實(shí)驗(yàn)十一電子束電偏轉(zhuǎn)與電聚焦

關(guān)于實(shí)驗(yàn)十一電子束電偏轉(zhuǎn)與電聚焦第1頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1.了解示波管的基本結(jié)構(gòu)和原理。

2.研究帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。

3.研究帶電粒子在電場(chǎng)中聚焦的規(guī)律。

儀器和用具：

HLD-EB-IV型電子束實(shí)驗(yàn)儀

第2頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三HLD-EB-IV型電子束實(shí)驗(yàn)儀第3頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三1、加速電壓Vk：改變電子束的加速電壓的大小2、Vk電壓表指示:0～1300V。3、聚焦電壓V1：用以調(diào)節(jié)聚焦極A1上的電壓以調(diào)節(jié)電極附近區(qū)域的電場(chǎng)分布，從而調(diào)節(jié)電子束的聚焦和散焦。4、V1電壓指示：150～400V。5、柵極電壓VG（輝度）：用以調(diào)節(jié)加在示波管控制柵極上的電壓大小，以控制陰極發(fā)射的電子數(shù)量，從而控制熒光屏上光點(diǎn)的輝度。第4頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三6、VG電壓指示：0～－80V。7、VdX偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)：－80V～80V。8、調(diào)零X：用來調(diào)節(jié)光點(diǎn)水平距離；9、Vdy偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)：-80～80V。10、調(diào)零Y：用來調(diào)節(jié)光點(diǎn)上下距離。11、偏轉(zhuǎn)電壓指示：用來顯示VdX、Vdy數(shù)值。12、VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)：當(dāng)打到VdX檔調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)電壓VdX，表頭即可顯示；當(dāng)打到VdY檔調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)電壓VdY，表頭即可顯示。第5頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三13、200mA、2A轉(zhuǎn)換開關(guān)。14、200mA、2A勵(lì)磁電流數(shù)值：可顯示0～200mA、0～2A。15、200mA電流調(diào)節(jié)：用來改變偏轉(zhuǎn)線圈勵(lì)磁電流大小。16、2A電流調(diào)節(jié)：用來改變聚焦長(zhǎng)直螺線管勵(lì)磁電流大小。17、電源開關(guān)：用來接通電源指示，使儀器工作。18、點(diǎn)、線轉(zhuǎn)換開關(guān)：用來轉(zhuǎn)換點(diǎn)、線顯示，打到“線”檔即可出現(xiàn)一條橫線。第6頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三19、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(zhuǎn)線圈：用來做磁偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。22、螺線管線圈：用來做磁聚焦實(shí)驗(yàn)。23、換向開關(guān)：用以改變偏轉(zhuǎn)線圈電流方向來控制磁偏轉(zhuǎn)的方向（向上、向下）。24、0～2A輸出插座：用來接通標(biāo)準(zhǔn)螺線管勵(lì)磁電流。第7頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三

HH—鎢絲的熱電極K—陰極—控制柵極

—第一加速陽極—加速柵極—第二加速陽極

—水平偏轉(zhuǎn)板—垂直偏轉(zhuǎn)板實(shí)驗(yàn)原理一、示波管的基本結(jié)構(gòu)及原理圖：第8頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三

當(dāng)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(nèi)的自由電子獲得較高的動(dòng)能，從表面逸出。因?yàn)榈谝患铀訇枠OA具有（相對(duì)陰極K）很高的電壓（如1000伏），在K-G-A1之間形成強(qiáng)電場(chǎng)，故從陰極逸出的電子在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)，穿過G的小孔（直徑約1mm）,以高速穿過G2、A1及A2筒內(nèi)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(zhì)，在電子的轟擊下發(fā)出可見光。第9頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三二、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(xì)小的電子束，然而電子向不同方向離開加熱陰極，只能有很小部分的電子正好向著陽極小孔方向運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)電子不能達(dá)到熒光屏。不過，我們可以利用適當(dāng)形狀的電場(chǎng)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(qiáng)的電子束和比較亮的光點(diǎn)。在電子槍內(nèi)的第一加速陽極與第二加速陽極之間形成一個(gè)靜電透鏡,可解決上述問題。其作用的原理如下：第10頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三

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(yuǎn)小于電子的總路程時(shí)電子運(yùn)動(dòng)的軌跡簡(jiǎn)化形式。假定從第一加速極出來的那些電子具有相同的軸向分量，但具有不同的徑向速度分量。第11頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三

在圖C中任取一點(diǎn)P，電子在該處是總會(huì)沿著F與之間的某一方向運(yùn)動(dòng)，分析不同的點(diǎn)同樣可得出電子的運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖c所示，達(dá)到電聚焦的作用。若軸向分量不同,只是打到熒光屏的時(shí)間不同，但也可與前面或后面運(yùn)動(dòng)的電子在熒光屏上重合，但不能與同時(shí)出發(fā)的電子在熒光屏上同時(shí)重合。聚焦作用的強(qiáng)弱可以通過改變之間的電壓，從而改變其間的場(chǎng)強(qiáng)來實(shí)現(xiàn)的。第12頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三三、電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)1、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的形成與簡(jiǎn)化在兩排平行板間加電壓就可以形成電場(chǎng)。當(dāng)平行板間的距離d比長(zhǎng)度L小得多時(shí)，可以認(rèn)為它形成的空間電場(chǎng)是均勻的，且在平行板的界外電場(chǎng)為零。2、電偏轉(zhuǎn)的原理電子在均勻電場(chǎng)內(nèi)以從平行于板的方向進(jìn)入電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下,在y方向（垂直方向）產(chǎn)生偏離位移。第13頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三

——偏轉(zhuǎn)電壓（平行板間電位差）——板間距離——板長(zhǎng)電子離開電場(chǎng)后不受電場(chǎng)力作用,將作勻速直線運(yùn)動(dòng)，等效直接從A點(diǎn)（板中點(diǎn)位置）直接射出（如圖b所示），故

第14頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三令有

如果加速電壓為U2

則故示波管的Y方向電偏轉(zhuǎn)靈敏度：在X方向同理得第15頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三六：實(shí)驗(yàn)內(nèi)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(biāo)板放入示波管與光屏前面，接通電源。2、將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdX檔，調(diào)節(jié)Vdx旋鈕，進(jìn)行偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)零。3、將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdY檔，調(diào)節(jié)VdY旋鈕，進(jìn)行偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)零。第16頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三4、示波管將顯示出一個(gè)亮點(diǎn)，如果沒有顯示將柵極電壓亮度稍微調(diào)高一點(diǎn)，然后調(diào)節(jié)調(diào)零電位器X、Y，使示波管熒屏顯示出一個(gè)亮點(diǎn)調(diào)為中心。5、第一聚焦調(diào)節(jié)條件：V1<V2,檢驗(yàn)第一聚焦條件，改變V1和VK，使熒光屏上亮點(diǎn)達(dá)到最佳聚焦?fàn)顟B(tài)，測(cè)量V1和V2。6、加速電壓對(duì)亮度的影響，將柵極電壓調(diào)到適當(dāng)位置，改變加速電壓觀察示波管熒屏上亮度的變化。第17頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三（二）電子束電偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)1、在電聚焦實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上開始實(shí)驗(yàn)。2、調(diào)節(jié)加速電壓為1000V，調(diào)節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點(diǎn)聚焦。將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdX檔，調(diào)節(jié)Vdx旋鈕，看示波管亮點(diǎn)，以每一大格（5mm）記錄一次偏轉(zhuǎn)電壓VdX的數(shù)值，做D與V曲線，進(jìn)行分析。3、調(diào)節(jié)加速電壓為1000V，調(diào)節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點(diǎn)聚焦。將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdY檔，調(diào)節(jié)VdY旋鈕，看示波管亮點(diǎn)，以每一大格(5mm)記錄一次偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)靈敏度（并分析原因）。第18頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三[注意事項(xiàng)]1．本儀器使用時(shí)，周圍應(yīng)無其他強(qiáng)磁場(chǎng)及鐵磁物質(zhì)，儀器應(yīng)南北方向放置以減小地磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量精度的影響。2．螺線管不要長(zhǎng)時(shí)間通以大電流，以免線圈過熱。3．改變加速電壓后，亮點(diǎn)的亮度會(huì)改變，應(yīng)重新調(diào)節(jié)亮度，勿使亮點(diǎn)過亮，一則容易損壞熒光屏，同時(shí)亮點(diǎn)過亮，聚焦好壞也不易判斷，調(diào)節(jié)亮度后，加速電壓值也可能有了變化，再調(diào)到規(guī)定的電壓值即可。第19頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)一：實(shí)驗(yàn)操作技巧：本實(shí)驗(yàn)采用套裝儀器，故只要將有關(guān)原理弄清楚,再熟悉儀器的有