實驗電子束的電偏轉(zhuǎn)和電聚焦

第一頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗?zāi)康模?.了解示波管的基本結(jié)構(gòu)和各部分功能。2.學(xué)習(xí)示波管的電偏轉(zhuǎn)原理，測量示波管的電偏轉(zhuǎn)靈敏度。3.了解靜電透鏡系統(tǒng)對電子束的聚焦成像的控制作用。4.測量聚焦條件，觀察加速電壓對截止柵壓大小的影響。第二頁，共十六頁，2022年，8月28日EB-III型電子束實驗儀

實驗儀器：第三頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理：1.示波管的基本結(jié)構(gòu)

G熒光屏電子槍偏轉(zhuǎn)板WKA3A2A1G聚焦輝度玻璃殼Y1Y2X1X2R1R2R3圖11示波管的基本結(jié)構(gòu)第四頁，共十六頁，2022年，8月28日示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，其中電子槍是示波管的核心部分,它由陰極K、柵極G、第一加速陽極A1，聚焦電極A2和第二加速陽極A3等同軸金屬圓筒（筒內(nèi)膜片的中心有限制小孔）組成。

電子從出發(fā)后，經(jīng)柵極G（－5V～－30V

）篩選，由第一加速陽極A1（約1300V）加速，由聚焦電極A2聚焦成很細的電子束，并由第二加速陽極A3加速后從電子槍射出。第五頁，共十六頁，2022年，8月28日偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對偏轉(zhuǎn)板組成。加有電位差的偏轉(zhuǎn)板產(chǎn)生橫向電場，使通過它們之間的電子束向側(cè)面偏轉(zhuǎn)。熒光屏是示波管前端涂有一層熒光粉的玻璃屏，它用以顯示電子束打在示波管端面的位置。

第六頁，共十六頁，2022年，8月28日2.電子束的加速與電偏轉(zhuǎn)

e

Y+-++++----L0yZ-+圖2電子束的電偏轉(zhuǎn)dlbybylv2電子動能的增量等于它在加速電場中勢能的減少，所以有能量關(guān)系式若偏轉(zhuǎn)板間不加電壓，電子將以速度υZ作勻速直線運動，最后打在熒光屏的中心（假定電子槍瞄準了中心）形成一個小亮點。但是如果偏轉(zhuǎn)板之間加有電壓，受電場力的作用，通過偏轉(zhuǎn)板間的電子運動方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn)。第七頁，共十六頁，2022年，8月28日垂直位移y隨偏轉(zhuǎn)電壓Udy的增加而增大，兩者是線性關(guān)系。定義單位偏轉(zhuǎn)電壓Udy所引起的電子束在熒光屏上的位移y為示波管的電偏轉(zhuǎn)靈敏度Ｓy，即

同理，對Ｘ軸偏轉(zhuǎn)板也有相應(yīng)的電偏轉(zhuǎn)靈敏度，即第八頁，共十六頁，2022年，8月28日3.電子束的聚焦及強度A2A3ZBAfrfzffz′fr′f′AB圖3靜電透鏡S如圖所示，發(fā)散的電子束在聚焦極板中受電場力的作用而匯聚，在后半段發(fā)散，但電子在聚焦極板中始終受到電場力的加速作用，因此在前半段停留時間遠大于在后半段停留的時間，因此可以起到聚焦的作用。第九頁，共十六頁，2022年，8月28日事實上，圖3中A2兩端的電場皆有聚焦作用，是兩個靜電透鏡的組合，即A1和A2之間以及A2和A3之間形成的電場共同作用，使電子束實現(xiàn)聚焦。并且聚焦程度的好壞主要取決于聚焦電壓V1（即A2與Ｋ之間電位差）和加速電壓V2（即加速電極A1A3與K之間電位差）的大小。

令當n=2（第一聚焦條件）或n=0.58（第二聚焦條件）時聚焦條件最好。第十頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗內(nèi)容及步驟：測量不同加速電壓“UA”時（至少三組）的D–UdX直線。（加速電壓“UA”

和X偏轉(zhuǎn)電壓“UdX”從儀器面板右上角的“電壓電流顯示”數(shù)字表中分別讀出；D為電子束的偏轉(zhuǎn)距離，從坐標板刻度盤上讀出，坐標板最小刻度為1mm，每格為5mm。）并將數(shù)據(jù)填入下表，計算偏轉(zhuǎn)靈敏度。

第十一頁，共十六頁，2022年，8月28日改變加速電壓“UA”和聚焦電壓“UF”，調(diào)節(jié)適當?shù)臇艠O電壓“UG”（調(diào)節(jié)柵極電壓之后，加速電壓和聚焦電壓也會有變化，因此應(yīng)再次細調(diào)高壓，使高壓達到需要的值。），再使示波管屏上光點聚成一個細點，記錄此時的加速電壓“UA”和聚焦電壓“UF”。將所測數(shù)據(jù)填入下表，并計算出聚焦條件。第十二頁，共十六頁，2022年，8月28日1.儀器面板中部的“高壓保護指示燈”為高壓保護指示。如果燈泡亮，則表明儀器內(nèi)部電源高壓部分出現(xiàn)故障，請立即關(guān)閉儀器電源，檢查電源高壓部分并進行維修。2.由于示波管電源電壓高達1200伏左右，操作者應(yīng)特別注意安全。注意事項：第十三頁，共十六頁，2022年，8月28日3.調(diào)節(jié)聚焦電壓時，觀察光點，使之會聚到最佳狀態(tài)，但光點不宜太亮，以免難于判斷是否聚焦最好。4.調(diào)節(jié)柵極電壓之后，加速電壓和聚焦電壓也會有變化，因此應(yīng)再次細調(diào)高壓，使高壓達到需要的值。5.實驗完畢后，關(guān)掉電源，不要立即拆除線路，要等電容器放電完畢后再拆除線路。第十四頁，共十六頁，2022年，8月28日思考題：1.示波管主要是由哪幾部分組成的各部分的功能是什么?2.示波管的亮度變化為什么會影響聚焦？3.電場聚焦的條件是什么？