1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 114
Текст из файла (страница 114)
11.2.1, и Х=ои/2Я. Таким образом, ои/У можно определить, измерив /т, и тогда т! определяется по формуле (11.2.2). Уоррен и Паркер [4)') предложили прибор, аналогичный показанному на фиг. 11.2.1, и также решили диффузионное уравнение применительно к своему прибору. Кромптоп и Джори [5) критически пересмотрели таунсендовский метод определения ои/У. Эти авторы проанализировали ряд факторов, влияющих иа точность измерений. На самом деле соотношение (11.2.2) строго выполняется лишь прн некоторых распределениях электронов по энергии, в число которых входит максвелловское распределение.
Вообще же говоря, коэффициент т! н (!1.2.2) следует заменить на т1*=3т1/2Р, где Š†- безразмерный коэффициент, значения которого указываются в работе [Ц. Таким образом, па самом деле измеряется величина т1*, из которой, если извес~но Е, определяется истинный энергетический коэффициент т1. Для максвелловского распределения величина Е=З/2. В случае же дрювестейновского распределения, которое, как будет показано ниже, в большинстве случаев для электронов чаще оправдывается, Р=1,3!2. Читателю, интересующемуся подробностями строгого анализа таунсеидовского метода, можно рекомендовать обзор Хаксли и Кромптона [Ц и статью эллиса и Лллена [У). При наличии ионизации в том случае, если коэффициент иоинзации определен экспериментально методом нарастания тока [8), отношение ои/.У можно определить, воспользовавшись методом поперечной диффузии Таунсенда.
Таким образом, этот метод позволяет определять энергию электронов при наличии первичной иояизации. 2, Измерения скорости дрей4а. Измерение скорости дрейфа таунсендовским методом сводится к измерсшпо угла отклонения стационарного потока электронов в магнитном поле, направленном перпендикулярно электрическому полю, под деиствием '1 Паркер опубликовал так~хе иову~о важную теоретическую работу !б), э которой рассматриэзетси диффузиоиимй метод Таунсенда. энвггстическое гдслгеделеппе и скорости дреподзлкктгопов брб которого электроны движутся в газе.
На фиг. 11.2.2 показан вариант таунсендовского прибора, предложенный Хаксли и соавторами. За исключеписм формы анода, диффузионная камера аналогична камере, изображенной на фиг. 11.2.1. В отсутствие магнитного поля токи /, и /ь поступающие па два полукруглых анода, равны. При наложении магнитного поля с магнитной пндукцией Е баланс нарушается. Эта разница обусловлена 12~ 13~ Фиг. 11.2.2. Схема модифицироиаииого прибора Таунсенда дли измеривая скоростей дрейфа электронов.
отклонением электронного пучка на угол О, который определяется по формуле 11т О = — ""-', (11.2зф) сии где ии„— компонента скорости дрейфа, нормальная к Е и /3, а о„,— компонента, продольная к Е Зависимость отношения /,/!, от магпитяого поля можно выразить через 1д 0 и В, поэтому по измеренным значениям отношения токов и В можно найти 1цО.
Тогда величина оа,=од получается по формуле и, = — С вЂ” 1и 0 (1 1.2.5) прн условии, что С мохсно рассчитать, Коэффициент С вЂ” безразмерный, его значение зависит от формы энергетического распределения электронов. В случае максвелловского распределения С=О,85, в случае дрювестейновского — С=-0,943. Вывод точной формулы (11.2.5) дан Хаксли и Кромптоном [Ц, приближенно же характер зависимости оих от Е, В и 1пО можно выяснить следующим образом.
Предположим, что скорость дрейфа электронов в направлении оси Х пропорпиоиальна силе, с которой мап1итное поле действуе~ в поперечном направ- 506 галях н ЭНСНГГтНЧГСКОЕ ГХСПрГЛЕЛЕНИЕ Н СКОГОСтн пятнах ЭЛВКтРОНОП «07 ленин, и что компонента скорости дрейфа по оси Я пропорциональна напряженности электрического поля. направленной вдоль оси диффузионной камеры. Тогда, пользуясь формулой [11.2.4), мы можем написать 190=,л' или юл,=- — -!яб, н тем самым получаем приближенный вид формулы [11.2.5).
Точную формулу можно вывести лишь путем более сложного анализа. Изложенный нами метод применялся в ряде экспериментов при измерении скоростей дрейфа как ионов, так н электронов. Для определения скоростей дрейфа ионов необходимы сильные магнитные поля (порядка тысяч эрстед), тогда как для измерений скоростей дрейфа электронов достаточно поля порядка десятков эрстед.
С появлением современной электроники таунсендовский метод измерения скоростей дрейфа был вытеснен методом, основанным на измерении времени пролета, которому стали отдавать предпочтение ввиду того, что прн таком методе для определения пл не нужно знать функции распределения электронов по энергии. Весьма полный обзор по вопросу практического применения таунсендовского метода при измерениях скорости дрейфа ионов и электронов опубликован Лебом !2), Самый последний обзор исследований электроннои компоненты методом Таунсенда составлен Хаксли и Кромптоном [!). Интересно, что в отличие от большинства исследователей Хаксли со своими сотрудниками при анализе движения электронов всегда пользуется методом свободных пробегов.
Обычно считается, что формулы, вывеленные этим методом, не имеют общности и менее точны, чем те, которые получены более строгимн, хотя аналитически и более сложными методами Максвелла и Больцмана. Но Хаксли 19)') показал, что оба метода приводят к эквивалентным формулам для диффузии и дрейфа электронов в газах. Отсюда можно сделать вывод, что предполагаемая ограниченная применимость метода свободных пробегов в рассматриваемом нами кр)те вопросов часто объясняется неправильным его применением, а не тем, что он основан на неверном принципе. б.
Измерение скоростей дрейфа методом электрического затвора. Большая часть экспериментов по определеяию ионных и электронных. дрейфовых скоростей выполнена с применением ') См. также [1О). электрических затворов, с помощью которых определяешься время прохождения заряженных частиц сквозь газ. В своей основе метод был разрабо~ан Тиндалем и его сотрудниками в !920 г, Б первой главе книги Леба [2) приведены ссылки на первоначальную работу и большое число последующих работ.
Мы рассмотрим лишь последнюю работу Пека, Вошелла и Фелпса [11, 12). Эти ав~оры пользовались современным вариантом прибора, Катод е! ~~ е Коллектор Ф я г. 11.2.З. Бхсмз прибора Псиз„Вопесллз я Фалпсз для взмераяяя сяоростаа дрейфа влсятровов я диаграммы тонов, соответствующие обыч- яолеу режиму работы.
Леиееееи. еее ииитееееи ееие ие и иееюеебе. па котором в 30-х годах успешно выполнили измерение скоростей дрейфа Брелбсри и Нильсен [13--15). Прибор Бредбери— Нильсена был описан нами и гл. 9, 9 8, п.«б» '). Измерения скоростей дрейфа электронов, проведенные Пеком, Вошеллом и Фслпсом, выполнены на приборе с системой электродов, показанной па фиг.
11.2.3. Из катода, освещаемого ультрафиолетовым светом, выходят фотоэлектроны, которые движутся вниз под действием однородного элек~рическо~о поля, создаваемого охранными кольцами. Ток на коллектор можно уменьшить, подавая импульсы напряжения на черелующиеся ') Лоук [10) критически прозязлязиравзл метал Брелбери — Нильсена и затем с ега помоепьеа получил дзяяые [Зб), которые очяосятся я озимым точяым яз ямееаепяхся в настоящее время. В статье Дункана [17) рзссмзтривзется вопрос о поправках иа врелееяя пролета, измеряелеаму с помощью ззтворз при подача пз сетки изпряжаяпя персмепяая чистоты. Более поляый анализ ащибоя язмареппя скорости дрсафз, обусловленных диффузяеа, проведеи Лоуяом в статье [16) ввчв ГЛАВА 11 проволочки сецк.
В пюих первых экспериментах Пек и Фелпс работали прн непрерывном освещении катола, так что первый затвор служил для иц>кекцнн импульса электронов вдрейфовую область, а в>орой--для измерения времени пролета электронов от первого затвора до второго. Чтобы устрашпь влияние краевых эффектов, измерения скоростей дрейфа проводились при двух значениях пути дрейфа и скорость дрейфа рассчитывалась по разности измеренных значений времени пролета. Позлнее эти авторы сгали пользоваться импульсным источником света, и тогда пеобхолимость модуляции электронного тока с помощью сетки отпала. Поэтому можно было определять время пролета электронов от катода ло каждой из лвух сеток. Разность времени пролста равна времени перехода между сетками и не лолжпа зависеть от краевых эффектов на катоде и одинаковых эффектов, происходящих па обеих сетках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
