电子束的电偏转和电聚焦实验报告

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篇一：电子束的偏转与聚焦(北京科技大学物理实验报告)

北京科技大学实验预习报告

实验名称：电子束的偏转与聚焦

实验目的：

研究带电粒子在电场和磁场中偏转和聚焦的规律；了解电子束线管的构造和工作原理。

实验原理：

A，电子束流的产生与控制

通过阴极K发射电子。控制栅极g是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极的外面，其电位比阴极低，因此栅极对阴极发射的电子流密度起到控制作用。b，电偏转原理

通过电场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：De=udl(1/2+L)/(2uzd)

其中，De为偏转长度，l为电场长度，d为电场宽度，L 为电容器到荧光屏的距离，uz为加速电压。

c,磁偏转原理

通过磁场场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：Dm=klI(L+l/2)sqrt(e/2uzm)

D,点聚焦原理

利用非均匀电场是电子束形成交叉点。由阴极射出的电子，经栅极与第一阳极之间的不均匀电场的作用会聚与栅极出口前方，形成电子束的叉点。

e，磁聚焦原理

电子运动的周期和螺距均与v（垂直）无关。从同一点

出发的各个电子在作螺线运动时，尽管各自的v（垂直）不

相同，但经过一个周期的旋转之后，他们又会在距离出发点一个螺距的方向相遇。

实验内容及步骤

A，电偏转的观测

b,

磁偏转的观测

c,电聚焦的观测

D，磁聚焦的观测

篇二：实验14-电子束的偏转与聚焦及电_...

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me。

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

Vdy，可看做平行板电容器，则两板间的电场强度为：ey?

Vdyd

（3-14-1）图3-14-1

电子所受电场力为：Fy?eey?

eVdyd

（3-14-2）

在同一点的垂直速度：?y?ayt1?

eVdy

md?z

?

l

（3-14-3）

121eVdyl

偏离z轴的距离：y1?ayt1?()?()2（3-14-4）

22md?z

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：

y2??yt2?

md?z?z

eVdyl

?

l

?

L?

（3-14-5）

电子在屏上的总位移D?y1?y2??yt2?

l

?(?L?)（3-14-6）

2

md?z2

l

?L，又因为电子在加速电压Va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，2

12

则有mvz?eVa（3-14-7）

2

令L?

将L代入（3-14-6）式，并利用（3-14-7）式消去vz 后得电子束的垂直位移：

lL

?Vdy（3-14-8）2dVa

上式表明，偏转板的电压Vdy越大，屏上的光点的位移也越大，两者之间是线性关系。比例常数在数值上等于偏转电压为1V时，屏上光点位移的大小，称为示波管的电压偏转灵敏度，定义为：

sy?

DyVdy

?

lL

（3-14-9）2dVa

显然，对x偏转板也有相应的电偏转灵敏度，即

sx?

DxlL

（3-14-10）?

Vdx2dVa

上式中l、d、L为与x偏转板相关的几何量。3．电子束的电聚焦

等位面

图3-14-2电子束电聚焦

电子束电聚焦原理如图3-14-2所示，在示波管中，阴

极K经灯丝加热发射电子，第一阳极A1加速电子，使电子

束通过栅极g的空隙，由于栅极电位与第一阳极电位不相等，在它们之间的空间便产生电场，这个电场的曲度像一面透镜，它使由阴极表面不同点发出的电子在栅极前方汇聚，形成一个电子聚焦点。由第一阳极和第二阳极组成的电聚焦系统，就把上述聚焦点成像在示波管的荧光屏上。由于该系统与凸透镜对光的会聚作用相似，所以通常称之为电子透镜。

电子束通过电子透镜能否聚焦在荧光屏上，与第一阳极VA1和第二阳极VA2的单值无关，仅取决于它们之间的比值F。改变第一阳极和第二阳极的电位差，相当于改变电子透

镜的焦距，选择合适VA1与VA2的比值，就可以使电子束的成像点落在示波管的荧光屏上。在实际示波管内，由于第二阳极的结构特点，使之对电子直接起加速作用，所以称为加速极。第一阳极主要是用来改变VA1与VA2比值，便于聚焦，故又称聚焦极。改变VA2也能改变比值F，故第二阳极又能

起辅助聚焦作用。【实验仪器】

TKe-1型电子束示波器综合实验仪，导线若干。

【实验内容】

1．电子束电偏转灵敏度测量

电偏转实验用来验证电子束在固定加速电压Va下，电

偏移量D与偏转电压Vd之间的线性关系；可用描点法将D-Vd 在x/Y坐标系中描绘出来，并依据直线斜率确定加速电压Va