电子束线的电偏转与磁偏转.docx

实验十七电子束线的电偏转与磁偏转
实验目的
研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。
图 4-17-1
了解电子束线管的结构和原理。
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
r = mv eB
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
l leB
sin。=
R mv
电子束离开磁场区域时，距离Z轴的 大小a是
图 4 — 17 — 2
=R 一 R cos 0 = R(1 一 cos 0)=
电子束在荧光屏上离开Z轴的距离为
S = L - tg0 +a
如果偏转角度足够小，则可取下列近似 0 2
sin 0 = tg0 = 0 和 cos 0 = 1 —
2
则总偏转距离
0 2
S = L ・0 + R(1 — 1 + 一)
2
r 0工 R0 2
=L *0 +
2
mv 0 2
=L *0 + —
eB 2
T leB mv 1 , leB、
=L - + - ( )2
mv eB 2 mv
r leB 12 eB
=L +
mv 2mv
(4 —17 — 6)
leB l
mv(L+2)
v =严 m
又因为电子在加速电压匕的作用下，加速场对电子所做的功全部转变为电子的动 能，则
mv 2 = eV
a
(4-17-7)
代入(4—17 — 6)式，得
S = leB (L + 11) 2meV. 2
A
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
B = KI
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
S = ^= (L +11) (4—17 —8)
t2meV a 2
A
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
5 兹=-=k (4—17—10)
'"a
5磁称为磁偏转灵敏度’单位为毫米/安培。同样，5磁越大’磁偏转的灵敏度越高。
仪器描述
图 4-17-3
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A］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。