電子射線的電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)

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1、實(shí)驗(yàn)二十四電子射線的電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握電子束在外加電場和磁場作用下偏轉(zhuǎn)的原理和方式；2．了解陰極射線管的構(gòu)造與作用。三、實(shí)驗(yàn)儀器l1．TH-EB電子束實(shí)驗(yàn)儀；2．0~30V可調(diào)直流電源；y3．?dāng)?shù)字式萬用表。三、實(shí)驗(yàn)原理D1電偏轉(zhuǎn)原理++++++xΦeOE電子束電偏轉(zhuǎn)原理如圖1所示。通常在示波管的偏轉(zhuǎn)板上加------L偏轉(zhuǎn)電壓V，當(dāng)加速后的電子以速度v沿x方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)板后，圖1電子束電偏轉(zhuǎn)原理受到偏轉(zhuǎn)電場E（y軸方向）的作用，使電子的運(yùn)動軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)。假定偏轉(zhuǎn)電場在偏轉(zhuǎn)板l范圍內(nèi)是均勻的，電子將作拋物線運(yùn)動，在偏轉(zhuǎn)板外，電場為零，電子不受力

2、，作勻速直線運(yùn)動。熒光屏上電子束的偏轉(zhuǎn)距離D可以表示為D=kV/V（1）eA式中V為偏轉(zhuǎn)電壓，VA為加速電壓，ke是一個(gè)與示波管結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，稱為電偏常數(shù)。為了反映電偏轉(zhuǎn)的靈敏程度，定義δ=DV=kV(2)電eAδ電稱為電偏轉(zhuǎn)靈敏度，用mm/V為單位。δ電越大，電偏轉(zhuǎn)的靈敏度越高。2磁偏轉(zhuǎn)原理電子束磁偏轉(zhuǎn)原理如圖2所示。通常在示波管的瓶頸的兩側(cè)加上一均勻橫向磁場，假定在l范圍內(nèi)是均勻的，在其他范圍都為yLl零。當(dāng)加速后的電子以速度v沿x方向垂直射入磁場時(shí)，將受到洛侖茲力作用，在均勻磁場B內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動，電子穿出磁場后，則做RD勻速直線運(yùn)動，最后打在熒光

3、屏上，磁偏轉(zhuǎn)的距離可以表示為：D=)3(BkmIVAvOex式中I是偏轉(zhuǎn)線圈的勵(lì)磁電流，單位A；km是一個(gè)與示波管結(jié)構(gòu)有關(guān)的常圖2電子束磁偏轉(zhuǎn)原理數(shù)稱為磁偏常數(shù)。為了反映磁偏轉(zhuǎn)的靈敏程度，定義δ=DI=kV(4)磁mAδ磁稱為磁偏轉(zhuǎn)靈敏度，用mm/A為單位。δ磁越大，表示磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)靈敏度越高。2截止柵偏壓原理示波管的電子束流通常是通過調(diào)節(jié)負(fù)柵壓UGK來控制的，調(diào)節(jié)UGK可調(diào)節(jié)熒光屏上光點(diǎn)的輝度。UGK是一個(gè)負(fù)電壓，負(fù)柵壓越大，電子束電流越小，光點(diǎn)的輝度越暗。使電子束流截止的負(fù)柵壓稱為截止柵偏壓。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．準(zhǔn)備工作1）用專用電纜線聯(lián)接實(shí)驗(yàn)和示波管支架上

4、的插座。2）將實(shí)驗(yàn)箱面板上的“電聚焦/磁聚焦”選擇開關(guān)置于“電聚焦”。3）將與第一陽極對應(yīng)的鈕子開關(guān)置于上方，其余的鈕子開關(guān)均置于下方。4）將“勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)”旋鈕旋至最小位置。5）開啟電源開關(guān)，調(diào)節(jié)“陽極電壓調(diào)節(jié)”電位器，使“陽極電壓”數(shù)顯表指示為800V，適當(dāng)調(diào)節(jié)“輝度調(diào)節(jié)”電位器，此時(shí)示波器上出現(xiàn)光斑，然后調(diào)節(jié)“電聚焦調(diào)節(jié)”電位器，使光斑聚焦。2．電偏轉(zhuǎn)靈敏度的測定1）令“陽極電壓”指示為800V，在光點(diǎn)聚焦的狀態(tài)下，將H1、H2對應(yīng)的鈕子開關(guān)置于上方，此時(shí)熒光屏上會出現(xiàn)一條短的水平亮線，這是因?yàn)樗狡D(zhuǎn)極板上感應(yīng)有50Hz交流電壓之故。測量時(shí)將水平偏

5、轉(zhuǎn)極板H1和H2接通直流偏轉(zhuǎn)電壓，分別記錄電壓為0V、10V、20V時(shí)光點(diǎn)位置偏移量，然后調(diào)換偏轉(zhuǎn)電壓的極性，重復(fù)上述步驟。2）將“陽極電壓”分別調(diào)至1000V、1200V，按上述的方法使光點(diǎn)重新聚焦后，按實(shí)驗(yàn)步驟1）重復(fù)以上測量，列表記錄數(shù)據(jù)。3）將H1、H2對應(yīng)的鈕子開關(guān)置于下方，將V1、V2對應(yīng)的鈕子開關(guān)置于上方。此時(shí)熒光屏上也會出現(xiàn)一條短的垂直亮線。這也是因?yàn)榇怪逼D(zhuǎn)極板上感應(yīng)有50Hz交流電壓之故。測量時(shí)，在V1、V2兩端依次加0V、10V、20V直流偏轉(zhuǎn)電壓，(陽極電壓依次為800V、1000V、1200V)，列表記錄數(shù)據(jù)。3．磁偏轉(zhuǎn)靈敏度的測

6、定1）準(zhǔn)備工作與“電聚焦特性的測定”完全相同。為了計(jì)算亥姆霍茲線圈中的電流，必須事先用數(shù)字萬用表測量線圈的電阻值，并記錄。2）令“陽極電壓”指示為800V，使光點(diǎn)在聚焦的狀態(tài)下，接通亥姆霍茲線圈的勵(lì)磁電壓，并分別調(diào)到0V、2V、4V、6V，記錄熒光屏上光點(diǎn)的偏移量，然后改變勵(lì)磁電壓的極性，重復(fù)以上步驟，列表記錄數(shù)據(jù)。3）調(diào)節(jié)“陽極電壓調(diào)節(jié)”電位器，使陽極電壓分別為1000V、1200V，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2）。4．截止柵偏壓的測定1）準(zhǔn)備工作與“電聚焦特性的測定”完全相同，但為了測量陰極電壓和柵極電壓，需將與陰極K和柵極G相對應(yīng)的鈕子開關(guān)置于上方。2）令“陽極電

7、壓”指示為800V，使光點(diǎn)在聚焦的狀態(tài)下，用數(shù)字萬用表直流電壓檔測量柵極與陰極之間的電壓，調(diào)節(jié)“輝度調(diào)節(jié)”電位器，記錄熒光屏上光點(diǎn)剛消失時(shí)的VGK值。3）調(diào)節(jié)“陽極電壓調(diào)節(jié)”電位器，使陽極電壓分別為1000V、1200V，重復(fù)步驟2），記錄相應(yīng)的VGK值。五、安全注意事項(xiàng)1．本儀器內(nèi)示波管電路和勵(lì)磁電路均存在高壓，在儀器插上電源線后，切勿觸及印刷板、示波器管座、勵(lì)磁線圈的金屬部分，以免電擊危險(xiǎn)。2．本儀器的電源線應(yīng)插在標(biāo)準(zhǔn)的三芯電源插座上。電源的相線，零線和地線應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)接法之規(guī)定接在規(guī)定的位置上。3．實(shí)驗(yàn)前必須先閱讀電子束實(shí)驗(yàn)儀使用說明書。六、思考題1

8、．電偏轉(zhuǎn)、磁偏轉(zhuǎn)的靈敏度是怎樣定義的？2．在不同陽極電壓下，為什么