《电子束的偏转》PPT课件
电子束偏转实验
实验十电子束实验Experiment 10 Electron beam experiment随着近代科学技术的发展，电子技术的应用已深入到各个领域，例如电子射线在电磁场中偏转和聚焦的规律，已在示波器、显像管、扫描电子显微镜等仪器设备中广泛应用。
带电粒子在电场和磁场中运动规律，已成为掌握现代科学技术必不可少的基础知识。
本实验研究电子在各种电场和磁场中的运动规律，了解电子束实验仪的结构和原理。
实验目的Experimental purpose1．了解电场对电子加速的原理，掌握电子束在横向均匀电场作用下偏转的规律。
2．了解电子束在横向磁场作用下偏转原理及规律。
3．掌握高压万用表及电子束实验仪的使用方法。
实验原理Experimental principle示波器和电视机中用来显示图象的示波管都属于电子束管，都有产生电子束的系统和对电子束进行加速、聚焦、偏转和强度控制等系统。
本实验分别讨论电子束的偏转特性及测量方法。
1．示波管简介Brief introduction oscillometer示波管的内部构造如图1所示，玻璃壳里抽成真空。
接通电源后，灯丝发热，阴极发射电子。
栅极加上相对于阴极的负电压，其作用有：一是调节栅压的大小以便控制阴极发射电子的强度，所以栅极也叫控制极；二是栅极电压和第一阳极电压构成一定的空间电位分布，使得由阴极发射的电子束在栅极附近形成一交叉点（实际是最一小截面），图中F为灯丝，K为阴极，G为栅极，A1、A2分别为第一、第二阳极，第一、第二阳极的作用一方面构成聚焦电场，使得由阴极发射的电子在聚焦电场的作用下又会聚起来；另一方面使电子加速。
电子以高速打在荧光屏上使其发光，光亮度取决于达到荧光屏的电子数目和电子速度，改变栅压及加速电压的大小都可控制光点的亮度。
纵、横偏转板Y 、X 是两对相互垂直的平行板，偏转板上加以不同的电压，用来控制荧光屏上光点的位置。
因此可用示波管观察各种电压信号的波形。
15电子束的偏转
实验十五 电子束的偏转实验目的1．研究带电粒子在电场和磁场中的偏转规律． 2．了解电子束线管的结构和偏转原理． 仪器与用具EBe-1型电子束实验仪，万用电表、直流电源等．实验原理本实验是用电子束测试仪的电子束线管来观测电子束偏转规律的．电子束线管常见的有示波管和显像管两种．示波管已在示波器实验中作了介绍；显像管的结构与示波管基本相同，其不同之处是显像管中电子束线采用磁偏，由于磁偏比电偏有效得多．因此，显像管屏宽阔而管身短小．电子束线管工作时，阴极K 发射出的电子其平均初速度很小，可以认为是零．而在阳极电压的作用下，电子被加速．设加速阳极对阴极的电位是AK U ，由动能定理可知，电子进入偏转的速度Z V 满足下列关系式：221ZAKmV eU=(15—1)m eUV AKZ 2=(15—2) 1．电子束的电偏被加速后的电子按图15-1的方式进入平行极板之间的均匀电场，电子垂直入射后，在电场内受到向上的电场力Ee(忽略重力的作用)，则电子在场内作加速运动，其加速度md eUm eEa YY==，YYU 是偏转板间的电压，也就是偏转电压，在场中飞行的时间ZV l t =．电子从B 飞出电场后，由于受到的合外力近似零， 图15—1于是电子几乎作匀速直线运动，一直打到荧光屏上的P 点，偏离X 轴的距离AKYY EUU K D = (15—3)其中)21(2L l d LlK E +=，是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常数，可见，电场偏转的特点是：电子束线偏离X 轴(荧光屏中心)的距离，在加速电压一定时，与偏转板两端的电压成正比；在偏转电压一定时，与加速电压成反比．2．电子束的磁偏 当加速后的电子按图15-2的方式进入由亥姆霍兹线圈产生的均匀磁场时，该磁场的磁感应强度B=KI(K 是与线圈半径有关的常数，I 是线圈中的电流强度)，电子垂直进入磁场后作匀速圆周运动，旋转半径是 eBmV R Z =(15-4)电子到达C 点时将沿切线方向飞出，作匀速直线运动，直射到荧光屏P 点上，当L R >>，θ很小，Rl tg ≈≈≈θθθsin ，而22222222sin2cos 1Rl≈⎪⎭⎫ ⎝⎛≈=-θθθ，偏转距离R lR lL a Ltg D 22+=+=θ (15-5) 将(15-4)式代入上式得ZmV eKIlLl D )2(2+= (15-6) 联立(15-1)和(15-6)解得AKMUI K D = (15-7)式中M K ，也是一个与偏转系统几何尺寸有关的常数．所以磁场偏转的特点是：电子束线的偏转距离，在加速电压一定时与偏转电流成正比；在偏转电流一定时，与加速电压的平方根成反比． 实验内容本实验是用EBe-1型电子束实验仪进行实验，先阅读实验室提供的仪器使用说明，仔细观察仪器。
电子束的偏转与聚焦
实验14 电子束偏转、聚焦及电子荷质比的测定带电粒子在电场和磁场作用下的运动是电学组成的基础。
带电粒子通常包括质子、离子、和自由电子等，其中电子具有极大的荷质比和极高的运动速度。
因此，在各种分支学科中得到了极其广泛的应用。
众所周知，快速运动的电子会在阴极射线管的荧光屏上留下运动的痕迹，可以利用观察此光迹的方法来研究电子在电场和磁场中的运动规律。
辅以聚焦、偏转和强度控制等系统，可以使电子束在荧光屏上清晰地成象。
电子束的聚焦和偏转可以通过电场和磁场对电子的作用来实现，前者称为电聚焦和电偏转，后者称为磁聚焦和磁偏转。
通过磁聚焦可测出电子的电荷与质量比，即验证电子带电荷量，并证明电子的质量m e 。
实习一 电子束的电偏转与电聚焦【实验目的】1. 了解示波管的基本构造和工作原理。
2. 掌握示波管中电子束电偏转和电聚焦的基本原理。
3. 掌握利用作图法求电偏转灵敏度的数据处理方法。
【实验原理】1. 示波管的基本构造和工作原理(参见实验--示波器的使用)2. 电子束的电偏转电子在两偏转板之间穿过时，如果两板之间电位差为零，电子则笔直穿过偏转板打在荧光屏中央（假定电子枪瞄准荧光屏中心）形成一个小亮斑，如果在两块Y （或X ）偏转板上加有电压，电子就会受电场力的作用而发生偏转。
如图3-14-1所示，设两偏转板间距为d ，电压差为dy V ，可看做平行板电容器，则两板间的电场强度为：dy y V E d=（3-14-1） 电子所受电场力为： dy y y eV F eE d==（3-14-2）在同一点的垂直速度： 1dyy y zeV la t md νν==⋅（3-14-3）偏离z 轴的距离： 221111()()22dy y zeV ly a t md ν==⋅ （3-14-4）电子离开板右端时不再受电场力的作用，作匀速直线运动，到达屏上的垂直位移：图3-14-122dyy z zeV lL y t md ννν'==⋅⋅（3-14-5）电子在屏上的总位移 1222()2dy y z eV ll D y y t L md νν'=+==⋅+ （3-14-6） 令'2L lL +=，又因为电子在加速电压a V 的作用下，加速电场对电子所做的功全部转化为电子的动能，则有 a z eV mv =221 （3-14-7）将L 代入（3-14-6）式，并利用（3-14-7）式消去z v 后得电子束的垂直位移：2y dy alLD V dV =⋅ （3-14-8） 上式表明，偏转板的电压dy V 越大，屏上的光点的位移也越大，两者之间是线性关系。
实验十二-电子束偏转与聚焦上课讲义
v无关。故只要电子的轴向速度相同，经过
整数周期后会聚焦于荧光屏上的一点，这就 是磁聚焦。
电子作螺旋运动的螺距：
hvZT
2mvZ
Be
六. 电子荷质比测量
从前面的谈论可知,电子的轴向速度 v Z 由加速
电压决定(电子离开阴极时的初速度相对来说很 小,可以忽略),固有
即有
1 2
mvZ 2
eU2
vZ
e 2mU2
五：磁聚焦原理：
在示波管外套一个同轴的螺线管，当给 螺线管通以稳恒直流电时，其内部形成一个 轴向磁场。若螺线管足够长，则可认为内部 为匀强磁场。
电子进入匀强磁场后，将会以轴向速度 作匀速直线运动。同时以径向速度 作匀速圆 周运动。其合运动是一个螺旋线运动。
由于匀速圆周运动周期 T 2m 与
可出现一条横线。
19、示波管后靠背：用来接通示波管，可将示波管插入使用。 20、8SJ31J示波管。 21、磁偏转线圈：用来做磁偏转实验。 22、螺线管线圈：用来做磁聚焦实验。 23、换向开关：用以改变偏转线圈电流方向来控制磁偏转的方
向（向上、向下）。
24、0～2A输出插座：用来接通标准螺线管励磁电流。
当电流通过钨丝阴极K被加热后，筒端的钡 与锶氧化物涂层内的自由电子获得较高的动能， 从表面逸出。因为第一加速阳极A具有（相对阴 极K）很高的电压（如1000伏），在K-G-A1之间 形成强电场，故从阴极逸出的电子在电场中的加 速运动，穿过G的小孔（直径约1mm）,以高速穿 过G2、A1及A2筒内的限制孔，形成一束电子射线， 电子最后打到荧光屏上，这上面涂有一满层的特 殊荧光物质，在电子的轰击下发出可见光。
实验十二-电子束偏转与聚焦
HLD-EB-IV型电子束实验仪
电子束的电偏转与磁偏转
电子束的电偏转与磁偏转【实验原理】1、电子示波管实验中所采用的电子示波管型号是8SJ45J，就是示波器中的示波管。
通常用在雷达中。
它的工作原理与电视显像管非常相似，这种管子又名阴极射线管（CRT）或者电子束示波管。
在近代科学技术许多领域中都要用到，是一种非常有用的电子器件。
电子示波管的构造如图1所示。
包括下面几个部分：G2A2V2KV1A1G1（1）电子枪，它的作用是发射电子，把它加速到一定的速度并聚成一细束；（2）偏转系统，由两对平板电板构成，一对上下放置的叫Y轴偏转板或垂直偏转板，另一对左右放置的是X轴偏转板或水平偏转板；（3）荧光屏，用以显示电子束打在示波管端面的位置。
所有这几部分都密封在一只玻璃外壳中，玻璃管壳内抽成高度真空，以避免电子与空气分子发生碰撞引起电子束的散射。
电子源是阴极，图1中用字母K表示。
它是一只金属圆柱筒，里面装有一根加热用的钨丝，两者之间用陶瓷套管绝缘。
当灯丝通电时（6.3伏交流电）把阴极加热到很高温度，在圆柱筒端部涂有钡和锶的氧化物，这种材料中的电子由于加热得到足够的能量会逸出表面，并能在阴极周围空间自由运动，这种过程叫热电子发射。
与阴极共轴布置着四个圆筒状电极，其中有几个中间带有小孔的隔板。
电极G1称为控制栅，正常工作时加有相当于阴极K大约0~30伏的负电压，它产生一个电场是要把阴极发射出来的电子推回到阴极去。
改变控制栅极的电位可以限制穿过G上小孔出去的电子数目，从而控制电子束的强度。
8SJ45J示波管的电极G2与A2联一起，现称之为加速电极A2，两者相当于K加有同一电压V2，一般约有几百伏到几千伏的正电压。
它产生一个很强的电场使电子沿电子枪轴线方向加速。
8SJ45J示波管的电极A1为聚焦电极，在正常使用情况下具有电位V1（相当于K），大小介于K和A2的电位之间。
在G2和A1之间以及A1和A2之间形成的电场把电子束聚焦成很细的电子流，使它打在荧光屏上形成很小的一个光点。
电子束的电偏转和磁偏转[1]
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电子束的电偏转和磁偏转Electrostatic Deflection of Electron Beam示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。
对电子束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。
前者称为电聚焦或电偏转。
随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。
本实验在了解电子束线管的结构基础上，先讨论电子束的偏转特性及其测量方法。
【一】目的1．了解示波管的基本结构和原理。
2．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。
【二】仪器电子束实验仪、稳压电源、MF-47万用表、数字万用表【三】原理(一)示波管的基本结构如图3-18-1所示，示波管由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成。
其中电子枪是示波管图1 示波管的基本结构H 、H —钨丝加热电极；A F —聚焦电极；C —阴极；1A —第一加速阳极； 2A —第二加速阳极；G —控制栅极； 1X 、2X —水平偏转板； 1Y 、2Y —垂直偏转板电子枪由阴极C 、栅极G 、第一加速阳极1A 、聚焦电极A F 和第二加速电极2A 等同轴金属圆筒（筒内膜片的中心有限制小孔）组成。
当加热电流从H 、H 通过钨丝，阴极C 被加热后，筒端的钡与锶氧化物涂层内的自由电子获得较高的动能，从表面逸出。
因为第一加速阳极1A 具有(相对于阴极C )很高的电压(例如1500伏)，在1A G C --之间形成强电场，故从阴极逸出的电子在电场中被电力加速，穿过 G 的小孔(直径约 l mm)，以高速度(数量级710米／秒)穿过1A 、2A F A 及筒内的限制孔，形成一束电子射线。
电子束的两种偏转
电子束的两种偏转
带电粒子在电场和磁场中的运动规
律，已在近代物理及电子技术中得到了广
泛的应用，如示波器、显像管、摄像管、
雷达指示器等器件，就是利用电子束在互
相垂直的两个方向上偏移，是电子束能够
到达电子接受器的任何位置这一基本原理制成的，本实验采用电子束实验仪来研究电子束的电偏转、磁偏转和电聚焦。
其中磁偏转与电偏转分别是利用磁场和电场对运动电荷施加作用，控制其运动方向。
这两种偏转有如下差别：
1.受力特征
在磁偏转中，质量为m ，电荷量q为的粒子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，因受磁场力(即洛伦兹力)作用，使粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又使力的方向变化，故磁场力是变力。
在电偏转中，质量为m，电荷量为q的粒子以速度v垂直射人电场强度为E的匀强电场中，所受的电场力与粒子的速度无关，是恒力。
2.运动规律
在磁偏转中，变化的磁场力使粒子做匀速曲线运动——匀速圆周运动，其运动规律分别从时(周期)、空(半径)两个方面给出。
在电偏转中，恒定的电场力使粒子做匀变速曲线运动——类平抛运动，其运动规律分别从垂直于电场方向和平行于电场方向进行分析。
3.偏转情况
在磁偏转中，粒子的运动方向所能偏转的角度不受限制，且在相等时间内偏转的角度总是相等。
在电偏转中，粒子的运动方向所能偏转的角度受限制，且在相等的时间内偏转的角度是不相等的。
4.动能变化
在磁偏转中，由于磁场力始终与粒子的运动方向垂直，所以，粒子动能的大小保持不变。
在电偏转中，由于电场力与粒子运动方向之间的夹角越来越小，粒子的动能将不断增大，且增大得越来越快。
电子束线的偏转与磁偏转
实验十七 电子束线的电偏转与磁偏转实验目的1．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。
2．了解电子束线管的结构和原理。
实验仪器SJ —SS —2型电子束实验仪。
实验原理在大多数电子束线管中，电子束都在互相垂直的两个方向上偏移，以使电子束能够到达电子接受器的任何位置，通常运用外加电场和磁场的方法实现，显像管等器件就是在这个基础上运用相同的原理制成的。
1．电偏转原理电偏转原理如图4－17－1所示。
通常在示波管（又称电子束线管）的偏转板上加上偏转电压V ，当加速后的电子以速度v 沿Z 方向进入偏转板后，受到偏转电场E （Y 轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏移。
假定偏转电场在偏转板l 范围内是均匀的，电子作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。
在偏转板之内22)(2121vZ m eE at Y == （4－17－1）式中v 为电子初速度，Y 为电子束在Y 方向的偏转。
电子在加速电压V A 的作用下，加速电压对电子所做的功全部转为电子动能，则A eV mv =221。
将E ＝V ／d 和v 2代入（4－17－1）式，得dV VZ Y A 42=电子离开偏转系统时，电子运动的轨道与Z 轴所成的偏转角ϕ的正切为d V Vl dZ dY tg A l x 2===ϕ （4－17－2） 设偏转板的中心至荧光屏的距离为L ，电子在荧光屏上的偏离为S ，则L Stg =ϕ代入（4－17－2）式，得d V VlL S A 2= （4－17－3）由上式可知，荧光屏上电子束的偏转距离S 与偏转电压V 成正比，与加速电压V A 成反比，由于上式中的其它量是与示波管结构有关的常数故可写成A e V V k S = （4－17－4）k e 为电偏常数。
可见，当加速电压V A 一定时，偏转距离与偏转电压呈线性关系。
为了反映电偏转的灵敏程度，定义)1(Ae V k V S ==电δ （4－17－5）电δ称为电偏转灵敏度，单位为毫米/伏。
实验电子束的电偏转
实验电子束的电偏转电子束的电偏转、磁偏转研究示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机里显示图像的显象管及雷达指示管、电子显微镜等电子器件的外形和功用虽各不相同，但有其共同点：都有产生电子束的系统和对电子加速的系统；为了使电子束在荧光屏上清晰地成象，还有聚焦、偏转和强度控制等系统。
因此统称它们为电子束线管。
电子束的聚焦和偏转可以通过电场和磁场对电子的作用来实现，前者称为电聚焦和电偏转，后者称为磁聚焦和磁偏转。
本实验研究电子束的电偏转和磁偏转。
通过实验，将使我们加深对电子在电场及磁场中运动规律的理解，有助于了解示波器和显象管的工作原理。
[实验目的]1．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。
2．了解电子束线管的结构和原理。
[实验原理]1．电子束的电偏转电子在两偏转板之间穿过时，如果两板间电位差为零，电子则笔直地穿过偏转板打在荧屏中央（假定电子枪瞄准了中心）形成一个小亮斑。
如果在两块Y （或X ）偏转板上加有电压，电子就会受电场力的作用而发生偏转。
在图5-1中，设两板相距为d ，电位差为V d ，可看做平行板电容器，则两板间的电场强度是d V E d y =电子受电场力 d eV eE f d yy ==的作用，产生加速度md eV mf a d y y ==电子在Z 方向上没有加速度，故从Y 板左端运动到右端的时间是z v l t /1=再从右端运动到屏的时间是z v L t /2'=电子离开板右端时的垂直位移是2211)(22zd y v l mdeV t a y ?==在同一点的垂直速度)()(1z d y y v lmdeV t a v ?==电子离开板右端时不再受电场力的作用，作匀速直线运动，到达屏上的垂直位移是)()()(22z z d y v L v l mdeV t v y '??== 电子在屏上总位移 )2()(221L l m d vl eV y y D zd '+?=+=令L l L '+=2，又因为电子在加速电压的作用下，加速场对电子所做的功全部转化为电子的动能，则 2221eV mvz=（1）代入上式，并由式（1）消去v z 最后得，板中心至屏的距离，dV dV lL D 22=（2）式（2）表明，偏转板的电压V d 越大，屏上光点的位移也越大，两者是线性关系。
实验二十四电子束的偏转
实验二十四 电子束的偏转示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。
对电子束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。
前者称为电聚焦或电偏转。
随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。
本实验在了解电子束线管的结构基础上，先讨论电子束的偏转特性及其测量方法。
【目的】1.了解示波管结构和原理。
2.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。
3.测试示波管的电偏灵敏度和磁偏灵敏度与加速电压的关系。
【原理】示波管的基本结构主要由以下4个部分组成 （1）示波管示波管的构造如图4-43所示。
当加热电流通过灯丝时，阴极K 被加热并发射电子，栅极G 加上相对于阴极为负的电压，调节栅极电压的大小，可以控制阴极发射电子的多少，即控制光点的亮度。
第一阳极A １相对于阴极K 有很高的电压（约1 500V ）用以加速电子；第二阳极A ２与第一阳极A １之间构成聚焦电场，使发散的电子束在聚焦电的作用下汇聚起来，打在荧光屏上发出荧光。
X 、Y 偏转板是2对分别平行且相互垂直的属极，在平行板上加不同的电压控制荧光屏上的光点的位置。
光点移动距离的大小与加在偏转板上的电压成正比。
(2)扫描电压发生器扫描电压发生器是产生扫描电压的装置。
示波器通常是要观察轴输入的周期性信号电压的波形。
如果只把被测信号（如正弦电压）加在Y 偏转板上，而亮线。
要在荧光屏上显示出正弦电压的波形，就必须使亮点在Y 轴上的运动沿X 方向展开。
为此必须在X 偏转板上加一周期性随时间线性变化的电压，这种电压称为扫描电压。
这样荧光屏上光点在作竖直运动的同时还要作自左向右的匀速运动。
电子束的偏转
电子束的偏转【实验目的】1、了解电子束线管的结构和偏转原理。
2、研究带电粒子在电场和磁场中的偏转规律。
【实验仪器】DS-III 型 电子束实验仪、 DX-III 型电子束示波器综合实验仪【实验原理】1、电子束的电偏转（电场偏转）在平行板间加电压U ，当板间距d 远小于板长l 时，我们可以认为l 内有均匀电场U E d=， l 外0E =。
电子在场中做类平抛运动且满足：2212eEz y mv =电子离开电场后做匀速直线运动，偏转角满足：2z ldy eEltg dzmvθ===假设加速电压为a U ，则有212a mv eU =， 与上式联立即可得： 2a Utg l U dθ=取偏转板到荧光屏距离L 远大于偏转板自身长度l ，当偏转角比较小时有： D tg Lθ=于是偏转距离为： 2a UlLD U d=， 偏转灵敏度为： 2a D lL U U d δ==电。
电场偏转的特点是：在加速电压一定时，电子束线的偏转距离与偏转电压成正比；在偏转电压一定时，与加速电压成反比。
2、电子束的磁偏转（磁场偏转）在垂直于z 的x 方向上放置两个螺线管，通加电流I 。
当两个螺线管端面间距远小于其直径时，可以认为端面间形成均匀磁场0121(cos cos )2B nI kI μθθ=-=，其中k 为比例系数，与螺线管的半径、匝数有关。
在l 外0B =。
电子在磁场内做半径为R 的圆周运动：2mv evB R=。
电子离开磁场后做匀速直线运动：sin D l tg L R θθ=≈=。
联立上述两式得偏转距离： eBlD L mv= 。
又知：v =代入上式得：D BlL== 。
磁偏转灵敏度：D klLI δ==磁。
磁场偏转的特点是：在加速电压一定时，电子束线的偏转距离与偏转电流成正比；在偏转电流一定时，与加速电压的平方根成反比．【实验内容】1、验证电场偏转的特点。
2、验证磁场偏转的特点。
【数据记录与处理】 （重复测量三次）电偏特性：加速电压____a U V =x 轴偏转规律 （注意要去除电表误差）y 轴偏转规律（注意要去除电表误差）磁偏特性：加速电压____U V =（注意要去除电表误差）电偏特性：加速电压____a U V =x轴偏转规律 （注意要去除电表误差）y 轴偏转规律（注意要去除电表误差）磁偏特性：加速电压____U V =（注意要去除电表误差）电偏特性：加速电压____a U V =x 轴偏转规律 （注意要去除电表误差）y 轴偏转规律（注意要去除电表误差）磁偏特性：加速电压____U V =（注意要去除电表误差）取偏转距离D 为纵轴，偏转电压(电流)为横轴，作图并归纳出实验结论．【注意事项】1、各个阳极电压很高，在观察仪器各部分及测量时，要注意安全。
电子束的偏转-PPT精品文档
v md v l l 0 ' y ' L L v 2 v 2 x 0
l ' eUl L 2 2 mdv 0
l ' L L 令 2
则
如果加速电压为U2
数据记录
1. 水平偏转测量：保持加速电压 和聚焦电压 不变，测量 随 的变化量，每0.5cm测量一次。 画出 随 变化的曲线。 2. 竖直偏转测量：保持加速电压 和聚焦电压 不变，测量 随 的变化量，每0.5cm测量一次。 画出 随 变化的曲线。 3 . 磁偏转：不同的加速电压下，测量偏转量D 随激励电流I的变化，绘出相应的曲线。
eUlL 有 D 2 mdv 0
d
L A
L
、
eU2 1 mv02 2
U Ll D 2 U2d
VX 图b VY
故
D
示波管的Y方向电偏转灵敏度
：
D lLU 2 U d lL 2 S y U y U 2 dU 2
在X方向同理得
D lL Sx U 2 dU x 2
四：磁偏转系统： 1：偏转磁场的形成及其简化 在螺线管上通上恒定的电流，管内磁场为 匀强磁场，在其边缘部分发生畸变。可以把 管内作为匀强磁场，管外磁感应强度作为零， 达到简化的目的。 2：磁偏转原理： 电子以速度v沿z轴方向垂直B 运动，这时 电子作匀速圆周运动，到达磁场外不受洛仑 兹力，则以刚出磁场瞬间的速度作匀速直线 运动。
G 2—加速栅级 Y1Y 2 —垂直偏转板
A2
—第二加速阳级
电子束实验仪
示波管
实验仪平视图
电压 显示
U2 U1
电流 显示
电子束偏转
#DIV/0!
相对不确定度E
n
##### ##### ####
#DIV/0!
和电聚焦
Y轴 181.2 30.5 2.6 X轴 152.2 20 3.1
色相对应
色相对应
0.8
0.9
1.0
V/mm 相对不确定度 相对不确定度
#DIV/0! #DIV/0!
色相对应
色相对应
0.8
0.9
1.0
V/mm 相对不确定度E #DIV/0! 相对不确定度E #DIV/0!
注意E的取位
mm/V mm/V
二、聚焦条件的测量 1、第一聚焦条件（V1< V2 ） 测量次数 V1 V2
（V ） （V ）
1
2
3
n的平均值 #DIV/0!
相对不确定度E
n
##### ##### ####
#DIV/0!
1、第二聚焦条件（V1> V2 ） 1 2 测量次数
3
n的平均值
V1 V2
（V ） （V ）
直线2的斜率为： Sx1理论值 ##### Sx2理论值 #####
mm/V mm/V
2、Y轴灵敏度的测量 加速电压V2 1(V)
注意：读取下图中直线截距时与颜色相对应
y(mm) Udy(V) 加速电压V2 2(V) y(mm) Udy(V)
1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.0 0.1
电子束偏转电子束线的偏转电子束的偏转电子束电子束曝光电子束曝光技术电子束焊电子束熔炼电子束光刻电子束蒸发
NO.4
班级: 姓名: 计算结果区 实验日期
电子束线的偏转与聚焦研究pp龙岩学院
二、电偏转系统 1、偏转电场的形成与简化
在两排平行板间加电压就可以形成电场。 当平行板间的距离d比长度L小得多时，可 以认为它形成的空间电场是均匀的，且在平 行板的界外电场为零。 2、电偏转的原理
电子在均匀电场内以 从平行于板的 方向进入电场，则在y方向（垂直 方向） 偏离位移：
HH—钨丝的热电极 —第一加速阳级 —水平偏转板
K—阴极 —加速栅级 —垂直偏转板
—控制栅极 —第二加速阳级
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当电流通过钨丝阴极K被加热后，筒端的钡 与锶氧化物涂层内的自由电子获得较高的动能， 从表面逸出。因为第一加速阳极A具有（相对阴 极K）很高的电压（如1000伏），在K-G-A1之间 形成强电场，故从阴极逸出的电子在电场中的加 速运动，穿过G的小孔（直径约1mm）,以高速穿 过G2、A1及A2筒内的限制孔，形成一束电子射线， 电子最后打到荧光屏上，这上面涂有一满层的特 殊荧光物质，在电子的轰击下发出可见光。
由于匀速圆周运动周期
与
无关。故只要电子的轴向速度相同，经过
整数周期后会聚焦于荧光屏上的一点，这就 是磁聚焦。
电子作螺旋运动的螺距：
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六：实验内容： 1：电子在横向电场作用下的偏转。 2：电子在纵向不均匀电场作用下的运动（电 聚焦）。 3：电子束的磁偏转。 4：电子在纵向磁场作用下的运动（电子螺旋 运动）。
及其聚焦原理，观察磁聚焦的现象。。
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带电子粒子在电场、磁场中的运动规律 在电子技术领域具有广泛的应用。本实验将 研究电子在电场和磁场的偏转和聚焦运动。
一、示波管的基本结构： 本实验采用电子示波管的型号是8SJ45J,
电子束的偏转(共35页)
参考答案答案1：答案2：答案3：答案4：正确答案为:你做的答案为：1答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。
答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。
答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。
答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。
正确答案为:你做的答案为：3答案1：正比；反比答案2：反比；正比答案3：正比；正比答案4：反比；反比正确答案为:2你做的答案为：3答案1：V4> V3> V1> V2答案2： V3> V4> V2> V1答案3： V4> V3> V2> V1答案4：V3> V4> V1> V2正确答案为:你做的答案为：4 〔电偏转、电聚焦〕在以下各电压中，与电子从电子枪口出射速度相关的有_______答案1：聚焦电压V1答案2：加速电压V2答案3：栅压V G答案4：偏转电压V dx、V dy正确答案为:2你做的答案为：3参考答案答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。
答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。
答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。
答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。
正确答案为:2你做的答案为：2 〔电偏转、电聚焦〕栅压电压的绝对值越大，荧光屏的亮度越_____；加速电压越大，荧光屏的亮度越_____。
答案1：暗；暗答案2：暗；亮答案3：亮；暗答案4：亮；亮正确答案为:2你做的答案为：2答案1：是； U dy／ed答案2：否；U dy／ed答案3：是；eU dy／d答案4：否；eU dy／d正确答案为:4你做的答案为：3答案1：靠拢轴线；离开轴线；长。
实验二十四电子束的偏转
实验二十四 电子束的偏转示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。
对电子束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。
前者称为电聚焦或电偏转。
随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。
本实验在了解电子束线管的结构基础上，先讨论电子束的偏转特性及其测量方法。
【目的】1.了解示波管结构和原理。
2.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。
3.测试示波管的电偏灵敏度和磁偏灵敏度与加速电压的关系。
【原理】示波管的基本结构主要由以下4个部分组成 （1）示波管示波管的构造如图4-43所示。
当加热电流通过灯丝时，阴极K 被加热并发射电子，栅极G 加上相对于阴极为负的电压，调节栅极电压的大小，可以控制阴极发射电子的多少，即控制光点的亮度。
第一阳极A １相对于阴极K 有很高的电压（约1 500V ）用以加速电子；第二阳极A ２与第一阳极A １之间构成聚焦电场，使发散的电子束在聚焦电的作用下汇聚起来，打在荧光屏上发出荧光。
X 、Y 偏转板是2对分别平行且相互垂直的属极，在平行板上加不同的电压控制荧光屏上的光点的位置。
光点移动距离的大小与加在偏转板上的电压成正比。
(2)扫描电压发生器扫描电压发生器是产生扫描电压的装置。
示波器通常是要观察轴输入的周期性信号电压的波形。
如果只把被测信号（如正弦电压）加在Y 偏转板上，而亮线。
要在荧光屏上显示出正弦电压的波形，就必须使亮点在Y 轴上的运动沿X 方向展开。
为此必须在X 偏转板上加一周期性随时间线性变化的电压，这种电压称为扫描电压。
这样荧光屏上光点在作竖直运动的同时还要作自左向右的匀速运动。
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Sx
D Ux
lL 2dU2
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10
四：磁偏转系统：
1：偏转磁场的形成及其简化
在螺线管上通上恒定的电流，管内磁场为 匀强磁场，在其边缘部分发生畸变。可以把 管内作为匀强磁场，管外磁感应强度作为零， 达到简化的目的。
2：磁偏转原理：
电子以速度v沿z轴方向垂直B 运动，这时 电子作匀速圆周运动，到达磁场外不受洛仑 兹力，则以刚出磁场瞬间的速度作匀速直线 运动。
3 . 磁偏转：不同的加速电压下，测量偏转量D 随激励电流I的变化，绘出相应的曲线。
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15
常见问题与解答
1. 实验过程中有时会出现找不到光点（光斑） 的情况，可能的原因和解决的办法如下：
（1）亮度不够。解决的办法是适当增加亮度。
（2）已经加有较大的电偏电压（x方向或和y方 向），使光点偏出示波器的屏幕。此时应通 过调节电偏转旋钮，使偏转电压降为零。
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8
y1 2a2t2emUdvl02
eU2 l 2m0vd
U ——偏转电压（平行板间电位差） d——板间距离
l ——板长
电子离开电场后不受电场力作用,将作匀
速直线运动，等效直接从A点（板中点位置）
直接射出（如图b所示），故
D l L ' tg l L' vy l
L'
m eUdvL0
2
2 vx 2 v0
l 2
L'
eUl mdv02
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9
令
l L' L 2
有
如果加速电压为U2
D eUlL
mdv
2 0
则
eU2
1 2
mv02
d
故
D ULl 2U2d
示波管的Y方向电偏转灵敏度 ：
L
、 L
A
VX D
图b
VY
SyU D ylLU U 2U2d2dlLU 2
在X方向同理得
K—阴极
G
—加速栅级
2
Y1Y2 —垂直偏转板
G 1—控制栅极 A 2 —第二加速阳级
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4
电子束实验仪
示波管
实验仪平视图
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5
U2 U1 Us
Uy Ux
示波管
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激励 电流
电压 显示 电流 显示
显示参 量切换
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当电流通过钨丝阴极K被加热后，筒端的钡与 锶氧化物涂层内的自由电子获得较高的动能，从 表面逸出。因为第一加速阳极A具有（相对阴极 K）很高的电压（如1000伏），在K-G-A1之间形 成强电场，故从阴极逸出的电子在电场中的加速 运动，穿过G的小孔（直径约1mm）,以高速穿过 G2、A1及A2筒内的限制孔，形成一束电子射线， 电子最后打到荧光屏上，这上面涂有一满层的特 殊荧光物质，在电子的轰击下发出可见光。
2：示波管的亮度不要长时间打得太亮，否则， 荧光屏易老化，影响显示效果。
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14
❖ 数据记录
1. 水平偏转测量：保持加速电压 和聚焦电压 不变，测量 随 的变化量，每0.5cm测量一次。 画出 随 变化的曲线。
2. 竖直偏转测量：保持加速电压 和聚焦电压 不变，测量 随 的变化量，每0.5cm测量一次。 画出 随 变化的曲线。
整ppt
11
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12
六：实验内容： 见课本
mm
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13
实验指导
一：实验操作技巧：
本实验采用套装仪器，故只要将有关原 理弄清楚,再熟悉仪器的有关操作,知道实验操 作的内容。这样有的放矢地进行操作，很容 易完成本实验这么多的任务。
二：实验操作时注意事项：
1：由于本实验的电压有的达到1000伏，故特 别要注意安全。
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二、电偏转系统
1、偏转电场的形成与简化
在两排平行板间加电压就可以形成电场。 当平行板间的距离d比长度L小得多时，可 以认为它形成的空间电场是均匀的，且在平 行板的界外电场为零。
2、电偏转的原理
电子在均匀电场内以 v 0 从平行于板的 方向进入电场，在电场力的作用下,在y方向 （垂直 v 0 方向）产生偏离位移。
2 .电偏转实验时光点轨迹与x（或y方向）有夹 角，解决办法：
旋转示波管，消除夹角
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电子束的偏转
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1
实验目的：
1：了解示波管的基本结构和电偏转 的原 理，测绘示波管电偏转量随电场变化的曲线。
2：了解示波管中电子束的磁偏转原理， 测绘示波管磁偏转量随电流变化的曲线。
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2
带电子粒子在电场、磁场中的运动规律 在电子技术领域具有广泛的应用。本实验将 研究电子在电场和磁场的偏转和聚焦运动。
一、示波管的基本结构：
本实验采用EBF-Ⅳ型电子束实验仪,实验 仪上带有8SJ45J型电子示波管,也就是示波器 中的示波管。
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3
示波管原理图
电子枪
偏转板
HK
Y2
X2
荧
光
6.3V H
屏
UG G1 G2 A1 A2
Y1 X1
U1 U2 图a
HH—钨丝的热电极 A 1 —第一加速阳级
X1X2 —水平偏转板