电子束流的动态焦点和深穿极值效应
电子束
1）电偏转实验步骤 1.现将阳极电压调到 750V（注：本台机子一开始调不到 700V，只能用 750V，到后面旋钮才可以调至 700V），调 节 Y 轴调节旋钮使得光点分别到±5，±10，±20 的位置，用数字多用电表记录对应的电压值，并记录下来； 2.之后再将阳极电压调至 900V，重复上述实验，记录数据。
U2，横向偏转电压为 Ud，则荧光屏上光点的横向偏转量 D 如式： D （L l) U d l 2 U 2 2d
综上所诉，当 U2 不变时，偏转量 D 随 Ud 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 U2，适当调节 U1 到最佳聚焦，可以测定 D-Ud 直线随 U2 改变 而使斜率改变的情况。
做的功 eU 应等于电子获得的动能： eU 1 mv 2 2，
2e
电子沿 Z 轴运动的速度 vz 与第二阳极 A2 的电压 U2 的平方根成正比，即 vz
因此
m U2
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 A2 电压）为
2）磁偏转实验步骤 1.将光点调至 Y 轴中心，将多用电表调到 mA 挡，并把阳极电压调至 700V，调节 Y 轴调节，分别测 D=5，10,15,20 的电流值，再改变磁偏电流方向，测 D=-5，-10，-15，-20 的电流值； 2.将阳极电压调至 900V，重复上述步骤，记录数据。 3）电子比荷实验步骤 1.用导线连接电子束实验仪和直流稳压电源的 CH1 接线口上，将电子束-比荷选择开关打到比荷位置，将稳压电 源的电流调零，并将阳极电压调到 700V，再调节电流旋钮使得荧光屏中的亮线缩成一个亮点，记录此时的电流值， 之后将电流调零，再将电流方向调成反向，重复上述步骤，记录数据。 2.再重复上述步骤测量 800V，900V，1000V 的电流数据。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==大学物理实验电子束实验篇一：济南大学大学物理实验电子束(荷质比)实验电子束（荷质比）实验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。
一、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。
二、原理（一）、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。
图11、电子枪电子枪的详细结构如图1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A2相连，工作电位V2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V1，这个电位介于K和G′的电位之间。
G′与A1之间的电场和A1与A2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A1的小孔直径。
适当选取V1和V2，可获得良好的聚焦。
电子束实验
电选二 电子束实验随着近代科学的发展，电子技术的应用已深入到各个领域，关于带电粒子在电场、磁场中运动规律已成为掌握现代科学技术必不可少的居处知识。
我们常用示波器中的示波管（又名阴极射线管）来研究带电粒子在电场、磁场中运动的归路。
它的结构原理图如图一所示；它由电子枪、偏转系统及荧光屏组成。
电子枪的作用是发射电子把它加速到一定速度并聚成一细束；偏转系统是由两对平行电板构成，一对上、下放置叫Y 轴转板或垂直偏转板，另一对左、右放置叫X 轴偏转或水平偏转；荧光屏是用以显示电子束打在示波管端面的显示屏。
所有这几部分都密封在一只玻璃外壳中，玻璃壳内抽成高度真空，以避免电子与空气分子发生碰撞引起电子束的散射。
图一电子枪内的阴极K 被灯丝加热后，便在其前端（此处涂有金属氧化物以增加电子发射量）发射出大量电子。
由于控制栅极G 的电位低于阴极K （相对于阴极K 大约5—10V 的负电压），它产生一个电场是要把阴极发射出来的电子推回到阴极去。
改变控制栅极电位可以限制穿过G 上小孔b 出去的电极A 2，两者相对于K 加有同一电压V 2（称之为阳极电压或加速电压），一般约有几百伏的正电压。
它产生一个很强的电场使电子沿电子枪轴线方向加速。
示波管电极A 1为聚集电极，在正常使用情况下它具有电位（相对于阴极）V 1介于K 和A 2的电位之间。
在A 3和A 1之间以及A 1和A 2之间形成的电场且来把电子数据即成一束很细的电子流，聚集程度好坏主要取决于V 1和V 2的大小。
电子束从两对偏转电极穿过。
当电极上加了电压后便产生横向电场使电子束向某一侧偏转。
最后，电子束打在涂有一特殊荧光物质薄层的荧光屏上，在电子的轰击下会发出可见光。
实验室为同学准备了“电子束实验仪”，它可以实验一下主要内容：实验一：研究电场对电子加速。
电子束在横向匀强电场作用下的偏转，电子+横向电场——电偏转。
实验二：纵向不均匀电场对电子束的聚集作用。
电子束强度的控制，电子+纵向电场——电聚集。
电子束的电偏转和磁偏转研究
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610-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。
非层流无碰撞模型计算LIA焦斑尺寸
第 &> 期
谢宇彤等：非层流无碰撞模型计算 SNF 焦斑尺寸
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得焦斑直径的最大不确定度为 ! "# "$ %%， 而焦距几乎不变化， 其波动量级在 "# "& ’% 范围内。第三、 随子束 流划分层数的增加， 焦斑直径计算结果是收敛的 （ 见图 ( ） 。焦斑直径计算结果随子束流层数增加的曲线， 表现 出阻尼振荡的明显性质， 其最终收敛值约 &# "( %%。
谢宇彤， ! 章林文， ! 朱! 隽
（ 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 B$"A** ）
!
! ! 摘! 要： ! 在束流轨迹方程基础上， 建立了非层流无碰撞数值模拟模型， 并在模型中考虑了束流空间电荷 效应、 发射度、 能散、 束心 9&CDE=C<F 运动、 束流横截面分布不均匀等诸多因素， 编制数值模拟程序对强流相对论 电子束经过磁透镜的轨迹进行了计算。计算结果表明： 子束流层数一定时， 焦斑直径波动在 *( *@ GG 范围内； 随子束流划分层数的不同， 计算所得焦斑直径的最大不确定度为 H *( *+ GG， 而焦距几乎不变化， 其波动在 *( *I =G 范围内； 随子束流划分层数的增加， 焦斑直径计算结果是收敛的， 最终收敛值约为 "( *@ GG。实验得到的 焦距为 $@( $ GG， 焦斑直径 "( @ GG， 实验结果表明焦距绝对误差在 @( + =G 范围内， 焦斑直径绝对误差在 *( ? GG 范围内。 ! ! 关键词： ! 非层流无碰撞模型； ! 焦斑直径； ! 束流品质因素； ! 轨迹方程 ! ! 中图分类号： ! 84+*@! ! ! ! 文献标识码： ! 5
第三章 会聚束电子衍射
3.1 会聚束电子衍射的原理与实验技术
CBED光路图
图(A)选取电子衍射（SADP） 只显示了零层倒易截面上倒 易斑点的信息。
图(B)CBED显示了动力学衬 度效应。即不仅显示了零层 倒易截面的信息，而且显示 了菊池线和高阶劳厄线的信 息。
(A) SADP from [111] Si. (B) CBED pattern from [111] Si
即不仅显示了零层倒易截面的信息而且显示beamconvergenceanglecameralengthprobediameterpatternunderover样品内部信息等1会聚角对cbed花样的影响随着会聚角的增大透射盘和衍射盘的直径增大并相互重叠因此要选择合适的会2相机长度的影响随着相机长度l的减小摄取的范围越大但图中的菊池线和高阶劳厄线变得模糊不清
(a) 0.5 h, (b) 3 h, (c)48 h and (d) 168 h at 200 C.
J.F. Nie *, B.C. Muddle. Acta Materialia 56 (2008) 3490–3501
在CBED中，入射电子束是一个倒立的会聚束锥，锥中 各各射线都对中心入射线有一个偏离角△θ，正是这个 变化着的△θ带来了衍射盘中衍射强度Ig的振荡变化， 这就是回摆曲线。
回摆曲线的形状 决定于试样厚度 t、消光距离ξg和 倒易失长度g， 如图8-14所示。
在CBED实验中，试样不动，其倒易矢量g不动，在透射 盘和衍射盘中就会得到系列，互相平行的暗条纹。这 种暗条纹的宽度于会聚束角展宽有关，振荡周期与x有 关。
4.4 HOLZ线形成原理
1.平行HOLZ线的间距：
2.倒易面间距d*与倒易空间FOLZ 环的半径 和角半径 之间的关系：
加速器原理 第二章 粒子源与束流品质
第二章 粒子源与束流品质
引言
★ 粒子源是产生并注入被加速粒子的装置，是加速器的
第一个元件。
★ 根据所产生的粒子种类分为电子枪和离子源。 ★ 粒子源的束流品质直接影响加速器的束流性能指标。
§2.1 电子枪
概述：
★ 电子枪是产生电子束的装置件，用来为加速器提供电子束。
★ 电子枪按工作原理分为热发射式电子枪和场致发射式电子
§2.2 离子源
1、概述
2) 离解、电离及复合过程
离解是指分子在载能电子的作用下离
解 成原子；电离是指分子或原子在载能
电子的作用下电离形成离子。以氢为例
给出其典型的离解和电离方程。
2H2 e 21H e
1H e H 2e
2H2
e
H 2
2e
（离解过程） （电离过程） （分子离子）
2H e 2H 3e （原子离子）
枪。
§2.1 电子枪
1、热发射式电子枪
1）热发射枪的结构如图所示；
2）组成：发射极（阴极）、聚焦极（栅极）
和引出极；
3）发射极（阴极）： 阴极一般由低逸出功的
材料制成，由电源加热，发射出热电子。
要求阴极材料的电子逸出功要低、熔点要
高、蒸发率要小、不易中毒。
常用的阴极材料如：
钨 （逸出功：4.55eV），
复合过程是指离子捕获电子形成中性
原子或分子的过程。 离解、电离及复合是一动态过程，当
电离过程与复合过程达到动态平衡，放电 就达到了平衡，稳定的等离子体就形成
了。
3）等离子体的密度 等离子体的密度是离子源的重要参 数。 等离子体的密度越高， 引出的离 子束流就越强。提高等离子体密度的 办法，一般是在放电室加一轴向磁 场，其主要作用为： a ）使电子作螺旋运动，提高电子
材料分析方法 考前复习总结(二)
1球差、像散和色差是怎样造成的？如何减小这些像差？哪些是可消除的像差？答：1，球差是由于电磁透镜磁场的近轴区与远轴区对电子束的会聚能力的不同而造成的。
一个物点散射的电子束经过具有球差的电磁透镜后并不聚在一点，所以像平面上得到一个弥散圆斑，在某一位置可获得最小的弥散圆斑，成为弥散圆。
还原到物平面上，则半径为r s=1/4 C sα3r s 为半径，Cs为透镜的球差系数，α为透镜的孔径半角。
所以见效透镜的孔径半角可减少球差（决定分辨率的像差因素）。
2，色差是由于成像电子的波长（能量）不同而引起的。
一个物点散射的具有不同波长的电子，进入透镜磁场后将沿各自的轨道运动，结果不能聚焦在一个像点上，而分别交在一定的轴向范围内，形成最小色差弥散圆斑，半径为 r c=C c α|△E/E|,C c为透镜色差系数，α为透镜孔径半角，△E/E为成像电子束能量变化率。
所以减小△E/E(稳定加速电压)、α可减小色差。
3,像散是由于透镜磁场不是理想的旋转对称磁场而引起(极靴内孔不圆、上下极靴不同轴、材质磁性不均及污染)。
消像散器。
2消像散器的作用和原理是什么？消像散器的作用就是用来消除像散的。
其原理就利用外加的磁场把固有的椭圆形磁场校正成接近旋转对称的磁场。
机械式的消像散器式在电磁透镜的磁场周围放置几块位置可以调节的导磁体来吸引一部分磁场从而校正固有的椭圆形磁场。
而电磁式的是通过电磁板间的吸引和排斥来校正椭圆形磁场的。
3什么是分辨率，影响透射电子显微镜分辨率的因素是哪些？答：分辨率：两个物点通过透镜成像，在像平面上形成两个爱里斑，如果两个物点相距较远时，两个Airy 斑也各自分开，当两物点逐渐靠近时，两个Airy斑也相互靠近，直至发生部分重叠。
根据Load Reyleigh建议分辨两个Airy斑的判据：当两个Airy斑的中心间距等于Airy 斑半径时，此时两个Airy斑叠加，在强度曲线上，两个最强峰之间的峰谷强度差为19%，人的肉眼仍能分辨出是两物点的像。