電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院

電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院2023/12/28電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?：了解示波管的基本結(jié)構(gòu)和電偏轉(zhuǎn)、電聚焦的原理，測(cè)量示波管的電偏轉(zhuǎn)的靈敏度。2：研究縱向不均勻電場(chǎng)對(duì)電子束的聚焦作用。3：了解示波管中電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理，測(cè)繪示波管磁偏轉(zhuǎn)量隨電流變化的曲線。4：了解電子束在磁場(chǎng)中的螺旋運(yùn)動(dòng)情形及其聚焦原理，觀察磁聚焦的現(xiàn)象。。電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院

帶電子粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在電子技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)將研究電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)和聚焦運(yùn)動(dòng)。一、示波管的基本結(jié)構(gòu)：本實(shí)驗(yàn)采用電子示波管的型號(hào)是8SJ45J,也就是示波器中的示波管。電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院

HH—鎢絲的熱電極K—陰極—控制柵極—第一加速陽(yáng)級(jí)—加速柵級(jí)—第二加速陽(yáng)級(jí)—水平偏轉(zhuǎn)板—垂直偏轉(zhuǎn)板電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院

當(dāng)電流通過(guò)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?yáng)極A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(guò)G的小孔（直徑約1mm）,以高速穿過(guò)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(jiàn)光。電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院二、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)，則在y方向（垂直方向）偏離位移：電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院

——偏轉(zhuǎn)電壓——板間距離——板長(zhǎng)電子離開(kāi)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

電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院令有

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方向同理得電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院三、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(kāi)加熱陰極，只能有很小部分的電子正好向著陽(yáng)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(guò)，我們可以利用適當(dāng)形狀的電場(chǎng)來(lái)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(yáng)極與第二加速陽(yáng)極之間形成一個(gè)靜電透鏡,可解決上述問(wèn)題。其作用的原理如下：電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院

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(lái)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。電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院

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(guò)改變之間的電壓，從而改變其間的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院四：磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：1：偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成及其簡(jiǎn)化在螺線管上通上恒定的電流，管內(nèi)磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在其邊緣部分發(fā)生畸變。可以把管內(nèi)作為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，管外磁感應(yīng)強(qiáng)度作為零，達(dá)到簡(jiǎn)化的目的。

2：磁偏轉(zhuǎn)原理：電子以速度v沿z軸方向垂直B運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)磁場(chǎng)外不受洛侖茲力，則以剛出磁場(chǎng)瞬間的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)。電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院五：磁聚焦原理：在示波管外套一個(gè)同軸的螺線管，當(dāng)給螺線管通以穩(wěn)恒直流電時(shí)，其內(nèi)部形成一個(gè)軸向磁場(chǎng)。若螺線管相當(dāng)長(zhǎng)，則可認(rèn)為內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，將會(huì)以軸向速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)。同時(shí)以徑向速度作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。其合運(yùn)動(dòng)是一個(gè)螺旋線運(yùn)動(dòng)。電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院

由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期與無(wú)關(guān)。故只要電子的軸向速度相同，經(jīng)過(guò)整數(shù)周期后會(huì)聚焦于熒光屏上的一點(diǎn)，這就是磁聚焦。電子作螺旋運(yùn)動(dòng)的螺距：電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院六：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1：電子在橫向電場(chǎng)作用下的偏轉(zhuǎn)。2：電子在縱向不均勻電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)（電聚焦）。3：電子束的磁偏轉(zhuǎn)。4：電子在縱向磁場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)（電子螺旋運(yùn)動(dòng)）。電子束線的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究pp龍巖學(xué)院實(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,再熟悉儀器的有關(guān)操作,知道實(shí)驗(yàn)操作的內(nèi)容。這樣有的放矢地進(jìn)行操作，很容易完成本實(shí)驗(yàn)這么多的任務(wù)。二：實(shí)驗(yàn)操作時(shí)注意事項(xiàng)：1：由于本實(shí)驗(yàn)的電壓有的達(dá)到1000伏，故特別要注意安全。2：示波管的亮度不要長(zhǎng)時(shí)間打得太亮，否則，熒光屏易老化，影響顯示效果。3：由于本實(shí)驗(yàn)使用的電源是直流電源。因此在測(cè)量電壓時(shí)一定要注意電壓表（或萬(wàn)用表）