Влияние неупругих столкновений электронов с атомами на вольт-амперную характеристику газового промежутка

Выполнил:  Художитков В.Э. гр. 032.1

Лабораторная работа №3.3

«Влияние неупругих столкновений электронов с атомами на вольт-амперную характеристику газового промежутка»

Цель работы: экспериментальное изучение явления взаимодействия электронов малой энергии с атомами газа и измерение потенциалов возбуждения и ионизации.

Оборудование: генератор синусоидальных сигналов, макет с лампой, осциллограф, реостат, трансформатор, амперметр, блок питания, милиамперметр.

Ход работы:

Задание №1: Регулировкой тока накала найдите оптимальный тепловой режим тиратрона. Зарисуйте осциллограмму и измерьте потенциалы возбуждения.

Переходы атомов на более высокий уровень могут происходить как в результате поглощения фотона, так и в результате столкновения с другими частицами. Безизлучательные переходы в возбужденное состояние могут происходить, в частности, под действием электронного удара – столкновения движущихся свободных электронов с неподвижными атомами. При этом оказывается, что поглощение энергии  электронов проходящих через газ существенно зависит от значения энергии электронов. Изучение этой зависимости является целью данной работы. Для этого используется схема на основе тиратрона заполненного инертным газом, приведенная на следующем рисунке.

Регулировкой тока накала находим оптимальный тепловой режим тиратрона, где I_n=0,41 A. Сняв вольт – амперную характеристику получим:

Исходя из вольт – амперной характеристики найдем потенциал возбуждения: U_B1=7 В, U_B2=13,5 В.

Задание №2: Провести измерения зависимости сеточного и анодного токов тиратрона от напряжения сетка – катод. Определите потенциал ионизации.

Измерение потенциалов возбуждения и ионизации можно произвести на установке, схема которой изображена на следующем рисунке.

Результаты приведены в следующей таблице:

U, мВ	Iс, мА	Ia,мкА
1	1	-
2	2	-
3	3	-
4	4,2	-
5	5,4	-
6	6,8	-
7	8,4	-
8	10	-
9	12	-
10	14	-
11	15,6	-
12	17	-
13	18,6	0,02
14	20,4	0,06
15	22	0,14
16	24,2	0,31
17	29	0,9
17,1	30	1
18	40,4	-
18,1	42	-
18,2	43,2	-
18,3	44,8	-
18,4	46,4	-
18,5	48,6	-
18,6	51,6	-

Исходя из полученных данных получим зависимости I_с (U) и I_a (U) изображенные на следующих графиках:

Погрешность при измерении в основном связана с контактной разностью потенциалов между катодом и сеткой.

Из-за несоответствующей точности приборов из полученных данных потенциал ионизации определить не удаётся, однако исходя из зависимостей анодного и катодного токов от напряжения U можно принять  мВ. U₁=13 мВ – напряжение при котором начинает возрастать анодный ток. По полученным данным найдем частоту и длину волны излучения возбужденных атомов:

 мкм.

А также исходя из графиков зависимостей можно определить какой газ находится в лампе. Это Ne. Также можно определить скорость так называемых “первичных” электронов:

 м/c.

Вывод: экспериментальным образом изучили явления взаимодействия электронов малой энергии с атомами газа и измерили потенциал возбуждения и ионизации.