Вимірювання роботи виходу електронів методом Кельвіна (стр. 3 из 3)

Точність методу в значній мірі залежить від паралелі характеристичних кривих. Якщо вони непаралелі по всій своїй довжині, то неможливо визначити, який відносний зсув. Відсутність паралелі може бути обумовлений значним неконтрольованим потоком електронів із сторонніх поверхонь, неспівпаданням положень провідників А і В або ефектом плямистості однієї або обох мішеней, причому плями можуть бути розташовані по-різному. Перші два джерела помилок можуть бути усуненені поліпшенням техніки експерименту. Що ж до ефекту плямистості, то метод, мабуть, дає тільки середнє значення роботи виходу поверхні, опромінюваної пучком, а оскільки він застосовується майже виключно до напилених у вакуумі плівок, різниця в плямистості окремих плівок не може бути причиною відхилення від паралелі характеристичних кривих.

3. Вимірювання роботи виходу електронів методом Кельвіна

Однією з характеристик поверхнвеого стану, як вже наголошувалося, є робота виходу електрона. Роботу виходу електрона можна виміряти за допомогою багатьох сучасних спектроскопічних методів, але найточнішим є метод Кельвіна. Схема вимірювань по методу Кельвіна представлена на рис. 4.

Рис.4. Схема для вимірювання роботи виходу електронів методом Кельвіна. 1- досліджуємий матеріал, статична пластина, 2 – електрод порівняння (відома робота виходу), динамічна пластина.

Суть методу Кельвіна полягає в наступному. Вібруючий електрод (2) з відомою роботою виходу вібрує поблизу досліджуваної поверхні (1) утворюючи плоский конденсатор. Різниця робіт виходу між електродом

порівняння і зразком проявляє себе як різниця поверхневих потенціалів

між двома поверхнями. Згідно простому співвідношенню

(3.1)

де

- контактна різниця потенціалів (КРП) або різниця робіт виходу, q

- заряд поверхонь, С - ємність.

Оскільки електрод коливається, ємність змінюється періодично з

часом. Похідна заряду за часом вимірюється як амплітуда змінного струму, тобто

(3.2)

Підсилювач налаштований на сигнал, заданий електродом, що коливається.

Звичайно така схема працює як компенсаційна: постійна напруга змінюється до тих пір, поки вимірюваний струм І не стане рівним нулю.

Відповідне нульовому значенню струму постійна напруга рівно і протилежно по знаку КРП. Вимірювання роботи виходу таким чином - це, по суті, пряме вимірювання потенціалу подвійного слоя.

Метод є надзвичайно чутливим до забруднення поверхні, тому вимірювання на будь-яких об'єктах, окрім благородних металів і чистих поверхонь, зв'язані із значними труднощами.

Висновки

Останніми роками, сильно збільшилася необхідність техніки у вимірюванні роботи виходу. Розвиток термоелектронних пристроїв прямого перетворення, поліпшення параметрів фоточутливих детекторів, потреба в стабільних катодах, що працюють при все більш високому тиску і все більш низьких температурах, необхідність підвищення надійності іонних джерел в масс-спектрометрії - ось лише декілька чинників, що стимулювали інтенсивні дослідження роботи виходу.

Одним із способів вимірювання роботи виходу електрона із матеріалів є метод Кельвіна, який ґрунтується на контактній різниці потенціалів та динамічному конденсаторі.

Список використаних джерел

1. Грин М. (перевод Киселёва В.Ф.) Поверхностные свойства твердых тел – М.: Мир, 1972. – 432 с.

2. Борисов С.Ф. Межфазная граница газ–твердое тело: структура, модели, методы исследования. – Екатеринбург.:УГУ, 2001. – 240 с.

3. Методы анализа поверхностей/ Под ред. А. Зандерны. – М.: Мир, 1979;

4. Межфазовая граница газ –твердое тело/ Под ред. Э. Флада. – М.:Мир, 1970.

5. Исследование основных законов фотоэффекта и определение постоянной Планка / под ред. Айданова О.С., Сверчинская С.А. – Иркутск: ИГУ, 1999.

6. Шимони К. Физическая электроника. М.: Мир, 1977.

7. H.A. Поклонский H.И. Горбачук H.M. Лапчук Физика электрического контакта металл/полупроводник. – Минску:БГУ, 2003. – 52 с.