Описание экспериментальной установки

Определение коэффициента вторичной электронной эмиссии и зависимости его от скорости первичных электронов в работе производиться с простейшим фотоумножителем ФЭУ-1 (фотодинатронным) с однокаскадным усилением фототока за счет вторичной эмиссии. Устройство фотодинатрона аналогично устройству вакуумного фотоэлемента (рис. 5).

Светочувствительный, например, сурьмяно-цезиевый слой, играющий роль фотокатода на внутренней поверхности стеклянного вакуумного баллончика, присоединен к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения. На противоположной, также внутренней стороне баллончика нанесен такой же сурьмяно-цезиевый слой меньшего размера. Он является вторым электродом и носит название эмиттера. Между катодом и эмиттером – третий цилиндрический сквозной электрод или в других конструкциях сетчатый электрод, называемый анодом или коллектором фотоэлемента.

Принцип действия фотодинатрона следующий: свет падает на фотокатод К и вырывает из него фотоэлектроны. Наблюдается явление внешнего фотоэффекта. Эти электроны попадают в ускоряющее электрическое поле, созданное между катодом и анодом (схема 2).

Так как ускоряющее поле достаточно велико (100–300 В), то большая часть этих электронов пролетает сквозь сетку-анод А и достигает эмиттера Э. Ударами первичных электронов из эмиттера вырываются вторичные электроны, которые летят к аноду, но задерживаются эмиттером (потенциал эмиттера ниже потенциала анода). Фототок идет вместе с током вторичных электронов через сопротивление R, с концов которого разность потенциала может быть снята для дальнейшего усиления. Число первичных фотоэлектронов n ₁, достигающих эмиттера, определяется так: измеряется ток I _э, создаваемый потоком электронов, пролетевших анод и дальше летящих по инерции к эмиттеру. Чтобы электроны летели действительно по инерции, необходимо положить U_э = 0.

, (1)

где .

При работе фотоумножителя U_э ¹ 0 первичные электроны, ускорившись полем анода U_а, летят от анода к эмиттеру, уже замедляясь полем U_э < U_а. Поэтому первичные электроны бомбардируют эмиттер, обладая скоростью:

(2)

Выбитые вторичные электроны n ₂ ускоряются полем U_э и летят на анод, создавая ток I_а:

, (3)

где .

Если включить измеритель тока в цепь эмиттера, то он покажет ток I _э, равный разности потенциалов токов вторичного и первичного, т.е:

. (4)

Измеряя токи и напряжение, можно рассчитать коэффициенты умножения:

. (5)

А соответствующие скорости первичных электронов по формуле (2) и найти зависимость s = f (u ₁).

Дата добавления: 2015-06-04