CC BY
177ISSN: 2181- 3337 SCIENCE AND INNOVATION 2022
№ 1
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
ANALYSIS OF METHODS FOR DETERMINING THE WORK
FUNCTION IN METALS Sobirov Akmaljon Komiljonovich
Texnika fanlari nomzodi, Fizika va uni o 'qitish metodikasi kafedrasi dotsenti, Nizomiy nomidagi TDPU Sotivoldiyeva Mahliyo Ilhomjon qizi Nizomiy nomidagi TDPU2-bosqich magistranti https://doi.org/10.5281/zenodo.6466358
Annotation. This article examines several methods for determining the emission of electrons in metals and analyzes their advantages and disadvantages.
Keywords. Metal, electrons, work function, full current method, Richardson straight line method
METALLARDA ELEKTRONLARNING CHIQISH ISHINI ANIQLASH
METODLARI TAHLILI
Annotatsiya. Ushbu maqolada metallarda elektronlarning chiqish ishini aniqlashning bir nechta usullari o'rganilgan hamda ularning kamchilik va avzalliklari tahlil qilingan.
Kalit so'zlar. Metall, elektron, chiqish ishi, to'la tok usuli, Richardson to 'g 'ri chizig 'i usuli
Metall sirtidan elektronning chiqish ishi qattiq jismdagi maksimal kinetik energiyali elektron jismni tark etishi uchun unga berilishi lozim bo'lgan minimal qo'shimcha energiya kabi aniqlanadi.
Metallarda chiqish ishini aniqlashning quyidagi usullari ma'lum:
1. Diodning volt-amper xarakteristikasi yordamida chiqish ishini aniqlash;
2. Richardson to'g'ri chizig'i usuli yordamida chiqish ishini aniqlash;
SCIENCE AND INNOVATION
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
2022 № 1
3. To'liq tok usuli yordamida chiqish ishini aniqlash;
4. Kalorimetrik usul yordamida chiqish ishini aniqlash;
5. Kontakt potensiallar farqi usuli ( Zisman Tomson va Anderson metodlari)
6. Tashqi fotoeffekt hodisasi yordamida chiqish ishini aniqlash;
Yillar davomida metallarda chiqish ishini aniqlash usullari takomillashtirib borildi. Buni quyidagi jadvaldan ham ko'rishimiz mumkin.
Polikristal platinada elektronlarning chiqish ishi
Nashr qilingan yili 1921 1922 1924 1930 1947 1950 1960 1969 Hozirda
(p,eV 6.71 3.87 4.18 5.08 4.72 5.27 6.0 5.46 5.3
Endi doimiy kattalik A va chiqish ishi 9 ni tajribada aniqlashning ayrim usullarini ko'rib chiqamiz. Ko'pincha A va 9 parametrlarning qiymatlarini aniqlashda Richardson to'g'ri chizig'i usulidan foydalaniladi. Bu usul bilan A va 9 doimiyliklarining qiymatlarini topish uchun katoddan emissiyalanayotgan elektronlarning tok zichligi j har xil temperaturalar uchun o'lchalanadi. So'ngra tajriba natijalari quyidagicha analiz qilinadi: Richardson-Deshmanning ushbu ko'rinishdagi
e(p
je = ATze
tenglamasining har ikkala tarafini T2 ga bo'lib hosil bo'lgan ifodani logarifmlaymiz.
U holda quyidagi tenglamani hosil qilamiz:
SCIENCE AND INNOVATION 2022
№ 1
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Bu formuladan ko'rinadiki, funksiyaning grafigi to'g'ri chiziqdan iborat bo'lib, uning abssissa o'qi bilan hosil qilgan a burchagi chiqish ishi bilan quyidagicha bog'lanishda bo'ladi:
к tga
<p = — tga =
1600
bunda k-Bolsman doimiysi, e-elektronning zaryadi.
Tekshirilayotgan metalning emission doimiyliklarini aniqlashga imkon beradigan bu chiziq Richardson to'g'ri chizig'i deyiladi. Lekin bu usul bilan chiqish ishi ф ni aniqlashda jiddiy qiyinchiliklarga duch kelinadi. Bu qiyinchilik katod temperaturasini va tok zichligini o'lchashning murakkabligi bilan bog'liqdir. Shuning uchun chiqish ishini boshqa usullardan foydalanib o'lchash va har xil usullar bilan olingan natijalarni taqqoslab ko'rish lozim bo'ladi. Birinchi navbatda chiqish ishini aniqroq o'lchash talab qilinadi. Chiqish ishini o'lchashda metall sirtining toza bo'lishi, vakuum sharoitining normal bo'lishi talab qilinadi. Undan tashqari katod temperaturasini aniq o'lchash lozim. Richardson to'g'ri chiziqlari metodidan tashqari, metallarda elektronlarning chiqish ishini aniqlashda quyidagi usullardan foydalanish mumkin: kontakt potensiallar farqi usuli, fotoemissiya to'lqin uzunligining bo'sag'asi usuli, kalorimetrik usuli. Tajribada aniqlangan doimiy kattalik A ning va chiqish ishi ning qiymatlari seziy (Cs) uchun 1,89 V, A=160 104A/m2grad2 , bariy uchun 2,29 V, A=60 ■ 104A/m2 grad2, volfram uchun ф= 4,54 V, A=75- 104A/m2grad2
Termokatod sifatida faqat volframdan foydalanish mumkin. Uning erish temperaturasi 3400 K bo'lib katodnig ishchi temperaturasi 2200 K da termoelektron tok zichligi taqriban 103A/m2 ga yetadi.
Ko'pincha metalning emission doimiyliklarini aniqlashda maxsus tajriba lampasidan foydalaniladi. Tolasimon katodning o'rtasidagi bir tekis qizdiriladigan qismi silindr shaklidagi anod bilan o'rab olingan. Anoddagi kichik teshikdan foydalanib, optik pirometr yordamida katod temperaturasi
o'lchanadi. Anodning chetlarida himoyalovchi halqa joylashtirilgan bo'lib, ular katodning chetlaridagi "sovuqroq" qismlarning emission tokini qabul qiladi. Lampaning ichida vakuum hosil qilinadi.
O'lchov asboblari shunday ulanganki, ular katodning faqat anod o'rab olgan qismidagi parametrlarni, ya'ni emission tokni va katod temperaturasini o'lchaydi.
Anod tokini katodning anod ichida joylashgan qismining sirtiga bo'lib tok zichligi aniqlanadi.
Kalorometrik usul bilan ham chiqish ishi ф ni aniqlash mumkin. Chiqish ishini o'lchash quyidagicha amalga oshiriladi. Yuqoridagi rasmda tajriba lampasining anod zanjiri uzilgan bo'lsa, cho'g'langan katod yaqinida 1 sekund vaqt ichida katoddan emitterlangan elektronlar soni bilan orqaga qaytib, kondensirlangan elektronlar soni orasida muvozanat o'rnatiladi. Bunday sharoitda katodning cho'g'lanish quvvati faqat yenergiya nurlanishiga va tarmoqlar orqali issiqlikning olib ketilishiga sarf bo'ladi. Shuning uchun berilgan cho'g'lanish quvvati Pn uchun katodda unga mos keladigan aniq Tk temperatura o'rnatiladi.
Anod zanjiri ulanib katoddan Ja miqdordagi tok anodga o'tsa, har bir anodga boruvchi elektron chiqish ishini bajarib katoddan W0 energiyani olib ketadi. Emttirlangan elektron o'rniga temperaturasi T0 bo'lgan tashqi zanjir simidan kelgan elektron Ef energiyani katodga olib keladi. Katoddan anodga borayotgan elektronlar oqimidagi har bir elektronning yenergiyasi 2kTk ga teng bo'ladi. Xuddi shuningdek, tashqi zanjirdan katodga kelayotgan elektronlar
SCIENCE AND INNOVATION
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
2022 № 1
oqimidagi har bir elektronning energiyasi 2 kT0 ga teng bo'ladi. Agar katoddan Ja miqdorda tok anod zanjiriga o'tsa, qo'shimcha sarfangan quvvat ushbu formula asosida aniqlanadi:
ДP = Ne[We -Ef + 2k (J - T0)] =J0
2k.
e<Pk + — (Tk-T0)
Kontaktlashuvchi o^azg^^ oгasidagi teгmodinamik muvozanat sharoitida o'tkazuvchan elektгonlaг tufayli yuzaga keladigan elekfr potensiallari farqi kontakt potensiallar farqi (KPF) deb ataladi.
AgaT ikkita qattiq o'tkazgich biг biriga tekkizilsa, ulaг oгasida elektronlar almashinuvi yuz berib almashinuvchi elektronlarning soni shu o'tkazgichdagi ф ning qiymatiga bog'liq bo'ladi. Kichik qiymat ф li o'tkazgichdan, katta qiymatli o'tkazgichga ko'proq elektron^ o'tadi. Bu jarayon to ikki o'tgazgich oгasida potensial^ faгqi yuzaga kelib, elektгonlaгning keyinchalik o'tisЫaгiga to'sqinlik qilguncha davom etadi. Natijada kichik qiymatli ф li o'tkazgich musbat zaiyadlansa, katta qiymatli ф li o'tkazgich manfiy zatyadlanadi. Ko'гilayotgan sistemada teгmodinamik muvozanat sharti-elektroximik potensiallarning tengligidiг, ya'ni Feгmi sathlarining tengligidir.
To'la tok usuli chiqish ishini aniqlashning oddiy usullaгidan biridir U Richardson tenglamasiga asoslanadi.
Haroratning absalyut -noldan yuqoгi haгoгatlaгda elektronlarning ma'lum bir qismi Fermi chegarasidan yuqorida joylashadi. Metall qizdirilganda elektronning elastik elastik harakati tezlashadi va ularning metaldan chiqish ehtimolligi ortadi.Bu hodisa qizdiriladigan katodin elektron lampalarda keng qo'llaniladi. Ikki elektronli elektron lampadagi Feme elektron tok katod va anodga qo'yiladi cho'g'lanishda va katod temperaturasiga bog'liq. Temo emissiya toki uchun munosabatini Richareon foгmulasini kvant mehanik o'zgartirish yoli bilan topish mumkin.
1=A S -Гехр(-£р / AT)
A-har hil moddalar uchun har hil bo'lgan doyimiy kattalik. S-metallning yuzasi, Tabsalyut harorat, K- Boltsman doyimiysi Ekspotensial boglanish tufayli I tok T ga kuchli bog'langan. Masalan vakuum temperaturasi 2000 dan 2500 K ga oshsa I tok 300 marta oshar ekan.
Elektronning chiqish ishi yuqoridagi formula asosida topiladi. T1 va T2 haroratlar uchun terma tok quyidagiga teng
Chiqish ishini topish formulasiga ega bo'lamiz. Eß-chiqish ishining qiymatni topish uchun ma'lum kuchlanishdagi T1va T2 haroratlardan to'yinish toklarini bilish zarur. Buning uchin lampaning ikki harorat uchun BAX (voltmetr harakteristikasi) aniqlash kerak.
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak metallar chiqish ishini aniqlashning yuqorida sanab o'tganimizdek bir nechta usullari mavjud va ularning har biri o'z kamchilik va afzalliklariga ega.
1. Л.Н.Добрецов, М.В.Гомоюнова "Эмиссионная электроника". Изд-во "Наука", М., 1966.
2. К.Херринг, М.Никольс "Термоэлектронная эмиссия". ИЛ, М., 1992.
IXA-S Тх2 ехр(—
л/,
12 = Л- S Т? е\р(-Ер / KT)
Yuqoridagi formulalarni nisbatini olamiz va logarifmlab
Adabiyotlar
ISSN: 2181- ззз7 SCIENCE AND INNOVATION 2022
№ 1
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
3. А.Модинос "Авто, термо и вторично-эмиссионная спектроскопия". Изд-во "Наука", М., 1990.
4. Н.А.Капцов «Электроника». Изд-во ГИТТЛ, М., 1956.
