一種多材料金屬電子功函數的測定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明一種多材料金屬電子功函數的測定裝置，屬于電子功函數測定裝置的技術 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，這份能量稱為電子逸出功，電 子從加熱的金屬中發射出來的現象稱為熱電子發射，熱電子發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射定律對無線電電子學的發展具有深遠的影響。

【發明內容】

[0003] 本發明克服現有技術存在的不足，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，本發明采用的技術方案為：一種多材料金屬電子功函數 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Ial的輸入端相連，所述電流檢測 器Ial的輸出端并接陽極電壓器Ual的正極后與共發射極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 共發射極放大電路的第二輸入端相連，所述電阻R1的另一端并接共發射極放大電路的第三 輸入端和理想二極管的陽極后接地，所述共發射極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。
[0005] 所述理想二極管和控制開關K1均為三個，所述的三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，三個控制開關K1的另一端均并接在一起，所述的三個理想二極管的陽極均并接在一起； 所述的三個理想二極管的陰極燈絲的制成金屬材料分別為鎢、鉬和鉭;所述單片機的電源 端還與充電裝置相連;所述顯示器為IXD顯示器。
[0006] 本發明與現有技術相比具有以下有益效果：
[0007] 1、本發明中的多材料金屬電子功函數的測定裝置，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Ial的輸入端相連，所述電流檢測器Ial的輸出端并接陽極電壓器Ual的正極 后與共發射極放大電路的第一輸入端相連，所述陽極電壓器Ua 1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的一端后與共發射極放大電路的第二輸入端相連，所 述電阻R1的另一端并接共發射極放大電路的第三輸入端和理想二極管的陽極后接地，所述 共發射極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射電流作出修正，即 需求出無加速電場時的熱電子發射電流，而無加速電場時的熱電子發射電流與具有加速電 場時的熱電子發射電流和陽極電壓有關;本發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Ial檢測具有加速電場時的熱電 子發射電流、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射電流和陽 極電壓通過共發射極放大電路進行放大，再經過A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號，將 該數字信號發送給單片機，單片機結合事先輸入的燈絲溫度，進行數據處理，然后在LCD顯 示器上進行顯示出所要圖線，根據燈絲的溫度與不同溫度時的熱電子發射電流的關系，求 出待測金屬材料的逸出功。
[0008] 2、本發明中，所述理想二極管和控制開關K1均為三個，所述的三個理想二極管的 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，三個控制開關K1的另一端均并接在一起，所述的三個理想二極管的陽極 均并接在一起;本發明可根據實際需要，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明做進一步詳細的說明；
[0010] 圖1為本發明的電路結構示意圖；
[0011] 圖中：1為理想二極管，2為共發射極放大電路，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] 研究熱電子發射的目的之一就是要選擇合適的陰極物質，實驗和理論證實，影響 燈絲發射電流密度的主要參量是燈絲溫度和燈絲物質的逸出功，燈絲溫度愈高，發射電流 密度愈大，因此，理想的純金屬熱電子發射體應該是具有較小的逸出功而有較高的熔點，使 得工作溫度得以提高，以期獲得較大的發射電流;如將被測的金屬材料制成理想二極管的 燈絲，通以電流加熱，就會有熱電子發射，熱電子發射為理查遜-杜西曼（Richards on-Dushmon)公式：
[0013] I=AST2exp[-e?/KT] (1)
[0014] 其中：I為熱電子發射的電流強度，A為與二極管燈絲表面化學純度有關的系數，S 為燈絲的有效發射面積，K為玻爾茲曼常數，T為燈絲的絕對溫度，θ φ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Α和S的測量，常用到下述的理查遜直線法，將（1)式 兩邊除T2,再取對數得：
[0016]
[0017] 從上式可見，/叩+與I呈線性關系，做出I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6?，這個方法的特點是可以不必知道A和S的 數值，A和S的影響只是使iog |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射電流做出修正，求出無加速電場時 的熱電子發射電流;為了維持陰極發射的熱電子能連續不斷地飛向陽極，必須在陰極和陽 極間外加一個加速電gE a，然而由于Ea的存在使陰極表面的勢皇Ea降低，因而逸出功減小， 發射電流增大，這一現象稱為肖脫基效應，可以證明，在陰極表面加