亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        磁控法測量熱發(fā)射電子速率分布的理論研究

        2016-10-15 06:26:48
        大學(xué)物理 2016年6期
        關(guān)鍵詞:二極管陰極勵磁

        周 越

        (北京林業(yè)大學(xué) 理學(xué)院,北京 100083)

        ?

        磁控法測量熱發(fā)射電子速率分布的理論研究

        周越

        (北京林業(yè)大學(xué) 理學(xué)院,北京100083)

        指出在磁控法測量熱發(fā)射電子速率分布實驗中,結(jié)果應(yīng)為電子徑向速率的分布,并證明電子的徑向速率符合麥克斯韋速率分布率.

        熱電子發(fā)射;磁控管;速率分布率

        按照統(tǒng)計理論,熱發(fā)射電子的速率分布不同于麥克斯韋速率分布. 為了驗證這一規(guī)律,在文獻(xiàn)[1]中設(shè)計了利用磁控管測量熱發(fā)射電子速率分布的實驗,通過測量不同勵磁電流下的陽極電流來獲取電子速率分布的信息,但實驗結(jié)果在定量上和理論值存在比較明顯的差異. 本文對該實驗進(jìn)行了理論分析,說明在實驗中測得的分布實際是電子沿真空二極管徑向速率的分布,其理論分布為麥克斯韋速率分布.

        1 實驗概述

        磁控管本質(zhì)上說是一個置于螺線管內(nèi)的真空二極管. 用通電的方式給真空二極管中心作為陰極的鎢絲加熱,鎢絲中部分電子獲得足夠的能量后會逸出金屬表面產(chǎn)生熱電子發(fā)射,發(fā)射出的電子被圓筒形的陽極收集形成陽極電流Ia.如在螺線管上加載勵磁電流Is,會產(chǎn)生沿真空二極管軸向的磁場,從陰極飛向陽極的電子將在洛倫茲力的作用下做勻速率圓周運(yùn)動,從而有返回陰極的傾向. 如果電子做圓周運(yùn)動的半徑小于真空二極管陽極半徑的一半,將無法到達(dá)陽極. 可以證明電子的臨界速率正比于螺線管中的勵磁電流,即vc=KIs. 逐步增大勵磁電流,因發(fā)射速率低于vc而無法到達(dá)陽極的電子越來越多,陽極電流相應(yīng)遞減,這樣就可以通過測量陽極電流的大小獲得電子速率分布的信息. 將Is=0時的陽極電流記為Ia0,Is=Isi時的臨界速率和陽極電流分別記為vci和Iai. 因陽極電流和單位時間抵達(dá)陽極的電子數(shù)成正比,且Iai完全來自于速率大于vci的電子的貢獻(xiàn),故(Ia0-Iai)/Ia0等于電子速率的累積分布,即速率小于vci的電子所占比例.

        2 對實驗結(jié)果的討論

        根據(jù)統(tǒng)計理論,熱發(fā)射電子的速率分布為[2]

        (1)

        g(u)du=2u3e-u2du

        (2)

        相應(yīng)的累積分布函數(shù)為

        (3)

        在文獻(xiàn)[1]中通過測量(Ia0-Iai)/Ia0繪出了φ(u)的曲線,實驗結(jié)果和式(3)給出的理論值定性符合,但在定量上仍存在比較明顯的偏離. 具體表現(xiàn)在φ(u)的實驗值上升速度比理論值要快,這提示實測的電子最概然速率比理論預(yù)言的要小.

        另外,對式(3)做冪級數(shù)展開可得當(dāng)u<<1時有φ(u)∝u4.為了驗證這一關(guān)系,在文獻(xiàn)[1]中還繪制了lnφ(u)-lnu圖. 理論上說lnu越小,lnφ(u)-lnu圖像的斜率越趨近于4,而實驗數(shù)據(jù)中與這個關(guān)系符合度較好的區(qū)域更接近曲線的中段,且在u~0的鄰域數(shù)據(jù)點偏少,由此斷言4次方規(guī)律得到驗證是值得商榷的.

        3 電子速率分布的推導(dǎo)

        (4)

        (5)

        電子要逸出金屬表面需克服高為Eb的表面勢壘,根據(jù)逸出功的定義[4]

        A=Eb-εF

        (6)

        因此熱發(fā)射電子在金屬內(nèi)部的能量需要比費(fèi)米能級高A以上,一般為幾個eV. 而陰極的典型工作溫度在2000 K左右,在此條件下滿足E-εF>>kT,費(fèi)米-狄拉克分布過渡到玻爾茲曼分布,故可將式(5)近似表示為

        (7)

        如陰極發(fā)射的電子在真空中的動量為(px,py,pz),則有

        (8)

        將以上關(guān)系代入式(7),并利用式(6),可得

        (9)

        從式(9)出發(fā)可以導(dǎo)出電子的不同速率分布,分述如下.

        (10)

        對θ和φ積分可得速率在[v,v+dv]區(qū)間內(nèi)的電子數(shù)為

        (11)

        再對v積分可得

        (12)

        N為單位時間通過單位表面積逸出的電子總數(shù). 將式(11)和式(12)相除可得v的分布

        (13)

        (14)

        對θ和vz積分可得徑向速率在(vρ,vρ+dvρ)區(qū)間內(nèi)的電子數(shù)為

        (15)

        將式(15)和式(12)相除,即可得到vρ的分布

        (16)

        4 和實驗值的比較

        仍采用約化速率將式(16)改寫為簡潔形式

        (17)

        其累積分布函數(shù)可以用高斯誤差函數(shù)表示為

        (18)

        圖1 電子速率累積分布函數(shù)與約化速率的關(guān)系.點橫線和實線分別表示φ(u)和φ′(u), 離散點為文獻(xiàn)[1]中的實驗值

        在施加強(qiáng)磁場的情況下,電子因做曲線運(yùn)動在兩極之間停留時間增加,空間電荷效應(yīng)更為明顯. 結(jié)果是,磁場未達(dá)到預(yù)計強(qiáng)度時就可以將陽極電流Iai近乎截止,陽極電流下降速度比理論要快. 相應(yīng)地,實驗曲線(Ia0-Iai)/Ia0在高速區(qū)域(對應(yīng)于所加磁場較強(qiáng)的區(qū)域)比理論更快地趨于1.

        5 對進(jìn)一步實驗的建議

        如前所述,空間電荷效應(yīng)對實驗結(jié)果在定量上存在明顯影響,設(shè)法將其減弱或消除有助于提高實驗精度. 如果給真空二極管加一正向偏置,將使陰陽極之間的電勢最低點向陰極方向移動. 當(dāng)正向偏置電壓足夠強(qiáng)時,兩極之間不再存在電勢最低點,這樣就不會出現(xiàn)低速電子被勢壘阻擋的問題. 不過,施加偏置后電子的臨界速率和勵磁電流是相對復(fù)雜的非線性關(guān)系.

        另外,在文獻(xiàn)[1]中只測出了累積分布函數(shù)φ(u)的曲線,而未對g(u)測量. 根據(jù)臨界速率和勵磁電流的關(guān)系,只要令勵磁電流Is每次增加適當(dāng)?shù)姆燃纯蓪岚l(fā)射電子按相等的速率間隔分開;通過測(Iai-Iai+1)/Ia0可以獲得每個速率間隔內(nèi)電子的相對比例. 因此,利用磁控管的測量數(shù)據(jù)畫出g(u)的圖像是可行的,這樣有利于更完整地展示熱發(fā)射電子的速率分布規(guī)律并與理論值相對比.

        [1]侯吉旋, 司黎明. 磁控法測定熱發(fā)射電子的速率分布 [J]. 大學(xué)物理, 2014, 33(12): 21-22.

        [2]付慈海, 楊英杰. 物理電子技術(shù)原理 [M]. 廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 1991: 79.

        [3]薛增泉, 吳全德. 電子發(fā)射與電子能譜 [M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 1993: 41-42, 50-52.

        [4] 姚宗熙, 鄭德修, 封學(xué)民. 物理電子學(xué) [M]. 西安: 西安交通大學(xué)出版社, 1991: 59.

        A theoretical research for measuring the velocity distribution of thermionic electrons with magnetron

        ZHOU Yue

        (College of Science, Beijing Forestry University, Beijing 100083)

        It is pointed out that the result should be distribution of radial velocity in the experiment of the velocity distribution of thermionic electrons with magnetron. It is proved that the radial velocity distribution of thermionic electrons accords with the Maxwell velocity distribution.

        thermionic electron emission; magnetron; velocity distribution

        2015-02-12;

        2015-11-06

        中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項資金(TD2014-04)資助

        周越(1982—),男,北京人,北京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院講師,博士,主要從事普通物理和電子學(xué)教學(xué)與研究工作.

        O 441.5

        A

        1000- 0712(2016)06- 0033- 03

        猜你喜歡
        二極管陰極勵磁
        Evaluation of Arctic Sea Ice Drift and its Relationship with Near-surface Wind and Ocean Current in Nine CMIP6 Models from China
        勵磁變壓器勵磁涌流引起的調(diào)相機(jī)跳閘分析
        場發(fā)射ZrO/W肖特基式場發(fā)射陰極研究進(jìn)展
        電子制作(2018年12期)2018-08-01 00:47:46
        基于勵磁阻抗變化的變壓器勵磁涌流判別方法的探討
        電子制作(2018年1期)2018-04-04 01:48:34
        大型發(fā)電機(jī)勵磁用旋轉(zhuǎn)變換器的開發(fā)和應(yīng)用
        二極管及其典型應(yīng)用電路仿真測試
        電子制作(2016年19期)2016-08-24 07:49:58
        IT-SOFCs陰極材料Sm0.8La0.2Ba1-xSrxFe2O5+δ的制備與表征
        微生物燃料電池空氣陰極的研究進(jìn)展
        Diodes超速開關(guān)二極管提供超低漏電流
        PIN二極管限幅器的電磁脈沖損傷特性試驗
        中文字幕一区二区三区乱码不卡| 国产精品久久久久久av| 少妇内射兰兰久久| 国产精品一区二区 尿失禁| 精品国免费一区二区三区| 五月婷婷丁香视频在线观看| 一边做一边说国语对白| 99精品免费久久久久久久久日本 | 肉体裸交丰满丰满少妇在线观看| 免费a级毛片无码a∨免费| 蜜桃高清视频在线看免费1| 夜夜爽妓女8888888视频| 4444亚洲人成无码网在线观看| 一区二区三区国产美女在线播放| 国产一级内射一片视频免费| 日本中国内射bbxx| 国产精品麻花传媒二三区别| AV在线毛片| 日本免费在线一区二区三区| 精品人妻伦九区久久aaa片| 国产精品日韩欧美一区二区区| 亚洲成人色黄网站久久| 伊人久久这里只有精品| 亚洲av无码成人专区片在线观看| 麻豆变态另类视频在线观看| 手机免费在线观看日韩av| 国产精品美女久久久网av| 野花社区www高清视频| 久久99精品这里精品动漫6| 伊人久久大香线蕉av不变影院| 又色又爽又高潮免费视频国产| 这里只有久久精品| 大屁股流白浆一区二区| 大奶白浆视频在线观看| 国产大陆亚洲精品国产| 亚洲欧美日韩精品高清| av免费观看网站大全| 丰满少妇被粗大的猛烈进出视频| 日本成人一区二区三区| 国内精品女同一区二区三区| 精品露脸国产偷人在视频|