[发明专利]一种氩原子第二激发电位的测量方法

权利要求书

1.一种氩原子第二激发电位的测量方法，其特征在于，所用的氩原子第二激发电位的测量装置包括旁热式阴极电子管以及旁热式阴极电子管连接的第一电位器R₁、第二电位器R₂、第三电位器R₃、加速电压表V₁、反向电压表V₂、灯丝电压表V₃以及灵敏电流计；所述旁热式阴极电子管的灯丝通过第三电位器R₃与直流电源E₃连接，在灯丝的两端并联连接有灯丝电压表V₃，用于检测加载在灯丝上的电压；旁热式阴极电子管的第一栅极G₁与第二栅极G₂通过导线连接在一起并接到第二电位器R₂与直流电源E₂并联的高电位端，第二电位器R₂的活动触头接地并通过灵敏电流计I_P与板极P连接，在第二电位器R₂的高电位端与灵敏电流计连接端之间并联有反向电压表V₂，用于检测板极P相对于第二栅极G₂的板极反向电压V₂；第一电位器R₁与直流电源E₁并联的高电位端连接到旁热式阴极电子管的第一栅极G₁，第一电位器R₁与直流电源E₁并联的低电位端与第一电位器R₁的活动触头连接后接在阴极K上，在第一电位器R₁的高电位端与阴极K的连接端之间并联有数字加速电压表V₁，用于检测阴极K与第一栅极G₁之间的加速电压V₁；

所述旁热式阴极电子管包括封装在真空管内的灯丝、阴极K、第一栅极G₁、第二栅极G₂和板极P，所述阴极K为旁热式阴极，所述真空管内封装有少量氩气，所述阴极K与第一栅极G₁之间的距离小于灯丝发射的电子在氩气中的平均自由程，形成加速区；第一栅极G₁和第二栅极G₂通过导线连接且保持同电位，形成碰撞区；所述阴极K与第一栅极G₁之间的距离为0.1～0.6mm，第一栅极G₁与第二栅极G₂之间的距离为3～6mm，第二栅极G₂与板极P之间的距离为0.6～1.6mm；

所述方法由以下步骤组成：

(1)氩原子第一激发电位U₁的测量

利用传统夫兰克-赫兹实验装置的四极电子管，在其真空管内充入少量氩原子气体，按照常规测量方法测量出氩原子的第一激发电位U₁；

(2)电子加速区域的构成

调整旁热式阴极电子管的阴极K与第一栅极G₁之间的距离为0.1～0.6mm，小于电子在真空管内充入的少量氩原子气体时的平均自由程，使阴极K与第一栅极G₁之间区域为电子加速区域；(3)电子与氩原子碰撞区域的构成

调整旁热式阴极电子管的第一栅极G₁与第二栅极G₂之间的距离为3～6mm并使第一栅极G₁与第二栅极G₂通过导线连接后在第一栅极G₁与第二栅极G₂之间形成等电位区域，使电子与氩原子碰撞；

(4)板极电流I_P随加速电压V₁变化的I_P-V₁曲线的测绘

开启灯丝电源E₃，使灯丝加热发射电子，电子在加速区内加速，固定板极反向电压V₂和灯丝电压V₃，调整第一电位器R₁，使加速电压V₁逐渐增大，监测板极电流I_P随加速电压V₁增大时的变化，并绘制板极电流I_P随加速电压V₁的变化曲线I_P-V₁；

(5)在接触电压和空间电荷存在时氩原子的第一激发电位U₁′和第二激发电位U₂′的确定

根据步骤(4)得到的I_P-V₁曲线，记录板极电流I_P达到峰值时所对应的加速电压V₁，即该电流峰值对应的电位V₁为接触电压和空间电荷存在时氩原子的第一激发电位U₁′；再记录板极电流I_P下降过程中下降幅度突然增大的点对应的电位V₁为接触电压和空间电荷存在时氩原子的第二激发电位U₂′；

(6)无接触电压和空间电荷存在时氩原子的第二激发电位U₂与第一激发电位U₁的电位差ΔU的确定

按照下式确定出接触电压和空间电荷存在时氩原子的第二激发电位U₂′与第一激发电位U₁′的电位差ΔU，二者相减即为无接触电压和空间电荷存在时氩原子的第二激发电位U₂与第一激发电位U₁的电位差ΔU，即：

ΔU＝U₂′-U₁′＝U₂-U₁

(7)氩原子第二激发电位U₂的确定

根据步骤(1)所测量的氩原子第一激发电位U₁和步骤(6)得到的电位差ΔU，利用U₂＝U₁+ΔU，则得到氩原子的第二激发电位U₂。