[发明专利]一种氩原子第二激发电位的测量方法

说明书

本发明提供了一种氩原子第二激发电位的测量方法，其主要是通过把电子加速和电子与氩原子碰撞分在两个区域进行，且将第一栅极G₁和第二栅极G₂连接保持同电位，利用板极电流I_P随加速电压V₁的变化曲线I_P～V₁，确定出在接触电压和空间电荷存在时氩原子激发过程中对应的第二激发电位U₂′与第一激发电位U₁′的电位差ΔU，再利用二者之差消除了接触电压和空间电荷的影响，得到氩原子的第二激发电位U₂与第一激发电位U₁的电位差ΔU，结合常规方法所测定的氩原子第一激发电位U₁，确定出氩原子第二激发电位U₂＝U₁+ΔU，本发明实现了氩原子从基态激发到第二激发态的高激发电位的测量，对氩原子高激发电位的研究提供了重要的参考意义，而且测量设备相对简单，无需高成本投入，而且测量结果精确可靠。

技术领域

本发明属于物理学技术领域，具体是原子与分子物理及量子力学技术领域，特别涉及氩原子第二激发电位的测量方法。

背景技术

原子内部能量是量子化的，原子能级的测量是认识原子内部结构的关键。原子状态的改变可以通过吸收(或发射)电磁辐射或与其它粒子发生碰撞而交换能量两种方式来实现。为实现原子从基态E₁激发到激发态E_n，可以通过吸收一定频率ν的光子来实现，为此应有hν＝E_n-E₁，其中h＝6.626176×10^-34(J·s)为普朗克常数。也可以通过与具有一定能量的电子碰撞来实现。若与之碰撞的电子通过加速电压U获得了能量eU，只要满足eU＝E_n-E₁，原子就从基态E₁激发到激发态E_n。若原子吸收由电子传递的能量eU₁和eU₂后从基态激发到第一激发态和第二激发态时，相应的U₁和U₂就分别称为原子的第一激发电位和第二激发电位。

目前常见的测量氩原子第一激发电位的四极电子管夫兰克-赫兹实验装置中，电子的加速和碰撞都是在阴极K和第二栅极G₂之间同时进行，一旦电子被加速到能量达到氩原子的第一激发能时，多数电子与氩原子发生非弹性碰撞使氩原子从基态激发到第一激态，而电子失去能量，随后电子将再次被加速，再次碰撞而失去能量。因而很难获得高能电子，也就很难观测到氩原子更高的激发电位，进而对于氩原子更高激发电位的测量研究也相对较少。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够实现氩原子第二激发电位的一种测量方法，该方法把电子加速和电子与氩原子碰撞分在两个区域进行，在加速区域能够把电子的能量增加到足够高，在碰撞区域实现把氩原子从基态激发到第二激发态。

本发明的目的之二在于提供一种能够实现上述测量方法的测量装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种氩原子第二激发电位的测量方法，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