電子束的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)研究

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)講義1電子束的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)研究示波器中用來顯示電信號波形的示波管和電視機(jī)、攝像機(jī)里顯示圖像的顯像管、攝像管都屬于電子束線管，雖然它們的型號和結(jié)構(gòu)不完全相同，但都有產(chǎn)生電子束的系統(tǒng)和電子加速系統(tǒng)，為了使電子束在熒光屏上清晰的成像，還要設(shè)聚焦、偏轉(zhuǎn)和強(qiáng)度控制系統(tǒng)。對電子束的聚焦和偏轉(zhuǎn)，可以利用電極形成的靜電場實(shí)現(xiàn)，也可以用電流形成的恒磁場實(shí)現(xiàn)。前者稱為電聚焦或電偏轉(zhuǎn)。隨著科技的發(fā)展，利用靜電場或恒磁場使電子束偏轉(zhuǎn)、聚焦的原理和

2、方法還被廣泛地用于掃描電子顯微鏡、回旋加速器、質(zhì)譜儀等許多儀器設(shè)備的研制之中。本實(shí)驗(yàn)在了解電子束線管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，討論電子束的偏轉(zhuǎn)特性及其測量方法。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.了解示波管的構(gòu)造和工作原理，研究靜電場對電子的加速作用。2.定量分析電子束在橫向勻強(qiáng)電場作用下的偏轉(zhuǎn)情況。3.研究電子束在橫向磁場作用下的運(yùn)動和偏轉(zhuǎn)情況?！緦?shí)驗(yàn)原理】1.1.小型電子示波管的構(gòu)造小型電子示波管的構(gòu)造電子示波管的構(gòu)造如圖1所示。包括下面幾個部分：(1)電子槍，它

3、的作用是發(fā)射電子，把它加速到一定速度并聚成一細(xì)束；(2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，由兩對平板電極構(gòu)成。一對上下放置的軸偏轉(zhuǎn)板(或稱垂直偏轉(zhuǎn)板)，Y一對左右放置的軸偏轉(zhuǎn)板(或稱水平偏轉(zhuǎn)板)；X(3)熒光屏，用以顯示電子束打在示波管端面的位置。偏偏偏偏偏偏偏HKG1G2YXA1A2V2R1R2R3YXH偏偏偏偏偏偏偏偏偏偏偏圖1示波管結(jié)構(gòu)圖F燈絲K陰極G1，G2控制柵極A1第一陽極A2第二陽極Y豎直偏轉(zhuǎn)板X水平偏轉(zhuǎn)板FF大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)講義3圖4電子束的磁偏轉(zhuǎn)

4、圖5偏轉(zhuǎn)磁場的設(shè)置或∩????=======212?mveV(2)∏→Β2=2VmevZ如果在電子運(yùn)動的垂直方向加一個橫向電場，電子將在該電場作用下發(fā)生橫向偏轉(zhuǎn)。如圖3所示：若偏轉(zhuǎn)板長，偏轉(zhuǎn)板末端至屏距離為，偏轉(zhuǎn)電極間距離為，軸向加速電壓為lLd，橫向偏轉(zhuǎn)電壓，則根據(jù)電學(xué)和力學(xué)的有關(guān)推導(dǎo)，可以推導(dǎo)出熒光屏上亮斑的橫2VdV向偏轉(zhuǎn)量與其它量的關(guān)系為：D(3)??(式中)2lLL??在實(shí)際的示波管中，偏轉(zhuǎn)電極并非一對平行板，而是呈喇叭口形狀

5、，這是為了擴(kuò)大偏轉(zhuǎn)板的邊緣效應(yīng)，增大偏轉(zhuǎn)板的有效長度。式3表明，當(dāng)不變時電子束的偏轉(zhuǎn)量隨偏轉(zhuǎn)電壓成正比，的這一關(guān)2VDdVdVD~系可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這里需要研究的是：電偏轉(zhuǎn)的靈敏度與第二陽極的加速電壓間存在何種關(guān)系？從前面的式2我們可知電子束沿方向的速度，而電子方向運(yùn)動的速度越大則Z2VvZ?Z表示它通過偏轉(zhuǎn)極板所需時間越短，因而橫向偏轉(zhuǎn)電場對其作用時間也越短，導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)靈敏度越低。事實(shí)上，式3中電子束的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系已說明了此關(guān)系。本實(shí)