光电阴极实验报告概述.docVIP

光电阴极实验报告 院系：电子工程与光电技术学院 专业： 真空电子技术 班级： 姓名： 李子龙（0904620114） 唐少拓（0904620119） 张伦（0904620124） 完成时间： 2013.1.10 指导老师： 张俊举 实验一 光电阴极光谱响应测试实验目的 通过本实验，光电阴极工作原理，实验原理 光电阴极的光谱响应，或者光谱响应特性，是阴极的光谱灵敏度随入射光谱的分布。具体来说，若照射到阴极面上的单色入射光的辐射功率为，阴极产生的光电流为，则阴极的光谱灵敏度为 将阴极对应入射光谱中每一单色光的光谱灵敏度连成一条曲线，便得到了光谱响应曲线。 本实验采用图所示的实验装置用单色仪对辐射进行分光，用光电阴极测量单色光，得到输出电流，用公式计算后得到光电阴极的光谱响应度，最后画出光谱响应曲线。 图 光电阴极光谱响应度测试装置 实验仪器简介 由光源（氙灯、氘灯和溴钨灯）电源光栅单色仪光电流计工控机等组成光源 在进行光谱响应测试时，首先要选取合适的辐射源。本测试辐射源选用GY-9型氢氘灯（GY-10高压球形氙灯）和GY-1型溴钨灯，以获得相应范围的单色光，通过组合使用，能够在200～1600nm范围内有合适的光功率。实物如图3.1所示： 图 测试所需光源及其电源外形图 氘灯/氙灯用来产生近紫外光谱，溴钨灯则产生可见及近红外范围内的光谱，测试时，根据测试要求选用其中的一种或几种。 光栅单色仪 光栅单色仪的作用是将复色光色散，从而得到光谱范围内的单色光，其突出的优点是波段范围宽广，在全波段色散均匀，单色光的波长可以达到非常精确的程度。本测试实验所采用的是北京赛凡光电公司的71SW301型光栅单色仪。实物如图所示： 图 71SW301型光栅单色仪外形图 该单色仪的光学系统出、入口垂直分布，焦距为300mm，仪器采用电子细分技术，使扫描时最小步距角能够达到0.00625nm（1200g/mm光栅）。光栅单色仪旋转台上有3块光栅，配置分别为1200g/mm、=300nm；600g/mm、=750nm和300g/mm、=1250nm，可以方便地实现较宽范围内的扫描。单色仪光路如图3.3所示: 图 71SW301型光栅单色仪原理图 入射到光栅单色仪的自然光或复色光，经入射狭缝S1后投射到平面反射镜M1上，再投射到凹面反射镜M2上，M1处于M2的聚焦面上，因此，经凹面反射镜M2反射后的光束为平行光束，这平行光束经平面光栅G分光后，分成各种单色光，投射到凹面反射镜M3上，最后经分光镜M4分光后从出口S2出射。凹面反射镜和平面反射镜的相对位置是固定的，这样能够确保较窄范围的单色光从出口射出。 如图所示，赛凡光电公司提供了单色仪控制程序，用户可以用该程序切换光栅和改变出射光的波长。 图 单色仪控制系统界面图 光电流计 光谱响应测试要求获得光电阴极的输出电流，为此采用了本课题自行设计的PH-5型智能微光电流计进行输出电流的测量，实物如图3.3.5所示。 图 PH-5型智能微光电流计外形图 该电流计具有测量精度高，测量误差小等特点，可实现光电压和光电流的测量，并具有串口输入端，可实现计算机的控制和数据读取。 实验步骤 ①检查系统连接，特别检查电源连接、光源连接、串口线的连接、光电流计的连接。如果以上检查确定无误，把系统插头与电网相连。 ②根据测试需要选用光源，打开氢氘灯（氙灯）和溴钨灯光源，调整光源位置，使灯通过聚光镜成像在单色仪入射狭缝S1上，预热十分钟后按下光栅单色仪的开关（此时按钮为红色高亮状态）。 ③根据测试需要，选择光栅单色仪的入缝宽度和出缝宽度（0.2mm），此时要注意入缝宽度必须要和出缝宽度保持一致。 ④将光电阴极的光敏面对准出射狭缝S2，打开光电阴极电源和光电流计电源。 ⑤启动单色仪控制软件，调整单色仪出射光波长，波长每隔10nm记下光电阴极的入射波长及光电流计上相应波长的输出电流值。记录波长范围400nm-1100nm。 ⑥代入公式2.1计算出光谱响应度，对数据进行归一化计算，并列出表格，如表1所示。 ⑦绘制出光电阴极的相对光谱相应曲线。 ⑧测试完毕后，首先关闭电源开关，然后再关闭总开关。 实验结果 实验感想 本次实验是以观察实验为主，实验结果基本符合理论，通过观操作过程，分析实验结果，大家一起分析实验结果，结合理论与实验，我组同学基本掌握了实验器件的操作方式，了解了光电阴极的光谱响应特性，并培养了动手能力与合作能里，为将来自己的亲手操作打下了坚实的基础。通过实验大家受益颇多。 附件：表2 狭缝为0.2mm时测量的入射波长的光功率 λ(nm) P×10-6W λ(nm) P×10-6W λ(nm) P