6.2 PRZEBIEG POMIARÓW

        Idea pomiaru prędkości dryfu polega na wyznaczaniu czasu dryfu elektronów pomiędzy poszczególnymi detektorami (patrz rozdział 6.1). Czas dryfu elektronów wyznacza się mierząc na oscyloskopie cyfrowym różnicę czasów pomiędzy sygnałami z detektorów #1 i #3 lub z detektorów #2 i #3 (rysunek 6.7).

Rysunek 6.7. Przykładowe sygnały pochodzące z detektorów 1 (CH1) i 3 (CH2), zarejestrowane na oscyloskopie cyfrowym przy napięciach na detektorach 1 i 3 , napięciu dryfu, ciśnieniu oraz temperaturze odpowiednio: U₁=1500V, U₃=1800V, |U_dryfu|=1200V, p=994hPa, T=24,4°C.  

Prędkość dryfu oblicza się dzieląc drogę jaką przebywają dryfujące elektrony przez czas w jakim ta droga została pokonana:

gdzie:  v_dryfu  - prędkość dryfu; s – droga dryfu; t – czas dryfu  

        Aparatura zastosowana w tym doświadczeniu pozwalała wyznaczać prędkości dryfu elektronów w funkcji natężenia pola elektrycznego na kilka różnych sposobów:

1. Poprzez wielokrotny pomiar czasu dryfu elektronów pomiędzy poszczególnymi detektorami i komputerową analizę tak zebranych danych.

2. Wyznaczając średni czas dryfu elektronów, poprzez analizę obrazu na oscyloskopie cyfrowym, będącego rezultatem uśrednienia kilkuset sygnałów z poszczególnych detektorów (rysunek 6.8). Metoda ta została wybrana przeze mnie do moich pomiarów.

Rysunek 6.8. Obraz zarejestrowany na oscyloskopie cyfrowym, będący wynikiem uśrednienia 512 sygnałów z detektorów 1 i 3. Na rysunku zostały zaznaczone: kanały odbierające sygnały z detektorów (kanał 1 z detektora 1 a kanał 2 z detektora 3) , szerokości impulsów - s i średni czas przelotu - t. Napięcia na detektorach 1 i 3 , napięcie dryfu, ciśnienie oraz temperatura wynosiły odpowiednio: U₁=1500V, U₃=1800V, |U_dryfu| = 1300V, p=993hPa, T=24,7°C.

3. Wyznaczone sposobami 1 lub 2 czasy dryfu elektronów pomiędzy dowolnymi dwiema parami detektorów pozwalają obliczyć czas dryfu pomiędzy pozostałą trzecią parą. Na przykład znając czasy dryfów pomiędzy detektorami 1 i 2 oraz 2 i 3, można obliczyć czas dryfu pomiędzy detektorami 1 i 3:

t₁₃ = t₁₂ + t₂₃

gdzie:     

t₁₃ - czas dryfu pomiędzy detektorami 1 i 3,  t₁₂ - czas dryfu pomiędzy detektorami 1 i 2,  t₂₃ - czas dryfu pomiędzy detektorami 2 i 3

        odpowiednio:

t₂₃ = t₁₃ – t₁₂

t₁₂ = t₁₃ – t₂₃

Sposób 3 wyznaczania prędkości dryfu jest lepszy od sposobów 1 i 2 ponieważ wyznaczone tą metodą prędkości nie są obarczone błędami systematycznymi wynikającymi z rozmycia impulsów rejestrowanych na ekranie oscyloskopu cyfrowego, które to z kolei są spowodowane procesem dyfuzji zachodzącym w ośrodku (patrz rozdział 4).