多材料金屬電子功函數(shù)的測定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明多材料金屬電子功函數(shù)的測定裝置，屬于電子功函數(shù)測定裝置的技術領 域。
【背景技術】
[0002] 金屬中存在大量的自由電子，由于電子在金屬內(nèi)部所具有的能量低于在外部所具 有的能量，因而電子逸出金屬時需要給電子提供一定的能量，運份能量稱為電子逸出功，電 子從加熱的金屬中發(fā)射出來的現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射，熱電子發(fā)射的性能與金屬材料的逸出 電勢或逸出功有關，在電真空器件陰極材料的選擇中，材料的逸出電勢是重要參量之一，里 查遜提出的熱電子發(fā)射定律對無線電電子學的發(fā)展具有深遠的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明克服現(xiàn)有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種便于測量金 屬材料電子逸出功的測定裝置。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：多材料金屬電子功函數(shù)的測 定裝置，包括其陰極燈絲由所述金屬材料制成的理想二極管，所述陰極燈絲與控制開關K1 的一端相連，所述控制開關K1的另一端與電流檢測器lal的輸入端相連，所述電流檢測器 lal的輸出端并接陽極電壓器化1的正極后與共發(fā)射級放大電路的第一輸入端相連，所述 陽極電壓器Ual的負極與電容C1的一端相連，所述電容C1的另一端并接電阻R1的一端后 與共發(fā)射級放大電路的第二輸入端相連，所述電阻R1的另一端并接共發(fā)射級放大電路的 第Ξ輸入端和理想二極管的陽極后接地，所述共發(fā)射級放大電路的輸出端與A/D轉換器的 輸入端相連，所述A/D轉換器輸出端與單片機的輸入端相連，所述單片機的控制端與顯示 器相連。 陽0化]所述理想二極管和控制開關K1均為Ξ個，所述的Ξ個理想二極管的陰極燈絲的 制成金屬材料互不相同，每個理想二極管的陰極燈絲分別與一個對應的控制開關K1的一 端相連，Ξ個控制開關K1的另一端均并接在一起，所述的Ξ個理想二極管的陽極均并接在 一起；所述的Ξ個理想二極管的陰極燈絲的制成金屬材料分別為鶴、鋼和粗；所述單片機 的電源端還與充電裝置相連；所述顯示器為LCD顯示器。
[0006] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有W下有益效果：
[0007] 1、本發(fā)明中的多材料金屬電子功函數(shù)的測定裝置，包括其陰極燈絲由所述金屬材 料制成的理想二極管，所述陰極燈絲與控制開關K1的一端相連，所述控制開關K1的另一 端與電流檢測器lal的輸入端相連，所述電流檢測器lal的輸出端并接陽極電壓器Ual的 正極后與共發(fā)射級放大電路的第一輸入端相連，所述陽極電壓器Ual的負極與電容C1的一 端相連，所述電容C1的另一端并接電阻R1的一端后與共發(fā)射級放大電路的第二輸入端相 連，所述電阻R1的另一端并接共發(fā)射級放大電路的第Ξ輸入端和理想二極管的陽極后接 地，所述共發(fā)射級放大電路的輸出端與A/D轉換器的輸入端相連；由理查遜-杜西曼公式可 知，要測定金屬材料的電子逸出功，通常是先把被測材料做成理想二極管的燈絲，測出燈絲 的溫度和在不同溫度時的熱電子發(fā)射電流，再利用理查遜直線法作圖，求出直線的斜率，即 可得出金屬材料的電子逸出功；在實驗時還需對具有加速電場時的熱電子發(fā)射電流作出修 正，即需求出無加速電場時的熱電子發(fā)射電流，而無加速電場時的熱電子發(fā)射電流與具有 加速電場時的熱電子發(fā)射電流和陽極電壓有關；本發(fā)明將待測金屬材料制成理想二極管的 陰極燈絲，在燈絲上接一個開關，手動控制開關，通過電流檢測器lal檢測具有加速電場時 的熱電子發(fā)射電流、通過陽極電壓器Ual知道陽極電壓，將具有加速電場時的熱電子發(fā)射 電流和陽極電壓通過共發(fā)射級放大電路進行放大，再經(jīng)過A/D轉換器將模擬信號轉換為數(shù) 字信號，將該數(shù)字信號發(fā)送給單片機，單片機結合事先輸入的燈絲溫度，進行數(shù)據(jù)處理，然 后在LCD顯示器上進行顯示出所要圖線，根據(jù)燈絲的溫度與不同溫度時的熱電子發(fā)射電流 的關系，求出待測金屬材料的逸出功。
[0008] 2、本發(fā)明中，所述理想二極管和控制開關K1均為Ξ個，所述的Ξ個理想二極管的 陰極燈絲的制成金屬材料互不相同，每個理想二極管的陰極燈絲分別與一個對應的控制開 關K1的一端相連，Ξ個控制開關K1的另一端均并接在一起，所述的Ξ個理想二極管的陽極 均并接在一起；本發(fā)明可根據(jù)實際需要，將所需要測定的金屬材料分別制成對應的理想二 極管燈絲，每根燈絲由不同的控制開關K1控制，通過開閉控制開關K1來選擇對哪種金屬材 料進行測定，使用和操作都非常方便。
【附圖說明】
[0009] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明；
[0010] 圖1為本發(fā)明的電路結構示意圖；
[0011] 圖中：1為理想二極管，2為共發(fā)射級放大電路，3為A/D轉換器，4為單片機，5為 顯示器，6為充電裝置。
【具體實施方式】
[0012] 研究熱電子發(fā)射的目的之一就是要選擇合適的陰極物質(zhì)，實驗和理論證實，影響 燈絲發(fā)射電流密度的主要參量是燈絲溫度和燈絲物質(zhì)的逸出功，燈絲溫度愈高，發(fā)射電流 密度愈大，因此，理想的純金屬熱電子發(fā)射體應該是具有較小的逸出功而有較高的烙點， 使得工作溫度得W提高，W期獲得較大的發(fā)射電流；如將被測的金屬材料制成理想二極 管的燈絲，通W電流加熱，就會有熱電子發(fā)射，熱電子發(fā)射為理查遜-杜西曼巧ichards on-Dushmon)公式： 陽 01引 I=AST2exp[-e?/KT] (1)
[0014] 其中：1為熱電子發(fā)射的電流強度，A為與二極管燈絲表面化學純度有關的系數(shù)，S 為燈絲的有效發(fā)射面積，K為玻爾茲曼常數(shù)，T為燈絲的絕對溫度，e?為電子逸出功（單位 為電子伏特）。
[0015] 在實際測量中，為了設法避開A和S的測量，常用到下述的理查遜直線法，將（1) 式兩邊除Τ2,再取對數(shù)得：
[0016]
(2>
[0017] 從上式可見，^雌^與^呈線性關系，做出1雌4'· ^直線，從直線的斜率即可 得出電子的逸出電位Φ，從而求出電子的逸出功e?，運個方法的特點是可W不必知道A和 S的數(shù)值，A和S的影響只是使Jog 直線平行移動而不改變其斜率；因此，要測定金 屬材料的電子逸出功，通常是先把被測材料做成二極管的燈絲，實驗時測出燈絲溫度T和 在不同溫度T時的熱電子發(fā)射電流，再用里查遜直線法作圖，求出直線的斜率，從而得出金 屬電子的逸出功e?;
[0018] 在實驗時還要對具有加速電場時的熱電子發(fā)射電流做出修正，求出無加速電場時 的熱電子發(fā)射電流；為了維持陰極發(fā)射的熱電子能連續(xù)不斷地飛向陽極，必須在陰極和陽 極間外加一個加速電場E。，然而由于E。的存在使陰極表面的勢壘E。降低，因而逸出功減小， 發(fā)射電流增大，運一現(xiàn)象稱為肖脫基效應，可W證明，在陰極表面加速電場E。的作