实验十 电子束实验

Experiment 10

Electron beam experiment

一、实验目的1 、理解电子束实验仪面板上各个旋钮的作

用，并能够正确使用。2 、主要实验内容包括四部分：电聚焦、电

偏转。要求正确使用电子束实验 仪和数显直流稳压源、完整记录测量数据

（包括有效数字和单位）。3 、通过用直角坐标纸作图及求直线的斜率，

求得电偏转和磁偏转的灵敏度。

二、实验仪器 电子束实验仪

三、实验原理

1. 示波管的简单介绍

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。

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。

磁聚焦原理的简单介绍

磁聚焦原理的简单介绍 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。

（一）电子在横向电场作用下的运动（电偏转）

偏转系统由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板 Y1、 Y2，一对水平偏转板X1、 X2。在两块 Y（或 X）偏转板间加上电压时，受电场力的作用，通过两板之间的电子束的方向发生偏转。

设偏转电极中心到荧光屏距离为 L，电子在荧光屏上的竖直偏移为 y（图 1），则有

式中， b为偏转板长度 ;d为偏转板间距离；Vy为竖直偏

转电压； V2为电子进人偏转场之前，使电子加速的电压。

实验步骤

yVdV

bLy

22

电偏转灵敏度 电偏转灵敏度定义为偏转板上加单位电压时，所

引起的电子束在荧光屏上的偏移，则示波管的 Y轴电偏转灵敏度

同理，示波管的 X 轴电偏转灵敏度为22dV

bL

V

yS

yy

22dV

Lb

V

xS

xx

具体操作 1 ．接插线 （已完成） 2 ．调焦：把聚焦选择开关置于“点”聚焦位置的反方向，

辉度（栅压）控制处在适当位置，调节聚焦电压，使屏上光点聚成一细线 ，光线不要太亮，以免烧坏荧光物质。

3 ．测加速电压 V2 ：用万用表 2500V 档（量程选直流 1000V 档，“ +” 表笔插 2500V 插孔）

4 ．测偏转电压 Vy ：用数字表直流 200V 档。 5 ．光线调零：用数字表测 Vy； 调 y偏转旋钮使 Vy为 0 ，

这时光线在 y轴上应在中心原点，若不在调 Y 调零旋钮使光线处在中心原点。

6 ．测量不同 V2 （取两组）时的 y── Vy

1 ．课堂上填好如下表格

2．课后完成：在坐标纸上画出 y──Vy图线，计算 直线的斜率（即电偏转灵敏度）。

直线的斜率表示电偏转灵敏度的大小，直线的斜率随加速电压的大小而变化，说明偏转灵敏度与电子的动能大小有关或者说和速度大小有关。

数据处理

Y(cm) -2.0 -1.0 0 1.0 2.0

V2= Vy(V)

V’2= V’y(V)