3. Описание лабораторной установки

Экспериментальная установка (рис. 3) состоит из блока тиратрона, внутри которого находится тиратрон ТГЗ-0.1/0.3 и внутренний блок питания тиратрона, внешний источник питания (ИП), универсальный вольтметр (мкА), используемый в режиме микроамперметра, звуковой генератор (ЗГ) и осциллограф (Осц).

Рис. 3. Принципиальная схема экспериментальной установки

Тиратрон ТГЗ-0.1/0.3 представляет собой электронную лампу, наполненную ксеноном при низком давлении, содержащую катод, анод и две сетки (рис. 4). Катод 2 и анод 6 помещены внутрь первой сетки 1, имеющей вид коробки с перегородками, в которых проделаны щели 3 и 5, параллельные катоду и аноду. Вторая сетка – две параллельные пластины – помещена за щелью 3.

Рис. 4. Тиратрон ТГЗ-0.1/0.3

При включенном внешнем источнике питания постоянное напряжение подается от высокостабилизированного источника питания на сетку тиратрона. Величина этого напряжения регулируется. Анодный ток измеряется с помощью универсального вольтметра, работающего в режиме микроамперметра. Внимание! В этом режиме звуковой генератор должен быть выключен.

При включенном звуковом генераторе на сетку тиратрона подается переменное напряжение от звукового генератора. Напряжение с анода подается на экран осциллографа, развертка которого синхронизирована напряжением задающего генератора. Внимание! В этом режиме внешний источник питания должен быть выключен.

4. Методика эксперимента

Существуют 2 метода исследования эффекта Рамзауэра: с помощью вольтамперной характеристики тиратрона и осциллографический метод.

Первый метод заключается в следующем: если обе сетки соединить, а между катодом и сетками тиратрона приложить ускоряющее напряжение, величина которого меньше потенциала возбуждения ксенона, то ускоренные электроны, пройдя щель 3 (рис. 4), в пространстве между второй сеткой 4 и щелью 5 движутся с постоянной скоростью и попадают на анод. На всем пути электроны сталкиваются с атомами ксенона. Чем больше эффективное сечение рассеяния , тем меньше анодный ток. Это связано с тем, что рассеянные электроны, попадая на сетки, уходят из пространства между электродами. Меняя ускоряющее напряжение, можно построить вольтамперную характеристику тиратрона (рис. 5). Максимум вольтамперной характеристики при энергииопределяет состояние наибольшей прозрачности ксенона для электронов, а минимум – состояние наибольшего эффективного рассеяния ксенона при энергии электронов. Крутой излом вольтамперной характеристики при энергии(рис. 5), связан с началом ионизации электронными ударами.

Второй метод основывается на осциллографировании анодного тока при подаче на сетку периодически изменяющегося по гармоническому закону напряжения от звукового генератора, создающего пульсации тока в положительные полупериоды. В отрицательные полупериоды ток через тиратрон не течет. Плавно меняя напряжение можно получить осциллограмму, показанную на рис. 6.

Рис. 5. Вольтамперная характеристика тиратрона

Рис. 6. Осциллограмма