Способ определения работы выхода электрона
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1770883
Авторы: Бийсенбаев, Бурсаниди, Дудинов, Кошумбеков, Мукашев, Таурбаев
Текст
.Бурсаниди, ов, Ф,А.Мукаество. М.; Нафизики, Т, 3.1977, с. 526,пласт лагаю стино помощ ляют небол часто конта межд едойО/б ЯД ски.пере ивл апр)ли м,зно ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Казахский государственный университет им. С.М.Кирова(56) Калашников С.Г, Электричука, 1977, с, 369, 432-433,Сивухин Д,В. Общий курсЭлектричество. М.; Наука,рис. 283,Фоменко В,С, Эмиссионные свойствматериалов, Киев; Наукова думка, 1981,Изобретение относится к измерениям работы выхода электрона из проводников и полупроводников и может быть использовано в физике твердого тела, технической физике и вакуумном материаловедении,Известен способ измерения работы выхода, в основе которого лежит фотоэлектрический эффект - измеряется минимальная энергия фотона, необходимая для выбивания электрона через определенную грань кристалла,Недостатком этого способа является то, что на процессы фотоэлектронной эмиссии может наложиться автоэлектронная эмиссия, и это приводит к снижению точности определения.Известен также способ определения работы выхода методом контактной разности потенциалов (КРП), Для измерения контактной разности потенциалов употребляют компенсационные схемы. Две небольшие(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА(57) Изобретение относится к измерениям работы выхода электрона из проводников и полупроводников и может быть использовано в физике твердого тела, электронике. технической физике и вакуумном материаловедении. Тлеющий разряд зажигают в среде инертного газа при пониженном давлении между электродами газоразрядной трубки, В качестве анода используют твердый электролит, облздающий ионной проводимостью по щелочным металлам, Катодом служит исследуемый материал. Работу выхода электрона определяют по потенциалу зажигания тлеюще 1 о разряда. 1 ил,инки из исследуемых вещестраспот параллельно друг другу, одну из плак закрепляют неподвижно. а другую сью механического устройства застав- колебаться в направлении нормали с ьшой амплитудой (доли милли метра) и той в несколько десятков герц. Если ктная разность равна О. а рас:таяние у пластинами есть 1. то напряжен- поля между пластинами равна О/б, а вательно. на каждой единице внутоенповерхности пластин имеется заряд , При периодическом изменении О заластин тоже изменяется пе иодичеПоэтому во внецней цепи появляется менный ток, а на нагрузочном сопроении г оазвивается переменное яжение. Последнее можно усилить телем и ззрег,стрировать осциллограЕсли приложить к пластинам внешнюю сть потенциалов от батареи. о;ратнум1770883 5 10 е 012 = Ф 1- Ф 2,45 50 55 по знаку контактной разности, и изменить ее с помощью делителя напряжения, то можно добиться того, чтобы ток во внешней цепи обратился в нуль, В этом случае приложенное напряжение равно контактной разности, которая, следовательно, определяется непосредственно по показанию вольтметра. Контактная разность потенциалов непосредственно связана с термоэлектронными работами выхода Ф 1 и Ф 2 контактирующих тел, а именно; Это соотношение справедливо как для металлов, так и для полупроводников. Поэтому, если работа выхода одного из проводников известна, то, измеряя О 12, можно найти работу выхода другого проводника.Недостатком этого способа является необходимость усиления измеряемого сигнала, а также наличие механических устройств, предназначенных для реализации данного способа, что является источником погрешности измерения, Для устранения этих недостатков необходимо использование высокочастотных электрических и электроизмерительных устройств, а также прецизионной механики.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является оценочный способ определения работы выхода электрона из материала катода по величине нормального катодного падения потенциала в тлеющем разряда постоянного тока. При изменении тока плотность его остается приблизительно постоянной. Остается постоянным и катодное падение потенциала, До давлений в несколько десятков миллиметров ртутного столба нормальное катодное падение потенциала не зависит от давления газа, а определяется только материалом катода и составом газа, Приближенно нормальное катодное падение пропорционально работе выхода электрона из катода, Величина катодного падения потенциала лежит в пределах 100-300 В, что используется для устройства газосветных трубок, например неоновых ламп, в которых электродами служат два железных листочка, покрытых слоем бария для уменьшения работы выхода,Недостатком такого спосба является его непригодность для точного измерения работы выхода электрона из-за нелинейного характера распределения потенциала по длине разрядной трубки. По этой причине данные по работам выхода электрона для различных материалов. полученные как оце 15 20 25 30 35 40 ночные, в справочной литературе не приводятся.Цель изобретения - повышение точности измерения работы выхода элек 1 рона,Поставленная цель достигается тем, что в способе определения работы выхода электрона путем зажигания тлеющего разряда, в качестве эталонного электрода - анода используют твердый электролит, обладающий ионной проводимостью по щелочным металлам, и работу выхода электрона определяют по формуле А = О/Оз (Аз - ЛМе) + АМе, (2)де А работа выхода исследуемо о веще ства:Аме - работа выхода щелочного металла:О - потенциал зажигания тлеющего разряда при исследовании вещества с неизвестной работой выхода электрона;Оэ - потенциал зажигания, измеренный предварительно в системе с катодом. работа выхода которого (Аз) принята за второй эталон.Причинно-следственная связь, позволяющая перейти от поибилизительного соотношения О.п = С А, где О,п - величина катодного падения потенциала нормального тлеющего разряда: С - константа, характерная для данного газа; А - неизвестная работа выхода электрона. к предлагаемой формуле состоит в том, что в изобретении используется особый вид разряда, инициируемый и поддерживаемый ионной эмиссией с анода, а не электронной эмиссией с катодов, Явление эмиссии ионов с и".верхности анода именуется испусканием ":нодных лучей, В данном случае образование анодных лучей состсит в электропереносе ионов натрия сквозь стекло, При этом катодное падение потенциала, имеющее место при горении разряда между металлическими катодом и анодом, смещается в толщу стекла, формируя линейное распределение гготенциала по длине разрядной трубки, Данный тип разряда может быть отнесен к линейным явлениям, в которых многие задачи решаются путем составления пропорций, Для составления пропорций производят два опыта; в первом из которых измеряют потенциал зажигания тлеющего разряда Оэ между электродами с известными работами выхода: Оэ = С(Аэ - АМе), (3)а во втором измеряют потенциал зажигания О между анодом и катодом с неи:,вестнойработой выхода;О = СА - Аме) (4) Стационарность.о параметров двух опытов обеспечивается постоянство константы С, исключаемой при почленном делении уравнений(3) и (4), с получением выражения пропорции, которую разрешают относительно неизвестной работы выхода А, т.е, получают формулу (2),На чертеже приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.Устройство содержит анод в виде стакана 1 с расплавом чилийской селитры йаМОз, в которую погружена анодная часть 2 разрядной трубки 3 из стекла С 49-1: в состав стекла входит 8,7 мас.% Ма 20, Так как все стекла, содержащие в своем составе щелочные металлы, обладают ионной проводимостью, для реализации способа можно испол ьзовать л итие вые. калиевые, цезиевые и другие стекла при замене нитрата натрия на нитрат применяемого в качестве эталона щелочного металла. Торец катодной части 4 разрядной трубки вместе с держателем 5 образца, выполненного из нержавеющей стали, взаимно пришлифованы с целью осуществления разъемного вакуумно-плотного соединения. Исследуемый образец б, гальванически контактирующий с держателем 5, образует выступающую часть катода в виде механического соединения держателя с образцом для локализации силовых линий поля на его поверхности. Разрядная трубка 3 имеет патрубок 7 для откачки; патрубок 8 предназначен дя напуска рабочего газа. Для определения потенциала зажигания в цепь разрядного контура включен вольтметр 9 с делителем напряжения 10, Для зажигания тлеющего разряда использован высоковольтный источник питания 11.Работу выхода электрона определяют следующим образом. Исследуемый образец б помещают в катодную часть 4 разрядной трубки 3. Через патрубок 7 откачивают газ из разрядной трубки 3, затем через патрубок 8 вводят рабочий газ (аргон или гелий) до давления 0,5-1 Торр, После напуска рабочего газа включают истчоник питания 11, напряжение которого контролируют с помощью вольтметра 9, Производят два последовательных определения с помощьювольтметра значений Оз и О.П р и м е р, Измеряют работу выходавакуумно-плавленой меди. образец которой представляет собой цилиндр диаметром 2 мм и высотой 4 мм. Образец закрепляют надержателе 5 в вертикальном положенииСистему откачивают до давления 1 Тоор, Напряжение подают с помощью высоко 50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 вольтного источника питания 11 постоянного тока ВУ-50, Потенциал зажигания фиксируют вольтметром 9 марки ВА, включенным в цепь с помощью делителя напряжения 10, Размеры разрядной трубки при получении данных составляют; длина 400 мм, диаметр 20 мм. толщина стенки стекла С0.5 мм, Для образца потенциал зажигания определяют 10 раэ, По данным измерений находят среднее значение потенциала зажигания и ошибку в одно стандартное отклонение. Потенциал зажигания определен равным 4925 В. Для исключения параметров среды в качестве эталона выбран графит. Работа выхода графита принята равной 4.7 эВ. Для определения потенциала зажигания для катода из графита выполняют те же операции, что и для образца меди. Среднее значение потенциала зажигания для него составляет 5525 В, стандартное отклонение среднего - 16 В. В обоих опытах анодом служит образующаяся на внутренней поверхности погруженной в расплав части разрядной трубки пленка натрия, как результат заряда межэлектродной емкости катод - анод. Пленка натрия является вторым эталонным электродом с известной работой выхода, равной 2.35 эВ, Значение работы выхода вакуумнс-плавленой меди. вычисленное по формуле (2). равно 4,435 +/- 0,065 эВ, Эти же операции проделаны и для других материалов. Значения работ выхода для ряда металлсв. определенные предлагаемым способом. сопоставлены с. рекомендуемыми в таблице. При удлинении трубки до 600 мм или укорочении до 250 мм при давлении рабочего газа в интервале 1-5 Торр данные табл цы воспроизводятся. так как эти вариации, изменяя значения потенциалов зажигания. не влияют на величину их отношения. т.е. О /Оз сохраняется постоянным, равным 4925 В//5525 В = 0,887,Из данных габлицы видно. что в пределах ошибки в два стандартных отклонениярезультаты исследования совпадак т с рекомендуемыми значениями,Таким образом, предлагаемый способ обладает высокой степенью достоверности. обеспечиваемой тем что в способе использован электролизный закон Фарадея, относящийся к одному из фундаментальныхзаконов природы.Формула изобретения Способ определения работы выхода электрона путем зажигания тлеющего разряда в среде инеотного газа при пониженном давлении между электродами газоразрядной стеклянной тоубки, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения1770883 В), реко точности измерения работы выхода электрона, в качестве эталонного электрода-анода используют твердый электролит, обладающий ионной проводимостью по щелочным металлам, и работу выхода электрона определяют по потенциалу зажигания тлеющего разряда по формулеА = О/Оэ(Аэ - АМе) + АМе,где А - работа выхода исследуемого вещества: Аме - работа выхода щелочно о металла:О - потенциал зажигания тлеющегоразряда, при исследовании вещества с 5 неизвестной работой выхода электрона:Оэ - потенциал зажигания, измеренныйв системе с катодом, работа выхода которого (Аэ) принята за второй эталон, 10
СмотретьЗаявка
4795517, 26.02.1990
КАЗАХСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. С. М. КИРОВА
БИЙСЕНБАЕВ МАХМУТ АХМЕТОВИЧ, БУРСАНИДИ КОНСТАНТИН ИВАНОВИЧ, ДУДИНОВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ, КОШУМБЕКОВ ХАЗБУЛАН ДЖУМАБЕКОВИЧ, МУКАШЕВ ФАРИД АТАШЕВИЧ, ТАУРБАЕВ ТОКТАР ИСКАТАЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01N 27/62
Метки: выхода, работы, электрона
Опубликовано: 23.10.1992
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-1770883-sposob-opredeleniya-raboty-vykhoda-ehlektrona.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ определения работы выхода электрона</a>
Предыдущий патент: Способ определения электрохимических параметров поверхностного слоя бинарного сплава, содержащего благородный металл
Следующий патент: Устройство для измерения поверхностных деформаций
Случайный патент: Устройство для наполнения аэрозольных упаковок