Здавалка
Главная | Обратная связь

Полученных результатов



 

Для определения интегральной чувствительности фотокатода в качестве источника света используется лампа накаливания с вольфрамовой нитью, разогретой до цветовой температуры 2850 К. Целесообразно использовать лампу накаливания с небольшой нитью, а катод освещать через диафрагму, что приблизит источник к точечному. Обследуемый фотокатод устанавливается на расстоянии, превосходящем в 10 раз максимальный размер светящейся нити (в случае диафрагмы – 10 диаметров диафрагмы). Обследуемый прибор и источник света устанавливаются на оптической скамье в темновой камере. Угол между нормалью к поверхности катода и направлением падающих лучей должен быть равен нулю. Для криволинейных поверхностей катодов направление лучей должно быть перпендикулярно плоскости касательной к поверхности катода. Диафрагму устанавливают между источником света и катодом. Световой поток, падающий на катод, определяют по формуле

, (18)

где – сила света при данном спектральном составе потока в люксах при ; – освещаемая поверхность катода; – расстояние, на которое удален катод от источника; – угол, образуемый нормалью к поверхности с направлением падающего излучения.

Фототок измеряется в режиме насыщения. Освещенность Jo контролируется люксметром. Поток F рассчитывается по формуле (18). Интегральная чувствительность определяется как
S = Iф/F.

Для определения абсолютной и относительной спектральных чувствительностей и построения спектральной характеристики фотокатода необходимо снять зависимость тока от частоты света Iф = f(n), для чего следует измерить величину фотоэмиссионного тока с катода при освещении его монохроматическим светом известной мощности, изменяя длину волны в рабочем диапазоне данного катода. Для получения монохроматического излучения используется набор светофильтров с плавным изменением длины волны излучения. Фототок измеряется в режиме насыщения. Определяя ток при различных значениях энергии фотоэлектронов, можно получить функцию распределения фотоэлектронов по энергиям.

Так как определение истинной функции распределения теоретическим путем не является возможным, нахождение ее экспериментально представляет несомненный интерес.

Наиболее распространенным методом исследования распределения фотоэлектронов по энергиям служит метод тормозящего поля (метод задерживающего потенциала), предложенный и усовершенствованный П.И. Лукирским и С.С. Прилежаевым.

В этом методе измеряют фототок с катода на коллектор (анод), имеющий отрицательный относительно катода потенциал Ua , получая кривые задержки. Электроны движутся в тормозящем поле, и условием достижения ими анода является соотношение

Измерение тока, протекающего в цепи анода, при разных отрицательных потенциалах Ua дает зависимость Ia = f(Ua) или зависимость числа электронов, доходящих до анода при различных тормозящих полях. Получаемые зависимости называются кривыми задержки. Типичные кривые задержки для фотоэлектронов показаны на рис. 1.

Анализ кривых задержки показывает, что при большом отрицательном потенциале на аноде тормозятся даже самые быстрые электроны и ток равен нулю. Такой режим соответствует условию

. (19)

При потенциалах анода Ua < Ua зап на него попадают только те электроны, энергия которых больше энергии тормозящего поля, вплоть до бесконечно большой.

С уменьшением (по абсолютной величине) потенциала анода на него будут попадать электроны с все меньшей энергией, что и вызывает рост тока анода. При потенциале анода, соответствующем истинному нулю, все выходящие из катода электроны попадают на анод и дальнейший рост тока прекращается. При снятии кривых задержки следует помнить, что действительная (истинная) разность потенциалов между катодом и анодом отличается от измеренной на величину контактной разности потенциалов Uа к р п и определяется выражением

. (20)

Следовательно, ВАХ диода с фотокатодом при тормозящих потенциалах анода является интегральной кривой распределения фотоэлектронов по энергиям и целиком определяет вид функции распределения. Графическое дифференцирование ВАХ позволяет построить кривую распределения фотоэлектронов по энергиям.

В зависимости от материала катода наблюдается большое разнообразие форм этих кривых. Кривые задержки для металлов и полупроводников отличаются друг от друга. Кривые задержки для металлов выпуклые (см. кривые 1 – 3 нарис. 1), так как число возбуждаемых электронов в металле зависит от энергии квантов. Кривые задержки у полупроводников – вогнутые, так как для полупроводников более резкое падение фототока должно наблюдаться при напряжениях, близких к нулю (кривая 4). В примесных полупроводниках в фотоэмииссии могут принимать участие электроны из основной зоны и локальных уровней, что приводит к появлению ступенек на кривой задержки (кривые 5, 6). Длину кривой задержки определяет спектр фотоэлектронов, который охватывает интервал энергий от нуля до Wmax = eUa зап. К тому же, если Wmax для металлов зависит только от частоты падающего света, то для полупроводников Wmax и от природы полупроводника.

Метод задерживающего потенциала является также одним из методов определения порога фотоэлектронной эмиссии (а следовательно, и работы выхода фотокатода, поскольку ) и постоянной Планка:

или , (21)

Таким образом, если измерить истинные запирающие потенциалы Ua.зап.ист при нескольких частотах света n и построить график Ua.зап. ист = f(n) (рис. 2), то получим прямую линию, отсекающую на горизонтальной оси отрезок, соответствующий пороговой частоте nо (красной границе) фотоэмиссии. Угол наклона прямой определяется выражением

, (22)

 

а из уравнения (21) – выражением , поэтому по углу наклона прямой может быть определено численное значение постоянной Планка.

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.