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BEX-8510 理想真空二极管综合实验装置 
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实验原理

金属中存在大量的自由电子,但电子在金属内部所具有的能量低于在外部所具有的能量,因而电子逸出金属时需要给电子提供一定的能量,这份能量称为电子逸出功。研究电子逸出是一项很有意义的工作,很多电子器件都与电子发射有关,因此研究这种材料的物理性质,对提高材料的性能是十分重要的。另外本实验还可以利用磁控法测量电子荷质比,研究真空中电子能量遵从费米-狄拉克分布。


仪器概述

本实验装置的核心部件是一只理想(真空)二极管和套在理想二极管外的通电螺线管线圈。本实验通过测量金属钨的电子逸出功,将钨丝作为“理想”二极管阴极材料,阳极做成与阴极共轴的圆柱,把阴极发射面限制在温度均匀的一定长度内而又可以近似的把电极看成是无限长的无边缘效应的理想状态。金属电子逸出功(功函数)的测定、电子荷质比的测定实验,综合性地应用了里查逊直线测定法、外延测量法、补偿测量法和磁控法等基本方法。在数据处理方面有比较好的技巧性训练。因此,这是一个比较有意义的实验。


仪器特点

  1. 独立的理想真空二极管座:理想真空二极管插在独立的管座之上,并且配有透明的亚克力保护罩,既可以直观的观察真空二极管的工作状态,还可以有效地保护玻璃器件。独立的管座上刻有清晰的实验原理图,可以使得学生更好的理解整个实验原理。


    PIC_BEM-5716.jpg

  2. 精确的阳极电流测量模块:阳极电流测量模块采用微安级电流放大器,采用四位半数显表,测量范围可达0.1uA~20mA,可以准确、精细、稳定地测量到微弱的阳极电流。

  3. 稳定的阳极电压输出模块:阳极电压输出采用线性电源,输出幅度达到0~160.0V,可以稳定、高效地提供真空二极管的阳极电压。

  4. 便捷的数据采集接口:每个实验电源都配置模拟数据采集接口,可以连接电压传感器和PASCO数据采集软件,可以实时地采集大量的数据来分析测试结果,方便、快捷、高效地完成实验内容。

    Digital.jpg


实验内容及典型数据

实验一:金属电子逸出功的测定

表1:在不同阳极电压和灯丝温度下的阳极电流及其对数值,作 lgIa~√Ua 图,得到不同温度下的截距 lgI 填入表2。


表2: 在不同温度T时所算得的 lg( I / T2) 和 1/T 的值

根据表2作 lg( I / T2) 1/T 图,求直线斜率 m

直线斜率:m = -22802

逸出电势: φ = 4.53 (V)

逸出功(功函数)eφ = 4.53 eV

与逸出功(功函数)公认值 eφ=4.54eV 相比的相对误差:Er = 0.33%


实验二:电子在径向电场和轴向磁场中的运动(磁控法测量电子荷质比)


实验三:费米-狄拉克分布的研究

图片1.png

图片2.png



实验四:理想真空二极管的伏安特性


部件清单

金属电子逸出功实验仪   BEM-5715   

可调直流 (恒压恒流) 电源I,12V/1A   BEM-5055   

理想真空二极管盒   BEM-5716   

螺线管线圈   BC-105236   

连接导线,2mm护套香蕉插头,红   BC-105238   【2】

连接导线,2mm护套香蕉插头,黑   BC-105239   【2】

连接导线,4mm香蕉插头,红   BC-105084   

连接导线,4mm香蕉插头,黑   BC-105083   

连接导线,4mm护套香蕉插头1m, 红   BC-105074   

连接导线,4mm护套香蕉插头1m, 黑   BC-105073   

电源线   BC-105075   

用户手册   CD-M-BEX-8510B


数字化实验选配件

UI-5400    Capstone数据采集软件

PS-3211    无线电压传感器 【2】

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