实验项目编号：060200208.DOC

[实验项目编号：060200208 实验项目名称：电子束的磁聚焦与磁偏转 实验目的：1、研究带电粒子在磁场中聚焦和偏转的规律； 解阴极射线管的构造与作用。 实验原理： （一）磁聚焦 给示波管套上一同轴螺线管，产生一轴向均匀磁场。电子束出发后其轴向速度V平行取决于加速电压，其速度大小可认为是相等的，而径向速度V垂直不同，电子进入磁场后受洛仑兹力F的作用，即：，在垂直于的平面内作匀速圆周运动。F向=F洛，又由于V平行平行于磁场，轴向不受力。 则： ， ， 运动周期： T与V垂直无关，即不同径向速度的电子绕行一周所用时间相同，其运动轨道为螺旋线，其螺距：。 即从同一交叉点出发的电子，虽然V垂直不同，但它们的V平行取决于加速电压，是相同的，它们经过一个周期T后，即前进h后，又会会聚于一点。这就是磁聚焦的原理。 若电子束交叉点至荧光屏的 距离为L，则当L=h、2h3h、… 时，电子束刚好会聚在荧光屏上。 (二)磁偏转 在垂直于Z轴加一横向 磁场B，电子束在磁场中受 洛仑兹力的作用作匀速圆周 运动， ∴ (1) 加速电压，则 （2） 通常情况下，偏转角很小，则由几何关系，得： ， （3） 磁场强度： （4） 则电子束的偏转距离： （5） 将（1）（2）（3）（4）代入（5）中化简，整理得： 其中：， 可见：偏转距离与电流成正比，与加速电压的平方根成反比。 实验仪器：HLD-EB-III型电子束实验仪 （一）照片： 1、加速电压V2：改变电子束的加速电压的大小 2、V2电压表指示:800～1300V。 3、聚焦电压V1：用以调节聚焦极A1上的电压以调节电极附近区域的电场分布，从而调节电子束的聚焦和散焦。 4、V1电压指示：150～400V。 5、栅极电压VG（辉度）：用以调节加在示波管控制栅极上的电压大小，以控制阴极发射的电子数量，从而控制荧光屏上光点的辉度。 6、VG电压指示：0～－80V。 7、VdX偏转电压调节：－80V～80V。 8、调零X：用来调节光点水平距离； 9、Vdy偏转电压调节：-80～80V。 10、 调零Y：用来调节光点上下距离。 11、偏转电压指示：用来显示VdX、Vdy数值。 12、VdX、Vdy转换开关：当打到VdX档调节偏转电压VdX，表头即可显示； 当打到VdY档调节偏转电压VdY，表头即可显示。 13、200mA、2A转换开关。 14、200mA、2A励磁电流数值：可显示0～200mA、0～2A。 15、200mA电流调节：用来改变励磁电流大小。 16、2A电流调节：用来改变励磁电流大小。 17、电源开关：用来接通电源指示，使仪器工作。 18、点、线转换开关：用来转换点、线显示，打到“线”档即可出现一条横线。 19、示波管后靠背：用来接通示波管，可将示波管插入使用。 20、8SJ31J示波管。 21、磁偏转线圈：用来做磁偏转实验。 22、螺线管线圈：用来做磁聚焦实验。 23、换向开关：用以改变偏转线圈电流方向来控制磁偏转的方向（向上、向下）。 24、0～2A输出插座：用来接通标准螺线管励磁电流。 （二）主要性能： 1、EB－III型电子束实验仪是以往同类仪器的改进型，本仪器采用国内领先技术进行高压处理，数字稳定、安全可靠，采用五个数显表来表示不同的测量电参数。读数直观，高低压带有保护措施。 2、整个实验仪器安放在一只仪器箱内，各元件成积木式结构，根据不同实验的需要，将相应元件装配成实验电路。 3、仪器的核心元件是一只电子示波管（型号为8SJ31J），这种示波管体积较小偏转灵敏度高，示波管在仪器面板上是半固定的，必要时可以去掉刻度板，把管身稍为抬起，以便套上纵向磁场线圈。（示波管的构造如图一所示） 4、仪器面板根据需要划分成几个部分，左面是示波管部分，在管颈两侧可以插入横向磁偏转线圈，中部的上方是电子束强度控制电路部分，电子枪的供电及控制电路，它的下面是静电偏转系统的供电及控制电路，右下方为直流电源。 5、仪器箱内装有小型电源，配有交流8.5V电源（供示波管灯丝）直流高压800～1300V做为加速电压。±80V直流偏转电压等多组电源。整个电路设计以简单、直观、可靠为原则，高压部分操作安全并且在用通用仪表测量时得到的实验数据的精度较高。 （三）使用操作规程：磁偏转实验 （1）、在实验(一)基础上进行仪器调整，做磁偏转实验。 （2）、调节加速电压为1000V，调节聚焦电压，使示波管荧屏亮点聚焦。将VdX、Vdy转换开关打到VdX档，调节Vdx旋钮，看示波管亮点调到坐标板中心，将磁偏转线圈插入示波管两侧，将2A和200mA转换开关打到200mA档、调节200mA旋钮以每以大格（5mm）记录一次偏转电流I的数值，做D与I的曲线，并进行分析