Описание экспериментальной установки

В настоящей работе предусматривается проведение исследований вакуумных приборов диодной системы с пленочными фотокатодами. Тип прибора и фотокатод, используемый в нем, указаны на рабочем месте. Установка для исследования фотоэлектронной эмиссии состоит из темновой камеры и лабораторного стенда. Исследуемый прибор закреплен на оптической скамье в темновой камере и с помощью ручки перемещается по ее длине. Расстояние от источника света до фотокатода фиксируется по положению стрелки на шкале, расположенной на задней стенке темновой камеры. Световой поток создается фонарем с лампой накаливания, нить которой имеет температуру 2850 ^оС. Источники питания и измерительная схема размещены в лабораторном стенде. Питание анодной цепи осуществляется от стабилизированного выпрямителя. Измерительная схема показана на рис. 3. Контрольные приборы и ручки управления выведены на лицевую

Рис. 3. Схема измерений

панель лабораторного стенда. Исследуемый прибор подсоединяется к клеммам «А». Полярность напряжения, подаваемого на анод, устанавливается переключателем П. Анодное напряжение контролируется по прибору U_а, а ток в цепи анода – по прибору I_а; U_a и I_а – многопредельные приборы, позволяющие замерять контролируемые величины в широких пределах. При необходимости измерения малых токов к стенду к клеммам «В» подсоединяется выносной прибор. Анодное напряжение регулируется сопротивлением R_а. Световой поток измеряется люксметром. Световой поток изменяют перемещением прибора по оптической скамье, удаляя или приближая прибор к источнику света. Длина волны света определяется типом светофильтра, размещаемого на входе в темновую камеру. Таблица с параметрами светофильтров находится на рабочем месте.

Задание по работе и порядок ее выполнения

1. Ознакомиться с устройством экспериментальной установки и приборов.

2. Изучить схему и методику эксперимента.

3. Снять две вольт-амперные характеристики диода с фотокатодом: I_a = f(U_a) при = сonst. Характеристики снимаются при неизменном интегральном лучистом потоке (белый свет), падающем на фотокатод. Для получения семейства вольт-амперных характеристик снимают эти характеристики при двух значениях световых потоков, отличающихся друг от друга по величине: ₁ > ₂.

4. Снять две ВАХ диодов с фотокатодом при различных частотах падающего лучистого потока: I_a = f(U_a), λ = сonst, ₁ = сonst. Характеристики снимаются при неизменном лучистом потоке с определенной длиной волны (красный, зеленый свет). Величина светового потока поддерживается постоянной для всех длин волн.

5. Снять световые характеристики фотокатода I_ф = f(Φ). Характеристики снимаются при неизменном спектральном составе светового потока (белый, красный свет), когда в приборе отсутствует пространственный объемный заряд, т. е. при условии U_a = 200…250 В, и когда пространственный заряд присутствует: U_a = 5…15 В.

6. Снять спектральную характеристику фотокатода I_a = f() при  = сonst в режиме насыщения тока. По полученной кривой рассчитать и построить зависимости S_λ = f(λ) и γ = f(λ).

7. Снять зависимости I_a = f(–U_a ) при освещении фотокатода световым потоком ₁, соответствующим расстоянию между источником света и катодом l₁ = 6 см, при белом, красном свете в области отрицательных U_a. Снятие зависимости осуществлять следующим образом: установить на анод такое отрицательное напряжение, при котором ток к цепи анода равен нулю. Уменьшая отрицательное напряжение на аноде, снимать значения тока при различных напряжениях на нем, вплоть до значения тока при U_a = 0, затем изменить полярность напряжения переключателем и, увеличивая положительное напряжение между анодом и катодом, продолжать снятие характеристики I_a = f(U_a) до +(4…5)В.

8. По данным п. 7 построить кривую ln I_a = f(–U_a), определить по точке перегиба U_{к р п} и откорректировать кривую, сдвинув ее на величину U_{к р п} по оси напряжений.

9. По откорректированной кривой п. 8 построить функцию распределения фотоэлектронов по энергиям путем графического дифференцирования кривой.

10. Снять зависимость U_{а зап} = f(λ) при Ф = const. U_{а зап} – это такое отрицательное напряжение между анодом и катодом, при котором анодный ток равен нулю.

11. По данным п. 10 определить красную границу фотоэффекта λ₀, работу выхода фотокатода и значение постоянной Планка.