电子逸出功

电子逸出功 属电子逸出功的测定 摘 要 在现实生活中，很多电子器件与电子发射有关，如电视剧的电子枪，它的发射效果会影响电视机的质量。因此， 研究这种材料的物理性质对提高材料的性能十分重要的。本实验关于电子逸出功的测定实验就是基于提高材料性能的想法， 综合性的应用了直线测定法、外延测量法等基本实验方法来研究材料的物理特性。 关键词 电子逸出功 费米狄拉克分布 理查孙直线法 The determination of metal electron work function Lu Hang-yu 1) 1) (chongqing university of posts and telecommunications, chongqing 40065) Abstract Pick to in real life, many electronics related to electron emission, such as series of electron gun, its emission effect will influence the quality of the TV set.Therefore, to study the physical properties of the material to improve the performance of materials is very important.The experiment about the electronic work function is based on the view of improving the performance of materials used in the determination of idea, comprehensive application of the linear measurement method, extension measurement method basic experimental methods to study the physical properties of material. Keywords Fermi Dirac electronic work function distribution Richard sun the straight-line method 1 引言 材料是社会进步的物质基础与先导，目前人 类正进入信息社会，材料、能源和信息技术是当 前国际公认的新技术革命的三大支柱。所谓“新 材料”，就是那些新出现或已在发展中的，在成 分、组织、结构、形态等方面不同于普通材料， 具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的 材料。采用新材料、新工艺，能产生更高效益， 促进人类社会更快进步。研究材料的性能在各种 外界条件下发生的变化，从而发现新的物理现 象、效应、规律，形成新的概念。本文通过金属即然后在绝对零度时，电子的能量分布如图电子逸出功来研究材料的特性，从而更好的运用中的曲线所示。此时电子所具有的最大动能为材料造福人类。 WF。当温度升高时，电子的能量分布如图1中的 曲线所示。其中少数电子具有比WF高的能量，并1.1 实验目的 以指数规律衰减。 1) 了解费米狄拉克量子统计规律; 2) 理解热电子发射规律和掌握逸出功的测量 方法; 3)用理查逊直线法分析印记材料(钨)的电子逸 出功。 2 实验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 2.1试验原理和法 由于金属表面与外界(真空)之间存在势垒若真空二极管的阴极(用被测金属钨丝做成)Wb，如图1-4-3。电子要从金属逸出，必须至少有通以电流加热，并在阳极上加以正电压时，在连能量Wb。从图1-4-3可看出，在绝对零度时，电接这二个电极的外电路中将有电流通过，如图所子逸出金属表面，至少需要得到能量 示。这种电子从加热金属丝发射出来的现象，称 为热电子发射。 研究热电子发射的目的之一可以 选择合适的阴极材料。诚然，可以在相同加热温W0(eφ)称为金属电子的逸出功，常用单位为度下测不同阳极材料的二极管的饱和电流，然后电子伏特(eV)。它表征要使处于绝对零度下的具有相互比较，加以选择。但通过对阴极材料物理性最大能量的电子逸出金属表面所需给予的能量。e质的研究来掌握其热电子发射的性能，这是带有为电子电荷，φ称逸出电位。 根本性的工作，因而更为重要。 可见，热电子发射，就是利用提高阴极温度2.1.1 电子的逸出功 的办法，改变电子的能量分布，使其中一部分电根据固体物理学中金属电子理论，金属中的子的能量大于Wb，从金属中发射出来。因此逸出传导电子能量的分布是按费米——狄拉克功的大小，对热电子发射的强弱具有决定性的作(Fermi-Dirac)分布的。 用。 2.1.2 热电子发射公式 根据费米-狄拉克能量分布公式(1-4-1)，可以 推导出热电子发射公式，称里查逊-杜什曼 (Richardson-Dushman)公式。 (式中:I0-热电子发射的电流强度(A) S-阴极金属的有效发射面积(cm2) k-玻尔兹曼 常数 T-绝对温度 eφ-金属的逸出功 A-与阴极化学纯度有关的系数 原则上，只要测出I0，A，S，T，便可由 (1-4-3)式计算出逸出功eφ，但困难的是A和S是 难以直接测量的，所以，在实际测量中，常用下2、取不同的灯丝电流If (即对应于不同的温度T)，述的里查逊直线法确定eφ，以设法避开A和S的从0.50A开始，每隔0.05A测一次。对每一电流If，测量。 测阳极电压为20，30，40，„„，120伏时的电流2.1.3 里查逊直线法 Ia。 3、用单对数坐标纸作lgIa,aU直线，求出截距 1g I0，即求出不同电流If下的I0，查出对应的温度 T。 2.2实验装置 4、与公认值时e=4.54eV比较，作误差分析 实验装置(WF—1型)如图所示，包括标准二 极管，灯丝加热电源，电流表，高压电源，检流 计(微安表)和分流器等。 3 实验结果及分析 1、标准二极管 本实验所用的是一个特殊 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的直热式真空3.1 实验结果(原始数据，数据处理) 二极管，阴极用纯钨做成，阳极是与阴极共轴的如下表记录数据 园筒。为消除阴极的冷端效应和电场不均匀的边 缘效应，在阳极两端各装一个保护环。工作时， 保护环与阳极等电势，但其电流不被测量。 2、灯丝电源是连续可调的低压稳定电源，供 给二极管阴极加热电流If，高压稳压电源，经分压 器分压，提供阳极电压Ua。 3、微安表(G)用来测量阴极发射电流Ia。 4、分流器:由于测量中Ia的变化范围较大， 在微安表上并联一个分流器，用来扩大量程。分 流器的刻度为1，0.5，0.1，0.05，„„等，表示流 过微安表的电流为总电流的若干分之一，而被测由上述表格中相应数据，理清各个量之间的关的总电流为微安表示值的1,0.5，1,0.1，„„系。应用excel软件作图。如下: 倍。 2.3实验条件 1、按图接好线路，经检查无误后，接通电源 予热10分钟。 理软件一些基本使用方法，以及测量逸出功的基本 方法，了解了费米狄拉克量子统计规律，理解热电 子发射规律和掌握逸出功的测量方法，能较好用理 查逊直线法分析印记材料(钨)的电子逸出功。 参 考 文 献 李登峰，陈文鑫. 大学物理实验. 北京:人民邮电 出版社，2013. 3.2结果分析 造成误差的原因可能有: 1)实验前没对仪器进行充分的预热，仪器不在最 佳工作区间工作。 2)改变电流值的时候没有保持恒温5分钟，阴极 没有达到热平衡。 )测Ia是，倍率选择不合适，使读数在较小范围3 内变化，造成较大误差。 4)可能是阳极电压比读数偏低或者灯丝电压比读 数偏高导致实验公式比公认值低一点。 实验误差在误差允许范围内，所以可以认为实 验结果正确。 4 结束语 本次试验最大的收获就是了解并学会数据处