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电子束的电偏转与电子荷质比的测定 张志林
电子束的电偏转与电子荷质比的测定 ( 张志林 )
HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY
实 验 题 目： 电子束的电偏转与电
的，与电子在电子枪内的电位起伏无关。
控制栅极 G相对于阴极 K 负电位（见图中电路），两者相距很近，当栅极 G负的电位
不很大时就足以把电子斥回，使电子束截止。用电位器 R调节 G对 K 的电压，可以控制电
子枪射出电子的数目， 1
从而连续改变屏上光点的亮度。
阴极发射的电子在电场的作用下，会聚于控制栅极小孔附近一点。在这里，电子束具有最小的截面，往后，电子束又散射开来。为了把散射开来的电子束会聚起来，采用如图
12-2 所示的静电场装置（静电透镜）。其作用原理如下：
图 12-2 电场聚焦原理
电子枪内的聚焦电极 FA与第二加速电极 A 组成一个静电透 2
镜，其间的静电场分布如图 12-2 所示。虚线为等位线，实线为电力线，电场对 Z 轴
是对称分布的。电子束中某个散离轴线的电子沿轨
道 S 进入聚焦电场。在电场的前半区（左边），这个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 （图中 A 区）。 fr 的
作用使电子运动向轴线靠拢，起聚焦作用； fz 的作用使电子沿 Z 轴线方向得到加速度。电
子到达电场的后半区（右边）时，受到的作用力 f ′起散焦作用。考虑到电子在后半区的
轴向速度比在前区的大得多，获得的离轴速度比在前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。聚焦作用的强弱是由图中“聚焦”电位器 R2，即改
变 FA与 A2 之间的电位差，从而改变其间的电场强度来实现的。
电子束的电偏转
在示波管的两块 Y（或 X）偏转板加上电压时，受电场力的作用，通过两板之间的电子束的方向发生偏转，如图 12-3 所示。
图 12-3 电子束的电偏转示意图
y bLVy 2dV2
该式表明，偏转板的电压 Uy 越大，屏上光点的位移也越大，两者是线性关系。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，称为示波管的电偏转灵敏度Sy，其倒数称为偏转因数，即
Sy ybL Vy2dV2
显然，对 X 偏转板也有相应的电偏转灵敏度 Sx 和偏转因数，即
Sx Vx2dV2
由于 X1,X2 与 Y1Y2两对金属偏转板一前一后地安装，其他条件
相同时，远离荧光屏（ L 较大）的一对偏转板的灵敏度较大。增加偏转板的长度 b 与
缩小两板距离 d 固然可以增大示波管的灵敏度，但偏转大的电子易被板端阻挡，或电子束经过板边缘的非均匀电场，以致 y∝Uy 的线性关系遭到破坏。所以通常将两偏转板的出口向外折开成喇叭状。
屏上光点位移与偏转电压的线性关系，使示波管成为测量电压的重要工具之一。
3. 电子束的纵向磁聚焦和电子比荷的测定 电子比荷即电子的电量和质量之比 e