5 Задания

1 Техника безопасности

При работе с автоэмиссионным микроскопом используются маломощные высоковольтные источники питания. Тем не менее надо соблюдать следующие меры предосторожности:

а) включать электрическую схему и снимать вольтамперные характеристики только в присутствии преподавателя!!!

б) автоэмиссионный микроскоп может быть использован в течение многих лет при аккуратном обращении. Главная причина выхода микроскопа из строя: потеря вакуума (при ударе) и срыв острия от перегрузки током.

Помни!!!Максимальный допустимый автоэмиссионный ток составляет 5 микроампер(5·10^-6А).

2 Собрать цепь электрического питания геттере. Включить цепь питания накала геттера. Установить ток накала примерно 1 А, Подать от источника IIна анод 5 (рисунок 9) 800 В. Увеличивая ток шиле низковольтного источникаIустановить по миллиамперметру эмиссионный ток 3 ÷ 4 мА. Через 10 ÷ 20 ми­нут выключить электрическое питание геттера.

3 Собрать электрическую цепь по схеме рисунка 8. Ознакомиться с пас­портными данными гальванометра М-95 и высоковольтной установки УПУ-1.

4 Установите ручку автотрансформатора I(ЛАТр) в крайнее левое поло­жение. Включите ключи К₁и К₂. АвтотрансформаторомIустановите по ампер­метру (А) силу тока 4 А. Ключом К₁включить и выключить 5 ÷ 10 раз питание вольфрамовой дужки 2 (операция очистки поверхности– острия от адсорби­рованных газов).

5 Отключить ключом 2 цепь питания вольфрамовой дужки 2. Снять с арретира гальванометр М-95. Установить шунтов предел измерения 0.1 мкА. Включить установку УПУ-1 и ключей К₃повышая анодное напряжение через 0.5 кВ снять воль амперную характеристику.

Помни!!!Величина эмиссионного тока не должна превышать 5 мкА. На миллиметровой бумаге постройте зависимость

(5.1)

Используя значение средней работы выхода вольфрама = 4.5 эВ и ап­проксимацию Дрехслера-Хенкеля [1]

(5.2)

определить радиус острия.

Здесь в Å,в эВ,– напряжение в Вольтах, необходимое для получения то­ка 10^-5А (10 µА). Для нахождения напряжения, при котором автоэмиссионный ток будет 10 мкА надо поступить следующим образом. Построенную экспериментальную прямую (5.1) экстраполировать (продолжить) в область более высоких напряжений. По графику найтипри автоэмиссионном токе 10 мкА.

Определив радиус катода, найти напряженность электрического поля у поверхности автоэмиссионного катода при том же напряжении по формуле

(5.3)

где выразить в В, а радиусв см. По таблице 1 (стр. 263 [1]) по найденной напряженности электрического поля найти плотность тока для нескольких точек вольтамперной характеристики (значениеполучить у преподавателя).

6 Сфотографировать автоэмиссионное изображение вольфрамового острия. Проявить пленку. Отпечатать на фотобумаге полученное изображение. Идентифицировать грани на изображении по стереографической проекции.

7 Включить подогрев катода ключом К₂.– дужка 2 должна нагреваться до еле заметного красного каления ~ 600 ÷ 700С. Включить высокое напряжение от УПУ-1. Пронаблюдать процесс перестройки поверхности вольфрамового острия в сильном электрическом поле.

Определить качественную зависимость процесса перестройки от напряженности электрического поля и температуры острия.

Выяснить обратимость процесса. Для этого отключить ключом К₃высо­кое напряжение, затем включить ключи К₁и К₂прогреть катод 2 током 4 А в течение нескольких секунд. Убедиться, что острие вновь стало сглаженным.

8 Определить увеличение автоэмиссионного микроскопа.