[发明专利]多材料金属电子功函数的测定装置

说明书

技术领域

本发明多材料金属电子功函数的测定装置，属于电子功函数测定装置的技术领域。

背景技术

金属中存在大量的自由电子，由于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，电子从加热的金属中发射出来的现象称为热电子发射，热电子发射的性能与金属材料的逸出电势或逸出功有关，在电真空器件阴极材料的选择中，材料的逸出电势是重要参量之一，里查逊提出的热电子发射定律对无线电电子学的发展具有深远的影响。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种便于测量金属材料电子逸出功的测定装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：多材料金属电子功函数的测定装置，包括其阴极灯丝由所述金属材料制成的理想二极管，所述阴极灯丝与控制开关K1的一端相连，所述控制开关K1的另一端与电流检测器Ia1的输入端相连，所述电流检测器Ia1的输出端并接阳极电压器Ua1的正极后与共发射级放大电路的第一输入端相连，所述阳极电压器Ua1的负极与电容C1的一端相连，所述电容C1的另一端并接电阻R1的一端后与共发射级放大电路的第二输入端相连，所述电阻R1的另一端并接共发射级放大电路的第三输入端和理想二极管的阳极后接地，所述共发射级放大电路的输出端与A/D转换器的输入端相连，所述A/D转换器输出端与单片机的输入端相连，所述单片机的控制端与显示器相连。

所述理想二极管和控制开关K1均为三个，所述的三个理想二极管的阴极灯丝的制成金属材料互不相同，每个理想二极管的阴极灯丝分别与一个对应的控制开关K1的一端相连，三个控制开关K1的另一端均并接在一起，所述的三个理想二极管的阳极均并接在一起；所述的三个理想二极管的阴极灯丝的制成金属材料分别为钨、钼和钽；所述单片机的电源端还与充电装置相连；所述显示器为LCD显示器。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中的多材料金属电子功函数的测定装置，包括其阴极灯丝由所述金属材料制成的理想二极管，所述阴极灯丝与控制开关K1的一端相连，所述控制开关K1的另一端与电流检测器Ia1的输入端相连，所述电流检测器Ia1的输出端并接阳极电压器Ua1的正极后与共发射级放大电路的第一输入端相连，所述阳极电压器Ua1的负极与电容C1的一端相连，所述电容C1的另一端并接电阻R1的一端后与共发射级放大电路的第二输入端相连，所述电阻R1的另一端并接共发射级放大电路的第三输入端和理想二极管的阳极后接地，所述共发射级放大电路的输出端与A/D转换器的输入端相连；由理查逊-杜西曼公式可知，要测定金属材料的电子逸出功，通常是先把被测材料做成理想二极管的灯丝，测出灯丝的温度和在不同温度时的热电子发射电流，再利用理查逊直线法作图，求出直线的斜率，即可得出金属材料的电子逸出功；在实验时还需对具有加速电场时的热电子发射电流作出修正，即需求出无加速电场时的热电子发射电流，而无加速电场时的热电子发射电流与具有加速电场时的热电子发射电流和阳极电压有关；本发明将待测金属材料制成理想二极管的阴极灯丝，在灯丝上接一个开关，手动控制开关，通过电流检测器Ia1检测具有加速电场时的热电子发射电流、通过阳极电压器Ua1知道阳极电压，将具有加速电场时的热电子发射电流和阳极电压通过共发射级放大电路进行放大，再经过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，将该数字信号发送给单片机，单片机结合事先输入的灯丝温度，进行数据处理，然后在LCD显示器上进行显示出所要图线，根据灯丝的温度与不同温度时的热电子发射电流的关系，求出待测金属材料的逸出功。

2、本发明中，所述理想二极管和控制开关K1均为三个，所述的三个理想二极管的阴极灯丝的制成金属材料互不相同，每个理想二极管的阴极灯丝分别与一个对应的控制开关K1的一端相连，三个控制开关K1的另一端均并接在一起，所述的三个理想二极管的阳极均并接在一起；本发明可根据实际需要，将所需要测定的金属材料分别制成对应的理想二极管灯丝，每根灯丝由不同的控制开关K1控制，通过开闭控制开关K1来选择对哪种金属材料进行测定，使用和操作都非常方便。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；

图1为本发明的电路结构示意图；

图中：1为理想二极管，2为共发射级放大电路，3为A/D转换器，4为单片机，5为显示器，6为充电装置。

具体实施方式