電子束的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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電子束線的電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)

試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、把握電子束在外加電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用下偏轉(zhuǎn)的原理和方式；2、了解陰極射線示波管的構(gòu)造與工作方式。3、測(cè)量電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)靈敏度。

試驗(yàn)儀器

1、TH-EB電子束試驗(yàn)儀。

2、0─30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源；3、數(shù)字式萬(wàn)用表。

試驗(yàn)原理

1、TH-EB型電子束試驗(yàn)儀原理簡(jiǎn)介

TH-EB型電子束試驗(yàn)儀主要由兩大部分組成，一個(gè)是由螺線管及在螺線管內(nèi)放置的示波管組成，螺線管通電流后給示波管加縱向磁場(chǎng)，另外在示波管兩邊加上一對(duì)洛侖茲線圈產(chǎn)生一橫向磁場(chǎng)，用于使電子束產(chǎn)生橫向偏轉(zhuǎn)；另一部分就是用于給示波管各極加適當(dāng)電壓。

示波管各電極結(jié)構(gòu)與分布如圖1所示。各部件的作用如下：燈絲F：加熱陰極，6.3V溝通電壓。

陰極K：筒外涂有稀土金屬，被加熱后能向外放射自由電子也可稱放射極。

圖1示波管各電極結(jié)構(gòu)與分布

柵極G：施加適當(dāng)電壓（通常加負(fù)壓）可掌握電子束電流強(qiáng)度，可稱掌握柵，柵負(fù)壓通常為-35V━-45V之間。

第二陽(yáng)極A2：圓筒結(jié)構(gòu)，施加的電壓形成一縱向高壓電場(chǎng)，使加速電子向熒光屏運(yùn)動(dòng)，可稱加速極，加速電壓通常為1000V以上。

第一陽(yáng)極A1：為一圓盤結(jié)構(gòu)，介于第二陽(yáng)極的圓筒和圓盤之間，其作用相當(dāng)于電子透鏡，施加適當(dāng)電壓能使電子束恰好在熒光屏上聚焦，因此也稱聚焦極，通常加數(shù)百伏

正向電壓。

垂直偏轉(zhuǎn)極板：V1和V2為處于示波管中一上下的兩塊金屬板，在極板上施加適當(dāng)電壓后構(gòu)成垂直方向的橫向電場(chǎng)。

水平偏轉(zhuǎn)極板：H1和H2為處于示波管中一前后的兩塊金屬板，在極板上施加適當(dāng)?shù)碾妷汉髽?gòu)成水平方向的橫向電場(chǎng)。2、電偏轉(zhuǎn)原理

電子束電偏轉(zhuǎn)原理如圖2所示。通常在示波管的偏轉(zhuǎn)板上加偏轉(zhuǎn)電壓V，當(dāng)加速后的電子以速度v沿X方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)板后，受到偏轉(zhuǎn)板電場(chǎng)E

圖2電子束電偏轉(zhuǎn)原理

（y軸方向）的作用，使電子的運(yùn)動(dòng)軌道發(fā)生偏轉(zhuǎn)。假定偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)在偏轉(zhuǎn)板l范圍內(nèi)是勻稱的，電子將作拋物線運(yùn)動(dòng)，在偏轉(zhuǎn)板外，電場(chǎng)為零，電子不受力，作勻速直線運(yùn)動(dòng)。熒光屏上電子束的偏轉(zhuǎn)距離D可以表示為：

???????????????????(1)

式中V為偏轉(zhuǎn)電壓，VA為加速電壓，Ke是一個(gè)與示波管結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，稱為電偏常數(shù)。為了反映電偏轉(zhuǎn)的靈敏程度，定義

δ

δ

電

電

=D/V????????????????????(2)

稱為電偏轉(zhuǎn)靈敏度，用mm/V為單位。δ

電

越大，電偏轉(zhuǎn)靈敏度越高。

3、磁偏轉(zhuǎn)原理

電子束磁偏轉(zhuǎn)原理如圖3所示。通常在示波管的瓶頸的兩側(cè)加上一勻稱橫向磁場(chǎng)，假定在l范圍內(nèi)是勻稱的，在其他范圍內(nèi)都為零。當(dāng)加速后的電子以速度v沿x方向垂直射入磁場(chǎng)時(shí)，將受到洛侖茲力作用，在勻稱磁場(chǎng)B內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電子穿出磁場(chǎng)后，則做勻速直線運(yùn)動(dòng)，最終打在熒光屏上，磁偏轉(zhuǎn)的距離可以表示為：

????????????????????(3)

式中I是偏轉(zhuǎn)線圈勵(lì)磁電流，單位A；Km是一個(gè)與示波管結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)稱為磁偏常數(shù)。為了反映磁偏轉(zhuǎn)的靈敏程度，定義

δ

δ

磁

磁

=D/I=Km/vA????????????????????(4)

1/2

稱為磁偏轉(zhuǎn)靈敏度，用mm/A為單位。δ

磁

越大，表示磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)靈敏度越高。

試驗(yàn)步驟

1、預(yù)備工作

1）用專用電纜連接試驗(yàn)箱和示波管支架上的插座。

2）將試驗(yàn)箱面板上的“電聚焦/磁聚焦”選擇開(kāi)關(guān)置于“電聚焦”。將與第一陽(yáng)極對(duì)應(yīng)的紐子開(kāi)關(guān)置于上方，其余的紐子開(kāi)關(guān)均置于下方。

3）將“勵(lì)磁電流調(diào)整”旋鈕旋至最小位置。

4）開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)，調(diào)整“陽(yáng)極電壓調(diào)整”電位器，使“陽(yáng)極電壓”數(shù)顯表指示為800V，適當(dāng)調(diào)整“輝度調(diào)整”電位器，此時(shí)示波管上消失光斑，然后調(diào)整“電聚焦調(diào)整”電位器，使光斑聚焦。2、電偏轉(zhuǎn)靈敏度的測(cè)定

1）令“陽(yáng)極電壓”指示為800V，在光點(diǎn)聚焦的狀態(tài)下，將H1、H2對(duì)應(yīng)的紐子開(kāi)關(guān)置于上方，此時(shí)熒光屏上會(huì)消失一條短的水平亮線，這是因?yàn)樗狡D(zhuǎn)極板上感應(yīng)有50HZ溝通電壓之故。測(cè)量時(shí)將水平偏轉(zhuǎn)極板H1和H2接通直流偏轉(zhuǎn)電壓，分別記錄電壓為0V、10V、20V時(shí)間點(diǎn)位置偏移量，然后調(diào)換偏轉(zhuǎn)電壓的極性，重復(fù)上述步驟。

2）將“陽(yáng)極電壓”分別調(diào)至1000V、1200V，按上述的方法使光點(diǎn)重新聚焦后，按試驗(yàn)步驟1）重復(fù)以上測(cè)量，列表記錄數(shù)據(jù)。

3）將H1、H2對(duì)應(yīng)的鈕子開(kāi)關(guān)置于下方，將V1、V2對(duì)應(yīng)的鈕子開(kāi)關(guān)置于上方。此時(shí)熒

光屏上也會(huì)消失一條短的垂直亮線。這也是因?yàn)榇怪逼D(zhuǎn)極板上感應(yīng)有50HZ溝通電壓之故。測(cè)量時(shí)，在V1、V2兩端依次加0V、10V、20V直流偏轉(zhuǎn)電壓，然后調(diào)換偏轉(zhuǎn)電壓的極性，重復(fù)上述步驟（陽(yáng)極電壓依次為800V、1000V、1200V），列表記錄數(shù)據(jù)。3、磁偏轉(zhuǎn)靈敏度的測(cè)定

1）預(yù)備工作與“電聚焦特性的測(cè)定”完全相同。為了計(jì)算亥姆霍茲線圈中的電流，必需事先用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量線圈的電阻值，并記錄。

2）令“陽(yáng)極電壓”指示為800V，使光點(diǎn)在聚焦的狀態(tài)下，接通亥姆霍茲線圈的勵(lì)磁電壓，并分別調(diào)到0V、2V、4V