北京科技大学实验预习报告

实验名称：电子束的偏转与聚焦

实验目的：

研究带电粒子在电场和磁场中偏转和聚焦的规律；了解电子束线管的构造和工作原理。

实验原理：

A，电子束流的产生与控制

通过阴极K发射电子。控制栅极G是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极的外面，其电位比阴极低，因此栅极对阴极发射的电子流密度起到控制作用。

B，电偏转原理

通过电场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：

D_e=U_dl(1/2+L)/(2U_zd)

其中，D_e为偏转长度，l为电场长度，d为电场宽度，L为电容器到荧光屏的距离，Uz为加速电压。

C, 磁偏转原理

通过磁场场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：

D_m=klI(L+l/2)sqrt(e/2U_zm)

D,点聚焦原理

利用非均匀电场是电子束形成交叉点。 由阴极射出的电子，经栅极与第一阳极之间的不均匀电场的作用会聚与栅极出口前方，形成电子束的叉点。

E，磁聚焦原理

电子运动的周期和螺距均与v（垂直）无关。从同一点出发的各个电子在作螺线运动时，尽管各自的v（垂直）不相同，但经过一个周期的旋转之后，他们又会在距离出发点一个螺距的方向相遇。

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605舍：海霞，晓珍，春云，文静

实验九、电子束的偏转

实验时间：   2010. 11 . 25 

   

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实验项目名称：电子射线束的电偏转和磁偏转

学号：______________ 姓名：______________ 班级：______________实验序号：____

时间：第_____周星期_____第_____节课    联系方式：___________________________

【实验目的】

（1）研究带电粒子在电场及磁场中偏转的规律。

（2）了解电子阴极射线管的结构和原理。

（3）学会用外加磁场的方法使示波管中的电子射线束产生偏转。

【实验仪器】

 DS-Ⅲ电子束实验仪。

【实验原理及预习问题】

（1）电偏转有什么特点？它主要用在哪些器件中？

（2）在电偏转实验中如何进行仪器的校准调零？

（3）在磁偏转实验中如何进行仪器的校准调零？

（4）简述电、磁偏转的优缺点。

（5）如果电子不是带负电而是带正电，电子束在磁场中如何偏转？

【实验内容和数据处理】

电偏转：

1.仪器的校准调零

2.测试方向电偏转系统的线性及偏转灵敏度

1）选取1个值，调节偏转电压旋钮，将光点偏转距离的值和对应偏转电压的值一一对应地记录。

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大学物理实验报告

实验名称   磁聚焦法测电子荷质比

实验日期        20##-04-24    

实验人员    袁淳(200902120406)

 

【实验目的】

1.         了解电子在电场和磁场中的运动规律。

2.         学习用磁聚焦法测量电子的荷质比。

3.         通过本实验加深对洛伦兹力的认识。

【实验仪器】

    FB710电子荷质比测定仪。

【实验原理】

    当螺线管通有直流电时，螺线管内产生磁场，其磁感应强度B的方向，沿着螺线管的方向。电子在磁场中运动，其运动方向如果同磁场方向平行，则电子不受任何影响；如果电子运动力向与磁场方向垂直，则电子要受到洛伦兹力的作用，所受洛伦兹力为：  

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扫描电镜实验报告

姓名：xxx  专业：xxx  学号：xxxxxxxx

一、实验目的

1. 了解扫描电镜的构造及工作原理；

2. 学习扫描电镜的样品制备；

3. 学习扫描电镜的操作；

3. 利用扫描电镜对铝粉的形貌进行观察。

二、实验原理

扫描电镜原理是由电子枪发射并经过聚焦的电子束在样品表面扫描，激发样品产生各种物理信号，经过检测、视频放大和信号处理，在荧光屏上获得能反映样品表面各种特征的扫描图像。扫描电镜由下列五部分组成，主要作用简介如下：

1．电子光学系统。其由电子枪、电磁透镜、光阑、样品室等部件组成。为了获得较高的信号强度和扫描像，由电子枪发射的扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。常用的电子枪有三种形式：普通热阴极三极电子枪、六硼化镧阴极电子枪和场发射电子枪。前两种属于热发射电子枪；后一种则属于冷发射电子枪，也叫场发射电子枪，其亮度最高、电子源直径最小，是高分辨本领扫描电镜的理想电子源。电磁透镜的功能是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，因照射到样品上的电子束斑越小，其分辨率就越高。扫描电镜通常有三个磁透镜，前两个是强透镜，缩小束斑，第三个透镜是弱透镜，焦距长，便于在样品室和聚光镜之间装入各种信号探测器。为了降低电子束的发散程度，每级磁透镜都装有光阑；为了消除像散，装有消像散器。样品室中有样品台和信号探测器，样品台还能使样品做平移、倾斜、转动等运动。

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物理设计实验---------电子束实验

【摘要】根据电荷在磁场中的运动特点,分析了电子束的磁聚焦原理,推导了测量电子荷质比的计算公式，并测量电子荷质比，附带舟山地磁水平分量测量。

【关键词】地磁 磁聚焦 电子荷质比 螺旋运动

测量物理学方面的一些常数是物理学实验的重要任务之一，而且测量的精确度往往会影响物理学的进一步发展和一些重要的心发现。本实验将通过较为简单的方法，对电子e/m进行测量。电子质量很小，到目前为止还没有直接测量的方法，但已有不少方法可以测的电子的电荷e（如密立根油滴实验，加上它修正后，可以计算出很准确的e值）。因此，只要能测得电子e/m，既可以利用e值算出质量m来，我们经常用到的电子的静止质量m，就是通过这样的途径计算出来的。

测量电子荷质比的方法很多，如磁聚焦法、密立根油滴法、双电容器法、水解法等，本实验采用磁聚焦法测量电子荷质比。

二、设计原理

1.1地磁水平分量测量原理 1电子从电子枪发射出来时，其速度由mv2?eu2（u2为加速电压） （1） 2

由于电子束所受重力远小于洛伦兹力，忽视重力，电子作圆弧运动，圆弧半径为： R?mv （2） eB

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电选二 电子束实验

随着近代科学的发展，电子技术的应用已深入到各个领域，关于带电粒子在电场、磁场中运动规律已成为掌握现代科学技术必不可少的居处知识。

我们常用示波器中的示波管（又名阴极射线管）来研究带电粒子在电场、磁场中运动的归路。它的结构原理图如图一所示；它由电子枪、偏转系统及荧光屏组成。电子枪的作用是发射电子把它加速到一定速度并聚成一细束；偏转系统是由两对平行电板构成，一对上、下放置叫Y轴转板或垂直偏转板，另一对左、右放置叫X轴偏转或水平偏转；荧光屏是用以显示电子束打在示波管端面的显示屏。所有这几部分都密封在一只玻璃外壳中，玻璃壳内抽成高度真空，以避免电子与空气分子发生碰撞引起电子束的散射。

                    图一

电子枪内的阴极K被灯丝加热后，便在其前端（此处涂有金属氧化物以增加电子发射量）发射出大量电子。由于控制栅极G的电位低于阴极K（相对于阴极K大约5—10V的负电压），它产生一个电场是要把阴极发射出来的电子推回到阴极去。改变控制栅极电位可以限制穿过G上小孔b出去的电极A₂，两者相对于K加有同一电压V₂（称之为阳极电压或加速电压），一般约有几百伏的正电压。它产生一个很强的电场使电子沿电子枪轴线方向加速。示波管电极A₁为聚集电极，在正常使用情况下它具有电位（相对于阴极）V₁介于K和A₂的电位之间。在A₃和A₁之间以及A₁和A₂之间形成的电场且来把电子数据即成一束很细的电子流，聚集程度好坏主要取决于V₁和V₂的大小。电子束从两对偏转电极穿过。当电极上加了电压后便产生横向电场使电子束向某一侧偏转。最后，电子束打在涂有一特殊荧光物质薄层的荧光屏上，在电子的轰击下会发出可见光。

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扫描电镜分析实验

一 实验目的

    1. 了解扫描电子显微镜的原理、结构；

2. 运用扫描电子显微镜进行样品微观形貌观察。

二 实验原理

    扫描电镜（SEM）是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号。由电子枪发射的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射以及背散射电子等物理信号，二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。扫描电镜由下列五部分组成，如图1（a）所示。各部分主要作用简介如下：

1.电子光学系统

它由电子枪、电磁透镜、光阑、样品室等部件组成，如图1（b）所示。为了获得较高的信号强度和扫描像，由电子枪发射的扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。常用的电子枪有三种形式：普通热阴极三极电子枪、六硼化镧阴极电子枪和场发射电子枪，其性能如表2所示。前两种属于热发射电子枪，后一种则属于冷发射电子枪，也叫场发射电子枪。由表可以看出场发射电子枪的亮度最高、电子源直径最小，是高分辨本领扫描电镜的理想电子源。

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