实验十二 电子束偏转与聚焦

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1、实验十二电子束的偏转与聚焦实验目的：1.了解示波管的基本结构和原理。2.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。3.研究带电粒子在电场和磁场中聚焦的规律。4.通过磁聚焦原理测量电子的荷质比.仪器和用具：HLD-EB-IV型电子束实验仪HH—钨丝的热电极K—阴极—控制栅极—第一加速阳级—加速栅级—第二加速阳级—水平偏转板—垂直偏转板实验原理一、示波管的基本结构及原理图：HLD-EB-IV型电子束实验仪1、加速电压V2：改变电子束的加速电压的大小2、V2电压表指示:0～1300V。3、聚焦电压V1：用以调节聚焦极A1上的电压以调节电极附近区域的电场分布，从而调节电子束的聚焦和散焦。4、V1电压指示

2、：150～400V。5、栅极电压VG（辉度）：用以调节加在示波管控制栅极上的电压大小，以控制阴极发射的电子数量，从而控制荧光屏上光点的辉度。6、VG电压指示：0～－80V。7、VdX偏转电压调节：－80V～80V。8、调零X：用来调节光点水平距离；9、Vdy偏转电压调节：-80～80V。10、调零Y：用来调节光点上下距离。11、偏转电压指示：用来显示VdX、Vdy数值。12、VdX、Vdy转换开关：当打到VdX档调节偏转电压VdX，表头即可显示；当打到VdY档调节偏转电压VdY，表头即可显示。13、200mA、2A转换开关。14、200mA、2A励磁电流数值：可显示0～200mA、0～2A。

3、15、200mA电流调节：用来改变励磁电流大小。16、2A电流调节：用来改变励磁电流大小。17、电源开关：用来接通电源指示，使仪器工作。18、点、线转换开关：用来转换点、线显示，打到“线”档即可出现一条横线。19、示波管后靠背：用来接通示波管，可将示波管插入使用。20、8SJ31J示波管。21、磁偏转线圈：用来做磁偏转实验。22、螺线管线圈：用来做磁聚焦实验。23、换向开关：用以改变偏转线圈电流方向来控制磁偏转的方向（向上、向下）。24、0～2A输出插座：用来接通标准螺线管励磁电流。当电流通过钨丝阴极K被加热后，筒端的钡与锶氧化物涂层内的自由电子获得较高的动能，从表面逸出。因为第一加速阳极A

4、具有（相对阴极K）很高的电压（如1000伏），在K-G-A1之间形成强电场，故从阴极逸出的电子在电场中的加速运动，穿过G的小孔（直径约1mm）,以高速穿过G2、A1及A2筒内的限制孔，形成一束电子射线，电子最后打到荧光屏上，这上面涂有一满层的特殊荧光物质，在电子的轰击下发出可见光。二、电子束的聚焦与辉度的控制：人们最初想把极板上的圆孔做成足够小可得任意细小的电子束，然而电子向不同方向离开加热阴极，只能有很小部分的电子正好向着阳极小孔方向运动，大多数电子不能达到荧光屏。不过，我们可以利用适当形状的电场来改变初速度不在管轴方向的那些电子的方向，从而得到比较强的电子束和比较亮的光点。在电子枪内的第

5、一加速阳极与第二加速阳极之间形成一个静电透镜,可解决上述问题。其作用的原理如下：如图C给出了静电透镜聚焦作用的几何示意图，这是假定电子在两聚焦电极之间的区域的路程远小于电子的总路程时电子运动的轨迹简化形式。假定从第一加速极出来的那些电子具有相同的轴向分量，但具有不同的径向速度分量。在图C中任取一点P，电子在该处是总会沿着F与之间的某一方向运动，分析不同的点同样可得出电子的运动的轨迹如图c所示，达到电聚焦的作用。若轴向分量不同,只是打到荧光屏的时间不同，但也可与前面或后面运动的电子在荧光屏上重合，但不能与同时出发的电子在荧光屏上同时重合。聚焦作用的强弱可以通过改变之间的电压，从而改变其间的场强

6、来实现的。三、电偏转系统1、偏转电场的形成与简化在两排平行板间加电压就可以形成电场。当平行板间的距离d比长度L小得多时，可以认为它形成的空间电场是均匀的，且在平行板的界外电场为零。2、电偏转的原理电子在均匀电场内以从平行于板的方向进入电场，在电场力的作用下,在y方向（垂直方向）产生偏离位移。——偏转电压（平行板间电位差）——板间距离——板长电子离开电场后不受电场力作用,将作匀速直线运动，等效直接从A点（板中点位置）直接射出（如图b所示），故令有如果加速电压为U2则故示波管的Y方向电偏转灵敏度：在X方向同理得四：磁偏转系统：加速场对电子所做的功等于点自动能的增量为电子受洛伦兹力为根据洛伦兹力的

7、性质，是一个向心力，则电子偏转的轨道半径为在偏转角较小的情况下，近似的有由此可得偏转量D与外加磁场B、加速电压U2等的关系为实验中的外加横向磁场由一对载流线圈产生，其大小为由此有当励磁电流I（即外加磁场B）确定时，电子束在横向磁场中的偏转量D与加速电压U2的平方根成反比。磁偏转灵敏度：五：磁聚焦原理：在示波管外套一个同轴的螺线管，当给螺线管通以稳恒直流电时，其内部形成一个轴向磁场。若螺线管足够长，则可认为内部