Gasontladingsbuisjes, He en H2

[jkien]

Ik heb twee gasontladingsbuisjes (geisslerbuis), de ene met helium en de andere met waterstofgas (opschrift "H₂"), maar geen voeding. Op ebay heb ik om het eens uit te proberen een hoogspanningsgeneratortje gekocht, een zwart blokje zo groot als een dobbelsteen voor 5 euro. Tot mijn verrassing werkt het, de buisjes geven licht en het spectrum heb ik bekeken met een handspectroscoop. Het heliumspectrum bevat de verwachte lijnen. Het waterstofspectrum is anders dan ik verwachtte, geen mooi lijnenspectrum maar bijna een continuspectrum met eventueel twee herkenbare Balmerlijnen. Komt dat doordat het geen atomair waterstof is, maar moleculair waterstof?

Boven: spectrum van het He-buisje; onder: referentiespectrum uit wikipedia

Vreemde spectrum van het H₂-buisje

[Xilvo]

Als ik me goed herinner heb ik ooit op een practicum de Rydberg constante moeten bepalen aan de hand van het spectrum van zo'n buisje. Dus dat spectrum zal toen goed zichtbaar moeten zijn geweest.

Ik vond ergens dat de bindingsenergie van H₂ -436 kJ/mol is.
Als ik me niet vergis is dat 4,52 eV per molecuul. Dan zou de aangelegde spanning ruim voldoende moeten zijn om de moleculen te splitsen.

[Xilvo]

Hoe oud zijn de buisjes? Zou een deel van het waterstofgas uit het buisje kunnen zijn weggediffundeerd?
De vraag is dan weer welk gas er wel in zit.

[jkien]

Als ik naar het etiketje kijk gok ik een jaar of 30 oud. Als het normaal is dat waterstofgas wegdiffundeert zou ik dat wel op internet tegengekomen zijn, denk ik.

Op de website van een Amerikaanse leverancier van educatief natuurkundemateriaal zag ik dit foto-paar:

Bron: link (de twee miniatuurfotootjes op die pagina)

Daar zie ik vermoedelijk hetzelfde achtergrondspectrum, alleen is het bij mijn buisje erger dan bij hun "old style geissler tube". Kennelijk is het geen veroudering van de geisslerbuis, maar iets technisch dat verbeterd kan worden. Hun omschrijving is "spurious emissions in the spectrum are of considerable number and intensity" in het oude type buis. Helaas is die omschrijving zo vaag dat de oorzaak een raadsel blijft.

Misschien dat mijn hoogspanningsvoeding teveel afwijkt. Die Amerikaanse leverancier suggereert dat je voor hun buizen een stabiele voeding nodig hebt van 4-5 kV. dat klinkt heel specifiek, niet meer dan 5 kV. Mijn voeding van ebay zal mogelijk een wisselvalliger spanning leveren.

[jkien]

Eens met de oscilloscoop gekeken naar het signaal dat het onbekende hoogspanningsgeneratortje van ebay aan de geisslerbuis geeft.

A - Spanning die de generator levert indien belast met een 2 MΩ weerstand i.p.v. de geisslerbuis: 10 kV piekwaarde (bij 5 mA); B - Spanning over de geisslerbuis, gevoed door de generator: 5 kV piekwaarde; C - Stroom door de geisslerbuis, gevoed door de generator: 60 mA piekwaarde. (Stroom gemeten m.b.v. een serieweerstand van 100 Ω.)

Blijkbaar geeft deze voeding een pulserend signaal met een pulsfrequentie van ongeveer 20 kHz. De pulsvorm lijkt op een sinus die altijd opwaarts begint. De stroompuls die daardoor in de geisslerbuis ontstaat is ook steeds in de opwaartse richting. De tijdsduur van de stroompuls is ongeveer 2 μs. Op het oog lijkt de geisslerbuis continu te branden, maar eigenlijk flitst hij met 20 kHz.

Deze meting helpt overigens niet om de vraag van het topic te beantwoorden.