Устройство для измерения работы выхода электронов

союз сопетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 1)5 С 01 й 27/62 ПИСАНИЕ И ОБРЕТ И сплавов позволяет повысить помехоустойчивость и точность устройства за счет расширения диапазона измерений в сторону малых значений, Устройство содержит нуль- индикатор 1, селективный усилитель 2, электрометрический каскад 3. генератор 4 переменного напряжения, регулируемый источник 5 постоянного напряжения, вольтметр 6, динамический конденсатор 7 с эталонным и исследуемым образцами, Положительный эффект достигается благодаря введению источника 8 подмагничиваюгцего напряжения и магнитострикционного пре. образователя 9, никелевый вибратор 13 которого является эталонным образцом. 1 ил. 8, с, 55-58. ЕНИЯ РАнике измектеристик обретения хности поеталлов и,СЛ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ССМ 397833, кл. 6 01 М 27/62, 1973Приборостроение, 1980. М 2(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ(57) Изобретение относится к техрений физико-химических хараматериалов, Использование издля контроля состояния поверлупроводников и деталей из м 5 О.163511Изобретение относится к технике измерений физико-химических характеристикматериалов и может быть использовано дляконтроля состояния поверхности полупроводников и деталей из металлов и сплавов,Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и точности устройства эасчет расширения диапазона измерений всторону малых значений,Па чергеже изображена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит нуль-индикатор 1,селективный усилитель 2, электрометрический каскад 3, генератор 4 переменного напряжения, регулируемый источник 5постоянного напряжения, вольтметр 6, динамический конденсатор 7, источник 8подмзгничивающего напряжения и магни 1 острикционный преобразователь 9, ко 1 орыи состоит из полоо каркаса 10 собмоткой 11, резиновой прокладки 12 иникелевого вибратора 13, поверхность котороо является одной иэ обкладок динамиеского конденсатора 7, другой обкладкойкоорого является поверхность исследуемого обрэзца 14.,г 1 лину никелевого вибратора 13 определяюго формуле(1)где д)1 - чзг. гота генератора 4 переменногонзряжения;К - модуль упругости (модуль Юнга) никеляр - плотность никеля,В основе работы устройства лежит следуюгцее.При вибрации эталонного образца позаконуА = сЬ +з иа в с, (2)где с 1 о - расстояние между обкладками динамического конденсатора 7 в состояниипокоя;а и ю - амплитуда и частота вибрацииэталонного вибратора 33, емкость динамического конденсатора 7 будет измениться всоотвстствии с формулойиис Я(3)г 1 о+а Мпо)тгде и - диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющегорос 1 ранство междувибрз 1 ором 13 и исследуемым образцом 14;и, - электрическая постоянная;Я - площздь обкладок динами ескогоконденсатора 7.Если контактная разность потенциаловмежду исследуемым образцом 14 и вибратором 13 равна Ьр,то заряд на пластинахди, амического конденсатора 7 будет равенЛюииса = С Л р = - - -- (4)О+а ипвПри этом во входной цепи электрометрического каскада будет протекать ток, рав- ный Ор Илии, Я ги а совалСой ( С 1 1 а , гл т )2Устройство работает следующим образом,Переменное напряжение от генератора 4 переменного напряжения и источника 8 10 15 20 25 30 35 40 50 стьо магнитострикционых преобразователей является их четносгь, т. е, независимость направления деформации вибрагорз от направления лзгнитного поля,Помещенный в продольное магнитное поле никелевый вибратор 13 становится ко 55 подмагничивающего напряжения поступает на обмотку 11 магнитострикционного преобразователя 9.Частоту генератора 4, лежащую в диапазоне 20 кГц - 100 кГц, выбирают такой, чтобы обеспечить возбуждение никелевого вибратора 13 на основной собственной (резонансной) частоте гл 1, В этом случае возрастает амплитуда колебаний вибратора 13 и, как следствие, амплитуда полезного сигнала, определяемого по формуле (5). Для возбуждения вибратора 13 нз резонансной частоте необходимо, чтобы выполнялось условие(1), Кроме того, при возбуждении вибратора 13 на резонансной частоте на его длине укладывается половина длины волны звука, вызванной магнитным полем обмотки 11, так что в середине вибрзтора 13 образуется узел смещеий стоячей волны. Именно это обстоятельство прозволяет закрепить вибратор 13 в каркасе 10 на резиновой прокладке 12 за его середину,Для получения от иибраторз 13 еще большей амплитуды колебаний используют его подмагничивание электрическим током, При этом подмагничивзние осуществляют постоянным электрическим током, проходягцим от источника 8 оодмзгничивзющего напряжения вместе с. переменным напряжением от генератора 4 по обмотке 11,Полезный сигнал с динамического конденсатора 7 поступает нз электрометрический каскад 3, выполненный, например, на операционном усилителе, обладающим высоким входным сопротивлением и большим быстродействием, что обеспечивает усиление сигнала нз рабочей частоте, и далее на селективный усилитель 2, настроенный на частоту, равную 2 о 1. Отличие рабочей частоты генератора 4 еременого напряжения от частоты настройки селективного усилителя 2 обьясняется тел, что особенно. ГЛО Осгьроче, чем в отсутствие поля. При изменении направления поля на противоположное вибратор 13 также укорачивается, а не удлиняегся. В результате коны вибратора 13 колеблются с частотой, и двд раза превыша ющей частоту переменного 1 лпг)яжения генератора.С выхода селективного усилителя 3 голезный сигнал поступает на нуль-индикатор 1, функции которого может выполнять ос циллограф.Для определения численного значения рабогы выхода электронов на динамический конденсдтор 7 подают компенсирующее напряжение от рсгулируощего 15 источника 5 Гостоян НОГО напряжения. 1 ри рдвенстве величин контактной разности по тенциалов Ри 1 лпряке(ия ог регулируемого источника 5, определяемом по уль индикатору 1, показания воль мера 6 будут соот ветствовать уровнк) КОРтактой разности потенциалов. Зная значение контактной разности погенцидлов, рдвной Лр, работы вьхода электроов из этдонного обрдзца ,никелевого вибрдтора) 1, г лвной А по 25 известной формуле мо,)но лг:гко определить работу выхода электронов из исси.дуемого образцд 14,Для оценки эффекта, получаеР ого при ис)пльзовании устро(с)ил, предполож м, 30 что уровень Гоме;. рлг(ен , Тс)гдл отг 0: - ние сигнал/помеха дпя устройст(д-про)огисоПЭ ОдВНО - , - , Д ДЛЯ Г 1 РЕДЛЛГЛГМОГОисустройства - , - , где 1,1 - лмплиуда сгнл 1 и лд, равная2 Лу 1:Го.) 0)а 1(,- - с)., " , 6)(со + а ьГ 2 1) с),40 где д 1 - амплитуда кол)ба 1 Ко 1 оп никелевого вибрдторд 13. Выигры) в помехоустоичивости сс ОпределяОт по формулеси с 1 45а = - . с 7)со (соиРассмотрим наглядный случай, когда Д д- =- - , тогдас 1 о с)о 50 Если учесть, ч)о члг,ГОа вибрации эталона у ус) ройс)вл-г;роПтица равна 127 Гц, у предлагаем)0 устрс)йства - 20 к 1 ц, а реадльное 0(опение -- 0,1, то выигрыш влпомехоус)ойчиОсти равен гс - 15-20, что позволяе измерять значения работы выхода эпектг)0 ов с Гоч(остьо на порядок выше или Го то же сг(1(ее) расширить диапазон измеряемых величин при прежней точности,Фарлупа изобретенияустройство Для измере(я работы выхода электронов, сгдержлцпе генератор переменного ндпрчжеия, соединенные после 0);т Ль 1;О,)лс,РОР(ет 1)чески клскдд, селе)вв ус-ль и 1(уь идика 101), РОГУли 1)У:Р й( (Г 01(ик пОсОЛИНОГО напряже(я и вольт)(".т). и;рвь 0 выводы КОГОр Х и )Д 0 00 рлНПСИ ЭТЛЛОНоо обрдзци, кптп )ляетгп первои обкллдко ди:м и скс;го сонде)сато)д, ВТО) 01" Л Кой 6 )0 С) япляСТСя (ОВЕ) х и и,и г и е л ,Р,( Ог, и и з ц д с о О г и н е н н л ( и, с:.р;,)хдоР .) ь(ро;(етрОс:;ого кас. клд:), в01) вхд Р 01 рГО ОбьэДинен с вто р ы к(ы ) с),л Р.Г) еу 1р у е к 0 Г О и с, Г Он и к д Г)апс)л(1 сс др ,. я и и"ль)метра и 110 Д 1И.1с Е, ) Г 0 ГО Т Е Н Ц и Д Л Л, С) и и И ;1 О ., ;"ЕЛ(. ТС), Г ЦЕ)ЬЯ ПО 1,ВЕ ;СР. С)У:и)И(СТТСЛНОС) УГ ГРО , Е З Г Т Г; " )ИНИЯ Д 1 ДПЛЗОНД из с.1)(Г)1, .ьх з(лче 11 й, в ус т ) о й . г . э в 1:, и,и,ни(кг ". ( л г 1и и и д ЕГО (Д ,"ЯЖ,. )Т Г)СТ )1;ЦИОННЫ 1 прообразе)дтс)л ге" из БОРОГО кдО. клсд,д оор . Г;";. .; Об . Откл, и н 1- КЕЛЕВО;О С. ПЛ )1 РЫИ ЯВЛЯЕТСЯ эгд .)П 1 пбр;, реп) е з с,еред 1- (розг ноип.; "ь ;, ; у ри ОгОГО из крам к)г)х: " р , лро выводы обмотки Р "(и(; г ге ггс преобрлзова- Т Е ЛГ Р " И 1"1 СП)( "" (1ВБ 0 Д Д 14 И геоп;) г)и ре" :.," Гс )ржнии ис- ТО., Г 0 Л( (1 Ии ) "0 (Д П РЯЖЕНИЯ, дльдслеео г )б;)дторд опредепенд по фор",ул- );2 пгде ) -лс)о;л; . с ", пспеменного