实验题目：电子束线的偏转 

实验目的

1.  研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律；

2.  了解电子束管的结构和原理。

仪器和用具

实验原理

1．电子束在电场中的偏转

假定由阴极发射出的电子其平均初速近似为零，在阳极电压作用下，沿方向作加速运动，则其最后速度可根据功能原理求出来，即

移项后得到                      （C.11.1）

式中为加速阳极相对于阴极的电势，为电子的电荷与质量之比（简称比荷，又称荷质比）．如果在垂直于轴的方向上设置一个匀强电场，那么以速度飞行的电子将在方向上发生偏转，如图C.11.l所示．若偏转电场由一个平行板电容器构成，板间距离为，极间电势差为，则电子在电容器中所受到的偏转力为          （C.11.2）

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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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北京科技大学实验报告

实验名称：电子束的偏转与聚焦

实验目的、实验原理（见预习报告）

实验数据及数据分析（数据及图见附页）

A．       电偏转的观测

由图1、2、3、5可以清楚得看出，当阳极电压U_z不变时，偏转电压随偏转量的增大线性变化。第4张图可以看出，我测量的第五组数据是有问题的。所以，我就放弃了第五组数据，作出了图5。

然后我分析了一下不同阳极电压下偏转电压随偏转量变化快慢。显然，斜率即电偏转灵敏度，分别为：0.105,0.0915，0.082, 0.0753, 斜率是随着阳极电压的增大而减小的。为了清晰明了， 我把两者的关系用图表示出来

    上图说明阳极电压与图1,2,3,5的电偏转灵敏度之间几乎是成线性变化的。

阳极电压的增大导致了初速度的增加，而初速度越大偏转就越难，因而偏转灵敏度越小。

    偏转距离D_e和偏转电压U_d是成线性变化的。至于D_e与阳极电压U_z的关系，根据图1,2,3,5中的公式，可以知道，当偏转电压U_d为10V时，D_z分别为：1.025，0.912，0.785, 0.744，所以根据下图可知：

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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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实验十 电子束实验

Experiment 10 Electron beam experiment

随着近代科学技术的发展，电子技术的应用已深入到各个领域，例如电子射线在电磁场中偏转和聚焦的规律，已在示波器、显像管、扫描电子显微镜等仪器设备中广泛应用。带电粒子在电场和磁场中运动规律，已成为掌握现代科学技术必不可少的基础知识。本实验研究电子在各种电场和磁场中的运动规律，了解电子束实验仪的结构和原理。

实验目的Experimental purpose

1．了解电场对电子加速的原理，掌握电子束在横向均匀电场作用下偏转的规律。

2．了解电子束在横向磁场作用下偏转原理及规律。

3．掌握高压万用表及电子束实验仪的使用方法。

实验原理Experimental principle

示波器和电视机中用来显示图象的示波管都属于电子束管，都有产生电子束的系统和对电子束进行加速、聚焦、偏转和强度控制等系统。本实验分别讨论电子束的偏转特性及测量方法。

1． 示波管简介 Brief introduction oscillometer

示波管的内部构造如图1所示，玻璃壳里抽成真空。接通电源后，灯丝发热，阴极发射电子。栅极加上相对于阴极的负电压，其作用有：一是调节栅压的大小以便控制阴极发射电子的强度，所以栅极也叫控制极；二是栅极电压和第一阳极电压构成一定的空间电位分布，使得由阴极发射的电子束在栅极附近形成一交叉点（实际是最一小截面），图中F为灯丝，K为阴极，G为栅极，A₁、A₂分别为第一、第二阳极，第一、第二阳极的作用一方面构成聚焦电场，使得由阴极发射的电子在聚焦电场的作用下又会聚起来；另一方面使电子加速。电子以高速打在荧光屏上使其发光，光亮度取决于达到荧光屏的电子数目和电子速度，改变栅压及加速电压的大小都可控制光点的亮度。

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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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电偏转

通过matlab做曲线拟合可以得到  图1 两条曲线，其中：

实线是阳极电压为700V条件下的曲线，斜率k=0.755，即灵敏度为0.755mm/V；

虚线是阳极电压为900V条件下的曲线，斜率k=0.965，即灵敏度为0.965mm/V；

图1

磁偏转

通过matlab做曲线拟合可以得到  图2 两条曲线，其中：

实线是阳极电压为700V条件下的曲线，斜率k=3.413，即灵敏度为3.413mm/A；

虚线是阳极电压为900V条件下的曲线，斜率k=3.996，即灵敏度为3.996mm/A；

图2

电子荷质比

用matlab对实验数据处理以后得到以下表格

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  电子束的电偏转、磁偏转研究

   

示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机里显示图像的显象管及雷达指示管、电子显微镜等电子器件的外形和功用虽各不相同，但有其共同点：都有产生电子束的系统和对电子加速的系统；为了使电子束在荧光屏上清晰地成象，还有聚焦、偏转和强度控制等系统。因此统称它们为电子束线管。电子束的聚焦和偏转可以通过电场和磁场对电子的作用来实现，前者称为电聚焦和电偏转，后者称为磁聚焦和磁偏转。本实验研究电子束的电偏转和磁偏转。通过实验，将使我们加深对电子在电场及磁场中运动规律的理解，有助于了解示波器和显象管的工作原理。

[实验目的]

    1．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。

    2．了解电子束线管的结构和原理。

 [实验原理]

    1．电子束的电偏转

    电子在两偏转板之间穿过时，如果两板间电位差为零，电子则笔直地穿过偏转板打在荧屏中央（假定电子枪瞄准了中心）形成一个小亮斑。如果在两块Y（或X）偏转板上加有电压，电子就会受电场力的作用而发生偏转。

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