Описание экспериментальной установки ФПК-02
Принцип действия установки состоит в получении на экране осциллографа зависимости анодного тока Iа газонаполненной лампы (триода с подогревным катодом) от напряжения катод-сетка Uкс при фиксированном напряжении анод-сетка с последующим измерением напряжения в характерных точках. Примечание - Несколько причин приводят к тому, что провалы на вольтамперной характеристики ВАХ не являются идеальными (совпадающими с теоретической кривой): Разброс электронов по энергии из-за пространственного заряда в прикатодной области, высокой температуры термоэмиссионного катода и, в случае прямого канала, падения потенциала на нем. Зависимость сечения возбуждения от энергии электрона. При энергиях электрона близких к энергии возбуждения атома существует высокая вероятность временного захвата электрона атомом с образованием отрицательного иона. После этого будет происходить автоотрыв, и атом возвращается в основное состояние. Вклад в преодоление задерживающего поля вносит только продольная составляющая скорости электронов, а не полная скорость, которая меняется при упругих столкновениях. Наличие контактной разности потенциалов между катодом и анодом и катодом и сеткой. Контактная разность возникает из-за того, что работа выхода электрона из катода меньше чем работа выхода из анода. 5 Пространственный потенциал создаваемый самими электронами. Его влияние будет максимальным в области наибольшей плотности электронов – вблизи катода и будет проявляться в первую очередь на первом максимуме. Объект исследования выполнен на базе манометрической лампы ПМИ-2, заполненной криптоном. Лампа помещена в металлический корпус, на основании которого имеется стойка для установки её в штатив. Устройство измерительное выполнено в виде конструктивно законченного изделия. На передней панели корпуса расположены органы управления (ручки НАКАЛ, ГРУБО и ТОЧНО), табло индикации напряжения катод-сетка и выходы для подключения осциллографа и его синхронизации. На задней стенке устройства измерительного расположены сетевой выключатель, сетевой шнур, предохранители, клемма заземления и разъем для подключения объекта исследования.
Рисунок 2.3 – Вольтамперная характеристика и маркер (точка над вторым локальным максимумом) на экране осциллографа
Установка работает следующим образом. С генератора пилообразного напряжения на объект исследования подаются импульсы амплитудой примерно 40 В. Кроме того на объект исследования подается также регулируемое напряжение накала Uн и запирающее напряжение Uзап, которые обеспечивают нормальный режим работы лампы. Анодный ток лампы Iа устройством измерительным преобразуется в напряжение пропорциональное току и подается на вход осциллографа. На экране осциллографа отображается зависимость Iа от напряжения Uкс. Устройство измерительное при этом формирует на экране осциллографа маркер, который можно перемещать по экрану осциллографа при помощи ручек ГРУБО и ТОЧНО. При наведении маркера на интересуемые точки отображаемого графика, происходит совпадение опорного напряжения и мгновенного пилообразного напряжения, что позволяет измерять напряжение Uкс с помощью цифрового измерителя напряжения. Лабораторная установка ФПК-02 представлена на рисунке 2.4.
1 – осциллограф; 2 – табло индикации напряжения катод-сетка; 3 – устройство измерительное; 4 –образец исследования в металлическом корпусе на штативе. Рисунок 2.4 – Лабораторная установка ФПК-02
Режим работы установки прерывистый. Через каждые 2 часа непрерывной работы необходимо сделать перерыв 15 минут. Кнопки и регуляторы осциллографа, используемые в этой работе, представлены на рисунке 2.5.
1 – кнопка включения/выключения, 2 – регулятор яркости графиков, 3 - регулятор яркости надписей, 4 – дисплей, 5 – кнопка «Auto Set», 6 – регулятор горизонтального положения графика сигнала с первого канала, 7 – регулятор масштаба графика сигнала с первого канала, 8 – гнездо подачи сигнала на первый канал, 9 – кнопка включения/отключения первого канала, 10 - регулятор частоты опроса каналов. Рисунок 2.5 – Осциллограф
|
