电子束测试试验

• 阳极Ａ1、A2…组成电子枪。阴极被灯丝加 热而发射电子，电子受阳极的作用而加速。
• 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Ａ２相对阴极Ｋ 具有几百甚至几千伏的加速正电位U2，由能 量关系有：
•
1 2
mv2

eU 2
故有
v 2eU 2 m
（1）
• 当电子射出平行板时，在ｙ方向电子偏离 轴的距离
（二）实验步骤
• 依照图3完成以下步骤：
①开启电子束测试仪电源开关，“电子束——荷质比”开关置于荷质比方向， 此时荧光屏上出现一条直线，阳极电压调到600V。 ②将磁聚焦电流部分的调节旋钮反时针方向调节到头，并将磁聚焦电流 表串在输出和螺线管之间。
③调节输出调节旋钮，逐渐加大电流使荧光屏上的直线一边旋转一边缩短， 直到变成一个小光点。读取电流值，然后将电流调为零。再将电流换向（对 调螺线管前方两插孔中的连线），重新从零开始增加电流使屏上的直线反方 向旋转并缩短，直到再得到一个小光点，读取电流值。
一、实验目的
• 1.了解电子束电偏转、磁偏转、电聚焦、磁聚焦 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、磁偏转的灵敏度。
• 4.用磁聚焦法测定电子荷质比。
二、电偏转
• （一）电偏转原理 • 示波管原理图如下： •
K.阴极 G.栅极 A1. 聚焦阳极 A2.第二阳 极 Y.垂直偏转板 X. 水平偏转板 S.荧光屏。
但因为在整个电场区域里电子都受到同方向的沿Z轴的作用力， 电子在后半区的轴向速度比在前半区的大得多。因此，在后半 区，电子受Fr的作用时间短得多，获得的离轴速度比在前半区 获得的向轴速度小。
总的效果是，电子向轴线靠拢，整个电场起聚焦作用。
(二）实验步骤
• 依照图3完成以下步骤：
①开启电源开关，将“电子束－荷质比”选择开关打向电子束位置，辉度适 当调节，并调节聚焦，使屏上光点聚成一细点，应注意：光点不能太亮，以 免烧坏荧光屏。
• •
y1

1 2
a
yt
2

1 2
eE m
t
2
将
t l
（2） 带入得
v
y1

1 2
eE m
l2 v2
再将 v 2eU 2 m
带入得
y1

1 Ud 4 U2
l2 d
（3）
图二 由图二可以看出，电子在荧光屏上偏转距离Ｄ为
• （二）实验步骤：
•
实验装置仪器面板如下图三所示。1. 开启电源开头，将“电子束－
②光点调零，通过调节“Ｘ位移”和“Ｙ位移”旋钮，使光点位于Ｙ轴的 中心原点。
③调节阳极电压U２分别为600-1000V，对应的调节聚焦旋钮（改变聚焦 电压）使光点达到最佳的聚焦效果，测量出各对应的聚焦电压U1。
④求出U2/U1。
四、磁聚焦
• （一）实验原理简介
改变加速电场强度 和磁场强度，使电 子在示波管中所经 过的路程为螺距的 整数倍，这时电子 束将在荧光屏上会 聚。这就是电子射 线的磁聚焦原理。
通过Ａ２后，若在垂直于ｚ轴的Ｘ方向放置一个均匀磁场，电子在Ｙ方
向上也将发生偏转。由于电子受洛伦兹力Ｆ=eBν ，大小不变，方向与
速度方向垂直，因此电子在Ｆ的作用下作匀速圆周运动， 其轨道半径为
R mv eB
电子离开磁场将沿切线方向飞出，直射荧光屏。
• （二）实验步骤
依照图3完成以下步骤：
①开启电源开关，将“电子束－荷质比”选择开关打向电子束位置， 辉度适当调节，并调节聚焦，使屏上光点聚成一细点，应注意：光点不能 太亮，以免烧坏荧光屏。
②光点调零，通过调节“Ｘ位移”和“Ｙ位移”旋钮，使光点位于Ｙ来自百度文库轴的中心原点。
③测量偏转量Ｄ随磁偏电流Ｉ的变化，给定U２，将磁偏转电流表串 入磁偏转电源输出与磁偏线圈中，调节磁偏电流调节旋钮（改变磁偏电流 的大小）测量一组Ｄ值。改变磁偏电流方向，再测一组Ｄ－Ｉ值。改变U ２，再测两组Ｄ－Ｉ数据。（U２：600-1000V）。
荷质比”选择开关打向电子束位
置，辉度适当调节，使屏上光点
聚成一细点。
2. 光点调零，将ｘ偏转输出的两插 孔和电偏转电压表的两输入插孔相 连接，调节“Ｘ调节”旋钮，使电 压表的指针在零位，再调节ｘ调零 旋钮，使光点位于示波管垂直中线 上，同ｘ调零一样，将ｙ调节后， 光点位于示波管的中心原点。
４．求ｙ轴电偏转灵敏度Ｄ/Ud。并说明为 什么U２不同，Ｄ/Ud不同。
５．同ｙ轴一样，也可以测量Ｘ轴的电偏 转灵敏度。
３．测量偏转量Ｄ随Ud变化：调节 阳极电压旋钮，给定阳极电压U2。 将电偏转电压表并在电偏转输出的
两插孔上测Ud（垂直电压），改变 Ud测一组Ｄ值。改变U2后再测Ｄ－ Ud变化。（U２：600-1000V）
二、磁偏转
（一）实验原理
电子通过Ａ２后，若在垂直于ｚ轴的Ｘ方向放置一个均匀磁场，电子
④求磁偏转灵敏度Ｄ/I，并解释为什么U2不同，Ｄ/I不同。
三、电聚焦
• （一）实验原理
聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电位 不同，在它们之间形成了弯曲的等位面、电力线。这样就使电子束的路径 发生弯曲，类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电子组合称为 电子透镜。改变电极间的电位分布，可以改变等位面的弯曲程度，从而达 到了电子透镜的聚焦。
五、电子荷质比测量
• （一）实验原理 • 电子的螺距为
h
V//T

2 B
2mU 2 e
（1）
由上式可得
e / m 8 2U2 / h2B2
其中
B 0NI L2 D02
（3）
代入可得
（2）
依据（4）式即可用 磁聚焦法测定电子 荷质比
e / m 8 2U2 (L2 D02 ) /(0NIh)2 （4）
原理图如下：
实验原理
电聚焦原理的简单介绍
在电场的前半区（左半边），电子受到与电力线相 切方向的作用力F，F可分解为垂直指向轴线的分力 Fr与平行于轴线的分力Fz。Fr的作用使电子运动向 轴线靠拢，起聚焦作用；
电子到达电场的后半区（右半边）时，受到的作用力F可 分解为相应的Fr和Fz两个分量。Fr使电子离开轴线，起散 焦作用。
④改变阳极电压为700V,重复步骤3,直到阳极电压调到1000V为止。
⑤将实验数据填入下表
电压（V） 电流I反（A） 电流I正(A)
e m
600
700
800
900
1000