固体物理试验方法

课程名称：固体物理实验方法 学院：物理科学与技术学院 专业：物理学 学号：31446010 姓名：柴雅静

一、为什么高真空系统不能使用黄铜制作腔内组件？解释其原因。 答：真空系统下的腔内是始终保持为真空状态，其结构材料具有优良的抗腐蚀性、放气率低、无磁性、焊接性好、导电率和导热率低等优点。而真空腔体的内壁表面吸附大量的气体分子或其他有机物，成为影响真空度的放气源。为实现高真空，要对腔体进行高温烘烤，以促使材料表面和内部的气体尽快放出。黄铜的导热率高对腔内的真空度有影响。

二、推导六角密堆晶体的结构因子表达式。

解：晶体的几何结构因子公式为)exp(1

i t

i i hkl r k i f F ⋅=∑=，其中i r 是基元中第i 个原子的坐标c z b y a x r i ++=，i a a =，j a b =，k a c =，k 是倒易点

阵矢量***++=c l b k a h k

将i r 和k 的表达式代入式几何结构因子公式中得到

)](2exp[)exp(1

1lz ky hx i f r k i f F t i i i t

i i hkl ++=⋅=∑∑==π 六角密排结构基元包含两个全同的原子。它们的位置是(0，0，0)、(121,,332)，.2

13231,021c b a r r ++==且因为是密积结构，所以原子散射因子 f f f ==21。将上述结果代入上式得.2132312⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=l k h i hkl fe f F π

三、说明高斯计测量磁场所依据的物理机制。

答：高斯计是测量物体于空间上一个点的静态或动态（交流）磁感应强度，由霍尔传感器.经过物体磁力线穿过产生电流电压，主设备上面显示磁感应强度。

高斯计是根据霍尔效应原理制成的测量磁感应强度的仪器，它由霍尔探头和测量仪表构成。霍尔探头在磁场中因霍尔效应而产生霍尔电压，测出霍尔电压后根据霍尔电压公式和已知的霍尔系数可确定磁感应强度的大小。

霍尔效应：当电流垂直于外磁场通过导体时，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。

它与半导体材质有关；I为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d 为半导体材料的厚度。

霍尔元件是由ｎ型半导体材料制成的。其长为l、宽为ｂ、厚度为ｄ。如果在M、N两端按图所示加一恒定电流I（沿X轴方向通过霍耳元

件）。并假定电流I 是沿X 轴负方向以速度运动的电子构成，电子的电量为-e ，自由电子的浓度为n ，则根据电流强度的定义，电流I 可表示为：envbd I -=。若在Z 轴方向加上恒定磁场B ，沿负X 轴方向运动的电子就受到洛伦兹力f B 的方向指向负Y 轴，于是，霍尔元件内部的电子聚积在下方平面。随着电子向下偏移，上方平面剩余正电荷，形成Y 轴负向的霍尔电压，上下两个平面间具有电势差V H 静电作用力f H 与洛仑兹力f B 大小相等时,有evB b

V e H =推导出I K V B H H =

所以高斯计利用霍尔探头只需测出工作电流I 和霍尔电压就可求得B 。