1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 115
Текст из файла (страница 115)
Такой режим работы показан на фиг. 11.2.3. Свет от илгпульсного ультрафиолетового источника света создает импульсы фототока с катона, обозначенные буквой !. Токи, регистрируемые на сетках ! и 2„ обозначены 7, н 7» Мы рассмотрим лва предельных режима работы сеток. «Обычный» режим работы — по пи такой же, как и тот, что использовали Брелбери и г!ильсен. В этом режиме па две части первой сетки полается такое постоянное напра>кение («смещение»), что электроны притягиваются к сетке. Напряжение смещения обычно подбирается так, чтобы уменьшение проходящего тока составляло примерно 5'(> от его величины при нулевом смещении. При этом напряжение на обе половины второй сетки пе полается и при измерениях вторая сетка выключена.
Чтобы открыть перву>о се~ку, на обе половины ее подаются снимет ричные прямоугольные импульсы напряжения, так чтобы уменьшить поле между проволочками сетки ло нуля и обеспечить максимальное пропусканне электронного тока в момент времени, соответствующий задержке !Р Изменяя время задержки импульсов па первой сетке отяоснтельпо импульсов источника света, можно получить зависимость тока коллектора 71 от времени.
Точно так же, выключая первую сетку и полавая напряжения на вторую, можно получить зависимость тока коллектора 7, от времени. Если времена задержки импульсов равны 1, и !«н если симметричная форма прямоугольного импульса не очень сильно нарушена вследствие диффузионных эффектов [16, 17), то скорость дрейфа равна г(7(1,— 1,), где г( — расстояние между сетками. Чтобы уменьшить искажающее действие напряжений, подаваемых па сетки, Пек и Фелпс предложили лругой режим работы — с нулевым смещением, когда на сетки не полается Гпп'.РГГлическОе РАспРелелепне и скОРОстн ЛРей«А эл!-КГРОНОи вээ постоянного напряжения, а пола>отея лишь импульсы напряжения для сбора нскоторон части электронов, находящихся вблизи сетки.
В результате прозрачность сеток уменьшается, н если сетки запира>отгя пмеппо в тот момент, когла к ним подходят электроны, то ток колле1лора проходит через минимум. Преимущество такого режима работы в том, что в интервале между импульсами напряжение на соседних проволочках сетки отсутствует. В своих экспериментах Пек и Фелпс показали, что при одинаковых амплитулах импульса изменения тока на коллектор при обоих методах приблизительно олинаковы и что вычисленные значения скорое~и лрейфа олипаковь1 в пределах экспериментальных ошибок, Краевые эффскты на результатах этих авторов„по-видимому, пе сказываются.
Дрейфовые расстояния в экспериментах Пека, Вошелла и Фелпса составляли от 2,5 до 10 сл1. Се~ки были сделаны из позолоченных молибденовых проволок диаметром 0,076 л>л, отстоя>цнх друг от друга на 3,6 л>лс Времена нарастания и спада импульсов, подаваемых на источник света (водоролную лампу с горячим катодом) и па се~ки, составляли 0,2 >нксек. Влив>ис пространственного заряда пренебрежимо л>ало„так как рабочие токи были порядка 10-1» а.
Зкспсрнмепты при высоких давлениях н низких полях позволили провести измерения при более низких отношениях Е/р, нежели это лелалось до снх пор, причем данные определялись в интервале температур от 77 до 443' К. Данные по скоростям дрейфа приводится в 6 3 настоящей главы. в. Определение скоростей дрейфа и коэффициентов диффузии по времени пролета отдельных электронов. Недавно Херсг н его коллеп1 (!8] из Окрнджскои па>гионалы>ой лаборатории предложили новьш меп>л опрелелення коэффициентов переноса для электронов.
Зтот метол отличается от таунсендовского (п. «а») тем, что работа проводится в импульсном режиме. Кроме того„ он о>лнчается от метода Таупсенла и от мстолики с электрическим затвором тем, что позволяет одновременно определять скорость дрейфа и коэффициент диффузии. В метоле измерения времени проле~а отдельных электронов эксперименты проводятся так, чтобы при этом удовлетворялись граничные условия для одномерного нсстационарного уравнения переноса. При таких условиях распрелелсние времен прихода в некоторую точку плоскости отдельных электронов, выходящих в момент 1=0 из другой плоскости, параллельной первой, можно выразить через коэффициент лиффузии бх и скорость дрейфа о1.
Эксперименты проводятся в понизационной камере с плоскопараллельнымн элгктродамн, расстояние межлу которыми равно 27 г,н Пол действием лнффузпого пучка ультрафиолетового сис- 600 гллвл и та катод периодически эмиттирует фотоэлектропы. Источник света (импульсная лампа) работае~ с частотой !60 ими/сек, и каждая вспышка света длится примерно 0,5 мкеек. После каждого импульса электроны дрейфуют в однородном электрическом поле вдоль камеры и лишь малая часть их (менее одного электрона из всего импульса) проходит через отверстие в аноде на противоположной стороне камеры, Каждый такой электрон регистрируется счетчиком Гейгера, смонтированным непосредственно позади отверстия. Время пролета измеряется с помощью преобразователя, который дает выходные импульсы с амплитудой, пропорциональной интервалам времени между входными импульсами, и 512-канального амплитудного анализатора. Начало интервала времени определяется моментом появления сигнала фотодиода, регистрирующего свет ультрафиолетового источника.
а конец в моментом появленйя сигнала счетчика Гейгера. Время пролета отдельного электрона равно интервалу между моментами появления светового сигнала и сигнала детектора при условии, что интервал между световыми вспышками больше времени восстановления счетчика Гейгера. Измеряя многократно вероятность того, что один электрон будет зарегистрирован счетчикам в интервале менгду ! и г+Л1, можно построить распределение времени прихода электронов. Основной недостаток описанного метода в том, что счетчик Гейгера и ионизациониая камера должны быть заполнены одним газом.
Но этот недостаток можно устранить, если в качестве детектора использовать электронный умножитель с дифференциальной откачкой. Заметим, что такой метод до некоторой степени аналогичен методу. разработанному Мак-Даниелем и др. при исследовании движения ионов (см. [561 гл.
9). г. Измерения энергии электронов с помощью электрического зонда. Г!осредством электрических зондов также молкно определять среднюю энергию электронов в газах, а в некоторых случаях они могут дать сведения относительно функции распределения по энергии. Впервые зонды были применены Круксом в 90-х годах прошлого века, на как следует методика их применения была разработана лишь в 20-х годах нашего века, после больших теоретических и экспериментальных исследований Ленгмюра с его сотрудниками. В настоящее время характеристики зонда хорошо изучены, пределы применимости данного метода известны, и поэтому зондовые исследования могут дать ценные сведения.
К сожалению, зондовые измерения возможны лишь при болыних электронных плотностях и вообще в разрядах при плотностях и порядка 1О!в слг-л и вьцпе. Зондовая ме- энеггетическае експнеднлши!е и скогости дгсг!ФА злсктгонов 60! годика подробно рассмотрена рядом авторов (Лебом [2), Глас- стоном и Ловбергом [19), Су и Лемом [20), Коеном [2Ц и др.). д.
СВЧ метод измерения энергии электРонов. Бше один метод определения средней энергии электронов основан на исследовании высокочастотного газового разряда при наличии постоянного электрического поля [22). В СВЧ резонаторе пробой газа происходи~ тогда, когда пагерн электронов па стенки восполняются образованием электронов за счет ионнзации в объеме. При действии одного лишь переменного поля электроны теряются за счет диффузии. При наложении же слабого постоянного электрического поля электроны теряются как вследствие диффузии, так и вследствие дрейфа в постошшом поле, и поэтому условия зажигания разряда изменяются. По данным об изменении условий, при которых наступает пробой, можно рассчитать отношение подвижности электронов к коэффициенту диффузии. Таким путем можно определить среднюю энергию электронов.
Данным методом проводили исследования в водороде Варнерин и Браун [23). Редер и Браун [241 определяли среднюю энергию электронов в гелии косвенным методом. Они получили функцию энергетического распределения, проверили, можно ли с ее помощью правильно предсказывать условия зажигания разряда, и затем по ней определяли средшою энергию электронов. СВЧ методом можно определить долю энергии, теряемую при одном столкновении в распадающейся плазме импульсного разряда.
Для этого нужно измерить СВЧ проводимость плазмы и ее радиационную температуру при наличии и отсутствии СВЧ поля нагрева. Такой метод описывается в работе Форл!ато и Джилардини [25), которые проводили измерения на азоте и кислороде. е. Измерение скорости дрейфа методом Хорнбека. На фиг. 9.8.3 была показана схема таунсендовского прибора, работающего в импульсном режиме, на котором Хорнбек [261') из. мерил дрейфовые скорости в гелии при малых отношениях Е(р. В данном эксперименте катод С периодически испускает карат.
кие импульсы фотоэлектранов, которые пад действием однородного электрического поля дрейфуют к аноду. В момент появления импульса фотоэлектронов иа катоде во внешней цепи возникает ток постоянной силы, сохраняющийся до тех пор, пока электроны не достигнут анода. Затем ток быстро спадает до пуля, н по времени прохождения электронов через разрядный промежуток можно вычислить скорость дрейфа электронов. ') бм. также (271.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
