示波管原理图教学文稿.ppt

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1、示波管原理图带电子粒子在电场、磁场中的运动规律在电子技术领域具有广泛的应用。本实验将研究电子在电场和磁场的偏转和聚焦运动。一、示波管的基本结构：本实验采用DS-ⅡA型电子束实验仪,实验仪上带有8SJ45J型电子示波管,也就是示波器中的示波管。实验原理示波管原理图HH—钨丝的热电极K—阴极G1—栅极G2—聚焦极A1—第一加速阳极A2—第二加速阳级X1X2—水平偏转板Y1Y2—垂直偏转板实验仪平视图示波管DS-ⅡA型电子束实验仪示波管显示参量切换激励电流电流显示Ux电压显示UyU2U1Us实验仪器面板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

2、逸出。因为第一加速阳极A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。仪器介绍二、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。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。仪器原理

3、U——偏转电压d——板间距离l——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（如图所示），故仪器原理令有如果加速电压为U2则故仪器原理示波管的Y方向电偏转灵敏度：在X方向同理得仪器原理三、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。在电子枪内的第一加速阳极与第二加速阳极之间形成一个静电透

4、镜,可解决上述问题。其作用的原理如下：仪器原理如图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。仪器原理在图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来实现的。仪器原

5、理四：磁偏转系统：1：偏转磁场的形成及其简化在螺线管上通上恒定的电流，管内磁场为匀强磁场，在其边缘部分发生畸变。可以把管内作为匀强磁场，管外磁感应强度作为零，达到简化的目的。2：磁偏转原理：电子以速度v沿z轴方向垂直B运动，这时电子作匀速圆周运动，到达磁场外不受洛仑兹力，则以刚出磁场瞬间的速度作匀速直线运动。仪器原理五：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，则可认为内部为匀强磁场。电子进入匀强磁场后，将会以轴向速度作匀速直线运动。同时以径向速度作匀速圆周运动。其合运动是一个螺旋线运动。仪器原理由于匀速圆周运动周

6、期与无关。故只要电子的轴向速度相同，经过整数周期后会聚焦于荧光屏上的一点，这就是磁聚焦。电子作螺旋运动的螺距：仪器原理从前面的谈论可知,电子的轴向速度由加速电压决定(电子离开阴极时的初速度相对来说很小,可以忽略),固有电子荷质比测量即有图4－18－5h可见电子在匀强磁场中运动时，具有相同的轴向速度，但由于电子发射方向各异，导致径向速度不同。因此他们在磁场中将作半径不同但螺距相同的螺线运动，经过时间T后,在相同的地方聚焦。电子荷质比测量故电子的荷质比为：电子荷质比测量调节磁场B的大小，使螺距正好等于电子束交叉点到荧光屏的距离L,这时荧光屏上的光斑就汇聚成一个小点。由于：实验用螺线管可

7、近似为薄螺线管，按薄螺线管计算公式有：式中：n为螺线管单位长度线圈匝数电子荷质比测量设螺线管的线圈总匝数为N，则实验计算电子荷质比公式为：各实验参数由实验室给出。设螺线管的长度为A，螺线管平均直径为D，并认为电子束聚焦磁场均匀，则有电子荷质比测量1：电子在横向电场作用下的偏转。2：电子在纵向不均匀电场作用下的运动（电聚焦）。3：电子束的磁偏转。4：电子在纵向磁场作用下的运动（电子螺旋运动）。5：电子的荷质比的测量实验内容实验指导一：实验操作技巧：本实验采用套装仪器，故