Файл: Евдокимов, В. Д. Экзоэлектронная эмиссия при трении.pdf

Е/р, сп пп рт. ст.

Рис. 7. Изменение кинетики экзоэлектронной эмиссии с алюминия

1 - счетчик с сеткой при средней освещенности; 2 - те же условия освещенности (счетчик без сетки); 3 - счетчик без сетки, освещенность увеличена в десятки, раз; 4 - счетчик с сеткой при средней освещен­ ности, но напряжение на аноде доведено до грани непрерывного р а з ­ ряда

Рис. 8. Сеточная характеристика детектора экзоэлектронов и зависи­ мость тока несамостоятельного разряда в газе от величины Е/р

о — расчетная кривая для фототока в газе в предположении, что эмит - тируют электроны; • - расчетная кривая в предположении, что эмит - тируют ионы 0 2 ; Д - экспериментальная кривая для фототока в газе, эмиттер - AI ; а - сеточная характеристика детектора экзоэлектронов, эмиттер - Mg

Для свободных электронов в молекулярных газах справедливо макс -

поля.

Полученные нами экспериментальные точки для фототока и сеточ­ ной характеристики детектора экзоэлектронов оказались в хорошем согласии с теоретической кривой. Так как не исключена возможность эмиттирования с поверхности образцов не электронов, а- отрицательных ионов кислорода, то был проведен аналогичный расчет тока в газе при условии обратной диффузии ионов. Как видно из рис. 8, теорети­ ческая кривая для ионов значительно отличается от экспериментальной

27

длин свободного пробега), электрон не успевает прилипнуть к молекуле кислорода.

Измерения, проведенные счетчиком, являются относительными. И з ­ мерения же фототока были абсолютными. Совпадение эксперименталь­ ных точек для фототока и экзоэлектронной эмиссии на рис. 8 свидетель­

Чтобы стали возможными абсолютные измерения, необходимо опре­ делить эффективность счетчика. Для этого на одинаковых образцах

тектора, полученными при малых освешенностях. Оказалось, что эффек­ тивность регистрации в зависимости от напряжения на аноде детектора находится в пределах от 0,05 до 0,001. Так как счетная характеристи­ ка воздушного счетчика очень крутая, то для абсолютных измерений необходимо всегда точно выходить на одну и ту же рабочую точку.

Это облегчается установкой режима счетчика с помощью эталонного радиоактивного препарата (например, С 1 4 или T l 2 " ). Источник пита­ ния должен обеспечивать высокую стабильность и плавную регулировку напряжения. Однако, по мнению авторов, открытый воздушный счетчик непри­

требования к стабильности высоковольтного источника питания, становятся необходимыми термостатирование рабочего объема детектора и тщатель­ ная установка рабочей точки перед каждым опытом.

2. Измерение в вакууме с помощью ВЭУ

При исследовании экзоэлектронной эмиссии в вакууме широкое при­ менение нашли вторично-электронные умножители (ВЭУ) [31, 34-37].

В нашей стране разработано два типа таких умножителей, которые допу­ скают многократное чередование наполнения и откачки воздуха и обес­ печивают стабильные измерения. Некоторые их параметры приведены ниже.

28

Конструкции ВЭУ и схема установки' для измерений, проводимых с их помощью, показаны на рис. 9 и 10. Измерение с помощью ВЭУ мож­ но проводить в токовом и импульсном режимах. Но в режиме счета от ­ дельных импульсов нестабильности, связанные с изменением коэффици­ ента умножения, уменьшаются по сравнению с режимом усиления посто­ янного тока. В работах [148-149] показано, что при соблюдении опре­ деленных условий можно проводить с помощью ВЭУ абсолютные изме ­ рения с точностью 5 - 10%. Перечислим некоторые из этих условий: умножитель должен быть заключен в электромагнитный кожух-экран, находящийся под потенциалом катода; необходимо заземлить отрица­ тельный полюс источника питания; входная щель умножителя должна быть ограничена сверху и снизу до четверти его высоты; интенсивность счета не должна превышать нескольких тысяч имп/сек; необходим пра­ вильный подбор разности потенциалов между образцом и первым динодом. Кроме того, ВЭУ-ОТ-8М после пребывания на воздухе требует длительного нагрева в вакууме для восстановления коэффициента вто - . ричной электронной эмиссии динодов. Для ВЭУ-1 эта операция не обя­ зательна. Наконец, при использовании паромасляных вакуумных насо­ сов возможно "отравление" динодов парами масел.

Измерения с помощью ВЭУ осложняются тем, что счет происходит на фоне собственных шумов умножителя и ложных импульсов, появляю­ щихся вслед за' истинными. Основной причиной импульсного фона ВЭУ является термоэлектронная эмиссия с первых динодов. Вылетев из первого динода, электрон проходит весь тракт умножения и создает

Так как вероятность термоэлектронной эмиссии значительно умень­ шается с понижением температуры, то охлаждение динодов могло бы уменьшить фон. Но этот путь неприменим, поскольку снижение темпе­ ратуры вызывает падение коэффициента умножения и способствует бы ­ строму "отравлению" динодов за счет адсорбции остаточных газов. Для того чтобы на фоне собственных шумов можно было зарегистри­ ровать довольно слабую экзоэлектронную эмиссию с образца, необходим тщательный подбор режима питания ВЭУ и порога дискриминации реги­ стрирующего устройства. При удачном решении этой проблемы скорость

29

чч

-У

Рис. 9. Схема ВЭУ с корытообразными динодами

Рис. 10. Блок-схема установки для регистрации излучений с помощью ВЭУ [148]

счета почти не изменится, даже если коэффициент умножения в резуль­ тате старения меняется в 10-20 раз (рис. 11).

Ложные импульсы, сопровождающие истинный счет, обусловлены ионно-оптической обратной связью. Умножающаяся лавина электронов ионизирует и возбуждает молекулы остаточных газов на своем пути. Фотоны и ионы бомбардируют диноды и за счет фото- и ионно-элек- тронной эмиссии могут произвести повторную лавину. Чем больше уси­ ление ВЭУ, чем выше скорость счета, тем больше вероятность появле­

30