodenspannung
herabgesetzt wird, während andererseits eine bestimmte Elektrodenspannung notwendig ist, damit die Strahlung die Folie durchdringt. C ist eine dritte Elektrode in der Rohrleitung, welche durch einen Draht mit dem Quecksilber in der Stopfbüchse der Pumpe verbunden wird. Die Elektrode C bewirkt auf diese Weise, daß in den Glasteilen der Pumpe keine Entladungen und keine störenden Nebelichter auftreten.
Die Lenardröhre selbst ist mit Asphaltlack geschwärzt. Die in den mitgelieferten kleinen Heftchen befindlichen Aluminiumfolien haben die richtige Dicke, die zum Gelingen des Versuches notwendig ist und sind porenfrei. Zum Aufkleben der Blättchen wird die Siebanode auf dem schraffiert gezeichneten, ringförmigen Gebiet der Scheibe S mit einer sehr dünnen Schicht Gummifett nach Ramsay und Travers bestrichen. Man verreibe das Fett auf dem ringförmigen Gebiet mit dem Finger, ohne Fett an die
Öffnung des Siebes zu bringen. Darauf legt man das Aluminiumscheibchen auf und drückt dasselbe mit
einem Wattebausch auf dem ringförmigen Gebiet vorsichtig fest, sodaß die Folie gut anklebt. Die am äußeren Rand des Siebes dabei anklebende [an klebende] Watte entfernt man nachträglich durch einen mit Benzin schwach angefeuchteten Wattebausch. Dann ist die Röhre zum Versuch fertig, wird auf die Pumpe gesetzt und evakuiert, wobei an den Sieblöchern die Folie kugelförmig eingezogen wird. Gibt die Röhre nach 3 Minuten langem Drehen der Gaedepumpe keine Spur von Strahlen, so läßt man die
Pumpe stehen, während das Induktorium ausgeschaltet ist. Es wird sich unter diesen Umständen in fast allen Fällen ergeben, daß die Aluminiumfolie ein kleines Loch hat, was dadurch entstanden ist, daß entweder der Strom zu stark
war und ein Loch in die Folie gebrannt hat oder daß beim Ankleben die Folie zerknittert worden ist. Man wird dann beim Stehenlassen der Pumpe eine Abnahme des Druckes am Manometer beobachten. In diesen Fällen ist die Folie durch eine neue zu ersetzen. Es ist darauf zu achten, daß durch Unvorsichtigkeit eventuell auch die Folie nicht genügend angepreßt sein kann, sodaß ein Luftkanal
zwischen der Folie und der Siebanode [Sieb anode] die Undichtigkeit verursacht». 
Bibliografia.
Scheda di istruzioni della Leybold n° 55432 / 4 del 1954.
A. S. Weinberg, La scoperta delle particelle subatomiche, Zanichelli Bologna 1986.
S. Tolansky, Introduzione alla fisica atomica, P. Boringhieri Torino 1966.
L. Graetz, L`elettricità e le sue applicazioni, F. Vallardi Milano 1907.
O. Murani, Trattato elementare di fisica, Vol. II, U. Hoepli Milano 1931.
Foto di Federico Balilli, Claudio Profumieri e Ilaria Leoni, elaborazioni e testo di Fabio Panfili.
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