实验电子束的电偏转.docx

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1、实验电子束的电偏转篇一：实验十三电子束线的电偏转与磁偏转实验十三电子束线的电偏转与磁偏转实验目的1．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。2．了解电子束线管的结构和原理。实验仪器SJ—SS—2型电子束实验仪。实验原理在大多数电子束线管中，电子束都在互相垂直的两个方向上偏移，以使电子束能够到达电子接受器的任何位置，通常运用外加电场和磁场的方法实现，显像管等器件就是在这个基础上运用相同的原理制成的。1．电偏转原理电偏转原理如图4－17－1所示。通常在示波管（又称电子束线管）的偏转板上加上偏转电压V，当加速后的电子以速度v沿Z方向进入偏转板后

2、，受到偏转电场E（Y轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏移。假定偏转电场在偏转板l范围内是均匀的，电子作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。在偏转板之内Y?1at2?1eE(Z)2（4－17－1）22mv式中v为电子初速度，Y为电子束在Y方向的偏转。电子在加速电压VA的作用下，加速电压对电子所做的1功全部转为电子动能，则mv2?eVA。2将E＝V／d和v2代入（4－17－1）式，得2Y?VZ4VAd电子离开偏转系统时，电子运动的轨道与Z轴所成的偏转角?的正切为tg??dY?Vl（4－17－2）dZx?l2VA

3、d设偏转板的中心至荧光屏的距离为L，电子在荧光屏上的偏离为S，则Stg??L代入（4－17－2）式，得S?VlL（4－17－3）2VAd由上式可知，荧光屏上电子束的偏转距离S与偏转电压V成正比，与加速电压VA成反比，由于上式中的其它量是与示波管结构有关的常数故可写成S?keV（4－17－4）VAke为电偏常数。可见，当加速电压VA一定时，偏转距离与偏转电压呈线性关系。为了反映电偏转的灵敏程度，定义?电?S?ke(1)（4－17－5）VVA?电称为电偏转灵敏度，单位为毫米/伏。?电越大，表示电偏转系统的灵敏度越高。2．磁偏转原理磁偏转原理

4、如图4－17－2所示。通常在示波管的电子枪和荧光屏之间加上一均匀横向偏转磁场，假定在l范围内是均匀的，在其它范围都为零。当电子以速度v沿Z方向垂直射入磁场B时，将受到洛仑磁力的作用在均匀磁场B内电子作匀速圆周运动，轨道半径为R，电子穿出磁场后，将沿切线方向作匀速直线运动，最后打在荧光屏上，由牛顿第二定律得f?evB?mvR或R?mveB电子离开磁场区域与Z轴偏斜了?角度，由图4－17－2中的几何关系得电子束离开磁场区域时，距离Z轴的大小?是??R?Rcos??R(1?cos?)?mv(1?cos?)eB电子束在荧光屏上离开Z轴的距离为S

5、?L?tg???如果偏转角度足够小，则可取下列近似sin??tg???和cos??1??222sin??lleB?Rmv则总偏转距离S?L???R(1?1??L????L???R?222?22)mv??eB2leBmv1leB2?L???()mveB2mvleBl2eB?L?mv2mvleBl?(L?)mv2(4?17?6)又因为电子在加速电压VA的作用下，加速场对电子所做的功全部转变为电子的动能，则2eVA12mv?eVA即v?m2代入（4－17－6）式，得S?leB1(L?l)（4－17－7）22meVA上式说明，磁偏转的距离与所加

6、磁感应强度B成正比，与加速电压的平方根成反比。由于偏转磁场是由一对平行线圈产生的，所以有B?KI式中I是励磁电流，K是与线圈结构和匝数有关的常数。代入（4－17－7）式，得S?KleI(L?1l)（4－17－8）22meVA由于式中其它量都是常数，故可写成S?km?I（4－17－9）Akm为磁偏常数。可见，当加速电压一定时，位移与电流呈线性关系。为了描述磁偏转的灵敏程度，定义??S?k1（4－17－10）m磁IA?磁称为磁偏转灵敏度，单位为毫米/安培。同样，?磁越大，磁偏转的灵敏度越高。仪器描述本实验所采用仪器是SJ—SS—2型电子束实

7、验仪，如图4－17－3所示。该仪器主要由示波管、显示电路、励磁电路、测量电路、电源等部分组成。仪器板面上各旋钮、电表的作用如下：辉度：用来改变加在控制栅板G上的电压，以调节屏上亮点的亮度。聚焦：用来改变加在第一阳极A1上的电压，以调节屏上亮点的粗细。辅助聚焦：用来改变加在第二阳极A2上的电压与“聚焦”旋钮配合使用，调节屏上亮点的粗细。高压调节：用来改变示波管各电极的电压大小，但不改变各电极的电压比。电偏转：用来改变加在垂直（或水平）偏转板上的电压，以调节屏上亮点的上下（或左右）位置。功能选择：用于选择实验项目。励磁电流：用于调节磁聚焦线

8、圈中，或磁偏转线圈中的电流大小。KV表：用以直接指示V2电压的大小。mA—V表：经“功能选择”开关的转换，可以分别测量聚焦电压V1（量程为0—50V×15），电偏电压（量程为0—50V×3），磁聚励磁电流（