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电子束的电偏转和磁偏转

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张冉冉 2011021606

电子束的电偏转和磁偏转

 实验目的：

1.掌握电子束在外加电场和磁场作用下的偏转的原理和方式。

2.观察电子束的电偏转和磁偏转现象，测定电偏转灵敏度、磁偏转灵敏度、截止栅偏压。

 实验原理：

1． 电偏转的观测

电子束电偏转原理图如图（1）所示。当加速后的电子以速度V沿X方向进入电场时，将受到电场力作用，作加速运动，电子穿出磁场后，则做匀速直线运动，最后打在荧光屏上。其电偏转的距离D与偏转电压V，加速电压AV及示波管结构有关。图（1）电子束电偏转原理

为了反应电偏转的灵敏程度，定义

eDV (1)

e称为电偏转灵敏度，用mm/V为单位。e越大，电偏转的灵敏度越高。实验中D从荧光屏上读出，记下V，就可验证D与V的线性关系。

2.磁偏转原理

电子束磁偏转原理如图（2）所示。当加速后的电子以速度V沿X方向垂直射入磁场时，将会受到洛伦磁力作用，在均匀磁场B内作匀速圆周运动，电子穿出磁场后，则做匀速直线运动，最后打在荧光屏上。

为了反映磁偏转的灵敏程度，定义

mSlI (2)

m称为磁偏转灵敏，用mm/A为单位。m越大，表示磁偏转系统灵敏度越高。实验中S从荧屏上读出，测出I，就可验证S与I的线性关系。

3.截止栅偏压原理

示波管的电子束流通常通过调节负栅压GKU来控制的，调节GKU即调节“辉度调节”电位器，可调节荧光屏上光点的辉度。GKU是一个负电压，通常在-35~45之间。负栅压越大，电子束电流越小，光点的辉度越暗。

使电子束流截止的负栅压0GKU称为截止栅偏压。 e 

 S

0

图2磁偏转原R R

Z Y

L l

 θ θ

 实验仪器：

TH-EB型电子束实验仪，示波管组件，0~30V可调直流电源，多用表

 实验步骤：

1. 准备工作。

2. 电偏转灵敏度的测定。

3. 磁偏转灵敏度的测定。

4. 测定截止栅偏压。

 数据记录及实验数据处理：

1．电偏转（800Av伏）

X

偏移方向 向右 向左

偏转电压V（伏） 0 5.0 10 15 20 0 -5 -10 -15 -20

光点坐标（毫米） -2 0 2.5 6.5 8 -2 -5 -7.5 -10 -12.5

偏移量D（毫米） 0 2 4.5 8.5 10 0 3 5.5 8 10.5

偏转灵敏度e（毫米/伏） - 0.4 0.45 0.57 0.5 - 0.6 0.55 0.53 0.525

偏转灵敏度平均值e（毫米/伏） 0.48 0.55

Y 偏转方向 向上 向下

偏转电压V(伏) 0 5 10 15 20 0 -5 -10 -15 -20

光点坐标（毫米） -1 3 8 13 18.5 -1 -6 -11 -16 -21

偏转量D（毫米） 0 4 9 14 19.5 0 5 10 15 20

偏转灵敏度e（毫米/伏） - 0.8 0.9 0.93 0.98 - 1 1 1 1

偏转灵敏度平均值e（毫米/伏） 0.9 1

水平电偏转灵敏度D-V曲线：

垂直电偏转灵敏度D-V曲线：

电偏转（1000AV伏）

X

偏移方向 向右 向左

偏转电压V（伏） 0 5.0 10 15 20 0 -5 -10 -15 -20

光点坐标（毫米） -1 0.5 2.5 4.5 6.5 -1 -3.5 -5.5 -7.5 -10

偏移量D（毫米） 0 1.5 3.5 5.5 7.5 0 2.5 4.5 6.5 9

偏转灵敏度e（毫米/伏） - 0.3 0.35 0.37 0.38 - 0.5 0.45 0.43 0.45

偏转灵敏度平均值e（毫米/伏） 0.35 0.46

Y 偏转方向 向上 向下

偏转电压V(伏) 0 5 10 15 20 0 -5 -10 -15 -20

光点坐标（毫米） -1 2 6 10 14 -1 -5.5 -9 -13 -17

偏转量D（毫米） 0 3 7 11 15 0 6.5 10 14 18

偏转灵敏度e（毫米/伏） - 0.8 0.7 0.73 0.75 - 1.3 1 0.93 0.9

偏转灵敏度平均值e（毫米/伏） 0.75 1.0

水平电偏转：

垂直电偏转：

2. 2.磁偏转（800Av伏）磁场励磁线圈电阻R=210欧姆

偏转方向 向上 向下

励磁电压V(伏) 0 2 4 6 8 0 -2 -4 -6 -8

光点坐标（毫米） -2 2.5 7.5 12.5 17 -2 -7 -11 -16 -22

偏转量S（毫米） 0 4.5 9.5 14.5 19 0 5 9 14 20

励磁电流I=V/R(毫安)） 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0 -0.01 -0.02 -0.03 -0.04

偏转灵敏度m（毫米/毫安） - 450 475 483 475 0 500 450 467 500

偏转灵敏度平均值m（毫米/毫安） 471 479

磁偏转（1000Av伏）

偏转方向 向上 向下

励磁电压V(伏) 0 2 4 6 8 0 -2 -4 -6 -8

光点坐标（毫米） -2 2.5 6.5 10.5 15.5 -2 -6 -10 -15 -19

偏转量S（毫米） 0 4.5 8.5 12.5 17.5 0 4 8 13 17

励磁电流I=V/R(毫安)） 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0 -0.01 -0.02 -0.03 -0.04

偏转灵敏度m（毫米/毫安） - 450 425 417 438 - 400 400 433 425

偏转灵敏度平均值m（毫米/毫安） 433 415

注：偏移量D或S等于加电压时的光点坐标与0伏电压的光点坐标的差值。

3.截止栅偏压：99.73V。

 结论：

不同阳极电压下的水平电偏转灵敏度和垂直电偏转灵敏度的D-V成线性关系。

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电子束的电偏转和磁偏转实验报告

电子束的电偏转和磁偏转实验报告

电子束的电偏转和磁偏转实验报告

实验目的：

通过电偏转和磁偏转实验，研究电子束在电场和磁场中的偏转规律，验证电子在电场和磁场中的运动轨迹。

实验原理：

电子束在电场中受力为F=qE，方向与电场方向相同；在磁场中受力为F=qvBsinθ，其中v为电子速度，θ为速度方向与磁场方向之间的夹角。

实验仪器：

电子枪、电子束偏转装置、电压源、电流源、磁铁、示波器等。

实验步骤：

1. 将电子枪与示波器连接起来，将示波器置于适当的量程和灵敏度。

2. 打开电压源和电流源，根据实验需要设定适当的电压和电流。

3. 调整电子束偏转装置，使电子束偏转仪表的示数稳定在零点附近，并记录此时的偏转电压和偏转电流。

4. 同时改变电压和电流，记录不同条件下的偏转仪表示数与电压、电流之间的关系。

5. 启动磁铁，调节磁铁电流和位置，记录不同条件下的偏转仪表示数与磁铁电流之间的关系。

6. 根据实验数据，绘制电子束的偏转角度与电压、电流、磁场电流之间的关系曲线。

实验结果： 根据实验数据绘制得到电子束的偏转角度与电压、电流、磁场电流之间的关系曲线。由曲线可以得出电子在电场和磁场中的偏转规律。

实验讨论：

1. 在实验中，我们需要注意调节电子束偏转装置和磁铁的参数，以使电子束的偏转仪表示数尽量稳定在零点附近，从而保证实验的准确性。

2. 实验中还可以改变电压和电流的大小，观察电子束的偏转角度随着电压和电流的变化情况，进一步研究电子在电场中的受力规律。

3. 在磁偏转实验中，应注意测量磁场电流和位置的准确性，以保证实验数据的可靠性。

4. 实验中还可以通过改变电子束的速度和磁场的方向，研究电子束在不同条件下的偏转规律。

实验结论：

通过电偏转和磁偏转实验，我们验证了电子束在电场和磁场中的偏转规律。实验结果表明，电子束的偏转角度与电压、电流以及磁场电流之间存在着一定的关系，进一步研究可以得到更详细的结论。实验结果对于理解电子在电场和磁场中的运动轨迹具有重要意义。

实验十三 电子束线的电偏转与磁偏转

实验十三 电子束线的电偏转与磁偏转

实验十三 电子束线的电偏转与磁偏转

一、实验目的

1.了解电子束线的产生、调节和偏转原理。

3.了解磁场对电子运动的影响。

二、实验原理

电子束线是一束加速的电子流，是通过电子枪中的热阴极发射大量的电子，通过电子加速管的阳极电压加速，并通过管中一些特定的结构，如聚焦器，透镜，偏转板等来调节。在热阴极上施加较高电压，热阴极表面极易发射电子，使电子从热阴极射出，在加速管中通过阳极电压加速。加速度与阳极电压成正比，电流与电子流密度成正比。

2.电子束线的电偏转

电偏转是指通过电场对电子束线中的电子进行偏转。当电子束通过一个带电和平板时，电子束中的电子会受到力的作用，在水平方向受到电场力 F=E×q，其中 E 为电场强度，q 为电子所带电荷量。力的方向始终垂直于电子运动的方向，所以电子束线将被打向与电场垂直的方向。

三、实验器材与装置

万用电表、电子学实验箱、电子束线管、CRO 示波器等。

四、实验步骤

1.检查实验仪器和所需的全部元器件，按照电路接线图连接好实验电路，并保证电子枪稳定工作。

2.将电子束管放在实验台上，调节相应的管电压并调整其成一个垂直的红色线，以便后续实验调整方便。

3.接通电路电源，在电子束线管中加入直流电压，使电子流从阳极发射管流经偏转器以及磁偏转器，最后击中荧光屏上。

4.打开示波器，调整亮度，聚焦和辉度，直到荧光屏上显示出一个明亮的光点。

5.调整偏转电压和磁场的大小，使电子流在荧光屏上绘制出一个稳定的图形，记录下相应偏转电压和磁场强度。

6.通过更改偏转器的输出信号并记录不同输入电压下电子束的偏转量，记录实验数据并计算出电偏转的比率。 7.更改磁偏转器的输入电流并记录荧光屏上的偏转量，计算出该磁场的磁感应强度。

五、实验注意事项

1.注意安全，使用仪器前应检查仪器是否运行正常。

电子束的偏转

电子束的偏转

1 / 34 参考答案

答案1：

答案2：

答案3：

答案4：

正确答案为:4

你做的答案为：1

答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。 2 / 34 答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。

答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。

答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。

正确答案为:2

你做的答案为：3

答案1：

正比；反比

答案2：

反比；正比

答案3：正比；正比

答案4：反比；反比

正确答案为:2

你做的答案为：3 3 / 34

答案1：V4> V3> V1> V2

答案2： V3> V4> V2> V1

答案3： V4> V3> V2> V1

答案4：V3> V4> V1> V2

正确答案为:1

你做的答案为：4 （电偏转、电聚焦）在下列各电压中，与电子从电子枪口出射速度相关的有_______

答案1：

聚焦电压V1

答案2：加速电压V2

答案3：栅压VG

答案4：偏转电压Vdx、Vdy

正确答案为:2

你做的答案为：3

参考答案 4 / 34

答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。

答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。

答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。

答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。

正确答案为:2

你做的答案为：2 （电偏转、电聚焦）栅压电压的绝对值越大，荧光屏的亮度越_____；加速电压越大，荧光屏的亮度越_____。

答案1：暗；暗

答案2：暗；亮

答案3：亮；暗

答案4：亮；亮

正确答案为:2

你做的答案为：2

电子束的电偏转和磁偏转[1]

电子束的电偏转和磁偏转[1]

电子束的电偏转和磁偏转

Electrostatic Deflection of Electron Beam

示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管

都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加

速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。对电子

束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。前者

称为电聚焦或电偏转。随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和

方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。本

实验在了解电子束线管的结构基础上，先讨论电子束的偏转特性及其测量方法。

【一】目的

1．了解示波管的基本结构和原理。

2．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。

【二】仪器

电子束实验仪、稳压电源、MF-47万用表、数字万用表

【三】原理

(一)示波管的基本结构

如图3-18-1所示，示波管由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成。其中电子枪是示波管

的核心部件。现详述如下：

图1 示波管的基本结构

H

、H

—钨丝加热电极；

AF

—聚焦电极；C

—阴极；

1A

—第一加速阳极；

2A

—第二加速

阳极；G

—控制栅极；

1X

、

2X

—水平偏转板；

1Y

、

2Y

—垂直偏转板

电子枪由阴极C

、栅极G

、第一加速阳极

1A

、聚焦电极

AF

和第二加速电极

2A

等同轴金

属圆筒（筒内膜片的中心有限制小孔）组成。当加热电流从H

、H

通过钨丝，阴极C

被加

热后，筒端的钡与锶氧化物涂层内的自由电子获得较高的动能，从表面逸出。因为第一加速

阳极

1A

具有(相对于阴极C

)很高的电压(例如1500伏)，在

1AGC

之间形成强电场，故

从阴极逸出的电子在电场中被电力加速，穿过 G

的小孔(直径约 l mm)，以高速度(数量级

7

10

米／秒)穿过

1A

、

2AF

A及

筒内的限制孔，形成一束电子射线。电子最后打击在屏的荧光