电子束线的电偏转与磁偏转.doc

实验十七电子束线的电偏转与磁偏转
实验目的
。
e
Y
+
-
+
+
+
+
-
-
-
-
l
L
0
S
Z
-
+
图4-17-1
d
。
实验仪器
SJ—SS—2型电子束实验仪。
实验原理
在大多数电子束线管中,电子束都在互相垂直的两个方向上偏移,以使电子束能够到达电子接受器的任何位置,通常运用外加电场和磁场的方法实现,如示波管、显像管等器件就是在这个基础上运用相同的原理制成的。

电偏转原理如图4-17-1所示。通常在示波管(又称电子束线管)的偏转板上加上偏转电压V,当加速后的电子以速度v沿Z方向进入偏转板后,受到偏转电场E(Y轴方向)的作用,使电子的运动轨道发生偏移。假定偏转电场在偏转板l范围内是均匀的,电子作抛物线运动,在偏转板外,电场为零,电子不受力,作匀速直线运动。在偏转板之内
(4-17-1)
式中v为电子初速度,Y为电子束在Y方向的偏转。电子在加速电压VA的作用下,加速电压对电子所做的功全部转为电子动能,则。
将E=V/d和v2代入(4-17-1)式,得

电子离开偏转系统时,电子运动的轨道与Z轴所成的偏转角的正切为
(4-17-2)
设偏转板的中心至荧光屏的距离为L,电子在荧光屏上的偏离为S,则

代入(4-17-2)式,得
(4-17-3)
由上式可知,荧光屏上电子束的偏转距离S与偏转电压V成正比,与加速电压VA成反比,由于上式中的其它量是与示波管结构有关的常数故可写成
(4-17-4)
ke为电偏常数。可见,当加速电压VA一定时,偏转距离与偏转电压呈线性关系。为了反映电偏转的灵敏程度,定义
(4-17-5)
称为电偏转灵敏度,单位为毫米/伏。越大,表示电偏转系统的灵敏度越高。

磁偏转原理如图4-17-2所示。通常在示波管的电子枪和荧光屏之间加上一均匀横向偏转磁场,假定在l范围内是均匀的,在其它范围都为零。当电子以速度v沿Z方向垂直射入磁场B时,将受到洛仑磁力的作用在均匀磁场B内电子作匀速圆周运动,轨道半径为R,电子穿出磁场后,将沿切线方向作匀速直线运动,最后打在荧光屏上,由牛顿第二定律得
e
S
0
图4-17-2
R
R
Z
Y
L
l
θ
θ

或
电子离开磁场区域与Z轴偏斜了角度,由图4-17-2中的几何关系得

电子束离开磁场区域时,距离Z轴的大小是

电子束在荧光屏上离开Z轴的距离为

如果偏转角度足够小,则可取下列近似
和
则总偏转距离

又因为电子在加速电压VA的作用下,加速场对电子所做的功全部转变为电子的动能,则

代入(4-17-6)式,得
(4-17-7)
上式说明,磁偏转的距离与所加磁感应强度B成正比,与加速电压的平方根成反比。
由于偏转磁场是由一对平行线圈产生的,所以有

式中I是励磁电流,K是与线圈结构和匝数有关的常数。代入(4-17-7)式,得
(4-17-8)
由于式中其它量都是常数,故可写成
(4-17-9)
km为磁偏常数。可见,当加速电压一定时,位移与电流呈线性关系。为了描述磁偏转的灵敏