电子束线的电偏转与磁偏转
电子束线的电偏转与磁偏转
实验目的
1、掌握电子束在外加电场和磁场作用下偏转的原理和方式；
2、了解阴极射线示波管的构造与工作方式。
3、测量电偏转与磁偏转灵敏度。
实验仪器
1、TH-EB电子束实验仪。
2、0─30V可调直流稳压电源；
3、数字式万用表。
实验原理
1、TH-EB型电子束实验仪原理简介
TH-EB型电子束实验仪主要由两大部分组成，一个是由螺线管及在螺线管内放置的示波管组成，螺线管通电流后给示波管加纵向磁场，另外在示波管两边加上一对洛仑兹线圈产生一横向磁场，用于使电子束产生横向偏转；另一部分就是用于给示波管各极加适当电压。
示波管各电极结构与分布如图1所示。各部件的作用如下：
灯丝F：加热阴极，6.3V交流电压。
阴极K：筒外涂有稀土金属，被加热后能向外发射自由电子也可称发射极。
图1 示波管各电极结构与分布
栅极G：施加适当电压（通常加负压）可控制电子束电流强度，可称控制栅，栅负压通常为-35V━ -45V之间。
：圆筒结构，施加的电压形成一纵向高压电场，使加速电子向荧光屏运第二阳极A
2
动，可称加速极，加速电压通常为1000V以上。
：为一圆盘结构，介于第二阳极的圆筒和圆盘之间，其作用相当于电子第一阳极A
1
透镜，施加适当电压能使电子束恰好在荧光屏上聚焦，因此也称聚焦极，通常加数百伏
正向电压。
垂直偏转极板：V
1和V
2
为处于示波管中一上下的两块金属板，在极板上施加适当电压
后构成垂直方向的横向电场。
水平偏转极板：H
1和H
2
为处于示波管中一前后的两块金属板，在极板上施加适当的电
压后构成水平方向的横向电场。
2、电偏转原理
电子束电偏转原理如图2所示。通常在示波管的偏转板上加偏转电压V，当加速后的电子以速度v沿X方向进入偏转板后，受到偏转板电场E
图2 电子束电偏转原理
（y轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏转。假定偏转电场在偏转板l范围内是均匀的，电子将作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。荧光屏上电子束的偏转距离D 可以表示为：
(1)
式中V为偏转电压，V
A 为加速电压，K
e
是一个与示波管结构有关的常数，称为电偏常数。
为了反映电偏转的灵敏程度，定义
δ电=D/V (2)
δ电称为电偏转灵敏度，用mm/V为单位。δ电越大，电偏转灵敏度越高。
3、磁偏转原理
电子束磁偏转原理如图3所示。通常在示波管的瓶颈的两侧加上一均匀横向磁场，假定在l范围内是均匀的，在其他范围内都为零。当加速后的电子以速度v沿x方向垂直射入磁场时，将受到洛仑兹力作用，在均匀磁场B内作匀速圆周运动，电子穿出磁场后，则做匀速直线运动，最后打在荧光屏上，磁偏转的距离可以表示为：
(3)
式中I是偏转线圈励磁电流，单位A；K
m
是一个与示波管结构有关的常数称为磁偏常数。为了反映磁偏转的灵敏程度，定义
δ磁=D/I=K m/v A1/2 (4)
δ磁称为磁偏转灵敏度，用mm/A为单位。δ磁越大，表示磁偏转系统灵敏度越高。
实验步骤
1、准备工作
1）用专用电缆连接实验箱和示波管支架上的插座。
2）将实验箱面板上的“电聚焦/磁聚焦”选择开关置于“电聚焦”。
将与第一阳极对应的纽子开关置于上方，其余的纽子开关均置于下方。
3）将“励磁电流调节”旋钮旋至最小位置。
4）开启电源开关，调节“阳极电压调节”电位器，使“阳极电压”数显表指示为800V，适当调节“辉度调节”电位器，此时示波管上出现光斑，然后调节“电聚焦调节”电位器，使光斑聚焦。
2、电偏转灵敏度的测定
1）令“阳极电压”指示为800V，在光点聚焦的状态下，将H
1、H
2
对应的纽子开关置于上
方，此时荧光屏上会出现一条短的水平亮线，这是因为水平偏转极板上感应有50H
Z
交流电
压之故。测量时将水平偏转极板H
1和H
2
接通直流偏转电压，分别记录电压为0V、10V、20V
时光点位置偏移量，然后调换偏转电压的极性，重复上述步骤。
2）将“阳极电压”分别调至1000V、1200V，按上述的方法使光点重新聚焦后，按实验步骤1）重复以上测量，列表记录数据。
3）将H
1、H
2
对应的钮子开关置于下方，将V
1
、V
2
对应的钮子开关置于上方。此时荧
光屏上也会出现一条短的垂直亮线。这也是因为垂直偏转极板上感应有50H
Z
交流电压之
故。测量时，在V
1、V
2
两端依次加0V、10V、20V直流偏转电压，然后调换偏转电压的极
性，重复上述步骤（阳极电压依次为800V、1000V、1200V），列表记录数据。
3、磁偏转灵敏度的测定
1）准备工作与“电聚焦特性的测定”完全相同。为了计算亥姆霍兹线圈中的电流，必须事先用数字万用表测量线圈的电阻值，并记录。
2）令“阳极电压”指示为800V，使光点在聚焦的状态下，接通亥姆霍兹线圈的励磁电压，并分别调到0V、2V、4V、6V，记录荧光屏上光点的偏移量，然后改变励磁电压的极性，重复以上步骤，列表记录数据。
3）调节“阳极电压调节”电位器，使阳极电压分别为1000V、2000V，重复实验步骤2）。
数据处理
磁偏转线圈电阻R= 278Ω
δ
灵
敏
度
D（磁偏转）
励磁电压V
mm/A -8-
6
-
4
-
2
02468
加速电压V 8
8.
5
2955
.
5
2
5
5
3
.
5
2
4
3
O
.
5
7
01
.
5
2
9
3
.
5
2
4
3
5
.
6
2
5
9
8
.
278231
1
852
.
5
.
4
01
.
2
.
5
4
.
5
7
.
8
1
2
6.
5
4
.
5
2
.
6
.
5
01
.
3
.
4
.
7
.
5
δ灵敏度
D（竖直偏
转）
偏转电压V
mm/v -20-1001020
加速电压V
8007.50.37
5
3.50.3
5
O 6.00.609.50.47
5
0.45
1000 5.0 2.0O 5.08.0
1200 4.0 1.5O 4.07.0
δ灵敏度
D（水平偏
偏转电压V
mm/v -20-1001020
加速电压V 800 4.5O.2
25
2.50.2
5
0 2.50.2
5
4.00.200.23 1000 3.5 2.00 2.0 3.5
1200 3.0 2.00 1.5 3.0
表格只是作为参考，学生可以根据实验具体情况自行灵活设计。
安全注意事项
1、本仪器内示波管电路和励磁电路均存在高压，在仪器插上电源线后，切勿触及印刷板、示波器管座、励磁线圈的金属部分，以免电击危险。
2、本仪器的电源线应插在标准的三芯电源插座上。电源的相线，零线和地线按国家标准接法规定接在规定的位置上。
3、实验前必须先阅读电子束实验仪使用说明书。
4、直流稳压电源电压不能超出30伏。
5、测量励磁线圈电阻时，要注意应测量其冷态时的电阻。
电子束的偏转与聚焦实验报告
南昌大学物理实验报告 课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：电子束的偏转与聚焦 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间： 一、实验目的： 1、了解示波管的构造和工作原理。 2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用下的偏转情况。 3、学会规范使用数字多用表。 4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。
二、实验仪器： EB—Ⅲ电子束实验仪、直流稳压电源30V，2A、数字多用表。 三、实验原理： 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K 的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。电场力做的功eU应等于电子获得的动能
电磁场中电子电偏转和磁偏转 预习报告
电磁场中电子电偏转和磁偏转 【实验目的】 1、 研究电子在电场和磁场中的运动规律； 2、 掌握用外加电场或者磁场的方法来约束电子束运动的方法。 【实验原理】 一、电子在电场中的加速和偏转： 为了描述电子的运动，我们选用了一个直角坐标系，其z 轴沿示波管管轴，x 轴是示波 管正面所在平面上的水平线，y 轴是示波管正面所在平面上的竖直线。 从阴极发射出来通过电子枪各个小孔的一个电子，它在从阳极2A 射出时在z 方向上具有速度Z v ；Z v 的值取决于K 和2A 之间的电位差C B 2V V V +=（图 2）。 电子从K 移动到2A ，位能降低了2eV ；因此，如果电子逸出阴极时的初始动 能可以忽略不计，那么它从2A 射出时的动能221z mv 就由下式确定： 222 1eV mv z = （1） 此后，电子再通过偏转板之间的空间。如果偏转板之间没有电位差，那么电子将笔直地通过。最后打在荧光屏的中心（假定电子枪描准了中心）形成一个小亮点。但是，如果两个垂直偏转板（水平放置的一对）之间加有电位差d V ，使偏转板之间形成一个横向电场y E ，那么作用在电子上的电场力便使电子获得一 个横向速度y v ，但却不改变它的轴向速度分量z v ，这样，电子在离开偏转板时运动的方向将与z 轴成一个夹角θ，而这个θ角由下式决定：
z y v v tg =θ （2） 如图3所示。如果知道了偏转电位差和偏转板的尺寸，那么以上各个量都能计算出来。 设距离为d 的两个偏转板之间的电位差d V 在其中产生一个横向电场d /V E d y =， 从而对电子作用一个大小为d /eV eE F d y y == 的横向力。在电子从偏转板之间通过的时间t ?内，这个力使电子得到一个横向动量y mv ，而它等于力 的冲量，即 d t eV t F mv d y y ??=?= （3） 于是： t d V m e v d y ???= （4） 然而，这个时间间隔t ?，也就是电子以轴向速度z v 通过距离l (l 等于偏转板的长度）所需要的时间，因此t v l z ?=。 由这个关系式解出t ?，代入冲量一动量关系式 结果得： z d y v l d V m e v ??= （5） 这样，偏转角θ 就由下式给出： 2z d z y dmv l eV v v tg ==θ （6） 再把能量关系式（1）代入上式，最后得到： d l V V tg d 22?=θ （7） 这个公式表明，偏转角随偏转电位差d V 的增加而增大，而且，偏转角也随偏转板长度l 的增大而增大，偏转角与d 成反比，对于给定的总电位差来说，两偏转板之间距离越近，偏转电场就越强。最后，降低加速电位差C B 2V V V +=也能增大偏转，这是因为这样就减小了电子的轴向速度，延长了偏转电场对电子的作用时间。此外，对于相同的横向速度，轴向速度越小，得到的偏转角就越大。 电子束离开偏转区域以后便又沿一条直线行进，这条直线是电子离开偏转区域那 一点的电子轨迹的切线。这样，荧光屏上的亮点会偏移一个垂直距离D ，而这个距离由 关系式θ=Ltg D 确定；这里L 是偏转板到荧光屏的距离（忽略荧光屏的微小的曲
电子束偏转与聚焦试验中
电子束的偏转与聚焦实验 一、实验目的 1、了解示波管的构造和工作原理，分析电子束在匀强电场和匀强磁场作用下的偏转情况； 2、学会使用数字万能表和聚焦法测量电子荷质比的方法。 二、实验原理 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 K G A Y1S Y2 G U1 K U2 图1 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了
图2 弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K 逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。令Z 轴沿示波管的管轴方向从灯丝位置指向荧光屏；同时，从荧光屏上看，令X 轴为水平方向向右，Y 轴为垂直方向向上。假定电子从阴极逸出是初速度忽略不计，则电子经过电势差为U 的空间后，电场力做的功eU 应等于电子获得的动能 2m 2 1 v eU = （1） 显然，电子沿Z 轴运动的速度v z 与第二阳极A 2的电压U 2的平方根成正比，即 22v U m e z = （2） 若在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏 转，如图2所示。 若偏转板板长为l 、偏转板末端到屏的距离为L 、偏转电极间距离为d 、轴向加速电压（即第二阳极A 2电压）为U 2，横向偏转电压为U d ，则荧光屏上光点的横向偏转量D 由下式给出： d l U U L D d 2)2l （2+= （3） 由式（3）可知，当U 2不变时，偏转量 D 随U d 的增加而线性增加。所以，根 据屏上光点位移与偏转电压的线性关系， 可以将示波管做成测量电压的工具。若 改变加速电压U 2，适当调节U 1到最佳 聚焦，可以测定D-U d 直线随U 2改变而 使斜率改变的情况。 4、磁偏转原理 电子通过A 2后，若在垂直Z 轴的X 方向外加一个均匀磁场，那么以速度v 飞越子电子在Y 方向上也会发生偏转，如图所示。 由于电子受洛伦兹力F=eBv 作用，F 的大小不变，方向与速度方向垂直，因此电子在F 的作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，即有eBv=mv 2/R ，所以 eB R z mv = （4） 电子离开磁场后将沿圆切线方向飞出，直射到达荧光屏。在偏转角φ较小的
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，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 22)(212 1v Z m eE at Y == （4－17－1） 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V A 的作用下，加速电压对电子所做的功全部转为电子动能，则A eV mv =22 1 。 将E ＝V ／d 和v 2代入（4－17－1）式，得 d V VZ Y A 42 = 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 d V Vl dZ dY tg A l x 2===? （4－17－2） 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 L S tg =? 代入（4－17－2）式，得 d V VlL S A 2= （4－17－3） 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V A 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 A e V V k S = （4－17－4） k e 为电偏常数。可见，当加速电压V A 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
实验电子束的电偏转
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，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） 2 2mv 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 2 Y?VZ 4VAd 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?l2VAd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 S tg?? 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）
电子束的偏转
参考答案 答案1： 答案2： 答案3： 答案4： 正确答案为:4 你做的答案为：1 答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。
答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。 答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。 答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。 正确答案为:2 你做的答案为：3 答案1： 正比；反比 答案2： 反比；正比 答案3：正比；正比 答案4：反比；反比 正确答案为:2 你做的答案为：3
答案1：V4> V3> V1> V2 答案2： V3> V4> V2> V1 答案3： V4> V3> V2> V1 答案4：V3> V4> V1> V2 正确答案为:1 你做的答案为：4 （电偏转、电聚焦）在下列各电压中，与电子从电子枪口出射速度相关的有_______ 答案1： 聚焦电压V1 答案2：加速电压V2 答案3：栅压V G 答案4：偏转电压V dx、V dy 正确答案为:2 你做的答案为：3 参考答案
答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。 2 正确答案为: 你做的答案为：2 （电偏转、电聚焦）栅压电压的绝对值越大，荧光屏的亮度越_____；加速电压越大，荧光屏的亮度越_____。 答案1：暗；暗 答案2：暗；亮 答案3：亮；暗 答案4：亮；亮 2 正确答案为: 你做的答案为： 2 答案1：是；U dy／ed 答案2：否；U dy／ed
试验二十四电子射线的电偏转与磁偏转
实验二十四 电子射线的电偏转与磁偏转 一、实验目的 1． 掌握电子束在外加电场和磁场作用下偏转的原理和方式； 2． 了解阴极射线管的构造与作用。 三、实验仪器 1． TH-EB 电子束实验仪； 2． 0~30V 可调直流电源； 3． 数字式万用表。 三、实验原理 1 电偏转原理 电子束电偏转原理如图1所示。通常在示波管的偏转板上加 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， 受到偏转电场E （y 轴方向）的作用，使电子的运动轨迹发生偏 转。假定偏转电场在偏转板l 范围内是均匀的，电子将作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。荧光屏上电子束的偏转距离D 可以表示为 式中V 为偏转电压，V A 为加速电压，k e 是一个与示波管结构有关的常数，称为电偏常数。为了反映电偏转的灵敏程度，定义 δ电称为电偏转灵敏度，用mm/V 为单位。δ电越大，电偏转的灵敏度越高。 2 磁偏转原理 电子束磁偏转原理如图2所示。通常在示波管的瓶颈的两侧加上一均匀横向磁场，假定在l 范围内是均匀的，在其他范围都为 零。当加速后的电子以速度v 沿x 方向垂直 射入磁场时，将受到洛仑 兹力作用，在均匀磁场B 内作匀速圆周运动，电子穿出磁场后，则做匀速直线运动，最后打在荧光屏上，磁偏转的距离可以表示为： 式中I 是偏转线圈的励磁电流，单位A ；k m 是一个与示波管结构有关的 常数称为磁偏常数。为了反映磁偏转的灵敏程度，定义 )3( A m V I k D =(2) 电A e V k V D ==δ（1） / A e V V k D = l e 图1 电子束电偏转原理 e v 图2 电子束磁偏转原理
实验3—13电子束线的电偏转与磁偏转
实验３—13 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】 1-e EB 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，如示波管、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3-１３－1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x 方向进入偏转板后，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 2 2)(2121v x m eE at y == (3-１３－1） 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a U 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: A eU mv =2 2 1，m eU v a 22= 将E =V /D 和v 2 代入（３－13-1）式,得 24x D U V y a = 电子离开偏转系统时,电子运动的轨道与x 轴所成的偏转角?的正切为 l d U V dx dy tg a l x 2= = =? (3-13-2） 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 L S tg =? 代入（3-13－2）式,得 D U VlL S a 2= (3－13-3） 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a U 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
磁偏转与电偏转的区别
磁偏转与电偏转的区别集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
磁偏转与电偏转的区别 【知识要点】 洛仑兹力与电场力的比较 1、与带电粒子运动状态的关系 带电粒子在电场中所受到的电场力的大小和方向，与其运动状态无关。但洛伦兹力的大小和方向，则与带电粒子本身运动的速度紧密相关。 2、决定大小的有关因素 电荷在电场中所受到的电场力 F ＝ qE ，与两个因素有关：本身电量的多少和电场的强弱。 运动电荷在磁场中所受到的磁场力，与四个因素有关：本身电量的多少、运动速度 v 的大小、速度 v 的方向与磁感应强度 B 方向间的关系 、磁场的磁感应强度B ． 3、方向的区别 电荷所受电场力的方向，一定与电场方向在同一条直线上( 正电荷同向，负电荷反向 )，但洛伦兹力的方向则与磁感应强度的方向垂直。 一.热身训练 例题1．如图所示，在虚线范围内，用场强为E 的匀强电场可使 初 速度为v 0的某种正离子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用匀强磁场（方向垂直纸面向外），使该离子通过该区域并使 偏 转角度也为θ，则磁感应强度为多少离子穿过电场和磁场的时间之比为多少 1．B=0V E cos θ，θθ sin 二、讲练平台
例题2．某空间存在着一个变化的电场和一个变化的磁场，电场方向向右（如图（a ） 中由B 到 C 的方向），电场变化如图（ｂ）中E-t 图象，磁感应强度变化如图（c ）中B-t 图象．在A 点，从t=1 s （即1 s ）开始，每隔2 s ，有一个相同的带电粒子（重力不计）沿AB 方向（垂直于BC ）以速度v 射出，恰能击中C 点，若 BC AC 2=且粒子在AC 间运动的时间小于1 s ，求 （1）图线上E 0和B 0的比值，磁感应强度B 的方向． （2）若第1个粒子击中C 点的时刻已知为（1+Δt ）ｓ，那么第2个粒子击中C 点的时刻是多少 解析：（1） 3 400=B E v ，磁场方向垂直纸面向外；（2）第2个粒子击中C 点的时刻为 （2+3π·v d 2） 例题3．(04全国理综)空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，一带电量为+q 、质量为m 的粒子，在P 点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中P 点箭头所示。该粒子运动到图中Q 点时速度方向与P 点时速度方向垂直，如图中Q 点箭头所示。已知P 、Q 间的距离为l 。若保持粒子在P 点时的速度不变，而将匀强磁场换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在P 点时速度方向垂直，在此电场作用下粒子也由P 点运动到Q 点。不计重力。求： （1）电场强度的大小。 O t /s B 2468B 0 O t /s E 246E 0 A C B v (a) (b) (c)
电偏转和磁偏转的原理及应用
磁偏转和电偏转的原理及应用 步入高二，我们学习了电和磁的相关知识，在这些知识中，包括了电偏转和磁偏转，而这两大块容又包括了很多应用，为了对电偏转和磁偏转有更深入的了解，我课题组对这两大部分进行了详细的研究，结果如下： 一、电偏转 相关理论 受力特征：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v0垂直射入电场强度为E的匀强电场中，所受电场力，与粒子的速度无关，是恒力。 运动规律：受力是恒定的，会使粒子做匀变速曲线运动——类平抛运动，其运动规律分别从垂直于电场方向和平行于电场方向给出。 偏转情况：粒子的运动方向所能偏转的角度，且在相等的时间偏转的角度是不相等的。 动能变化：由于电场力与粒子运动方向之间的夹角越来越小，粒子的动能将不断增大，且随时间的变化越来越快。 应用：示波管 Ⅰ定义：示波管是电子示波器的心脏。示波管的主要部件有：电子枪，偏转板，加速级，荧光屏，刻度格子。 Ⅱ工作原理:电子枪产生了一个聚集很细 的电子束，并把它加速到很高的速度。这个电 子束以足够的能量撞击荧光屏上的一个小点， 并使该点发光。电子束离开电子枪，就在两副 静电偏转板间通过。偏转板上的电压使电子束 偏转，一副偏转板的电压使电子束上下运动； 另一副偏转板的电压使电子左右运动。而这些运动都是彼此无关的。因此，在水平输入端和垂直输入端加上适当的电压，就可以把电子束定位到荧光屏的任何地方。 Ⅲ示波管的电源 为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V)，而且可调，以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调围为±50V。由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。 Ⅳ相关计算式 设加速电场电压为U，偏转电场电压为U2,偏转电场两板间的距离为d，偏转电场电场强度为E，电子质量为m，偏转电场长度为l，电子所带电荷量为e，则 e U1=1 2 UU02 ,解之得U0=√ 2UU1 U 竖直方向加速度：U=UU U = UU2 UU 电场中竖直方向位移U2=UU12 2 = U2U2 4U1U
电子束的电偏转和磁偏转设计研究
电子束的电偏转和磁偏转研究 示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。对电子束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。前者称为电聚焦或电偏转。随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。本实验在了解电子束线管的结构基础上，讨论电子束的偏转特性及其测量方法。 【实验目的】 1.了解示波管的构造和工作原理，研究静电场对电子的加速作用。 2.定量分析电子束在横向匀强电场作用下的偏转情况。 3.研究电子束在横向磁场作用下的运动和偏转情况。 【实验原理】 1.小型电子示波管的构造 电子示波管的构造如图1所示。包括下面几个部分： (1)电子枪，它的作用是发射电子，把它加速到一定速度并聚成一细束； (2)偏转系统，由两对平板电极构成。一对上下放置的Y 轴偏转板(或称垂直偏转板)，一对左右放置的X 轴偏转板(或称水平偏转板)； (3)荧光屏，用以显示电子束打在示波管端面的位置。 以上这几部分都密封在一只玻璃壳之中。玻璃壳内抽成高真空，以免电子穿越整个 荧光屏 图1 示波管结构图F -灯丝 K -阴极 G 1，G 2- 控制栅极 A 1-第一阳极A 2-第二阳极 Y -竖直偏转板 X -水平偏转板
管长时与气体分子发生碰撞，故管内的残余气压不超过6 10-大气压。 电子枪的内部构造如图2所示。电子源是阴极，图中用字母K 表示。它是一只金属圆柱筒，里面装有加热用的灯丝，两者之间用陶瓷套管绝缘。当灯丝通电时可把阴极加热到很高温度。在圆柱筒端部涂有钡和锶氧化物，此材料中的电子在加热时较容易逸出表面，并能在阴极周围空间自由运动，这种过程叫热电子发射。与阴极共轴布置着的还有四个圆筒状电极，电极1G 离阴极最近，称为控制栅，正常工作时加有相对于阴极K 大约-5～-20伏的负电压，它产生的电场是要把阴极发射出来的电子推回到阴极去。改变控制栅极的电势可以改变穿过1G 上小孔出去的电子数目，从而可以控制电子束的强度。电极2G 与2A 联在一起，两者相对于K 有约几百伏到几千伏的正电压。它产生了一个很强的电场使电子沿电子枪轴线方向加速。因此电极2A 对K 的电压又称加速电压。用2V 表示。而电极1A 对 K 的电压1V 则与2V 不同。由于K 与1A 、1A 与2A 之间电势不相等，因此使电子束在电 极筒内的纵向速度和横向速度发生改变，适当地调整1V 和2V 的电压比例，可使电子束聚焦成很细的一束电子流，使打在荧光屏上形成很小的一个光斑。聚焦程度的好坏主要取决于1V 和2V 的大小与比例。 电子束从图1中两对偏转电极间穿过。每一对电极加上的电压产生的横向电场分别可使电子束在X 方向或Y 方向发生偏转。 2.电子束的加速和电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。为以下研究问题方便起见，先引入一个直角坐标，令Z 轴沿示波管的管轴方向从灯丝位置指向荧光屏，从荧光屏看，X 轴为水平方向向右，Y 轴为垂直方向向上。假定电子从阴极逸出时初速度忽略不计，则由功能原理可知，电子经过电势差为V 的空间，电场力做的功eV 应等于电子获得的动能： 21 2 Z eV mv = (1) 显然，电子轴向速度z v 与阳极加速电压V 的平方根成正比。由于示波管有两个阳极 1A 和2A ，所以实际上示波管中电子束最后的轴向速度由第2阳极2A 的电压2V 决定，即： 图2 电子枪内部构造 图3 电子束的电偏转
实验 电子束的电偏转
电子束的电偏转、磁偏转研究 示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机里显示图像的显象管及雷达指示管、电子显微镜等电子器件的外形和功用虽各不相同，但有其共同点：都有产生电子束的系统和对电子加速的系统；为了使电子束在荧光屏上清晰地成象，还有聚焦、偏转和强度控制等系统。因此统称它们为电子束线管。电子束的聚焦和偏转可以通过电场和磁场对电子的作用来实现，前者称为电聚焦和电偏转，后者称为磁聚焦和磁偏转。本实验研究电子束的电偏转和磁偏转。通过实验，将使我们加深对电子在电场及磁场中运动规律的理解，有助于了解示波器和显象管的工作原理。 [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。 [实验原理] 1．电子束的电偏转 电子在两偏转板之间穿过时，如果两板间电位差为零，电子则笔直地穿过偏转板打在荧屏中央（假定电子枪瞄准了中心）形成一个小亮斑。如果在两块Y （或X ）偏转板上加有电压，电子就会受电场力的作用而发生偏转。 在图5-1中，设两板相距为d ，电位差为V d ，可看做平行板电容器，则两板间的电场强度是 d V E d y = 电子受电场力 d eV eE f d y y == 的作用，产生加速度 md eV m f a d y y = = 电子在Z 方向上没有加速度，故从Y 板左端运动到右端的时间是z v l t /1=再从右端运动到屏的时间是z v L t /2'=电子离开板右端时的垂直位移是 2 2 11) ( 22 z d y v l md eV t a y ?= = 在同一点的垂直速度 )( )( 1z d y y v l md eV t a v ?== 电子离开板右端时不再受电场力的作用，作匀速直线运动，到达屏上的垂直位移是 ) ( )( )(22z z d y v L v l md eV t v y '??== 电子在屏上总位移 ) 2()( 221L l m d v l eV y y D z d '+?=+= 令 L l L ' += 2，又因为电子在加速电压的作用下，加速场对电子所做的功全部转化为电子 的动能，则 2 221eV mv z = （1） 代入上式，并由式（1）消去v z 最后得，板中心至屏的距离， d V dV lL D 2 2= （2）
电偏转和磁偏转的原理及应用
电偏转和磁偏转的原理及应用
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磁偏转和电偏转的原理及应用 步入高二，我们学习了电和磁的相关知识，在这些知识中，包括了电偏转和磁偏转，而这两大块内容又包括了很多应用，为了对电偏转和磁偏转有更深入的了解，我课题组对这两大部分进行了详细的研究，结果如下： 一、电偏转 相关理论 受力特征：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v0垂直射入电场强度为E的匀强电场中，所受电场力，与粒子的速度无关，是恒力。 运动规律：受力是恒定的，会使粒子做匀变速曲线运动——类平抛运动，其运动规律分别从垂直于电场方向和平行于电场方向给出。 偏转情况：粒子的运动方向所能偏转的角度，且在相等的时间内偏转的角度是不相等的。 动能变化：由于电场力与粒子运动方向之间的夹角越来越小，粒子的动能将不断增大，且随时间的变化越来越快。 应用：示波管 Ⅰ定义：示波管是电子示波器的心脏。示波管的主要部件有：电子枪，偏转板，加速级，荧光屏，刻度格子。 Ⅱ工作原理:电子枪产生了一个聚集很细 的电子束，并把它加速到很高的速度。这个电 子束以足够的能量撞击荧光屏上的一个小点， 并使该点发光。电子束离开电子枪，就在两副 静电偏转板间通过。偏转板上的电压使电子束 偏转，一副偏转板的电压使电子束上下运动； 另一副偏转板的电压使电子左右运动。而这些运动都是彼此无关的。因此，在水平输入端和垂直输入端加上适当的电压，就可以把电子束定位到荧光屏的任何地方。 Ⅲ示波管的电源 为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V)，而且可调，以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。 Ⅳ相关计算式 设加速电场电压为U，偏转电场电压为U2,偏转电场两板间的距离为d，偏转电场电场强度为E，电子质量为m，偏转电场长度为l，电子所带电荷量为e，则 eU1=1 2 mv02 ,解之得v0=√ 2eU1 m 竖直方向加速度：a=eE m = eU2 md 电场中竖直方向位移y2=at12 2 = U2l2 4U1d
电子束的偏转实验报告
电子束的偏转实验报告 以下是为大家整理的电子束的偏转实验报告的相关范文，本文关键词为电子束,偏转,实验,报告,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在工作报告中查看更多范文。 篇一：电子束偏转实验报告 篇一：电子束的偏转实验报告 实验题目：电子束线的偏转 实验目的 1.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律； 2.了解电子束管的结构和原理。仪器和用具 实验原理 1．电子束在电场中的偏转 假定由阴极发射出的电子其平均初速近似为零，在阳极电压作用下，沿z方向作加速运动，则其最后速度vz可根据功能原理求出来，即eua?移项后得到vz? 2
12mvz2 2eua （c.11.1）m e 式中ua为加速阳极相对于阴极的电势，为电子的电荷与质量之比（简称比荷，又称荷m 质比）．如果在垂直于z轴的y方向上设置一个匀强电场，那么以vz速度飞行的电子将在y方向上发生偏转，如图c.11.l所示．若偏转电场由一个平行板电容器构成，板间距离为d，极间电势差为u，则电子在电容器中所受到的偏转力为fy?ee? eu （c.11.2）d ??根据牛顿定律fy?m?y??因此?y eu d eu （c.11.3）md 即电子在电容器的y方向上作匀加速运动，而在z方向上作匀速运动，电子横越电容器的时间为t? l （c.11.4）vz 当电子飞出电容器后，由于受到的合外力近似为零，于是电子几
乎作匀速直线运动，一直打到荧光屏上，如图c.11.l里的f点．整理以上各式可得到电子偏离z轴的距离 n?ke u （c.11.5）ua ll?l? 1???2d?2l? 式中ke? 是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常量．所以电场偏转的特点是：电子束线偏离z轴（即荧光屏中心）的距离与偏转板两端的电压成正比，与加速极的加速电压成反比． 2．电子束在磁场中的偏转 如果在垂直于z轴的x方向上设置一个由亥姆霍兹线圈所产生的恒定均匀磁场，那么以速度vz飞越的电子在y方向上也将发生偏转，如图c.11.2所示．假定使电子偏转的磁场在l范围内均匀分布，则电子受到的洛伦兹力大小不变，方向与速度垂直，因而电子作匀速圆周运 动，洛伦兹力就是向心力，所以电子旋转的半径r? mvz （c.11.6）eb 当电子飞到a点时将沿着切线方向飞出，直射荧光屏，由于磁场由亥姆霍兹线圈产生，因此磁场强度b?ki（c.11.7）
基础实验-19电子束偏转实验
实验19 电子束偏转实验 一、预习思考题 1.电子束在磁场作用下的运动轨迹是怎样的？ 2.利用电子束的偏转可以测量哪些物理量？ 二、实验目的 1、了解示波管的结构； 2、了解电子束发生电偏转、电聚焦、磁偏转、磁聚焦的原理； 3、掌握一种测量荷质比的方法。 三、实验器材 LB-EB3型电子束实验仪控制面板如图19-1所示。 利用电压指示选择档，可以实时通过示波管电压显示窗口观察记录相应的电压值并可通过三个电压调节旋钮随时调节相应的电压值。 电压输出用于给螺线管供电，其连接极性为：红——红，黑——黑。同时通过电压调节旋钮对其电压进行调解。 交直流开关用于直流和交流的切换，X,Y 换向开关用于换档显示X 、Y 偏转电压。 四、实验原理 测量物理学方面的一些常数（例如光在真空中的速度c,阿伏加德罗常数N ，电子电荷e,电子的静止质量m ）是物理学实验的重要任务之一，而且测量的精确度往往会影响物理学的进一步发展和一些重要的新发现。本实验将通过较为简单的方法，对电子e/m 进行测量。 1.电子束实验仪的结构原理 电子束实验仪的工作原理与示波管相同，它包括抽成真空的玻璃外壳、电子枪、偏转系统与荧光屏四个部分。 电 源 电流输出 + - Y X V G 调节 电流调节 V A2调节V A1调节示波管电压励 磁 电 流 偏 转 电 压 交 流 Y 偏转 Y 调零X 偏转X 调零直 流 电 子 束（荷 质 比）实 验 仪 南 京 浪 博 科 教 仪 器 研 究 所 LB-EB3 图19-1
图19-2 （1）电子枪 电子枪的详细结构如图19-2所示。电子源是阴极，它是一只金属圆柱筒，里面装有一根加热用的钨丝，两者之间用陶瓷套管绝缘。当灯丝通电（6.3伏交流）被加热到一定温度时，将会在阴极材料表面空间逸出自由电子（热电子）。与阴极同轴布置有四个圆筒的电极，它们是各自带有小圆孔的隔板。电极G称为栅极，它的工作电位相对于阴极大约是5-20V的负电位，它产生一个电场是要把从阴极发射出的电子推回到阴极去，只有那些能量足以克服这一阻止电场作用的电子才能穿过控制栅极。因此，改变这个电位，便可以限制通过G小孔的电子 的数量，也就是控制电子束的强度。电极G′在管内与A 2相连，工作电位V 2 相对于K一般是正几 百伏到正几千伏。这个电位产生的电场是使电子沿电极的轴向加速。电极A1相对于K具有电位 V 1，这个电位介于K和G′的电位之间。G′与A 1 之间的电场和A 1 与A 2 之间的电场为聚焦电场（静 电透镜），可使从G发射出来的不同方向的电子会聚成一细小的平行电子束。这个电子束的直 径主要取决于A 1的小孔直径。适当选取V 1 和V 2 ，可获得良好的聚焦。 （2）偏转系统 电偏转系统是由一对竖直偏转板和一对水平偏转板组成，每对偏转板是由两块平行板组成，每对偏转板之间都可以加电势差，使电子束向侧面偏转。磁偏转系统是由两个螺线管形成的。 （3）荧光屏 荧光屏是内表面涂有荧光粉的玻璃屏，受到电 子束的轰击会发出可见光，显示出一个小光点。 2.电偏转：电子束+横向电场 电偏转原理如图19-3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 d ，当加速后 e Y + - + + + + - - - - l L S Z - + d
电子束的偏转与聚焦实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：电子束的偏转与聚焦 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间：
一、实验目的： 1、了解示波管的构造和工作原理。 2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用 下的偏转情况。 3、学会规范使用数字多用表。 4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。 二、实验仪器： EB—Ⅲ电子束实验仪、直流稳压电源30V，2A、数字多用表。 三、实验原理： 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K 的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第
电子束线的电偏转与磁偏转
电子束线的电偏转与磁偏转 实验目的 1、掌握电子束在外加电场和磁场作用下偏转的原理和方式； 2、了解阴极射线示波管的构造与工作方式。 3、测量电偏转与磁偏转灵敏度。 实验仪器 1、TH-EB电子束实验仪。 2、0─30V可调直流稳压电源； 3、数字式万用表。 实验原理 1、TH-EB型电子束实验仪原理简介 TH-EB型电子束实验仪主要由两大部分组成，一个是由螺线管及在螺线管内放置的示波管组成，螺线管通电流后给示波管加纵向磁场，另外在示波管两边加上一对洛仑兹线圈产生一横向磁场，用于使电子束产生横向偏转；另一部分就是用于给示波管各极加适当电压。 示波管各电极结构与分布如图1所示。各部件的作用如下： 灯丝F：加热阴极，6.3V交流电压。 阴极K：筒外涂有稀土金属，被加热后能向外发射自由电子也可称发射极。 图1 示波管各电极结构与分布 栅极G：施加适当电压（通常加负压）可控制电子束电流强度，可称控制栅，栅负压通常为-35V━ -45V之间。 ：圆筒结构，施加的电压形成一纵向高压电场，使加速电子向荧光屏运第二阳极A 2 动，可称加速极，加速电压通常为1000V以上。 ：为一圆盘结构，介于第二阳极的圆筒和圆盘之间，其作用相当于电子第一阳极A 1 透镜，施加适当电压能使电子束恰好在荧光屏上聚焦，因此也称聚焦极，通常加数百伏
正向电压。 垂直偏转极板：V 1和V 2 为处于示波管中一上下的两块金属板，在极板上施加适当电压 后构成垂直方向的横向电场。 水平偏转极板：H 1和H 2 为处于示波管中一前后的两块金属板，在极板上施加适当的电 压后构成水平方向的横向电场。 2、电偏转原理 电子束电偏转原理如图2所示。通常在示波管的偏转板上加偏转电压V，当加速后的电子以速度v沿X方向进入偏转板后，受到偏转板电场E 图2 电子束电偏转原理 （y轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏转。假定偏转电场在偏转板l范围内是均匀的，电子将作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。荧光屏上电子束的偏转距离D 可以表示为： (1) 式中V为偏转电压，V A 为加速电压，K e 是一个与示波管结构有关的常数，称为电偏常数。 为了反映电偏转的灵敏程度，定义 δ电=D/V (2) δ电称为电偏转灵敏度，用mm/V为单位。δ电越大，电偏转灵敏度越高。 3、磁偏转原理 电子束磁偏转原理如图3所示。通常在示波管的瓶颈的两侧加上一均匀横向磁场，假定在l范围内是均匀的，在其他范围内都为零。当加速后的电子以速度v沿x方向垂直射入磁场时，将受到洛仑兹力作用，在均匀磁场B内作匀速圆周运动，电子穿出磁场后，则做匀速直线运动，最后打在荧光屏上，磁偏转的距离可以表示为：
实验3—13电子束线的电偏转与磁偏转
实验3—13 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】 1-e EB 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3－13－1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x 方向进入偏转板后，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 2 2)(2121v x m eE at y == （3－13－1） 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a U 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： A eU mv =2 2 1，m eU v a 22= 将E ＝V ／D 和v 2 代入（3－13－1）式，得 24x D U V y a = 电子离开偏转系统时，电子运动的轨道与x 轴所成的偏转角?的正切为 l d U V dx dy tg a l x 2= = =? （3－13－2） 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 L S tg =? 代入（3－13－2）式，得 D U VlL S a 2= （3－13－3） 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a U 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 a e U V k S = （3－13－4） k e 为电偏常数。可见，当加速电压a U 一定时，偏转距离与偏转电压呈线性关系。为了反映