实验电子束的电偏转和磁偏转的实验原理

实验十七 电子束线的电偏转与磁偏转

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，电子束都在互相垂直的两个方向上偏移，以使电子束能够到达电子接受器的任何位置，通常运用外加电场和磁场的方法实现，如示波管、显像管等器件就是在这个基础上运用相同的原理制成的。

1．电偏转原理

电偏转原理如图4－17－1所示。通常在示波管（又称电子束线管）的偏转板上

加上偏转电压V，当加速后的电子以速度v沿Z方向进入偏转板后，受到偏转电场E（Y轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏移。假定偏转电场在偏转板l范围内是均匀的，电子作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。在偏转板之内

Y?1at2?1eE(Z)2 （4－17－1）

22mv图4－17－1 L e 0 S Y l + + + + + + ? - - - - - - d Z 式中v为电子初速度，Y为电子束在Y方向的偏转。电子在加速电压VA的作用下，加速电压对电子所做的功全部转为电子动能，则1

篇一：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，电子束都在互相垂直的两个方向上偏移，以使电子束能够到达电子接受器的任何位置，通常运用外加电场和磁场的方法实现，

显像管等器件就是在这个基础上运用相同的原理制成的。

1．电偏转原理

电偏转原理如图4－17－1所示。通常在示波管（又称电子束线管）的偏转板上

加上偏转电压V，当加速后的电子以速度v沿Z方向进入偏转板后，受到偏转电场E（Y轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏移。假定偏转电场在偏转板l范围内是均匀的，电子作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。在偏转板之内

Y?1at2?1eE(Z)2 （4－17－1）

2

2mv

式中v为电子初速度，Y为电子束在Y方向的偏转。电子在加速电压VA的作用下，加速电压对电子所做的1

功全部转为电子动能，则mv2?eVA。

2

将E＝V／d和v2代入（4－17－1）式，得

2

Y?VZ

4VAd

电子离开偏转系统时，电子运动的轨道与Z轴所成的偏转角?的正切为

tg??dY?Vl（4－17

大 学 物 理 实 验 报 告

姓名： 组别：

指导老师： 实验成绩：

专业班级：

实验地点：070403 学 号： 实验日期：

实验二 电子束的磁偏转与磁聚焦

在近代科学技术应用中，带电粒子在电场和磁场中的运动，是许多领域中都经常遇到的一种物理现象。示波器中用来显示电信号波形的示波管，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。前者称为电聚焦和电偏转（上次实验），后者称为磁聚焦和磁偏转（本次实验）。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之中。

【实验目的】

1. 学习示波管中电子束的磁偏转及磁聚焦原理，观察电子束在磁场中偏转和聚焦现象，加深对电子束在磁场中运动规律的认识。

2. 测定示波管磁偏转系统的灵敏度。 3. 通过磁聚焦原理测量电子的荷质比。

【实验仪器】

DH4521电子束测试仪

【实验原理】

1. 电子束实验仪的结

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x 方向电偏转系统的线性及偏转灵敏度

1）选取1个2U 值，调节偏转电压dx U 旋钮，将光点偏转距离D 的值和对应偏转电压dx U 的值一一对应地记录。

2）改变加速电压2U 的大小（同时调整聚焦电压，使光斑的大小和亮度适中），重复步骤1）。

方向电偏转系统的线性及偏转灵敏度

数据处理

1）分析在

实验19 电子束偏转实验

一、预习思考题

1.电子束在磁场作用下的运动轨迹是怎样的？ 2.利用电子束的偏转可以测量哪些物理量？

二、实验目的

1、了解示波管的结构；

2、了解电子束发生电偏转、电聚焦、磁偏转、磁聚焦的原理； 3、掌握一种测量荷质比的方法。

三、实验器材

LB-EB3型电子束实验仪控制面板如图19-1所示。 利用电压指示选择档，可以实时通过示波管电压显示窗口观察记录相应的电压值并可通过三个电压调节旋钮随时调节相应的电压值。

电压输出用于给螺线管供电，其连接极性为：红——红，黑——黑。同时通过电压调节旋钮对其电压进行调解。

交直流开关用于直流和交流的切换，X,Y换向开关用于换档显示X、Y偏转电压。

LB-EB3电 子 束（荷 质 比）实 验 仪示波管电压VA1调节VA2调节VG调节励 磁 电 流+电流输出-电流调节X偏 转 电 压交 流直 流Y电 源X调零Y调零X偏转Y偏转

四、实验原理

南 京 浪 博 科 教 仪 器 研 究 所图19-1

测量物理学方面的一些常数（例如光在真空中的速度c,阿伏加德罗常数N，电子电荷e,电子的静止质量m ）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

南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）

实验名称：电子束的偏转与聚焦

学院：专业班级：

学生姓名：学号：

实验地点：座位号：

实验时间：

一、实验目的：

1、了解示波管的构造和工作原理。

2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用

下的偏转情况。

3、学会规范使用数字多用表。

4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。

二、实验仪器：

EB—Ⅲ电子束实验仪、直流稳压电源30V，2A、数字多用表。

三、实验原理：

1、示波管的结构

示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。

2、电聚焦原理

电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K 的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY

物理实验报告

实 验 题 目： 电子束的电偏转与电子荷质比的测定

姓 名： 张志林

物理实验教学中心

实 验 报 告

一、实验题目：电子束的电偏转与电子荷质比的测定 二、实验目的：

1.了解示波管的基本结构和电聚焦的原理；

2.测量示波管的电偏转灵敏度；

3.了解电子束纵向磁聚焦的基本原理；

4.观察磁聚焦现象，学习用磁聚焦法测定电子比荷e/m。 三、实验仪器：

电子束实验仪、直流安培表、直流稳压电源、三用表三块。 四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）： 1.示波管的基本结构和静电聚焦原理

示波管由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成，如图12-1所示。其中电子枪是示波管的核心部件。

示波管的基本结构图

H，H′—钨丝加热电极；FA—聚焦电极；K—阴极；A—第二加速

2

阳极；G—控制栅极；XX—水平偏转板；A—第一加速阳极；

121YY—垂直偏转板

12- 1 -

电子枪由阴极K、栅极G、第一加速阳极A、聚焦阳极FA和

1第二加速阳极A等同轴金属圆筒（筒内膜片的中心的限制小孔）组

2成。当加热电流从H，H′通过钨丝，

实验二十五 电子束偏转与聚焦及电子荷质比的测定

【实验目的】

1. 了解示波管的基本构造和工作原理。

2. 掌握示波管中电子束电偏转和电聚焦的基本原理。 3. 掌握利用作图法求电偏转灵敏度的数据处理方法。 【实验原理】

1. 示波管的基本构造和工作原理(参见实验----示波器) 2. 电子束的电偏转

电子在两偏转板之间穿过时，如果两板之间电位差为零，电子则笔直穿过偏转板打在荧光屏中央（假定电子枪瞄准荧光屏中心）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，如右图所示。

根据理论推导可得在Y方向上的位移Dy： Dy?lL?Vdy 2dVa式中l是偏转板的长度，d是偏转板Y1与Y2之间的宽度，L是Y偏转板的中心点到荧光屏的距离，Va是阳极电压，Vdy是加在偏转板Y1与Y2之间的电压（简称偏转电压）。

3.示波管的电压偏转灵敏度

定义：示波管的电压偏转灵敏度是指偏转电压为1V时，屏上光点位移的大小。分Y偏转灵敏度和X偏转灵敏度。

Y偏转灵敏度：Sy?【实验内容】

电偏转实验用来验证电子束在固定加速电压Va下，电偏移量D与偏转电压Vd之间的线性关系；可用描点法将D-Vd在

篇一：电子束试验仪(1)

实验名称：电子束测量地磁场强度和电子荷质比测量 【摘要】利用电子束实验仪测量地磁场强度的水平分量和电子的荷质比，以及对测量数据的处理与分析。最后讨论在实验中可能存在的对结果产生影响的因素。 【关键词】 磁场强度 荷质比 加速电压 真空中的介电常数

学术名词: 磁场强度 荷质比 加速电压 真空中的介电常数 【实验原理】（一）测地磁场强度水平分量原理

当电子管中的偏转电压为零时，电子将在加速电压加速后打在荧光屏中心上。当改变加速电压但是不存在偏转电压时，电子打在荧光屏上的位置发生改变。研究发现次现象是由地磁场引起的。因此可利用次现象测量地磁场的强度。电子束从电子枪中发射出来时，速度v可有

1

mv2?eu2求的 （其中u?是加速电压） 2

由于电子所受的重力远小于洛伦磁力，忽略重力因素，由于在洛伦磁力作用下做圆弧运动，有式子 R=m v/e B 可求得圆弧的半径。电子在磁场中沿弧线大到荧光屏上一点，这一点相对于没有偏转的电子束的位置移动了距离D,有式子 D=R-Rcos?=R(1-cos?)= 因为偏转角?很小，上式可写成 sin???，cos?=1-

mv（1-cos?）

（2）

eB

?2

2

带入（2）式中得

LLeBmv?2

电子束蒸发系统操作步骤

抽真空→热蒸发/电子枪操作→

关闭热蒸发/电子枪系统→关闭真空系统

抽真空

1. 关闭进气阀，开冷却水，打开总电源（仪器柜后面与前面）

2. 将抽气管子放窗外，打开冷却水报警（鸣叫表示分子泵冷却水未开）

3. 开机械泵，电磁阀1，开角阀（先慢后快）

4. 开真空计，当真空度高于10帕时，关闭角阀

5. 电磁阀2，开插板阀（双手操作），开分子泵

6. 当运行分子泵后，真空示数正常下降，关闭真空计

电子枪系统操作

1. （当真空计读数低于6.7×10-3Pa),开内5开关

2. 按扫描键（柜门灯亮，开电子枪冷却水，枪水流灯亮，X电流0.8A，Y电流0A）

3. 枪灯丝电源（0.4A，电压60V，预热3至5分钟）

4. 束流控制调为手动，打开高压8Kv

5. 检查束流是否最小，按手控仪上高压键，稳定2分钟

6. 慢慢增加束流（顺时针旋增大，不同金属蒸发束流参数不同，需保存）

7. 调节光斑位置（X顺时针向下，Y顺时针向右）

8. 打开膜厚仪冷却水，打开膜厚仪，打开样品台挡板

关闭电子枪系统过程

1. 束流慢慢调到最小，关闭手控仪上高压，关闭8KV开关

2. 枪灯丝电流关闭，关闭扫描键，关闭内5开关

关闭真空系统过程（电子束做完应等待半小时或更长时间才关闭真空