实验十二电子束磁偏转与磁聚焦

1、实实 验验 十十 二二 电子束的磁偏转与磁聚焦电子束的磁偏转与磁聚焦实验目的实验目的： 1.研究带电粒子磁场中偏转的规律。 2.研究带电粒子磁场中聚焦的规律。 3.通过磁聚焦原理测量电子的荷质比.仪器和用具：仪器和用具： HLD-EB-IV型电子束实验仪 实验原理：一、实验原理：一、磁偏转系统v加速场对电子所做的功等于电子动能的增量为v电子受洛伦兹力为v根据洛伦兹力的性质，是一个向心力，则2212ZeUmvzFev B2zzvev BmRv电子偏转的轨道半径为v在偏转角较小的情况下，近似的有v由此可得偏转量D与外加磁场B、加速电压U2等的关系为zmvReBtanlDRL22eDlBLmU 实验

2、中的外加横向磁场由一对载流线圈产生，其大小为 由此有 当励磁电流I（即外加磁场B）确定时，电子束在横向磁场中的偏转量D与加速电压U2的平方根成反比。 磁偏转灵敏度：0BKnI022eDKnIlLmU022mDeSKnlLImU二：磁聚焦原理： 在示波管外套一个同轴的螺线管，当给螺线管通以稳恒直流电时，其内部形成一个轴向磁场。若螺线管足够长，则可认为内部为匀强磁场。 电子进入匀强磁场后，将会以轴向速度作匀速直线运动。同时以径向速度作匀速圆周运动。其合运动是一个螺旋线运动。 由于匀速圆周运动周期 与 无关。故只要电子的轴向速度相同，经过 整数周期后会聚焦于荧光屏上的一点，这就是磁聚焦。 电子作螺旋

3、运动的螺距：v2ZZmvhv TBeBemT2三. 电子荷质比测量 从前面的谈论可知,电子的轴向速度 由加速电压决定(电子离开阴极时的初速度相对来说很小,可以忽略),固有Zv2212ZmveU即有22ZeUvm 可见电子在匀强磁场中运动时，具有相同的轴向速度，但由于电子发射方向各异，导致径向速度不同。因此他们在磁场中将作半径不同但螺距相同的螺线运动，经过时间T后,在相同的地方聚焦。图4185 h 调节磁场B的大小，使螺距正好等于电子束交叉点到荧光屏的距离L0,这时荧光屏上的光斑就汇聚成一个小点。由于：20222ZeUmmLhveBeBm 故电子的荷质比为：222208UemL B实验用螺线管可

4、近似为薄螺线管，按薄螺线管计算公式有：式中：n为螺线管单位长度线圈匝数021(coscos)/2BnI720410/N A 设螺线管的长度为L，螺线管平均直径为D，并认为电子束聚焦磁场均匀，则有002222cos2nInILBLD 设螺线管的线圈总匝数为N，则实验计算电子荷质比公式为：22222222008UeLDmN LI 各实验参数由实验室给出vD螺线管线圈平均直径，D=0.0945m； vL螺线管线圈长度，L=0.233m; vN螺线管线圈匝数，N1340； vL0电子束从栅极G交叉至荧光屏的距离，即电子束在均匀磁场中聚焦的焦距； vL00.199m vI为光斑进行三次聚焦时对应的励磁电

5、流的加权平均值； 1230123IIIIv实验内容：v（一）电子束磁偏转实验 v1、在前次实验基础上进行仪器调整，做磁偏转实验。 v2、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。 v（四）电子束的螺旋运动及电子荷质比测定 v1、将螺线管线圈套入示波管上，将2A电流接通螺线管。 v2、在前次实验基础上进行电子的螺旋运动及电子荷质比测定

6、。 v3、调节加速电压为1000V，调节聚焦电压为300400V。栅极电压（即亮度）到适当位置。v4、将2A、200mA转换开关打到2A档，调节2A旋钮进行实验。逐渐增大励磁电流，从荧光屏上第一次聚焦时开始，记下每一次聚焦时的励磁电流，继续增大电流，分别记录三次聚焦时的电流I，计算加权平均值 v5、代入公式，求得电子荷质比，与理论值e/m1.7571011c/Kg,求出百分比误差。v 1230123IIII221422220() 102UeLDmN LIv注意事项 v1本仪器使用时，周围应无其他强磁场及铁磁物质，仪器应南北方向放置以减小地磁场对测量精度的影响。 v2螺线管不要长时间通以大电流，以免线圈过