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真空规管工作原理(深入了解真空规管的工作机制)
时间:2024-10-20 02:51:05 点击次数:

  真空规管是一种常用于高精度测量的电子仪器,其原理是基于真空管的电子输运原理和热电效应原理。本文将深入了解真空规管的工作机制,从电子输运、热电效应、工作电路和误差校正等方面进行详细介绍。

  真空规管基于电子输运原理实现精确测量。当一个电子穿过真空规管的两极之间时,其受到电场力的作用而发生受限运动。由于电子具有质量、电荷以及运动能量,因此会在电子运动过程中发生撞击、发射、散射等过程。这些反应会导致电子被阻挡、散失爱游戏或被重新发射。如果电子数目一定,则电子的运动将导致电流的变化。这种现象被称为电子输运。

  在真空规管中,电子不断地从热阴极发射出来,并经过加速极束缚到阳极的电子孔中。在电子运动过程中,有些电子会逃逸而不进入阳极,这些电子便会由焦耳热作用消散。因为阴极材料中的电子具有足够的能量来克服阴极表面的表面张力和释放电子,所以电子通过热释电效应从阴极中被释放。

  通过有效控制电子数目和电子流动的速度,真空规管可以实现高精度的电流或电压测量。

  真空规管的工作也基于热电效应原理。在真空规管中,久置不用的阴极会因为氧化和吸附的脱附作用而降低其发射电流,因此需要从时间到时间进行热发射电流的校准。该校准基于热电效应原理。热电效应是指在两个不同金属之间形成温度梯度时产生的电势差。在实际应用中,使用钨钨碳烯复合材料作为热阴极的情况下,该材料的电子导电率随着温度的升高而增加,因此通过电势差摆脱阴极表面取得电子的方式成为了常用的阴极电子输运方式。

  真空规管的工作电路包括两个电源,分别是电流电源和电压电源。电流电源为真空规管提供经过精确校准的电流,而电压电源则为真空规管提供电势差。在真空规管中,通常将阴极接入电流电源,并将阳极接入表面过小的电阻。当电源施加电势差时,电子将从阴极运动到阳极,并通过电阻导致电流变化。通过精确地控制电流和电压的大小,可以实现高精度的电流和电压测量。

  由于真空规管采用的是电子输运和热发射电流的方式进行测量,因此存在各种误差,包括温度漂移、外场电磁干扰和器件本身性能不稳定等。为了消除这些误差,通常需要进行多种错误校正措施。校准包括对温度变化进行精确控制、使用好的电子密度校正和控制电子流的速度。此外,还需要对机器的扰动响应进行纠正,保持足够的机器稳定性。

  总之,真空规管是一种使用电子输运和热发射电流技术的高精度测量仪器。通过有效控制电流和电压的大小,真空规管可以实现高精度的电流或电压测量,并用于标准电流计、精密电压源、交流功率生成器、频率计、示波器和各种可编程仪器等高技术领域的精密测量。


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