电子束线的电偏转与磁偏转.doc

实验十七 。。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。-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。-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程度,定义(4-17-10)称为磁偏转灵敏度,单位为毫米/安培。同样,越大,磁偏转的灵敏度越高。仪器描述本实验所采用仪器是SJ—SS—2型电子束实验仪,如图4-17-3所示。该仪器主要由示波管、显示电路、励磁电路、测量电路、电源等部分组成。仪器板面上各旋钮、电表的作用如下:辉度:用来改变加在控制栅板G上的电压,以调节屏上亮点的亮度。聚焦:用来改变加在第一阳极A1上的电压,以调节屏上亮点的粗细。辅助聚焦:用来改变加在第二阳极A2上的电压与“聚焦”旋钮配合使用,调节屏上亮点的粗细。高压调节:用来改变示波管各电极的电压大小,但不改变各电极的电压比。电偏转:用来改变加在垂直(或水平)偏转板上的电压,以调节屏上亮点的上下(或左右)位置。功能选择:用于选择实验项目。励磁电流:用于调节磁聚焦线圈中,或磁偏转线圈中的电流大小。KV表:用以直接指示V2电压的大小。mA—V表:经“功能选择”开关的转换,可以分别测量聚焦电压V1(量程为0—50V×15),电偏电压(量程为0—50V×3),磁聚励磁电流(0—50mA×20),磁偏励磁电流(量程为0—50mA×1)。插头指示(安全指示):用于指示仪器是否处于安全使用状态,其作用与验电笔相似,手触指示灯管时,若指示灯发亮,则表明是安全的。本仪器使用时,周围应无其它强磁场存在,仪器应南北方向测试,避免地磁场的影响。(1)将“功能选择”置于X或Y电偏位置,按图4-17-4(X电偏接线)或图4-17-5(Y电偏接线)插入导联线。(2)接通“高压电源开”,调节“高压调节”,“辅助聚焦V2”,将V2调节至最大值,保持辉度适中,调节V1聚焦。(3)将“电偏电压”调节至最小,调节“X位移”、“Y位移”,使光点移至坐标原点。(4)保持“辉度”、V1、V2不变,调节“电偏电压”,使光点朝X(或Y)方向偏转,每偏5mm读取相应的电偏电压V及S。根据测出的S、V值,作出S~V图线,验证S~V