Анализаторы задерживающего поля

Наиболее простое устройство имеют анализаторы первого класса. Начнем с самого простого случая - одномерного, и выясним, как можно измерить распределение электронов по энергиям. Пусть имеем плоский конденсатор, в котором одной из обкладок является эмитирующая поверхность - катод. Энергетическая схема для такой системы приведена на рис.2.11.1. в случае, когда у поверхности катода имеется тормозящее электроны поле. Из нее следует, что анода достигнут только те электроны, нормальная компонента энергии E_z которых достаточна для преодоления максимума потенциального барьера, т.е. E_z>еV_ист. Величина составляющей скорости электронов вдоль поверхности при этом не имеет значения. Чтобы определить распределение электронов в потоке по энергиям N(E_z)=zzdEd ν нужно установить, сколько электронов имеют энергию в интервале от E_z до E_z+dE_z. Для этого достаточно измерить изменение эмиссионного тока при изменении высоты потенциального барьера на величину e Δ V.

Рисунок 1Рис.2.11.1. При изменении напряжения между электродами

на величину ΔV эмиссионный ток изменяется на Δj за счет электронов

имеющих энергию в этом интервале энергий eΔV.

при малой величине амплитуды модулирующего напряжения, что позволяет пренебречь вторым и последующими слагаемыми, измерение переменного сигнала на основной частоте позволяет получить производную тока по напряжению, которая пропорциональна числу электронов, обладающих энергией, задаваемой величиной V₀. Измерение при удвоенной частоте дает величину dN(E)/dE, интегрирование которой также позволяет получить распределение частиц по энергии. Этот прием оказывается крайне полезным и широко используется в тех случаях, когда интересующая группа электронов располагается на пьедестале из большого по величине, но слабо изменяющегося с энергией фонового сигнала. Дифференцирование устраняет медленно изменяющийся фоновый ток и позволяет использовать более высокие коэффициенты усиления регистрирующей аппаратуры.

Переменный сигнал регистрируется узкополосным усилителем. Оптимальным для этих целей является синхронный детектор, полоса пропускания которого может быть доведена до тысячной Гц, что улучшает соотношение сигнал/шум. В случае плоских электродов может быть исследовано распределение только по одной составляющей энергии, соответствующей нормальной к поверхности компоненте скорости. Величина компоненты скорости вдоль поверхности не влияет на вероятность перехода электрона от катода к аноду.

В настоящее время разработана аппаратура, позволяющая исследовать распределение по полным энергиям. Анализ по отдельным составляющим уже не соответствует современному экспериментальному уровню.

Дата добавления: 2015-04-24