电子束的偏转与聚焦VIP免费

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eVdymd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：1/1y2yt2eVdymdzzeVdyllL（3-14-5）电子在屏上的总位移Dy1y2yt2令Ll(L)（3-14-6）2mdz2l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，L'，212则有mvzeVa（3-14-7）2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：Dy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VA1等位面VA2电子轨迹6.3VFKZGA1A2屏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，仅取决于它图3-14-2电子束电聚焦们之间的比值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与电偏转灵敏度S之间的关系。（1）连接线路：按图3-14-3连线。U-U+HKGA1A2YX图3-14-3电偏转电路连线示意图（2）开启电源，调节“衰减”至“1000”档，Y增益调至最小；“扫描范围”至“外X”，X增益调至最小。亮度调节：...