[實用新型]一種弗蘭克?赫茲實驗及金屬逸出功實驗綜合電路的供電電路有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201720322616.X | 申請日： | 2017-03-30 |
| 公開（公告）號： | CN207068309U | 公開（公告）日： | 2018-03-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉海林 | 申請（專利權(quán)）人： | 武漢市蜀漢量子科技有限責(zé)任公司 |
| 主分類號： | G09B23/18 | 分類號： | G09B23/18 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 430000 湖北省武漢市東湖新技術(shù)開發(fā)*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 弗蘭克 赫茲 實驗 金屬 逸出功 綜合 電路 供電 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種弗蘭克-赫茲實驗及金屬逸出功實驗綜合電路，具體涉及綜合電路的供電電路。
背景技術(shù)
弗蘭克-赫茲實驗及金屬逸出功實驗是近代物理實驗的常見實驗。如圖1所示為金屬逸出功實驗原理圖，金屬自由傳導(dǎo)電子的能量符合費米-狄拉克分布，在絕對零度時，電子的最高能量稱為費米能級EF。在絕對零度時，金屬表面的電子逸出需要從外界獲得的最少能量為W0＝Wa-EF，其Wa為金屬與真空之間的勢壘，W0為逸出功。實驗中改變電子管陰極溫度，從而改變電子的能量分布，使得存在能量大于 Wb的電子，在加速電場的作用下形成逸出電流。通過不同溫度、不同逸出電流的測量，利用理查森直線法進(jìn)行分析擬合，可計算金屬逸出功。
如圖2所示為弗蘭克赫茲實驗原理圖。弗蘭克-赫茲實驗通過慢速電子與原子碰撞揭示原子內(nèi)部能量量子化的特征。電子同樣是由熱陰極發(fā)射，同樣是在加速電場的作用下進(jìn)行加速，但電子在運動過程中可能會與電子管中的氬原子相碰撞，若電子能量達(dá)到氬原子的臨界能量，則電子會轉(zhuǎn)移一部分能量于氬原子，使氬原子躍遷到激發(fā)態(tài)，同時電子能量損失并在拒斥電場的作用下返回柵極，不會形成陽極電流，且因為原子內(nèi)部能量的量子化，陽極電流會隨著加速電壓的增加而規(guī)律性起伏變化，且實驗中拒斥電壓篩選電子的方法是常用的實驗技術(shù)手段。由此可知，雖然兩個實驗差異較大，但其核心本質(zhì)都是能量，一個是克服表面與真空之間的能量勢壘，一個是在經(jīng)過氬氣氣氛時有量子化的能量損失。兩者都需要熱陰極發(fā)射電子，都需要加速電壓，測量的主要對象都是逸出電流。因此在對實驗儀器硬件的合理設(shè)計和改造是可以有效的綜合兩者實驗。
實用新型內(nèi)容
針對上述問題，本實用新型提出一種弗蘭克-赫茲實驗及金屬逸出功實驗綜合電路的供電電路，所述供電電路包括振蕩信號源、功放功率輸出單元、變壓器電壓變換單元和變壓器輸出電路；振蕩信號源、功放功率輸出單元、變壓器電壓變換單元和變壓器輸出電路依次連接，具體地：
所述振蕩信號源，由運算放大器構(gòu)成經(jīng)典的文氏振蕩電路，輸出頻率22kHz的正弦信號，以驅(qū)動后級的功放電路工作；
功放功率輸出單元，由功率運算放大器TDA2030構(gòu)成橋接輸出放大電路，將前級送入的22kHz信號放大為滿電源電壓的正弦信號，以提供給變壓器作為輸入電壓；
變壓器電壓變換單元，將22kHz的功率正弦電壓，變壓為所需要的多路正弦電壓輸出；
變壓器輸出電路包括三個繞組，以提供三個功能的電路供電，分別為-15V供電電壓，-20-0V可調(diào)偏壓電路供電電壓，-120-0V偏壓電路供電電壓。
本實用新型電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，信號在轉(zhuǎn)換過程中，均工作在線性狀態(tài)，對于電路中其他的弱信號及微小信號的采集放大，不會產(chǎn)生任何干擾。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。
下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明：
圖1為金屬逸出功實驗原理圖；
圖2為弗蘭克赫茲實驗原理圖；
圖3為本實用新型實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
如圖3所示為本實用新型綜合實驗系統(tǒng)的供電電路，該供電電路一方面實現(xiàn)負(fù)壓供電，另一方面該供電電路為浮地隔離設(shè)計，其產(chǎn)生的加速電場可鉗位于不同偏置電壓上。該供電電路具體包括振蕩信號源、功放功率輸出電路、變壓器電壓變換電路和變壓器輸出電路。其中，振蕩信號源是由OPA2277運算放大器構(gòu)成經(jīng)典的文氏振蕩電路，輸出頻率22kHz的正弦信號，以驅(qū)動后級的功放電路工作；供放功率輸出電路，由功率運算放大器TDA2030構(gòu)成橋接輸出放大電路，將前級送入的22kHz信號放大為滿電源電壓的正弦信號，以提供給變壓器作為輸入電壓；變壓器電壓變換電路，將22kHz的功率正弦電壓，變壓為所需要的多路正弦電壓輸出。變壓器輸出電路包括三個繞組，以提供三個功能的電路供電，分別為-15V供電電壓，-20-0V可調(diào)偏壓電路供電電壓，-120-0V偏壓電路供電電壓。
所述振蕩信號源包括運算放大器N103B、電容C101～C102、電阻 R101～R105、可調(diào)節(jié)電阻器BP1、二極管D101～D102；
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