實驗十一電子束電偏轉與電聚焦

1、實 驗 十 一 電子束的電偏轉(pinzhun)與電聚焦共二十二頁實驗目的： 1.了解示波管的基本結構和原理。 2.研究帶電粒子在電場中偏轉(pinzhun)的規(guī)律。 3.研究帶電粒子在電場中聚焦的規(guī)律。 儀器和用具： HLD-EB-IV型電子束實驗儀 共二十二頁HLD-EB-IV型電子束實驗儀共二十二頁1、加速(ji s)電壓Vk：改變電子束的加速電壓的大小2、Vk電壓表指示:01300V。3、聚焦電壓V1：用以調節(jié)聚焦極A1上的電壓以調節(jié)電極附近區(qū)域的電場分布，從而調節(jié)電子束的聚焦和散焦。4、V1電壓指示：150400V。5、柵極電壓VG（輝度）：用以調節(jié)加在示波管控制柵極上的電壓大小，以

2、控制陰極發(fā)射的電子數(shù)量，從而控制熒光屏上光點的輝度。共二十二頁6、VG電壓指示：080V。7、VdX偏轉電壓調節(jié)：80V80V。8、調零X：用來調節(jié)光點水平距離；9、Vdy偏轉電壓調節(jié)：-8080V。10、 調零Y：用來調節(jié)光點上下距離。11、偏轉電壓指示：用來顯示(xinsh)VdX、Vdy數(shù)值。12、VdX、Vdy轉換開關：當打到VdX檔調節(jié)偏轉電壓VdX，表頭即可顯示；當打到VdY檔調節(jié)偏轉電壓VdY，表頭即可顯示。共二十二頁13、200mA、2A轉換開關。14、200mA、2A勵磁電流數(shù)值：可顯示0200mA、02A。15、200mA電流調節(jié)：用來改變偏轉線圈勵磁電流大小(dxio)。

3、16、2A電流調節(jié)：用來改變聚焦長直螺線管勵磁電流大小。17、電源開關：用來接通電源指示，使儀器工作。18、點、線轉換開關：用來轉換點、線顯示，打到“線”檔即可出現(xiàn)一條橫線。共二十二頁19、示波管后靠背：用來接通示波管，可將示波管插入使用。20、8SJ31J示波管。21、磁偏轉線圈：用來做磁偏轉實驗。22、螺線管線圈：用來做磁聚焦實驗。23、換向開關：用以改變偏轉線圈電流方向(fngxing)來控制磁偏轉的方向(fngxing)（向上、向下）。24、02A輸出插座：用來接通標準螺線管勵磁電流。共二十二頁 HH鎢絲的熱電極 K陰極 控制柵極(shn j) 第一加速陽極 加速柵極 第二加速陽極 水

4、平偏轉板 垂直偏轉板實驗原理(yunl)一、示波管的基本結構及原理圖：共二十二頁 當電流通過鎢絲陰極K被加熱后，筒端的鋇與鍶氧化物涂層內的自由電子獲得較高的動能(dngnng)，從表面逸出。因為第一加速陽極A具有（相對陰極K）很高的電壓（如1000伏），在K-G-A1之間形成強電場，故從陰極逸出的電子在電場中的加速運動，穿過G的小孔（直徑約1mm）,以高速穿過G2、A1及A2筒內的限制孔，形成一束電子射線，電子最后打到熒光屏上，這上面涂有一滿層的特殊熒光物質，在電子的轟擊下發(fā)出可見光。 共二十二頁二、 電子束的聚焦與輝度的控制： 人們最初想把極板上的圓孔做成足夠小可得任意細小的電子束，然而電子

5、向不同方向離開加熱陰極，只能(zh nn)有很小部分的電子正好向著陽極小孔方向運動，大多數(shù)電子不能達到熒光屏。不過，我們可以利用適當形狀的電場來改變初速度不在管軸方向的那些電子的方向，從而得到比較強的電子束和比較亮的光點。 在電子槍內的第一加速陽極 與第二加速陽極 之間形成一個靜電透鏡,可解決上述問題。其作用的原理如下：共二十二頁 如圖C給出了靜電透鏡聚焦作用的幾何示意圖，這是假定電子 在兩聚焦電極之間的區(qū) 域的路程遠小于電子的 總路程時電子運動的軌 跡簡化形式。假定從第 一加速極出來的那些電 子具有相同(xin tn)的軸向分量 ，但具有不同的徑向速度分量。 共二十二頁 在圖C中任取一點P，

6、電子在該處是總會沿著F與 之間的某一方向運動，分析不同的點同樣可得出電子的運動的軌跡如圖c所示，達到電聚焦的作用。若軸向分量 不同,只是打到熒光屏的時間不同，但也可與前面或后面運動的電子在熒光屏上重合，但不能與同時出發(fā)的電子在熒光屏上同時重合。聚焦作用的強弱可以通過改變 之間的電壓(diny)，從而改變其間的場強來實現(xiàn)的。 共二十二頁三、電偏轉系統(tǒng)1、偏轉電場的形成與簡化 在兩排平行板間加電壓就可以形成電場。當平行板間的距離d比長度L小得多時，可以認為它形成的空間電場是均勻的，且在平行板的界外電場為零。2、電偏轉的原理(yunl) 電子在均勻電場內以 從平行于板的方向進入電場，在電場力的作用下

7、,在y方向（垂直 方向）產(chǎn)生偏離位移。共二十二頁 偏轉電壓（平行板間電位差） 板間距離 板長 電子離開(l ki)電場后不受電場力作用,將作勻速直線運動，等效直接從A點（板中點位置）直接射出（如圖b所示），故 共二十二頁令 有 如果加速電壓為U2 則 故 示波管的Y方向(fngxing)電偏轉靈敏度 ： 在X方向同理得 共二十二頁六：實驗內容： （一）電子束的電聚焦和輝度控制 1、將示波管插入儀器左邊的后靠背，將坐標板放入示波管與光屏前面，接通電源。 2、將VdX、Vdy轉換開關打到VdX檔，調節(jié)Vdx旋鈕(xun ni)，進行偏轉電壓調零。 3、將VdX、Vdy轉換開關打到VdY檔，調節(jié)Vd

8、Y旋鈕，進行偏轉電壓調零。 共二十二頁4、示波管將顯示出一個亮點，如果沒有顯示將柵極電壓亮度稍微調高一點(y din)，然后調節(jié)調零電位器X、Y，使示波管熒屏顯示出一個亮點調為中心。 5、第一聚焦調節(jié)條件：V1V2,檢驗第一聚焦條件，改變V1和VK，使熒光屏上亮點達到最佳聚焦狀態(tài)，測量V1和V2。6、加速電壓對亮度的影響，將柵極電壓調到適當位置，改變加速電壓觀察示波管熒屏上亮度的變化。 共二十二頁（二）電子束電偏轉實驗1、在電聚焦實驗基礎上開始實驗。2、調節(jié)加速電壓為1000V，調節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點聚焦。將VdX、Vdy轉換開關打到VdX檔，調節(jié)Vdx旋鈕，看示波管亮點，以每一大格（

9、5mm）記錄一次偏轉電壓VdX的數(shù)值，做D與V曲線，進行分析(fnx)。3、調節(jié)加速電壓為1000V，調節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點聚焦。將VdX、Vdy轉換開關打到VdY檔，調節(jié)VdY旋鈕，看示波管亮點，以每一大格(5mm)記錄一次偏轉電壓VdY的數(shù)值，做D與V曲線。4、比較X方向和Y方向的電偏轉靈敏度（并分析原因）。共二十二頁注意事項 1本儀器使用時，周圍應無其他強磁場及鐵磁物質，儀器應南北方向(fngxing)放置以減小地磁場對測量精度的影響。 2螺線管不要長時間通以大電流，以免線圈過熱。 3改變加速電壓后，亮點的亮度會改變，應重新調節(jié)亮度，勿使亮點過亮，一則容易損壞熒光屏，同時亮點過亮

10、，聚焦好壞也不易判斷，調節(jié)亮度后，加速電壓值也可能有了變化，再調到規(guī)定的電壓值即可。 共二十二頁實驗指導一：實驗操作技巧： 本實驗采用套裝儀器，故只要將有關原理弄清楚,再熟悉儀器的有關操作,知道實驗操作的內容。這樣有的放矢地進行操作，很容易完成本實驗這么多的任務。二：實驗操作時注意事項： 1：由于本實驗的電壓有的達到1000伏，故特別要注意安全。 2：示波管的亮度不要長時間打得太亮，否則(fuz)，熒光屏易老化，影響顯示效果。 共二十二頁常見問題與解答(jid) 1. 實驗過程中有時會出現(xiàn)找不到光點（光斑）的情況(qngkung)，可能的原因和解決的辦法如下： （1）亮度不夠。解決的辦法是適當增加亮度。（2）已經(jīng)加有較大的電偏電壓（x方向或和y方向），使光點偏出示波器的屏幕。此時應通過調節(jié)電偏轉旋鈕，使偏轉電壓降為零。2 .電偏轉實驗時光點軌跡與x（或y方向）有夾角，解決辦法： 旋轉示波管，消除夾角 共二十二頁內容摘要實 驗 十 一 電子束的電偏轉與電聚焦。7、VdX偏轉電壓調節(jié)：80V80V。當打到VdY檔調節(jié)偏轉電壓VdY，