实验二十三电子射线的电聚焦与磁聚焦

PE 电子线 WWW.DGMSDZ.COM 实验二十三 电子射线的电聚焦与磁聚焦 一、实验目的 1． 掌握带电粒子在电场和磁场中的运动规律，学习电聚焦和磁聚焦的基本原理 和实验方法； 2． 掌握利用磁聚焦法测定电子荷质比的基本方法。 二、实验装置 TH-EB 型电子束实验仪；米尺，游标卡尺 三、实验原理 1．电聚焦原理 电子束电聚焦原理如图 1 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6.3VFKGVA1A1A2VA2屏电子轨迹Z等位面图 1 电子束电聚焦原理 PE 电子线 WWW.DGMSDZ.COM 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，由于第二阳极的特点结构，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VA1/VA2，故第二阳极又能起辅助聚焦作用。 2．磁聚焦原理 电子束磁聚焦的原理见图2 所示，设一速度为v，在一磁感应强度为B 的均匀磁场中运动的电子，电子将受到洛仑兹力的作用，将v 分解成与B 平行的分量和与B 垂直的分量vh，电子沿着B 的方向运动时不受力，故沿B 的方向作匀速直线运动。电子在垂直于B 的方向运动时电子所受的洛仑兹力为： f 的方向与υh垂直，故该力只改变电子运动的方向，不改变电子速度的大小，结果使电子在垂直于B 的平面内以半径为R 的圆作匀速圆周运动。根据牛顿第二定律可知： 式中m 为电子的质量，R 为电子作圆周运动时的轨道半径，可以表示为： 电子旋转一周所需的时间为： (3 ) eBmvRhxyv hv h图2 电子束磁聚焦原理 PE 电子线 WWW.DGMSDZ.COM 由此可知，当B 保持不变，电子的速度vh不同时，电子作圆周运动的半径是不同的，但是电子旋转一周所需的时间（周期）相同，与电子的速度无关。v 垂直于B ...