2023年电子束的电偏转和磁偏转实验报告.docx

电子束的电偏转和磁偏转实验报告 篇一：电子束的电偏转和磁偏转 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，那么做匀速直线运动，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V A及示波管结构有关。 图（1）电子束电偏转原理 为了反响电偏转的灵敏程度，定义 e D (1) V 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，那么做匀速直线运动，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UGK来控制的，调节UGK即调节“辉度调节〞电位器，可调节荧光屏上光点的辉度。UGK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UGK0称为截止栅偏压。 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（vA800伏） 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（VA1000伏） 垂直电偏转： 2. 2.磁偏转（vA800伏）磁场励磁线圈电阻R=210欧姆 磁偏转（vA1000伏） 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。 篇二：电子束电偏转实验报告册 实验工程名称：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U2值，调节偏转电压Udx旋钮，将光点偏转距离D的值和对应偏转电压Udx的值一一对应地记录。 2）改变加速电压U2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）。 y方向电偏转系统的线性及偏转灵敏度 数据处理 1）分析在不同加速电压下，光斑的偏转距离D与偏转电压Udx（Udy）的关系，画出 DUdx（DUdy）关系曲线。 2）对不同加速电压，算出x（y）方向的电偏转灵敏度。并分析SED与U2之间的关系。 磁偏转： 1.仪器的校准调零 2.研究带电粒子在磁场中的偏转规律 1）选取1个U2值，沿顺时针方向缓慢旋转电流调节旋钮，将光点偏转距离D的值和对应偏转电流的值一一对应地记录。 2）改变加速电压U2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）。 指导教师签字：_______________ 数据处理 1） 分析在不同的加速电压下，光斑的偏转距离D与偏转线圈电流I的关系，画出 DI关系曲线。 2） 在不同加速电压下，算出磁偏转灵敏度SmD，并找出SmD与U2的关系，画出 SmDU2关系曲线。 【实验小结和体会】 本次实验感觉最深的是什么？ 教师评语 评分 批改教师签名： 日期： 篇三：电子束线的电偏转与磁偏转 电子束线的电偏转与磁偏转 实验目的 1、掌握电子束在外加电场和磁场作用下偏转的原理和方式； 2、了解阴极射线示波管的构造与工作方式。 3、测量电偏转与磁偏转灵敏度。 实验仪器 1、TH-EB电子束实验仪。 2、0─30V可调直流稳压电源； 3、数字式万用表。 实验原理 1、TH-EB型电子束实验仪原理简介 TH-EB型电子束实验仪主要由两大局部组成，一个是由螺线管及在螺线管内放置的示波管组成，螺线管通电流后给示波管加纵向磁场，另外在示波管两边加上一对洛仑兹线圈产生一横向磁场，用于使电子束产生横向偏转；另一局部就是用于给示波管各极加适当电压。 示波管各电极结构与分布如图1所示。各部件的作用如下： 灯丝F：加热阴极，6.3V交流电压。 阴极K：筒外涂有稀土金属，被加热后能向外发射自由电子也可称发射极。 图1 示波管各电极结构与分布 栅极G：施加适当电压（通常加负压）可控制电子束电流强度，可称控制栅，栅负压通常为-35V━ -45V之间。 第二阳极A2：圆筒结构，施加的电压形成一纵向高压电场，使加速电子向荧光屏运动，可称加速极，加速电压通常为1000V以上。 第一阳极A1：为一圆盘结构，介于第二阳极的圆筒和圆盘之间，其作用相当于电子透镜，施加适当电压能使电子束恰好在荧光屏上聚焦，因此也称聚焦极，通常加数百伏 正向电压。 垂直偏转极板：V1和V2为处于示波管中一上下的两块金属板，在极板上施加适当电压后构成垂直方向的横向电场。 水平偏转极板：H1和H2为处于示波管中一前后的两块金属板，在极板上施加适当的电压后构成水平方向的横向电场。 2、电偏转原理 电子束电偏转原理如图2所示。通常在示波管的偏转板上加偏转电压V，当加速后的电子以速度v沿X方向进入偏转板后，受到偏转板电场E 图2 电子束电偏转原理 （y轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏转。假定偏转电场在偏转板l范围内是均匀的，电子将作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。荧光屏上电子束的偏转距离D 可以表示为： (1) 式中V为偏转电压，VA为加速电压，Ke是一个与示波管结构有关的常数，称为电偏常数。为了反映电偏转的灵敏程度，定义 δ δ 电 电 = D/V (2) 称为电偏转灵敏度，用mm/V为单位。δ 电 越大，电偏转灵敏度越高。 3、磁偏转原理 电子束磁偏转原理如图3所示。通常在示波管的瓶颈的两侧加上一均匀横向磁场，假定在l范围内是均匀的，在其他范围内都为零。当加速后的电子以速度v沿x方向垂直射入磁场时，将受到洛仑兹力作用，在均匀磁场B内作匀速圆周运动，电子穿出磁场后，那么做匀速直线运动，最后打在荧光屏上，磁偏转的距离可以表示为： (3) 式中I是偏转线圈励磁电流，单位A；Km是一个与示波管结构有关的常数称为磁偏常数。为了反映磁偏转的灵敏程度，定义 δ δ 磁 磁 = D/I=Km/vA (4) 1/2 称为磁偏转灵敏度，用mm/A为单位。δ 磁 越大，表示磁偏转系统灵敏度越高。 实验步骤 1、准备工作 1）用专用电缆连接实验箱和示波管支架上的插座。 2）将实验箱面板上的“电聚焦/磁聚焦〞选择开关置于“电聚焦〞。 将与第一阳极对应的纽子开关置于上方，其余的纽子开关均置于下方。 3）将“励磁电流调节〞旋钮旋至最小位置。 4）开启电源开关，调节“阳极电压调节〞电位器，使“阳极电压〞数显表指示为800V，适当调节“辉度调节〞电位器，此时示波管上出现光斑，然后调节“电聚焦调节〞电位器，使光斑聚焦。 2、电偏转灵敏度的测定 1）令“阳极电压〞指示为800V，在光点聚焦的状态下，将H1、H2对应的纽子开关置于上方，此时荧光屏上会出现一条短的水平亮线，这是因为水平偏转极板上感应有50HZ交流电压之故。测量时将水平偏转极板H1和H2接通直流偏转电压，分别记录电压为0V、10V、20V时光点位置偏移量，然后调换偏转电压的极性，重复上述步骤。 2）将“阳极电压〞分别调至1000V、1200V，按上述的方法使光点重新聚焦后，按实验步骤1）重复以上测量，列表记录数据。 3）将H1、H2对应的钮子开关置于下方，将V1、V2对应的钮子开关置于上方。此时荧 光屏上也会出现一条短的垂直亮线。这也是因为垂直偏转极板上感应有50HZ交流电压之故。测量时，在V1、V2两端依次加0V、10V、20V直流偏转电压，然后调换偏转电压的极性，重复上述步骤（阳极电压依次为800V、1000V、1200V），列表记录数据。 3、磁偏转灵敏度的测定 1）准备工作与“电聚焦特性的测定〞完全相同。为了计算亥姆霍兹线圈中的电流，必须事先用数字万用表测量线圈的电阻值，并记录。 2）令“阳极电压〞指示为800V，使光点在聚焦的状态下，接通亥姆霍兹线圈的励磁电压，并分别调到0V、2V、4V、6V，记录荧光屏上光点的偏移量，然后改变励磁电压的极性，重复以上步骤，列表记录数据。 3）调节“阳极电压调节〞电位器，使阳极电压分别为1000V、2022V，重复实验步骤2）。 数据处理 磁偏转线圈电阻R= 278Ω