弗兰克-赫兹实验条件的优化方法及定量评估

弗兰克-赫兹实验的物理内容丰富,虽然过去已从不同角度对实验条件优化问题进行了广泛讨论.本文系统地分析了实验优化方法及其评估依据,有助于深刻理解实验物理.本文利用实验装置所附的默认参数,得到初步实验结果.根据集电极电流的测量原理,选定集电极电位接近但小于激发电位实验值,进而根据灯丝温度对热电子发射密度的影响规律,调节合适灯丝电压(电流).最后,改变并观察第一栅极电位影响,由峰处和谷处集电极电流均值及其标准偏差为指标,定量评估实验优化水平,寻找最佳实验条件,以期可得到更合理的实验结果.     

电子通过量子点输运的微分电导简

采用格林函数方法,计算了电子通过量子点输运的微分电导,计算结果显示电导与偏压关系曲线中出现一个狭窄的电导尖峰和一个展宽的电导峰,与实验观测一致,本文分析了两个电导峰出现的物理原因.     

弗兰克-赫兹实验物理分析新视角

弗兰克-赫兹实验的板极电流是积分实验量,不能准确描述弗兰克-赫兹管中热电子能量分布和能量交换规律.采用仿I-V分析法引入弗兰克-赫兹管等效电阻,可直观地体现热电子与管中原子能量交换的共振吸收物理图象.认为管中热电子运动犹如江水奔流“后浪推前浪”,在一系列不同G2栅极电位条件下,改变减速电压VG电流,深入分析热电子“重聚—共振”周期规律的物理原理.实验发现,处于能量交换区共振激发而失去动能的电子在管中形成负电本底且部分屏蔽G2栅极电场的加速作用.这一现象不仅导致其他电子需要比预期更高VG共振激发的能量,而且延缓了下次电子重聚进程.     

模拟法在物理实验中的应用

模拟法指的是以相似理论为基础，不直接研究自然现象或过程的本身，而用与这些自然现象或过程相似的模型来进行研究的一种方法．当前物理实验中的模拟基本上可分为以下二种类型：(1)物理模拟．物理模拟就是指两个不同本质的物理现象或过程，当可用同一个数学方程来描述，就可用其物理现象或过程来模拟另一物理现象或过程．例如，静电场的电位与电流场的电位具有相同的数学表达式，故常用稳恒电流场模拟静电场．(2)计算机模拟(数学模拟)．本质上是对某物理现象或过程建立数学模型，再借助计算机技术来模拟物理实验中所发生的物理过程的方法．     

锗硅异质结晶体管单粒子效应激光微束模拟

对国产锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)进行了单粒子效应激光微束辐照试验,观测SiGe HBT单粒子效应的敏感区域,测试不同外加电压和不同激光能量下SiGe HBT集电极瞬变电流和电荷收集情况,并结合器件结构对试验结果进行分析。试验结果表明：国产SiGe HBT位于集电极/衬底结内的区域对单粒子效应敏感,波长为1064 nm的激光在能量约为1.5 nJ时诱发SiGe HBT单粒子效应,引起电流瞬变。入射激光能量增强,电流脉冲增大,电荷收集量增加;外加电压增大,电流脉冲的波峰增大;SiGe HBT的单粒子效应与外加电压大小和入射激光能量都相关,电压主要影响瞬变电流的峰值,而电荷收集量主要依赖于入射激光能量。     

锗硅异质结晶体管单粒子效应激光微束模拟

对国产锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)进行了单粒子效应激光微束辐照试验,观测SiGe HBT单粒子效应的敏感区域,测试不同外加电压和不同激光能量下SiGe HBT集电极瞬变电流和电荷收集情况,并结合器件结构对试验结果进行分析。试验结果表明:国产SiGe HBT位于集电极/衬底结内的区域对单粒子效应敏感,波长为1064 nm的激光在能量约为1.5 nJ时诱发SiGe HBT单粒子效应,引起电流瞬变。入射激光能量增强,电流脉冲增大,电荷收集量增加;外加电压增大,电流脉冲的波峰增大;SiGe HBT的单粒子效应与外加电压大小和入射激光能量都相关,电压主要影响瞬变电流的峰值,而电荷收集量主要依赖于入射激光能量。     

Franck-Hertz实验的物理过程

通过对Franck-Hertz实验中的电子能量分布及其动态变化的分析,对Franck-Hertz曲线的规律性波动现象作出了直观的解释.对充汞Franck-Hertz管,考虑了电子的额外加速程、汞原子的多能级共同激发以及电子与汞原子非弹性碰撞后电子具有剩余能量等因素,对Franck-Hertz实验的物理过程有了更全面的了解,并对Franck-Hertz曲线峰间距随加速电压增大而持续变大的现象作出了解释.     

大能量损失小动量转移几何条件下氦原子(e, 2e)反应的理论研究

用BBK模型和修正后的BBK模型在共面、大的能量损失和近于最小的动量转移这一特殊几何条件下对氦原子的三重微分散射截面进行了理论计算和研究，对截面的结构进行了分析，并把计算结果与最新实验测量结果进行比较发现：BBK模型和修正后的BBK模型均给出了与实验结果较符合的binary峰和recoil峰的比率以及双峰的角分布. 关键词： binary峰 recoil峰 能量损失 动量转移     

常压He气和N$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;气均匀介质阻挡放电的伏安特性

对带有多电流峰的常压He气均匀介质阻挡放电与常压N₂气均匀介质阻挡放电的伏安特性进行了实验分析. 分析结果表明：实验结果与模拟结果相符. 在带有多电流峰的常压He均匀介质阻挡放电中,辉光放电模式和汤森放电模式可以共存于一个多电流放电序列内. 此外,在放电电流增长阶段,可以根据常压均匀介质阻挡放电的伏安特性曲线的微分电导来判断均匀介质阻挡放电的放电模式. 在放电电流增长阶段,如果电流脉冲的伏安特性曲线呈现负微分电导,则电流脉冲为辉光放电模式;如果呈现正微分电导,则为汤森放电模式. 由此可以判断,常压N₂气均匀介质阻挡放电为汤森放电模式. 关键词： 伏安特性 辉光放电模式 汤森放电模式 常压均匀介质阻挡放电     

用振动密耦合方法研究低能电子与N2分子碰撞的振动激发微分散射截面

采用振动密耦合方法，分别应用球高斯分布极化势和优于绝热极化势，及基于量子力学从头计算的静电、交换势，得到入射电子能量2.40eV时0→2和0→3的振动激发微分散射截面，与目前优秀的实验值比较，获得了满意的结果，并从理论上分析了整个计算过程中可能影响微分散射截面精度的主要物理因素.     

Fabry-Perot腔谐振对横电波激励下亚波长一维金属光栅的异常透射性的作用

利用时域有限差分法,对横电波(TE波)激励带电介质的亚波长一维金属光栅的光场分布进行了模拟分析,发现TE波在所研究的模型下具有异常透射现象.探究其物理本质,确定类导模共振理论是第一个峰和第二个峰产生的主要原因.在此基础上,从麦克斯韦方程出发,通过有效折射率法,确定了类Fabry-Perot(F-P)腔谐振是产生第三个峰的主要原因.从而完善了TE波在所研究的模型下产生异常透射现象的物理本质.为进一步研究TE波异常透射性的物理本质提供了一种完整的理论依据. 关键词： 金属光栅 横电波 异常透射 类Fabry-Perot腔谐振     

变温霍尔效应简易测量方法

变温霍尔效应实验重点在于半导体载流子输运特性分析,但是磁场和样品电流手动换向影响了测量准确性.利用原有设备测控功能并增加继电器实施磁场换向,实现由计算机测控的变温霍尔效应简易测量方法.在手动测量理解实验技术原理的基础上,通过自动化测量使教学实验从定性观测提升到半定量测量分析层次.实验教学方案优化不仅拓展数据处理方法,还丰富了实验教学内容和物性分析结果.     

关于晶体管饱和区直流特性的研究

本文从晶体管饱和状态下的载流子分布与外部电流的关系出发,分析了合金管饱和区的直流特性;结果说明,在同样的集电极与基极电流比值下,在大电流情况的饱和压降将比小电流情况大一倍以上,这说明了Moll的饱和压降表达式在大电流情况误差大至一倍的原因。分析的结果,不论在小电流或大电流情况均与实验测量结果符合很好。分析结果说明了Miller所提出的测量发射极串联电阻的方法所测得的结果,对合金管来说,实际上不是发射极串联电阻,而主要是基极层纵向电阻和少子与多子迁移率比值的乘积,还包括基极层横向电阻的影响。分析结果还说明,对合金管从降低饱和压降的观点来说,集电极面积的多余部分(即集电极与基极重迭部分),在保持足够的电流放大系数下,应尽可能地减小。最后对台面类型的晶体管在饱和状态下的特性也进行了计算,并与实测结果作了比较。计算结果可以用来分析台面类型晶体管饱和压降各有关因素的贡献,同时也可用来准确地测量集电极串联电阻等有关参数。     

London 两个方程等价性与临界态形成动力学

C. P. Bean基于K. Mendelssohn海绵模型建立了非理想Ⅱ类超导体临界态理论, 从而形成了硬超导体电磁理论的重要基础之一.然而近年来基于涡旋动力学理论的发展,逐步形成了临界态动力学研究课题.涡旋运动导致宏观波函数的相滑移,和局域的Joule热等强烈非线性效应是形成自组织临界态物理基础.根据实验观测,磁通进入样品的前锋为线性分布,但其解析理论还在发展中.本文论述了在超导体的零电阻和完全抗磁性的实验基础上建立起来的London第一和第二方程本质上的等价性,并结合London理论与Anderson磁通热激活理论讨论了临界态形成动力学,给出了Slab样品中的电场、电流和磁通密度分布,定量解释了实验观察到的现象.     

不同顺序中子/γ辐照对双极器件电流增益的影响

利用CFBR-Ⅱ快中子反应堆（中国第二座快中子脉冲堆）和⁶⁰Co装置开展不同顺序的中子/γ辐照双极晶体管的实验。在集电极-发射极电压恒定条件下,测量了双极晶体管电流增益随集电极电流的变化曲线,研究不同顺序中子/γ辐照对双极晶体管电流增益的影响。分析实验结果发现,集电极-发射极电压一定时,集电极电流极低情况下电流增益退化比较大,随集电极电流增加电流增益逐渐减小;就实验选中的两类晶体管而言,先中子后γ辐照造成双极晶体管电流增益的退化程度大于先γ后中子辐照,而且PNP型晶体管比NPN型晶体管差异更明显。本文进行了双极晶体管电离/位移协同辐照效应相关机理的初步探讨。     

磁暴主相期间环电流分布特性模拟研究

磁暴主相期间对流电场驱动等离子体片中的能量粒子经历E×B漂移，被地磁场俘获形成环电流，在此理论基础上充分考虑电荷交换造成的环电流损失与离子沉降的影响，改善并验证了磁暴主相期间环电流离子分布模式.模拟了不同强度磁暴主相期间磁层环电流离子的分布特征，研究了部分环电流离子对对流电场的响应.结果表明：不对称的环电流是磁暴主相期间环电流的重要组成部分，其分布特性表现为晨昏不对称和日夜不对称以及离子投掷角分布的各向异性等.对流电场与能量离子通量强度和分布范围之间正相关.模拟结果与观测有很好的一致性，证明了模型的可行性 关键词： 部分(不对称)环电流 磁暴主相 离子通量分布 对流电场     

两电容与两电感分别连接前后能量变化的类比分析

本文从电学中两个具有初始电压的电容连接前后的能量变化出发,类比地讨论了磁学中两个具有初始电流的电感连接前后的能量变化,并分析了初始电压及初始电流的方向对其能量损失的影响,从而从本质上加深对电磁现象的认识.     

大能量损失几何条件下剩余电子屏蔽效应的理论研究

通过考虑末通道 中剩余电子的屏蔽效应,用BBK模型及修正方案在大能量损失小动量转移几何条件下对电子电离氦原子的三重微分截面进行了计算,并从物理本质上系统地研究和分析了剩余电子的屏蔽效应在大能量损失几何条件下对三重微分截面所产生的影响.     

碘甲烷分子内层轨道的电子动量谱学研究

本文利用电子动量谱仪在1200 eV电子碰撞能量下测量了碘甲烷分子内层轨道电子束缚能谱和电子动量分布. 在能谱上观测到自旋-轨道耦合作用导致的两个分裂峰,得到了它们对应的电子动量分布. 采用相对论密度泛函理论方法计算了自旋-轨道分裂成分的电子动量分布,计算结果在电子动量大于1.0 a.u.区域内与实验测量符合很好,但在动量小于1.0 a.u.区域内严重低估了实验. 扭曲波理论计算很好地解释了低动量区的实验结果.     

动态磁场下超导临界电流的测量

本文介绍一种测量超导材料临界电流的新方法;报道其实验结果并与常规方法进行比较。可以看出:1.用本方法测量所得到的结果,直接显示了被测样品的ι_c(H)特性;2.与常规测量方法相比,在同样测量时间内,能测到更多的数据。