實驗十四電子束線的電聚焦與磁聚焦實驗目的1．研究帶電粒子在電場和磁場中聚焦的規(guī)律。2．了解電子束線管的結(jié)構(gòu)和原理。3．掌握測量電子荷質(zhì)比的一種方法。圖4－18－1圖4－18－1HKGOA1電子軌跡圖4－18－3θ電子電力線等位線ZF’rF’F’zFzFrF電力線ZV1V2圖4－18－2V1V2A1A1A2A2等位面SJ—SS—2型電子束實驗儀。實驗原理1．電聚焦原理從示波管陰極發(fā)射的電子在第一陽極A1的加速電場作用下，先會聚于控制柵孔附近一點（圖4－18－1中O點），往后，電子束又散射開來。為了在示波管熒光屏上得到一個又亮又小的光點，必須把散射開來的電子束會聚起來，與光學透鏡對光束的聚焦作用相似，由第一陽極A1和第二陽極A2組成電聚焦系統(tǒng)。A1、A2是兩個相鄰的同軸圓筒，在A1、A2上分別加上不同的電壓V1、V2，當V1>V2時，在A1、A2之間形成一非均勻電場，電場分布情況如圖4－18－2所示，電場對Z軸是對稱分布的。電子束中某個散離軸線的電子沿軌跡S進入聚焦電場，圖4－18－3畫出了這個電子的運動軌跡。在電場的前半?yún)^(qū)，這個電子受到與電力線相切方向的作用力F。F可分解為垂直指向軸線的分力Fr與平行于軸線的分力FZ。Fr的作用使電子向軸線靠攏，F(xiàn)Z的作用使電子沿Z軸得到加速度。電子到達電場后半?yún)^(qū)時，受到的作用力F’可分解為相應的F’r和F’Z兩個分量。F’z分力仍使電子沿Z軸方向加速，而F’r分力卻使電子離開軸線。但因為在整個電場區(qū)域里電子都受到同方向的沿Z軸的作用力（FZ和F’Z），由于在后半?yún)^(qū)的軸向速度比在前半?yún)^(qū)的大得多。因此，在后半?yún)^(qū)電子受F’r的作用時間短得多。這樣，電子在前半?yún)^(qū)受到的拉向軸線的作用大于在后半?yún)^(qū)受到離開軸線的作用，因此總效果是使電子向軸線靠攏，最后會聚到軸上某一點。調(diào)節(jié)陽極A1和A2的電壓可以改變電極間的電場分布，使電子束的會聚點正好與熒光屏重合，這樣就實現(xiàn)了電聚焦。2．磁聚焦原理圖4－18－4hB（Z）v⊥vv∥將示波管的第一陽極A1，第二陽極A2圖4－18－4hB（Z）v⊥vv∥在示波管外套一載流長螺線管，在Z軸方向即產(chǎn)生一均勻磁場B，電子離開電子束交叉點進入第一陽極A1后，即在一均勻磁場B（電場為零）中運動，如圖4－18－4所示。v可分解為平行B的分量v∥和垂直于B的分量v⊥，磁場對v∥分量沒有作用力，v∥分量使電子沿B方向作勻速直線運動；V⊥分量受洛侖茲力的作用，使電子繞B軸作勻速圓周運動。因此，電子的合成運動軌道是螺旋線（見圖4－18－4），螺旋線的半徑為（4－18－1）式中m是電子的質(zhì)量，e是電子的電荷量。電子作圓周運動的周期為欣（4或－1簽8－珍2）計從（蛾4－洗18撐－2采）式的看出墨，枯T贊與苗v瀉⊥弟無關耍，即刮在同艇一磁渴場下愛，不敲同速瓶度的很電子櫻繞圓吧一周嫩所需賴的時婚間是甘相等呢的，汁只不區(qū)過速鈴度大繪的電鄰子繞樂的圓厲周大遇，速根度小算的電音子繞狡的圓燦周小枝而已蔑。罷螺旋應線的演螺距芒為培h戴＝早T埋v狼∥蘆＝幕v稍∥鉗姑堪仔廉蓮疲糞德芒郊豐桑登（輪4－今18螞－3火）佩在示該波管朽中，疫由電翁子束奶交叉赴點射文入均賭勻磁族場中樸的一選束電緩子流辣中，周各電鐵子與債Z鄉(xiāng)軸的斯夾角果θ捐是不招同的圖，但珠是夾腔角盡θ末都很茂小?？饎t滾v嫌∥錄＝樓由于虎v歌⊥晌不同盛，在淋磁場故的作潤用下愚，各按電子則將沿櫻不同撒半徑毒的螺阻旋線頑前進橡見（微4－頸18鍵－噸1）己式）甲，但植由于評各電覽子的歡v燥∥淚分量燥近似商相等拐，其崗大小刪由陽佛極所邁加的敲電壓直V著A概決定仰，因敗為絲v簡∥裝2疲＝申蔬舞炸即抗考瞇湊v陡∥砍＝圖4－18－5h然所以博各螺面旋線叮的螺瓶距是孕相等壞的（紋見（顯4－霧18懲－巖3）走式）臣。這誰樣，浸由同線一點英O現(xiàn)出發(fā)辦的各習電子陡沿不筆同半北徑的增螺旋析線，廊經(jīng)過犯同一揉距離朋h產(chǎn)后，殘又重鐮新會點聚在大軸線學上的統(tǒng)一點吩，如達圖水4－哀18險－投5所濫示。疼調(diào)節(jié)各磁場濃B蹈的大倍小，狠使督l瓣／獄h期＝歐n普’米為一犬整數(shù)蘋（棋l則是示夠波管賴中電菠子束博交叉柿點到洋熒光慣屏的糾距離懷），兆會聚遲點就披正好就與熒灣光屏敗重合金，這蛙就是漢磁聚冷圖4－18－5h族3．哈電子答荷質(zhì)從比植的測路定嚇利用釀磁聚播焦系亮統(tǒng)，肝調(diào)節(jié)畝磁場師B欲，當粥螺旋秤線的碎螺距萌h倘正好簡等于厘示波摔管中紙電子拳束交膠叉點告到熒盟光屏淡之間障的距奧離黑l售時，棟在屏洗上將冤得到燦一個駱亮點報（聚媽焦點帳）。閥這時剛即得射櫻天怠你竄享禍葛黑株（兵4－達18門－4跟）暈式中穗l睛、汽B巷由每交臺實狗驗儀凳器給持出數(shù)蔬據(jù)。典其中獅聚焦餓線圈脊中的島平均振磁場俊由公育式脖（股4－秋18堅－5躁）宋求出技（那見實敲驗十譜三圖旁4－她13幸－芽2）數(shù)。式棄中的嶺I施為流急過磁蘿聚焦爛線圈潑的電藝流，窗n溫為單干位長斗度螺遭線管否圈數(shù)勤，背B成的單奧位為炒特斯炭拉。走為了補減小應I嬌的測靈量誤吵差，惡可利葉用一笨次、旋二次窯、三叢次聚碼焦時秋對應猶的勵荷磁電方流求睬平均爺，因筆為第糧一次窯聚焦宵時的瀉電流逃為翅I樹1聯(lián)，二丸次聚涌焦的命電流題為2詳I載1魚，即姥磁場騾強一撿倍，肢相應蒙電子嚇在示雞波器董內(nèi)繞追Z縣軸轉(zhuǎn)膽兩圈畜。同欣理，之三次輸聚焦耳的電瘋流攪I臘3為應為罷3緩I塊1再…教。所記以有酸瓜沉撿日得桃康叔拒波（恰4－圖18過－6櫻）零將臂代入噴實驗巴儀器步給出減的灰B年計算墳式中虎，求批出釀B敘。再海將尖V身2吧、婆l棄、極B熔值代拐入公郵式（站4－漆18葡－畫4）攏中，于即可賤求出畏不同睜加速勿電壓綢V晚2斤時的算電子類荷質(zhì)科比傾e卡／估m(xù)揀，門與標模準值切相比棚較，怠即可烏求出誰相對萌誤差數(shù)。六對于溪SJ容—迎SS深—板2型裕電子拖束實嚷驗儀塔，螺卵線管用中心口部分折的磁痕場視祥為均級勻的該平均抄磁場斤，則叛有兇式中招D正為螺字線管波平均繭直徑秀，強L嗓為螺恒線管鐵長度決，隙N徹為螺圾線管矩線圈再匝數(shù)兵。泡實驗致內(nèi)容校1．漏觀察脾電聚侮焦現(xiàn)珍象圖4－18－6Y電源2XY電源2A2V2A1V1X貢（1背）將缺“險功能街選擇演”識置于鴿“摘電聚谷”傲位置代，按圖4－18－6Y電源2XY電源2A2V2A1V1X蛋（2負）接錢通胖“如高壓監(jiān)電源功開嬌”石保持揚輝度涼適中蠟（不難可太東亮，狡以免鐵燒壞巨熒光蠻屏）搖，置散V禮2巨旋鈕刺于最凍大值光，調(diào)衰節(jié)舟V銅1甩，使介光點擾聚焦鼠，讀弓取僅V恒2陡及努V隱1筍的數(shù)選值，巧求出蒼電壓詢比肚V涉2靜／神V狹1姐。董（3經(jīng)）保掀持陣V役2乓、款V減1噴旋鈕鋼不變鉆，調(diào)艱節(jié)字“薄高壓技調(diào)節(jié)角”殺旋鈕誼，使槳V春2捕、羞V舉1薪同時嘆按比圍例變他化，制觀察磚光點長不應票散焦脫，并殖讀取席不同懷組合寺聚焦脅時的貌V佩2堪、撇V碼1籠數(shù)值寺，計屆算出劑相應襪的電黑壓比數(shù)。縫（4葵）數(shù)泥據(jù)記稼錄。彩加速槽極電概壓彼V睡2滾（伏灑）漂15伐00瘦14姥00掙13誕00晴12堆00東11鍛00姑聚焦罷極電貓壓作V喇1背（伏失）蒙電壓手比它V律2綱／攀V訂1該2．崇觀察炸磁聚補焦現(xiàn)而象磁聚磁聚磁偏電源1電源1YXY電源2電源2V2A2A1V1圖4－18－7磁偏X快（1蝶）將悉“嫁功能偉選擇動”揭置于作“捷磁聚邀”少位置騎，按搏圖4木－1鉗8－碎7插穴入導溝聯(lián)線愈，并辨松開端示波暈管尾貓部導里軌兩撫定位寺螺釘固，將掙示波抹管往靜后拉磁聚磁聚磁偏電源1電源1YXY電源2電源2V2A2A1V1圖4－18－7磁偏X謀（2治）接光通示“農(nóng)高壓餐電源白開法”蓮，調(diào)您節(jié)輝榮度，誕使熒纏光屏紛上出裁現(xiàn)稍瘡暗的際散焦僻光斑來，調(diào)難節(jié)認X花、邪Y脖位移凳旋鈕狀，將薦光斑全移到纖坐標星中心伙，調(diào)詳節(jié)城“散高壓鼻調(diào)節(jié)泰”遙及副“宵輔助烏聚焦彎”咸旋鈕叛，使盞V幫2繞值最支大。墾（3館）檢驅(qū)查筍“成勵磁候電流裁”諒旋鈕段，反份時針崗復位干到零辛，接宏通渠“帽勵磁延電源省開澡”籍，順督時針薯調(diào)節(jié)覺“轟勵磁捉電流盼”腳，使檔熒光罪屏上叼光斑畏聚焦軋，并踐記下意聚焦括點位毅置。王反時碗針調(diào)債節(jié)紫“佳勵磁享電流梯”稀降到慨零后爐，重君調(diào)姓X累、債Y情位移富，使暫光斑姿中心織落于蹦聚焦戚點位其置上咳。青（4送）保平持風X觸、舞Y蠅位移底不變胞，調(diào)代節(jié)縫“覆勵磁毯電流刻”吐使光插斑進腥行第績一次眾聚焦藥，并翅從傾mA正—段V寫表及余KV飲表讀茄取居I智1升值及踏V林2寫值。稍繼續(xù)撫增加栗勵磁環(huán)電流釋使已遇聚焦稱的光肉點殼→扮散焦距→蟲聚焦剩→例散焦養(yǎng)→悉聚焦龜，并選讀取曾相應然聚焦虛時的場電流章I請2凱、笨I銜3濃。譽（5漫）調(diào)梯節(jié)醉“役輔助張聚焦瞞V皆2駕”勁及評“僻高壓蹲調(diào)節(jié)陸”舉旋鈕建，使戶V偵2叔為泳V五2遲≥聰10月00雨伏的訴另一波數(shù)值打，重傍復方屆法4書，讀愛取相伏應絕V唉2則時的壞聚焦升電流竊I冊1講、忌I歪2茫、歇I牲3頓。糞（6詞）數(shù)斑據(jù)記渴錄：巨實驗訊儀器出編號肯：攀謊直參數(shù)迅：撈l局=乘暫壁、企D深=辜凍任、待L饞=嗎君譽要、禿N拿=量加速序電壓定（伏削）變15輔00包14字00嫌13掃00件第一慰次聚稍焦時歷勵磁或電流莖I步1沸（毫漁安）抱第二拾次聚訴焦時喝勵磁販電流屠I乒2賄（毫隊安