(清华大学 实验物理教学中心)

电子漂移速度测量

(清华大学 实验物理教学中心)

1 主要内容

20世纪初云室的发明实现了气体中带电粒子运动径迹的测量，但其记录方法早期多为照相法，图像需特殊的测量器具分析，工作过程缓慢且繁琐. 物理学家夏帕克(G. Charpak)发明了多丝正比室，很好地解决了上述困难，因此获1992年诺贝尔物理学奖.

实验涉及到力学、电磁学和高能物理等诸多分支学科，其设计思想源自高能物理实验中多丝室和漂移室的应用.

漂移室的结构与多丝正比室类似. 典型的正比室是在细丝和导体管壁间加高压，带电粒子穿过充气管使气体电离，释放电子而变成正离子. 在电场作用下，电子向管心的细丝(即阳极)运动，接近细丝处电场非常强，电子被电场加速获得足够的能量使气体发生次级电离，释放更多的电子. 这一过程反复发生便形成电子和正离子的雪崩，二者的运动在阳极丝产生感应电信号，从而给出带电粒子通过的信息.

图1为实验装置. 具体的实验过程是，利用紫外激光电离气体分子中的电子，在外加电场的作用下，电离的电子加速运动，但由于与气体分子的频繁碰撞而受到阻力作用，该阻力与速度成正比. 二者竞争导致电子很快达到平衡状态，遂以恒定的速度向阳极面漂移. 测量入射激光的位置、激光脉冲与阳极信号之间的时间差，可以利用示波器或自编软件确定电子的漂移速度.

图1 实验装置

2 创新……

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