Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
приложенное напряжение станет эквивалентно полусумме двух
роны более высокого потенциала понизится (так как заряд электрона
отрицателен) на величину eV Последующие рассуждения будут понятнее
читателю, если он ясно представит себе это относительное смещение
распределений.
289
щелей, ток начнет вновь быстро возрастать и асимптоту чески приближаться
к вольт-амперной характеристике, наблюдаемой в случае двух нормальных
металлов.
Рис 14 2 Схема установки, использованной Живером с сотрудниками при
изучении туннелирования этектронов.
Экран предназначен для защиты от внешних магнитных полей и при измерениях
в магнитном поле может быть удален /-вакуумная откачка дифференциального
манометра, 2 -электрические вводы, 3- газообразный гелий, 4- форвакуумная
линия, 5 -линия к диффузионному и механическому насосам, 6-манометр Мак-
Леода, 7 - масляный и 8-ртутный дифференциальные манометры 9 - азотный
дьюар, /0 -жидкий азот, И-экран, 12 - гелиевый дьюар, 13 -трубка для
измерения давления, 14 - житкий гелий, 15 - держатель образца и привод
регулирования, 15 - образец и RC фильтр, 17 - электромагнит [Phys. Rev ,
122 (1961), стр 1101, рис 1]
Так как мы предполагаем, что распределение электронов и дырок как в
нормальном, так и в сверхпроводящем состоянии симметрично относительно
уровня Ферми, то никаких эффектов, приводящих к выпрямлению тока, ожидать
не следует".
Аппаратура и методика измерений, описанные Живером и Мегерле, без
сомнения, в деталях отличаются от
290
использованных позднее другими исследователями *, но в основных чертах
они сходны.
"Установка, показанная на рис. [14.2], состоит из дьюара с жидким гелием
и наружного дьюара, заполненного жидким азотом, который защищает гелий от
теплового излучения. Гелиевый дьюар сужается посередине, что способствует
уменьшению притока тепла по пленке сверхтекучего гелия, когда температура
благодаря откачке паров гелия опускается ниже А,-точки2.
Температура измеряется по давлению паров гелия... Данная установка
позволяет получать температуру около 0,9 К... Эту температуру можно
поддерживать примерно в течение шести часов...
Электрическая схема измерений представлена на рис. [14.3]. Для записи
вольт-амперных характеристик использовались двухкоординатный самописец и
согласующий усилитель постоянного тока, снабженные внешними шунтами и
переключателями диапазонов измерений... Диапазон измерений тока может
переключаться декадно от 100 мА до 1 мкА, диапазон измерения напряжения
изменялся от 100 мВ до 50 мкВ".
Следует также упомянуть метод, использованный некоторыми другими
исследовательскими группами. Для автоматической и повторяющейся развертки
нужного участка по току или по напряжению вместо батареи они применяли
источник переменного тока (обычно с частотой сети 60 Гц3). Сигнал,
пропорциональный напряжению, подавался на одну из пар отклоняющих пластин
осциллографа, а сигнал, пропорциональный току, - на другую пару. Таким
образом, осциллограф непрерывно записывал вольт-амперную характеристику.
При соответствующей установке двух потенциометров и 'напряжения батареи
может быть получен источник э. д. с. с большим или малым внутренним
сопротивлением. Значительная емкость образца вместе с индуктивностью
подводящих проводов могут способствовать
1 До того как Живер добился успеха в своих исследованиях, 1фоме него,
изучением туннельного эффекта занималась только одна группа, работавшая в
фирме "Артур Д Литл".
2 Откачка паров гелия дает возможность регулировать температуру, так как
кипение гелия при уменьшении давления паров про-ЯСходит при более низкой
температуре (см гл 5).
3 В США стандартная частота сети переменного тока 60 Гц.
291
292
Рис. 14.3 Электрическая измерительная схема использованная Живером при
исследовании туннелирования электронов [Phys. Rev., 122 (1961), стр.
1102, рис. 2]
возникновению нежелательной генерации высокочастотного напряжения на
участке вольт-амперной характеристики, где образец имеет отрицательное
дифференциальное сопротивление1. От этой помехи можно избавиться или по
крайней мере значительно ее уменьшить, присоединив параллельно • образцу
настраиваемый фильтр высоких частот, который состоит из емкости, большой
по сравнению с емкостью образца, и последовательно включенного
переменного сопротивления. Фильтр располагается в непосредственной
близости от образца, с тем чтобы минимизировать индуктивность подводящих
проводов. Перемененное сопротивление... закрепляется на конце... трубки
из нержавеющей стали. Коаксиально ей расположена вторая трубка меньшего
диаметра, которая связана с осью переменного потенциометра и уплотнена
кольцом круглого сечения на крышке дьюара; это позволяет производить
регулировку извне.
Электрические вводы в дьюар, состоящие из токовых и потенциальных
проводов, проходят через крышку дью-ара и герметично уплотняются
апьезоном... Для уменьшения наводок вся электрическая схема за пределами
дьюара экранирована. Образец и подводящие провода внутри дьюара могут
