实验3-13电子束线的电偏转与磁偏转

1、.：.；实验313 电子束线的电偏转与磁偏转【实验目的】1研讨带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。e y+-+-lL0Sx-+图3121D2了解电子束线管的构造和原理。【实验仪器】型电子束实验仪。【实验原理】在大多数电子束线管中，电子束都在相互垂直的两个方向上偏移，以使电子束可以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，如示波管、显像管等器件就是在这个根底上运用一样的原理制成的。1电偏转原理电偏转原理如图3131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x方向进入偏转板后，遭到偏转电场Ey轴方向的作用，使电子的运动轨道发生偏移。假定偏转电

2、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 3131式中v为电子初速度，y为电子束在y方向的偏转。电子在加速电压的作用下，加速电压对电子所做的功全部转为电子动能，所以：，将EVD和v2代入3131式，得 电子分开偏转系统时，电子运动的轨道与x轴所成的偏转角的正切为 3132设偏转板的中心至荧光屏的间隔 为L，电子在荧光屏上的偏离为S，那么 代入3132式，得 3133由上式可知，荧光屏上电子束的偏转间隔 S与偏转电压V成正比，与加速电压成反比，由于上式中的其它量是与示波管构造有关的常数故可写成 3134ke为电偏常数。可见，当加

3、速电压一定时，偏转间隔 与偏转电压呈线性关系。为了反映电偏转的灵敏程度，定义 3135称为电偏转灵敏度，单位为毫米/伏。越大，表示电偏转系统的灵敏度越高。2磁偏转原理eS0图3132RRxyLl磁偏转原理如图3132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x方向垂直射入磁场B时，将遭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 或 电子分开磁场区域与Z轴偏斜了角度，由图3132中的几何关系得 电子束分开磁场区域时，间隔

4、 x轴的大小是 电子束在荧光屏上分开x轴的间隔 为 假设偏转角度足够小，那么可取以下近似 和 那么总偏转间隔 3136又由于电子在加速电压的作用下，加速场对电子所做的功全部转变为电子的动能，那么 代入3136式，得 3137上式阐明，磁偏转的间隔 与所加磁感应强度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 式中I是励磁电流，K是与线圈构造和匝数有关的常数。代入3137式，得 3138由于式中其它量都是常数，故可写成 3139km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。为了描画磁偏转的灵敏程度，定义 31310称为磁偏转灵敏度，单位为毫米/安

5、培。同样，越大，磁偏转的灵敏度越高。【实验内容】测试X、Y偏转板的偏转线性关系对于型电子束实验仪，电偏转时电子在荧光屏上的偏离S为：，即 31311其中l为示波管控制极到荧光屏的间隔 ，详细数据见仪器管脚处。 实验步骤与要求：1按实物插入好联接线。2接通“电源开调理“高压调理、“辅助聚焦V2,将V2调到最大值，辉度坚持适中，调理V1聚焦。3调理“X位移、“Y位移，使光点移至坐标原点。此时加速极电压取850V，电偏电压为0V4调理“电偏电压，使光点朝Y或X方向偏转，每偏转5mm，读取相应的电偏电压，填入“电偏测试表。5计算此时电偏转灵敏度= (mm/V)。6将Y偏转板构造参数l代入公式31311

6、计算不同的S所需的偏转电压，与测试值比较，以验证公式31311的准确性。电 偏 转 数 据 测 试 表：仪器编号： ；测试条件偏转间隔 S(mm)51015202530 伏垂直下偏电压V测垂直下偏电压V计程度右偏电压V测程度右偏电压V计2. 测试偏转量S与励磁电流I的正比关系对于型电子束实验仪，磁偏转间隔 S,即3138式，为如下关系式： 31312其中：偏转线圈平均直径D与3138式l同=0.0915m ; L=；由仪器实测；l为偏转线圈长度=0.02m；为二线圈之间的间隔 ，由仪器实测米。见仪器运用阐明书，n为偏转线圈单位长度匝数，N为偏转线圈匝数见仪器；。实验步骤与要求：1、按实物插入好

7、联接线。2接通电源开关，将V2调至最大，调理V1，使光点聚焦，坚持辉度适中，电偏电压降到0，调理XY位移，使光点位于坐标原点。仪器应南北方向放置3接通“直流电源，顺时针方向调理“直流电源，使光点偏转。读取不同偏转量S及其对应的I值，填入“磁偏测试表，并按公式3138、31312计算出偏转量S所对应需求的励磁电流I(mA)。4根据丈量数据，绘出SI图应为正比直线。5按转向开关改动偏转线圈电源极性，察看磁场方向改动后光点向相反方向偏转，以验证洛仑兹力的矢量关系。根据仪器构造参数，代入公式3132和3138求出偏转量S所需的励磁电流I，与实践丈量值作一比较，以验证公式的准确性。6计算磁偏灵敏度= mm/A 磁 偏 转 数 据 测 试 表 ：仪器编号： ；测试条件加速电压 伏 向上偏转偏转量S(mm)51015202530实测励磁电流I(mA)计算励磁电流I(mA)【本卷须知】1由于偏转量的大小和亮度有关，因此丈量时将亮度旋钮调理适中，丈量过程中应坚持不变。2偏转量大小改动时，聚焦也会改动，所以要不断地调理，使之有良