电子束流能量测量
“神龙一号”电子束时间分辨能谱测量新方案
６０ ４
强 激 光 与 粒 子 束
第 ２ 卷 ２
龙一号 ” 速器末 端聚焦段 螺线 管总有效 长度可 达 ４Ｉ， 加 幅值 达 ０ ２Ｔ， ｎ ． 提供 的有效 旋转磁 场积分 达 ０ ８Ｔ ・ ． ｍ，
“ 龙 一号 ＂ 神 电子束 时 间分 辨能 谱测 量 新 方案
廖树清， 张开志， 石金水
（ 国工 程 物 理 研 究 院 流 体 物 理研 究 所 ，四川 绵 阳 ６ １ ０ ） 中 ２ ９ ０
摘 要 ： 介 绍 了“ 龙一 号” 线感 应加 速 器 电子 束 时 间 分 辨 能 谱 测 量 新 方 案 —— 用 螺 线 管 磁 场 旋 转 束 神 直
冲束流 的能谱 。 用螺 线管磁 场旋转 束流法 是一 种绝对 的能谱 测量方 法 ， 利用 电子 束在 螺线 管 磁场 中 的旋转 运 动来 测量 对 应 能量 。电子束 在磁场 中除 了受到 聚焦作用 外 ， 受到旋 转作用 ， 流总 的旋 转角度 为 还 束
一 — — — 一
－ＪＢ２ｚ ｆ （ｄ 列 ） 。 救
子束 的能 谱 ， 但此 法会 阻断束 流 的输 运 。“ 神龙一 号” 流 电子直 线感 应加 速器 研 制过 程 中开 展 了电子 束 时间 强 分辨能谱 测量实 验ｌ ］ 即采用磁 分析器偏 转 电子束测 量 电子柬能谱 。本 文介绍 “ ＿ ， 】 神龙一 号” 采用 的电子 束能 拟 谱测量新 方案—— 用螺 线管磁 场旋转 束流 法测量束 流 能谱 ： ］ 即在 “ 龙一 号” 速器后 段 束 流聚 焦输 运线 上 神 加
＋△ 一
而
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二二 二）
ＣＣＤ ｂ ａ ｅ ｍ ｓｉ ｅ ｍ ｌ ｂａ ｔ Ｆ ｇ １ Ｌａ ｏｕ ｆｂ ａ ｅ ｅ ｇ ｐ ｃ ｒ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｉ． ｙ ｔ ｏ ｅ ｍ ｎ ｒ ｙ ｓ ｅ ｔ ｕ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ
基于JJG589-2008的医用电子直线加速器电子束剂量刻度方法测定
基于JJG589-2008的医用电子直线加速器电子束剂量刻度方法测定朱前升;曾自力【摘要】目的:通过介绍基于JJG 589-2008的医用电子直线加速器电子束剂量的校准刻度方法,分析校准刻度中遇到的问题,提出解决方法.方法:采用全自动三维水箱测量电子束各能量的最大剂量深度,计算或查出相关参数,用剂量仪和标准水模体校准刻度.结果:能量6 MeV的最大剂量深度与相应的校准深度取值(1.0 cm)相同,其余各能量的最大剂量深度皆大于相应的校准深度取值1.0、2.0、3.0 cm,相差为0～1.0 cm,差值最大的为能量18 MeV,最大剂量深度值比相应的校准深度取值大1.0 cm.结论:医用电子直线加速器电子束剂量的校准刻度与许多因素有关,校准刻度时应全面考虑各种因素的影响.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2014(035)001【总页数】3页(P103-105)【关键词】医用电子直线加速器;电子束;最大剂量深度;校准深度;剂量刻度【作者】朱前升;曾自力【作者单位】545002广西柳州,柳钢医院肿瘤科;545007广西柳州,柳州市柳铁中心医院肿瘤科【正文语种】中文【中图分类】R318.6;TH774医用电子直线加速器所产生的高能电子束的表面剂量较高，当很快到达最大剂量点深度后，进入剂量“坪区”，至射程末端时，剂量急剧跌落。
因此，不同能量的电子束具有确定的、不同的有效治疗深度。
电子束的这一剂量分布特点，决定了在临床肿瘤放射治疗中用它来治疗表浅的、偏体位一侧的病变和浸润的淋巴结，可有效地避免对靶区后深部组织的照射。
生物学效应的大小程度与组织中所吸收的电离辐射的能量成正比，确切了解组织中所吸收的电离辐射的能量对评估放疗的效果及其副作用是非常重要的，它的精确确定是进行放疗最基本的物理要素[1]。
在大的放射治疗中心接受放射治疗的患者中，约15%左右的患者在放射治疗过程中要应用高能电子束。
其剂量准确与否将直接影响患者的受照射剂量。
高频电子束实验技术的使用方法
高频电子束实验技术的使用方法在科学研究和工程应用中，高频电子束实验技术被广泛应用于材料研究、电子元器件制造、生物医学和光学等领域。
它能提供高精度的加工能力和精确测量结果，对于研究微观结构和性能具有重要意义。
本文将介绍高频电子束实验技术的使用方法以及其在不同领域的应用。
一、高频电子束实验技术的基本原理高频电子束实验技术是利用电子枪产生高速电子束，经过透镜系统聚焦后，击打在待处理材料表面，实现对材料的加工和分析。
其基本原理包括电子源发射、电子束聚焦、电子束加工和电子束检测等过程。
首先，利用电子枪将电子源发射出来，并通过电场和磁场的作用聚束成电子束。
高频电子束实验技术通常采用的是束流加速和聚焦方法。
束流加速是通过电场加速电子，并利用磁镜实现电子束的聚焦，以提高电子束的聚焦度和加工精度。
其次，在电子束的作用下，材料表面会发生电子-物质相互作用，导致材料的加工和性能发生变化。
例如，电子与材料原子之间的碰撞会使原子发生电离、激发或位移等，从而改变材料的物理和化学性质。
最后，通过电子束的检测和分析，可以获得材料表面形貌、成分分布、结构特征和性能参数等信息，实现对材料微观结构和性能的研究。
二、1. 设计实验方案：在使用高频电子束实验技术之前，首先需要根据研究目的和样品特点设计实验方案。
包括选择合适的电子束能量、聚焦条件和探测方法等。
同时，还要考虑样品的制备和处理方法，确保实验过程的可靠性和结果的可重复性。
2. 实施实验操作：根据实验方案，准备好所需的设备和仪器，进行实验操作。
在操作过程中，需要严格控制实验条件，例如温度、湿度和压力等，以避免干扰实验结果。
3. 数据处理和分析：实验结束后，需要对实验数据进行处理和分析。
这包括材料表面形貌的表征、成分的分析、结构特征的测定和性能参数的计算等。
常用的数据处理方法包括图像处理、谱线拟合和统计分析等。
4. 结果呈现和讨论：最后，将实验结果进行呈现和讨论。
可以使用图表、图像和文字等形式，向同行和专家展示实验结果。
电子束实验仪测荷质比及其测量结果的不确定度评定
电子束实验仪测荷质比及其测量结果的不确定度评定篇一：电子束试验仪(1)实验名称：电子束测量地磁场强度和电子荷质比测量摘要利用电子束实验仪测量地磁场强度的水平分量和电子的荷质比，以及对测量数据的处理与分析。
最后讨论在实验中可能存在的对结果产生影响的因素。
关键词磁场强度荷质比加速电压真空中的介电常数学术名词: 磁场强度荷质比加速电压真空中的介电常数实验原理（一）测地磁场强度水平分量原理当电子管中的偏转电压为零时，电子将在加速电压加速后打在荧光屏中心上。
当改变加速电压但是不存在偏转电压时，电子打在荧光屏上的位置发生改变。
研究发现次现象是由地磁场引起的。
因此可利用次现象测量地磁场的强度。
电子束从电子枪中发射出来时，速度v可有1mv2?eu2求的（其中u?是加速电压） 2由于电子所受的重力远小于洛伦磁力，忽略重力因素，由于在洛伦磁力作用下做圆弧运动，有式子 R=m v/e B 可求得圆弧的半径。
电子在磁场中沿弧线大到荧光屏上一点，这一点相对于没有偏转的电子束的位置移动了距离D,有式子 D=R-Rcos?=R(1-cos?)= 因为偏转角?很小，上式可写成 sin，cos?=1-mv（1-cos?）（2）eB?22带入（2）式中得LLeBmv?2mvsin2?= D?又有sin所以的求得距离DRmv2eB2eB即2（3）。
其中L是加速极到荧光屏的距离。
调节加速电压和聚焦电压，在屏幕上得到一亮点，将X,Y偏转电压调为0，将光调到水平轴上，保持u?不变，原地转动仪器，当地磁场的水平分量与电子束垂直是，光电的偏转量最大。
记录光点的最高和最低的两个偏移量D?,D?取 D=D1?D2作为加速电压u?时的偏转量，带人（3）式中可得地磁场的水平分量B. 2（二）电子的荷质比测量原理B .当速度v的方向与B 有夹角当电子速度为v时，进入磁场时收到的磁力为 f?ev×时可将v分成与B平行的v?，与B垂直的v?。
此时电子收到的磁场力为f?ev2B.在此力的作用下电子将做圆周运动，有圆周运动规律2v22?R2?mev2B?m 得电子圆周运动的周期为T? ?Rv2eB.可得当B一定的时，T是定值。
电子束(荷比)实验
电子束（荷质比）实验测量物理学方面的一些常数（例如光在真空中的速度c,阿伏加德罗常数N，电子电荷e,电子的静止质量m ）是物理学实验的重要任务之一，而且测量的精确度往往会影响物理学的进一步发展和一些重要的新发现。
本实验将通过较为简单的方法，对电子e/m进行测量。
一、实验目的1、了解示波管的结构；2、了解电子束发生电偏转、电聚焦、磁偏转、磁聚焦的原理；3、掌握一种测量荷质比的方法。
二、原理（一）、电子束实验仪的结构原理电子束实验仪的工作原理与示波管相同，它包括抽成真空的玻璃外壳、电子枪、偏转系统与荧光屏四个部分。
图11、电子枪电子枪的详细结构如图1所示。
电子源是阴极，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（6.3伏交流）被加热到一定温度时，将会在阴极材料表面空间逸出自由电子（热电子）。
与阴极同轴布置有四个圆筒的电极，它们是各自带有小圆孔的隔板。
电极G称为栅极，它的工作电位相对于阴极大约是5-20V的负电位，它产生一个电场是要把从阴极发射出的电子推回到阴极去，只有那些能量足以克服这一阻止电场作用的电子才能穿过控制栅极。
因此，改变这个电位，便可以限制通过G小孔的电子的数量，也就是控制电子束的强度。
电极G′在管内与A2相连，工作电位V2相对于K一般是正几百伏到正几千伏。
这个电位产生的电场是使电子沿电极的轴向加速。
电极A1相对于K 具有电位V1，这个电位介于K和G′的电位之间。
G′与A1之间的电场和A1与A2之间的电场为聚焦电场（静电透镜），可使从G发射出来的不同方向的电子会聚成一细小的平行电子束。
这个电子束的直径主要取决于A1的小孔直径。
适当选取V1和V2，可获得良好的聚焦。
2、偏转系统电偏转系统是由一对竖直偏转板和一对水平偏转板组成，每对偏转板是由两块平行板组成，每对偏转板之间都可以加电势差，使电子束向侧面偏转。
磁偏转系统是由两个螺线管形成的。
3、荧光屏荧光屏是内表面涂有荧光粉的玻璃屏，受到电子束的轰击会发出可见光，显示出一个小光点。
电子束实验实验报告
电子束实验实验报告电子束实验实验报告引言电子束实验是一种重要的实验方法，通过聚焦电子束，可以对物质的结构和性质进行研究。
本实验旨在通过电子束实验，探究电子束在不同条件下的行为以及对物质的相互作用。
一、实验原理电子束实验是利用电子的波动性和粒子性来研究物质的一种方法。
电子束通过电子枪产生，经过聚焦系统后，可以形成一个细小的束流，进而与物质进行相互作用。
电子束与物质相互作用的方式包括散射、透射等。
二、实验装置实验装置主要包括电子枪、聚焦系统、样品台和探测器等。
电子枪是产生电子束的装置，聚焦系统用于控制电子束的尺寸和聚焦效果，样品台用于放置待测物质，探测器用于检测电子束与物质的相互作用。
三、实验步骤1. 开启实验装置，调整电子束的强度和尺寸，使其达到最佳状态。
2. 将待测物质放置在样品台上，调整样品台的位置和角度，使电子束能够与物质发生相互作用。
3. 观察电子束与物质的相互作用过程，并记录相关数据。
4. 根据实验数据，进行数据处理和分析，得出相应的结论。
四、实验结果与分析通过实验观察和数据分析，我们得到了以下结果：1. 不同能量的电子束与物质的相互作用方式不同。
低能量电子束主要通过散射与物质发生相互作用，而高能量电子束则更容易透射过物质。
2. 电子束的尺寸对与物质的相互作用也有影响。
较小尺寸的电子束更容易与物质的表面相互作用，而较大尺寸的电子束则更容易透过物质进行探测。
3. 不同物质对电子束的相互作用也存在差异。
某些物质对电子束的散射效应更强，而某些物质则更容易透射电子束。
根据以上结果，我们可以得出以下结论：1. 电子束实验可以用于研究物质的结构和性质。
2. 电子束的能量和尺寸对与物质的相互作用有重要影响。
3. 不同物质对电子束的相互作用方式存在差异。
五、实验误差与改进在实验过程中，由于实验装置和样品台的精度限制，以及环境条件的影响，可能会导致实验结果存在一定的误差。
为了减小误差，可以采取以下改进措施：1. 提高实验装置的精度和稳定性，确保电子束的强度和尺寸的准确控制。
电子束的偏转与聚焦测量数据
电子束的偏转与聚焦测量数据
电子束是一种能量较高的电子流，可以在电子显微镜、电子束刻蚀机等设备中得到广
泛应用。
电子束的偏转和聚焦是这些应用中至关重要的步骤，因为这些操作可以控制电子
束的方向和位置，从而实现高精度的成像和加工。
在实际应用中，需要对电子束的偏转和
聚焦进行测量和调整，以保证其性能和精度达到要求。
电子束的偏转可以通过磁场或电场来实现。
其中，磁场偏转是指通过线圈产生磁场，
使电子束偏转。
这种方法能够高效地将电子束偏转到所需的角度和位置。
电场偏转则是指
通过电极产生电场，控制电子束的偏转角度和位置。
这种方法相对于磁场偏转更为灵活，
但需要更高的电压和电源。
对于电子束的聚焦，常用的方法是使用透镜。
透镜是由一组圆形铜线制成的金属网格，当通过电流控制时，可以在其中产生一定的电场，从而通过电场聚焦电子束。
透镜的性能
主要取决于网格间距、铜线宽度及转角等因素，因此需要精细的设计和制造。
在实际使用过程中，需要对电子束的偏转和聚焦进行测量和调整。
其中，偏转和聚焦
的测量可以通过在目标位置放置探测器来实现，探测器可以检测到电子束的位置和强度，
从而计算出偏转和聚焦的精度。
在调整过程中，需要根据测量结果精确定位和调整电子束
的位置和角度，以保证精度达到要求。
电子束的偏转和聚焦的精度对于电子显微镜、电子束刻蚀机等设备的性能和精度非常
重要。
通过精细的设计、制造和调整，可以实现高精度的成像和加工，为科学研究和工业
生产提供了重要的帮助。
电子能量损失谱的测量方法与实验技巧
电子能量损失谱的测量方法与实验技巧电子能量损失谱（Electron Energy Loss Spectroscopy，EELS）是一种用于研究材料电子能量损失和元素成分分析的重要实验手段。
本文将介绍一些常用的电子能量损失谱的测量方法与实验技巧。
一、电子能量损失谱的测量方法1. 传统能量损失谱法传统电子能量损失谱测量方法采用电子能量损失定向分析仪（Electron Energy Loss Spectrometer，EELS）进行，其基本原理是通过透射电子束的能量损失来分析材料的性质。
在测量时，首先校准仪器，确定电子束的能量，并使其垂直入射样品。
然后，记录透射电子的散射强度随能量的变化，并通过对比标准样品能量损失谱，得到样品的元素成分和特性信息。
2. 原位电子能量损失谱法原位电子能量损失谱（In situ Electron Energy Loss Spectroscopy，I-EELS）是一种透射电子显微镜与电子能量损失谱结合的测量方法。
通过在原位下观察样品，并结合图像的信息，可以实时获得材料的电子能量损失谱，使分析结果更加准确。
这种方法广泛应用于材料科学、纳米技术等领域的研究中。
二、电子能量损失谱的实验技巧1. 样品制备样品制备是电子能量损失谱测量的关键步骤。
首先，样品应展现出优异的导电性和厚度，以保证电子束能够透射并损失能量。
其次，样品应尽量减少含有轻元素的杂质，以避免在能量损失谱分析中产生干扰。
最后，样品制备过程中需要保证样品的成分和结构不发生重大的变化，以确保测量结果的可靠性。
2. 数据处理与分析测量得到的原始数据需要经过处理和分析，才能得到有意义的结果。
首先，要进行峰值拟合和线性背景修正，以消除干扰和纠正信号。
然后，通过对比标准样品和参考文献，确定能量损失峰对应的元素和化学键。
最后，利用得到的数据进行定性和定量分析，并结合其他实验手段，比如透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）等，进行综合分析和验证。
电子能量损失谱的测量方法与实验技巧
电子能量损失谱的测量方法与实验技巧电子能量损失谱（Electron Energy Loss Spectroscopy，EELS）是一种通过测量材料中电子与入射电子的相互作用来研究材料性质的方法。
在EELS中，电子束通过材料时会损失一部分能量，同时材料中的电子也会因与入射电子的相互作用而损失能量。
通过测量电子的能量损失，可以获取材料的元素成分及其化学状态、晶格结构、电磁学性质等信息。
本文将介绍EELS的测量方法和一些实验技巧。
1.仪器与样品准备：首先，需要准备一台电子能量损失谱测量仪器，通常是透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）或扫描透射电子显微镜（Scanning Transmission Electron Microscope，STEM）。
样品的准备与TEM或STEM测量相同，要求样品制备的平整度和厚度要满足测量的需求。
2.入射电子束参数选择：在开展EELS测量前，需要根据样品的特性选择合适的入射电子束参数。
例如，电子束的能量和强度需要根据样品的厚度和损失能量范围来选择。
一般来说，低能量的电子束可以提供更高的能量分辨率，而高能量的电子束可以提供更高的计数率。
3.能量损失谱测量过程：测量过程主要包括以下几个步骤：a.首先，在TEM或STEM仪器上选择合适的投射面并调整样品的朝向和位置，使得电子束能够透射到感兴趣的样品区域。
b.设置适当的电子束的聚焦和对准参数，确保电子束尽量完全透射到样品中并通过设备的对比度调整功能调整样品的亮度和对比度。
c.开始能量损失谱测量：在选定的样品区域上，采集一系列传输电子图像，通过这些图像来获取所需的能量损失谱数据。
在传输图像拍摄过程中，要确保电子束的稳定性和样品位置的稳定性。
4.数据处理与谱线分析：测量获得的能量损失谱数据，通常以能量损失为横轴，计数率为纵轴绘制成能量损失谱图。
为了获得更准确的数据，需要对原始数据进行一些处理。
电子束光电器件：光电倍增管的能量分辨率分析与改进
电子束光电器件：光电倍增管的能量分辨率分析与改进引言：光电倍增管是一种重要的光电器件，广泛应用于科学研究、医学影像、环境监测等领域。
它具有高增益、快速响应和低噪声等优点，但在能量分辨率方面存在一些限制。
本文旨在对光电倍增管的能量分辨率进行分析，并提供改进方法，以提高其性能。
一、光电倍增管的工作原理和结构光电倍增管是一种基于光电效应的电子检测器，由光阴极、倍增结构和收集阳极组成。
它的工作原理是当光子入射到光阴极上时，产生光电子，这些光电子经过电子倍增结构的多级倍增后，最终被收集阳极接收并测量。
光电倍增管的结构精细复杂，包括分布式传输线、镀铝膜增益结构以及细微的几何形状。
这些结构对能量分辨率的影响至关重要。
二、光电倍增管能量分辨率的定义和影响因素能量分辨率是指测量光子能量时的分辨精度，通常以全宽度半最大值（FWHM）或标准差表示。
光电倍增管的能量分辨率主要受以下因素影响：1. 光阴极材料：光电子的发射效率和能量分布由光阴极材料决定，不同材料的光电子发射特性不同，影响能量分辨率。
2. 倍增结构：倍增结构的设计和制造精度直接影响能量分辨率。
束流的传输能力、电子传输速度以及电子之间的碰撞和散射效应都会对能量分辨率产生影响。
3. 信号电子传输线：信号电子在传输线上会发生时间扩散和空间扩散，进而降低能量分辨率。
传输线的电场分布和长度都是影响因素。
4. 解调电路：解调电路是将光电倍增管产生的脉冲信号转换为能量信息的重要部分。
解调电路的设计和性能直接影响能量分辨率。
三、光电倍增管能量分辨率的改进方法为了提高光电倍增管的能量分辨率，可以采取以下改进方法：1. 优化光阴极材料：选择发射效率高、能量响应广泛且一致的材料作为光阴极，如碱金属化合物等。
通过材料的纯度提高和表面处理等方法，进一步优化光电子发射性能。
2. 优化倍增结构设计：利用先进的微纳加工技术制备高精度的倍增结构，减小回旋电子的碰撞和散射效应，提高能量分辨率。
脉冲束流算电荷
脉冲束流算电荷1. 简介脉冲束流是一种特殊的电子束，由一系列高速、高能量的电子组成。
脉冲束流在许多科学研究领域中具有重要的应用，例如粒子物理实验、加速器技术和材料科学等。
为了更好地理解和利用脉冲束流，我们需要准确地测量其电荷。
本文将介绍脉冲束流的定义、产生方式以及如何计算其电荷。
同时，还将讨论一些常见的电荷测量方法和相关技术。
2. 脉冲束流的定义脉冲束流是由一系列快速运动的粒子组成的集合体。
这些粒子可以是电子、质子或其他带电粒子。
脉冲束流通常由加速器产生，并通过磁场进行聚焦和控制。
脉冲束流具有以下特点：•高能量：脉冲束流中的粒子具有较高的动能，通常以相对论性速度运动。
•短时间：脉冲束流在时间上呈现出尖峰状或突变状，并且持续时间非常短暂，通常在毫秒或更短的时间尺度内。
•高聚焦度：脉冲束流经过聚焦系统后，能够被高度聚焦到很小的空间范围内。
3. 脉冲束流的产生方式脉冲束流可以通过多种方式产生，下面介绍几种常见的方法：3.1 热发射方式热发射是最基本的产生电子束的方法之一。
它利用材料表面受热后电子从固体表面逸出的现象。
通过加热阴极材料，使其释放出大量电子，形成电子云，并通过加速器使这些电子形成脉冲束流。
3.2 光阴极方式光阴极是一种利用光激发金属表面释放电子的装置。
通过使用激光器照射金属表面，将光能转化为电能，并形成脉冲束流。
3.3 加速器方式加速器是产生高能粒子束的重要设备。
通过在加速器中施加高频电场和强磁场，可以将带电粒子加速到相对论性速度，并形成脉冲束流。
4. 脉冲束流电荷的计算方法脉冲束流的电荷是指单位时间内通过某一横截面积的带电粒子数。
下面介绍两种常见的计算脉冲束流电荷的方法：4.1 磁场法磁场法是一种常用的测量脉冲束流电荷的方法。
该方法利用带电粒子在磁场中受到洛伦兹力而产生偏转的原理，通过测量粒子在磁场中偏转的程度来计算电荷。
具体步骤如下：1.在脉冲束流路径上放置一个磁场，使得带电粒子受到垂直于其运动方向的洛伦兹力。
电子束流能量测量
直线加速器电子束流能量的测量电子直线加速器最重要的束流参数是束流的能量、流强、能散度和发射度束流能量是影响电子直线加速器性能最重要的因素之一对于脉冲型电子直线加速器，电子束的能量测量方法通常有：磁偏转法、半价层法、射程法等一测量原理1.1磁偏转法能谱测量原理示意图磁偏转法通常用于测量电子束的能谱，进而得出电子束的能量E0。
磁偏转法测量电子束能谱的原理如上图所示：从加速器引出的电子垂直于磁场射，会受到洛伦兹力的作用而发生偏转，其偏转半径为R，磁场B 与偏转半径的关系为：其中，B 为磁场中的磁感应强度，e 为电子电量，R 为回旋半径，v 为电子运动速度。
考虑相对论效应，可以将上式写为：其中β=v/c，c 为光速，γ 为相对论因子，γ 与β 满足关系：电子的动能为：由上述几个公式可以求得电子能量E 与磁感应强度B的关系为：因此，对于已知磁场B，理论上只需要测出电子的回旋半径R，即可进一步算出电子的能量。
为提高测试精度，在电子进入磁分析器之前，需要对其进行准直。
通常采用带狭缝的石墨块，其厚度略大于电子在其中的射程；设准直缝距磁极边缘为L，此即分析器的物点O由于从加速器引出的电子能量具有一定的能散ΔE，因此，对于流强较大的电子束，常用的方法是采用扫描的工作方式，在位置J 处放置一个法拉第筒用于接收电子，使偏转半径为R 的电子能够被接收，通过改变磁场B 使不同能量的电子都被法拉第筒接收，得到一条B-I 曲线，由于B 与能量存在公式所示的定量关系，因此通常直接做出E-I 曲线，即能谱分布曲线，如下图所示的是一条能谱分布曲线，其中纵坐标表示归一化电流，横坐标为能量。
采用磁分析法得到的能谱分布曲线其中峰值处的横坐标值即对应电子束的能量E01.2 半价层法加速器加速电子打靶所产生的X 射线本质上是具有相当能量的电磁辐射光子，光子的能量近似等于入射电子的能量，因此可以通过测量光子能量的方法间接得到电子能量。
辐射光子流在物质中的衰减规律服从简单的指数关系如下：式中：I0、I 分别表示穿过物质前、后光子流强度；μ 是X 射线在该物质中的衰减系数；x 是物质层的厚度。
电子束测试实验
电子束测试实验实验目的：1、了解电子束的电偏转、磁偏转、电聚焦的基本原理。
2、了解示波管的基本结构。
3、测定示波管的电偏转及磁偏转灵敏度。
4、观察磁聚焦现象，学习用磁聚焦法测定电子核质比。
实验原理：一、示波管基本结构示波管是示波器的核心部件，它主要包括电子枪、偏转板和荧光屏等几个部分，如图所示。
示波管的电子枪包括灯丝F 、阴极K 、控制栅极G 、第一阳极A 1和第二阳极A 2。
阴极被灯丝加热时发射大量电子，电子穿过控制栅极后被第一阳极和第二阳极加速和聚焦，所以电子枪的作用是产生一束极细的高速电子射线。
由于两对平行的偏转板上加有随时间变化的电压，高速电子射线经过偏转板时就会在电场力的作用下发生偏转，偏转距离与偏转板上所加的电压成正比，最后电压射线高速撞在涂有荧光剂的屏幕上，产生可见的光点。
Y 轴放大器把被测信号电压放大到足够的幅度，然后加在示波管的垂直偏转板上。
Y 轴放大器还带有衰减器，用来调节垂直幅度，确保显示图形的垂直幅度适当或进行定量测量，这部分也称为Y 通道。
扫描信号发生器产生一个与时间成线性关系的周期性锯齿波电压(又称为扫描电压)，经过X 轴放大器放大以后，再加在示波管水平偏转板上，X 轴放大器也带有衰减器，其作用与Y 轴所带衰减器相同，这部分也称为X 通道或扫描时基部分。
二、电偏转原理电子从阴极发射出来时，可以认为它的初速度为零。
电子枪内阳极A 2相对阴极K 具有几百甚至几千伏的加速正电位U 2，它产生的电场使电子沿轴向加速，电子从速度为0到达A 2时速度为v ，由能量关系有：meU v eU mv 222221=→= （1）经过阳极A 2的电子以速度v 进入两个相对平行的偏转板间。
若在两个偏转板上加上电压U d ，两个平行板间的距离为d 。
则平行板间的电场强度为dU E d=2（）三、磁偏转原理电子通过A 2后，若在X 方向放置匀强磁场，则由于受到洛伦兹力的作用，电子做匀速圆周运动，在Y 方向上也发生偏转，洛伦兹力充当向心力，所以有eBmv R R mv evB =→=2（3）电子离开磁场后将沿切线方向飞出，飞向荧光屏。
高频振荡下缓慢前沿的电子束电流波形测量
ｇ ｏ ｗｓ ｋ ｉ 线 圈理 论 ； 设 计 出 了能有 效 测量 变化 前沿 ０ ． １ Ｓ 、 强 度 ｍＡ 量级 电流 的 Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗｓ ｋ ｉ 线 圈 。利用 该线 圈 ， 实
验 测得 了 电子 束 电流 信号 。
１ 电 子 束 等 离 子体 系 统
电子束 等 离子 体是 高 能 电子入 射 到工作 环 境 气体 中 ， 与气 体分 子 碰撞 电离 产生 的等离 子 体 。入 射 电子能
摘 要 ： 推导 了 Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗｓ ｋ ｉ 线 圈理论 ， 给 出 了任 意 Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗｓ ｋ ｉ 线 圈 的表 达 式 。通 过 使 用 高 磁 导 率 的磁 芯 材料 ， 增 加 线 圈 匝数 ， 设 计 了能 有 效 测 量 前 沿 变 化 ０ ． １ ｓ 、 强 度 ｍＡ 量 级 的 电子 束 电流 的 Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗｓ ｋ ｉ 线圈 ， 并 测
量， 得 到 被测 电流信 号 。其 等效 电路 如 图 ２ （ ｂ ） 。回路 方程 为
放 电（ Ｉ Ｃ Ｐ ） 、 微波放电， 电子束 电离 产 生等 离子 体 的方法 具有 能 量利 用 率 高 、 产 生 等 离子 体密 度 高 、 体积 大 的优 点 ］ 。一 般来 说 ， 电子 柬 等离 子体 能量 利 用 率 可 达 ３ ０ ～５ Ｏ ［ ２ ］ 。 电子 束 等离 子 体 的上 述 优 点 ， 使 其 在 低 温
得 了 电子 束 等 离 子 体 装 置 中 的 电 子 束 电 流 信 号 。 利 用 推 导 的 任 意 Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗｓ ｋ ｉ 线 圈表达式 ， 成 功 获 得 低 频 与 高
频 共 存 的 电 流 波 形 。测 量 结 果 表 明 ， 该 电子 束 等 离 子 体 系 统 中 存 在 束 流 振 荡 ， 振 荡 幅 度达 １ ２ 。 关键词 ： 电子 束 等离 子 体 ； 电 子束 电 流 ； 高 频 振 荡 ； Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗ ｓ ｋ ｉ 线 圈
夫兰克赫兹实验 数据处理
夫兰克赫兹实验数据处理夫兰克赫兹实验是为了探究原子的内部结构和性质，它是由德国物理学家卡尔·路德维希·夫兰克和恩斯特·赫兹于1914年发明的。
夫兰克赫兹实验主要包括两部分：第一部分是利用汞蒸汽管来产生加速电子，然后将这些电子射向其他的物质。
第二部分是使用电子分束器来分离不同能量的电子，使得我们可以测量它们在与物质相互作用时的性质。
具体实验步骤如下：1. 将汞蒸汽灯置于真空室内，将加热器加热到一定温度，在加热的过程中会产生大量的汞蒸汽。
2. 使用汞蒸汽管，即一根采用玻璃制成的细长管，其中充满汞蒸汽，管子两端焊有发射电极和收集电极。
3. 将汞蒸汽管放置在电路中，通过电源来给电极加上电压，使发射电子获得一定的动能向正极移动。
4. 根据电子的光电效应原理，当电子的能量高过某一定值时，电子就会逃逸从而达到发射电极上，同时将一些电子留在管内色散到收集电极上。
5. 收集电极上的电流随着电子能量的增加而增加，我们就可以得到表征汞的能级结构的电流变化，这些能级结构反应了汞原子的特异性质和内部结构。
6. 利用电子分束器，可以将电子分离成不同能量的束流，通过控制分束器的工作状态和电子的能量来改变束流的能量。
然后我们就可以使用不同的物质来研究电子与它们之间的相互作用。
在这个实验中，需要进行比较复杂的数据处理和分析来得出实验结果。
这些数据处理步骤主要包括以下几个方面：1. 电流的测量和校准，需要使用高精度的电流计来测量收集电极上的电流，同时根据其他物理特性对电流进行校准。
2. 数据采集和记录，使用高速数字信号采集器来获取收集电极上的电流，同时记录时间、能量、转速等信息。
3. 能量分析，通过分析电子束流不同能量的响应，可以分析得到物质的电子亲和力和电离能等信息。
4. 统计分析，通过对实验得到的数据进行统计分析并且与理论预测相比较，可以确定这些数据与理论是否吻合。
总之，夫兰克赫兹实验可以帮助我们了解原子的内部结构和性质，是物理学中的重要实验之一。
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直线加速器电子束流能量的测量电子直线加速器最重要的束流参数是束流的能量、流强、能散度和发射度束流能量是影响电子直线加速器性能最重要的因素之一对于脉冲型电子直线加速器，电子束的能量测量方法通常有：磁偏转法、半价层法、射程法等一测量原理1.1磁偏转法能谱测量原理示意图磁偏转法通常用于测量电子束的能谱，进而得出电子束的能量E0。
磁偏转法测量电子束能谱的原理如上图所示：从加速器引出的电子垂直于磁场射，会受到洛伦兹力的作用而发生偏转，其偏转半径为R，磁场B 与偏转半径的关系为：其中，B 为磁场中的磁感应强度，e 为电子电量，R 为回旋半径，v 为电子运动速度。
考虑相对论效应，可以将上式写为：其中β=v/c，c 为光速，γ 为相对论因子，γ 与β 满足关系：电子的动能为：由上述几个公式可以求得电子能量E 与磁感应强度B的关系为：因此，对于已知磁场B，理论上只需要测出电子的回旋半径R，即可进一步算出电子的能量。
为提高测试精度，在电子进入磁分析器之前，需要对其进行准直。
通常采用带狭缝的石墨块，其厚度略大于电子在其中的射程；设准直缝距磁极边缘为L，此即分析器的物点O由于从加速器引出的电子能量具有一定的能散ΔE，因此，对于流强较大的电子束，常用的方法是采用扫描的工作方式，在位置J 处放置一个法拉第筒用于接收电子，使偏转半径为R 的电子能够被接收，通过改变磁场B 使不同能量的电子都被法拉第筒接收，得到一条B-I 曲线，由于B 与能量存在公式所示的定量关系，因此通常直接做出E-I 曲线，即能谱分布曲线，如下图所示的是一条能谱分布曲线，其中纵坐标表示归一化电流，横坐标为能量。
采用磁分析法得到的能谱分布曲线其中峰值处的横坐标值即对应电子束的能量E01.2 半价层法加速器加速电子打靶所产生的X 射线本质上是具有相当能量的电磁辐射光子，光子的能量近似等于入射电子的能量，因此可以通过测量光子能量的方法间接得到电子能量。
辐射光子流在物质中的衰减规律服从简单的指数关系如下：式中：I0、I 分别表示穿过物质前、后光子流强度；μ 是X 射线在该物质中的衰减系数；x 是物质层的厚度。
半价层是指X 射线的剂量减弱到一半时所穿透的物质的厚度。
由这个厚度，可以从表中查到相应的能量。
半价层的值x 可由以下过程确定：上述方程组作变换可得两式两边同时取以10 为底的对数，得两式相除可得：x-x1 即为半价层厚度，由半价层厚度就可判断X 射线的能量。
由公式可以看出，只要测出X 射线经过不同厚度的阻挡物之后的强度，就可以算出相应的半价层，从而得到X 射线的能量。
根据NCRP51 号报告中的曲线可以算出不同能量的X 射线在几种物质中的半价层列于下图不同能量的X 射线在几种物质中的半价层下图所示为半价层法测量能量的装置示意图半价层法测量束流能量装置示意图1.3 射程法绝对地测量电子束的能量是比较复杂的，而且需要特殊的设备。
实际中通常采用测量电子束在密度均匀物质中的射程R p 来确定其能量。
电子的实际射程R p 定义为：深度剂量分布曲线（如下图）的直线下降部分的外推线和轫致辐射所产生的本底的外推线的交点处的深度。
(1.0～5.0)MeV 平行单能电子垂直入射聚苯乙烯得到的深度剂量分布曲线测量深度剂量分布曲线需要与薄膜剂量测量系统结合，用剂量片测量参考材料不同深度处的剂量，除了铝以外，聚乙烯、聚苯乙烯、石墨、聚甲基丙烯酸甲酯以及尼龙等低密度材料可用作模体材料。
常用吸收模体有叠层和楔子这两种不同类型。
另一种获得R p 的常用方法是通过电流-厚度曲线的外推值得到。
实验表明，采用铝作为吸收材料，随着铝的厚度的改变，在铝下方接收到的电流大小与铝的厚度有如下图所示的关系，类似深度剂量曲线，它也有明显的直线段，该直线段的外推值所对应的铝的厚度就是电子束在铝中的射程R p。
得到射程值R p 即可代入适当的经验公式算出电子束的能量E p。
采用箔片测量到的射程曲线实际应用中电子束能量和其在物质中的实际射程之间已经建立起来的经验公式主要有以下几个(以下经验公式均以铝的形式给出)：(1)Katz-Penfold 射程公式，当电子能量大于2.5MeV 时有ρ 为铝或水的密度，k1 和k2 可按照下表取值参数k1,k2 取值表对于纯铝，ρ=2.7×103mg/cm3，因此可得纯铝的射程公式为：对于铝合金，ρ=2.8×103mg/cm3，故可得铝合金的射程公式为根据GB/T16841－1997，对于铝，当电子能量在1.0MeV 和10MeV 之间时，以MeV 为单位的电子束能量E 与以cm 为单位的射程R p 之间的关系可以用下列二次方程表示：根据文献可得当电子能量在4~12MeV 时，电子在铝中的射程公式为式中E 为电子束能量，单位MeV，R p 为射程，单位cm能量为2.5~25MeV 的电子束在铝中穿透深度R p(cm)与电子能量E(MeV)的关系有如下经验公式能量为2.0~12MeV 的电子束在铝中穿透深度Rp(cm)与电子能量E(MeV)的关系为：能量为5~25MeV 的电子束在铝中穿透深度R p(cm)与电子能量E(MeV)的关系有如下经验公式二．国内外研究状况2.1 国内研究状况实际应用中，由于磁偏转法所需设备比较复杂，而且不适合测量从扫描盒引出的电子束的能量；半价层法在测量精度上较射程法要好，但需要打靶产生X 射线，处理过程比较复杂；工业用加速器电子束能量测量误差在10%-15%内即可满足要求，所以射程测量法在常规测量中使用得较多文献结果表明，在辐照加速器电子束能量测量方面，国内所做工作为前述方法的应用，其中以射程法最为普遍。
为了得到电子束的射程值R p ，采用阶梯铝板射程法对4.5MeV/2.5kW 的辐照灭菌加速器能量进行了测量，测量装置如下图所示阶梯铝板射程法电子束射程测量装置X-Y 记录仪输出结果如下图所示。
为了得到电子束的射程，需要对该结果数据进行选取并重新作图，采用外推法得到R p 值。
采用公式进行计算，得到电子束能量为4.57MeV，测量结果与加速器标称结果吻合较好。
多次测量得到能量不确定度为±2.5%。
测量结果采用阶梯铝板射程法对NFZ_10 辐照用电子直线加速器的电子束能量进行了测量，所用装置如下图所示。
电子射程法测量示意图对12MeV 能档的测量结果如图所示，从图中得到R p 值后，代入公式进行计算，得到电子束能量为12.5MeV。
多次测量表明所用NFZ_10 辐照用电子直线加速器符合设计要求且优于国家行业标准要求。
经过多次测量，得到能量不确定度≤1.8%。
12MeV 能档I/Rp 曲线（铝吸收法）采用盖波片对电子束的射程进行了测量，其测量装置示意图如下图所示。
测量时，将A，B 两只内置盖玻片的铅盒放在参考面上、参考点附近两对称的位置上，同步进行静态辐照。
在束流扫描状态下，让电子束垂直轰击置于参考面上、铅盒里的盖玻片叠层(铅盒在面向束流的一方开有Φ8mm的人射孔)，在每个电流表读数点上的辐照时间为5min。
然后关闭加速器，取出盖玻片。
用分光光度仪检测盖玻片因遭电子束流轰击而导致的变色痕迹。
这里，盖玻片作为吸收片和射线探测器两者使用。
用分析天平称量变色盖玻片的重量，由此得出电子束在盖玻片中的射程。
再使用伊凡斯(Evans)的射程-能量关系式，就可以得到待测电子束的能量。
结果表明，在1-3MeV 能量范围内，能量测定准确度优于±10%。
在得到电子束在盖波片中的射程之后，则采用查表的方法，插值得到电子束的能量。
参考点和参考面示意图2.2 国外研究状况国外ISOF-CNR 研究所的P.G. Fuochi 等人在实验的基础上提出了一种基于电荷沉积分布的测量电子束能量的方法。
该方法所用装置如图所示。
Electron-beam energy device (a) schematic and (b) front view.该装置的主要部分为图a)中的两块铝板（前板和后板），铝板置于铝制外壳内，通过陶瓷环固定并与外壳绝缘，两板间距5mm，板上接有引线用于测量两板上的电信号，外壳接地。
前板厚度采用最优化厚度，后板厚度取25mm保证电子束不能穿透后板。
其实验平台为两台名为ISOF和II的加速器。
ISOF 能量从6-12MeV 可调，II 加速器能量从4-10MeV 可调。
在使用该装置前，需要先测量前板的电荷沉积曲线以确定最优化厚度（即装置最终采用的前板厚度）。
测量前板电荷沉积曲线的具体做法是，采用一系列直径为100mm、厚度为0.5mm 的铝片叠加作为前板，通过改变铝片的数量来改变前板厚度，测量不同厚度时前板的积分电荷量，得到如图中实线所示的积分电荷沉积曲线。
对积分电荷沉积曲线作微分，可以得到微分电荷沉积曲线如图虚线所示。
最优化厚度即前板厚度即采用微分电荷沉积曲线的峰值点所对应的厚度。
对ISOF 加速器，最优化厚度为12mm，对II 加速器，最优化厚度为5mm。
Fuochi 等人测量到的ISOF 加速器引出电子束对应的Al 中的电荷沉积曲线（积分和微分），剂量深度曲线亦示于图中电荷量的测量可以转为对电流的测量。
Fuochi 等人在其文章中提出了能量比的概念：能量比=前板电流/(前板电流+后板电流)可见其文中的能量比的概念其实是电流比，为与原文图表保持一致，后续说明仍采用能量比这一概念。
在使用该装置前，还需要确定电子束能量，Fuochi 等人采用射程法测量电子束的能量：先测量剂量分布曲线（下图），从曲线获得外推值R p（单位）II 加速器电子束在铝中的典型剂量分布曲线Fuochi 等人在ISOF 和II 两台加速器上进行实验，测量得到对应不同能量E p 时的能量比，将测量结果进行线性拟合，得到了如下三张图所示的实验结果ISOF 加速器的能量比与最可几能量(E p)的关系ISOF 加速器的最可几能量（E p）与能量比的关系（长脉冲）虚线和点线分别表示线性拟合结果的95%预测区间和置信区间II 加速器的能量比与最可几能量（E p）的关系虚线表示线性拟合结果的95%预测区间从实验结果来看，能量比与能量E p 存在较好的线性关系，测量数据基本落在拟合结果的95%预测期间（代表±0.3MeV）。
因此Fuochi 等人得出结论：实验结果的良好的线性度表明，装置测量得到的能量比对能量是很敏感的。
该装置能够用做能量在4-12MeV 电子束的能量测量装置。
这一装置具有结构简单、对辐照应用精度可接受以及容易实现在线使用等优点。
ISOF 和II 加速器的能量比与最可几能量（E p）的关系小结：综合以上分析可以看出，对于精度较高的测量方法，其所需设备比较复杂，对于能量偏差范围在±10%范围内的辐照用电子直线加速器而言，并不需要如此高的测量精度。