电子射线的电聚焦和电偏转 空间科学与应用物理系
[实验目的] 1.了解电子射线管的结构和基本工作原理； 2.掌握电子射线电聚焦和电偏转的基本原理，加深 电子(及带电粒子)在电场中运动规律的理解； 3.测定示波管的灵敏度。 [实验仪器] EMB-2型电子射线电子比荷测定仪、励磁电源、 励磁螺线管、导线
[实验原理] 1.示波管 亮度调节，符号为☼；聚焦调节，符号为⊙；辅助聚焦调节， 符号为〇
电子射线的电聚焦原理 在示波管中，加速电场的分布具有 这样的性质，使由阴极极表面不同点 发出的电子，在向阳极方向运动时， 在栅极小圆孔前方会聚，形成一个电 子射线的交叉点(第一聚焦点)。由加 速电极、第一阳极和第二阳极组成的 电聚焦系统， 把成像在示波管的荧光屏上，呈现 为直径足够小的光点 (第二聚焦点)。 这与凸透镜对光的会聚作用相似，称 为电子透镜
为了说明静电透镜的电聚焦原理，在两块电位差为10V的带电 平行板中间放一块带有圆孔的金属膜片，如图所示
电子射线的电偏转及示波管电偏转灵敏度的测定 当示波管的偏转板上加一偏转电 压V时，通过极板间的电子射线将 受电场力的作用发生偏转。设偏 转板的长度为b，间距为d，偏转板 的前沿至示波管荧光屏的距离为l。 并以足标b和l区别在相应区间内的 其它各参量，如加速度a、时间t等。 如右图所示，电子在荧光屏上的位 移 又 及 / / / / 2 / / 2 ( ) 2 1 2 1 v l v b md eV v b md eV a t a t t y y y b b b b l b l 前 = + = + = + L l b 2 1 = 前 + mv = eUa 2 // 2 1
得 式中Ua为加速电压。今分别以足标x、y区别X、Y偏转板的有关参量，得 从以上两式可见，加在偏转板上的电压V越大，荧光屏上光点的位移也越大， 两者呈线性关系。比例常数在数值上等于偏转电压V为1V时，荧光屏上光点 位移的大小，称示波管的偏转灵敏度S，其倒数称偏转因数。得 偏转灵敏度 偏转因数 根据以上公式，即可测定示波管的偏转灵敏度(单位cm/V)和偏转因数(单位 V/cm)。 V dU bL y 2 a = y y a y y V d U b L y 2 = x x a x x V d U b L x 2 = x a x x x x d U b L V x S 2 = = y a y y y y d U b L V y S 2 = = x x x x a x b L d U x V S 1 2 = = y y y y a y b L d U y V S 1 2 = =
[实验内容和步骤] (1)按图7连接电路。 (2)选定加速电压(如800V、900V、.)，测定亮线长度为1.0cm、2.0cm.所对 应的偏转电压。求出单位偏转电压的光点位移的平均值(cm/V)，即偏转灵敏 度。注意：荧光屏亮线的长度是和正弦电压的峰-峰值相对应的，所得电压值 应乘以23/2，才得实际电压值。 (3)本实验数据也可把偏转值作为纵坐标，偏转电压作为横坐标作图，求得直 线的斜率，即偏转灵敏度
[数据处理] 偏转值（cm） 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 偏转灵敏度 （cm/V） 偏转因数 （V/cm） X偏转板 850V 950V 1050V Y偏转板 850V 950V 1050 V