最新实验十二-电子束偏转与聚焦PPT课件.ppt

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1、实验十二-电子束偏转与聚焦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

2、的第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

3、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。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

4、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

5、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。由于匀速圆周运动周期与无关。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：六.电子荷质比测量从前面的谈论可知,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),固有即有可见电子在匀强磁场中运动时，具有相同的轴向速

6、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。图4－18－5h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L0,这时荧光屏上的光斑就汇聚成一个小点。由于：故电子的荷质比为：实验用螺线管可近似为薄螺线管，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设螺线管的长度为L，螺线管平均直径为D，并认为电子束聚焦磁场均匀，则有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D—螺线

7、管线圈平均直径，D=0.0945m；L—螺线管线圈长度，L=0.233m;N—螺线管线圈匝数，N＝1340；L0—电子束从栅极G交叉至荧光屏的距离，即电子束在均匀磁场中聚焦的焦距；L0—0.199mI—为光斑进行三次聚焦时对应的励磁电流的加权平均值；六：实验内容：（一）电子束的电聚焦和辉度控制1、将示波管插入仪器左边的后靠背，将坐标板放入示波管与光屏前面，接通电源。2、将VdX、Vdy转换开关打到VdX档，调节Vdx旋钮，进行偏转电压调零。3、将VdX、Vdy转换开关打到VdY档，调节VdY旋钮，进行

8、偏转电压调零。4、示波管将显示出一个亮点，如果没有显示将栅极电压亮度稍微调高一点，然后调节调零电位器X、Y，使示波管荧屏显示出一个亮点调为中心。5、第一聚焦调节条件：V1