实验目的实验仪器实验原理实验内容和步骤思考题

实验目的 实验仪器实验原理实验内容和步骤思考题实验3.4电子束的电偏转和电聚焦

实验目的： 1.了解示波管的基本结构和各部分功能。 2.学习示波管的电偏转原理，测量示波管的电偏转灵敏度。 3.了解静电透镜系统对电子束的聚焦成像的控制作用。 4.测量聚焦条件，观察加速电压对截止栅压大小的影响。

实验仪器： • EB-III型电子束实验仪

电子枪 偏转板 X2 Y2 荧光屏 W A3 X1 K Y1 G A1 A2 玻璃壳聚焦辉度 G R1 R2 R3 图11 示波管的基本结构实验原理： 1.示波管的基本结构

示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，其中电子枪是示波管的核心部分,它由阴极K、栅极G、第一加速阳极A1 ，聚焦电极A2和第二加速阳极A3 等同轴金属圆筒（筒内膜片的中心有限制小孔）组成。电子从出发后，经栅极G（－5V～－30V）筛选，由第一加速阳极A1 （约1300V）加速，由聚焦电极A2聚焦成很细的电子束，并由第二加速阳极A3加速后从电子枪射出。

偏转系统由两对偏转板组成。加有电位差的偏转板产生横向电场，使通过它们之间的电子束向侧面偏转。偏转系统由两对偏转板组成。加有电位差的偏转板产生横向电场，使通过它们之间的电子束向侧面偏转。荧光屏是示波管前端涂有一层荧光粉的玻璃屏，它用以显示电子束打在示波管端面的位置。

Y b yl y + + + + + + yb v2 Z 0 d e - - - - - - l L 图2 电子束的电偏转 2.电子束的加速与电偏转若偏转板间不加电压，电子将以速度υZ作匀速直线运动，最后打在荧光屏的中心（假定电子枪瞄准了中心）形成一个小亮点。但是如果偏转板之间加有电压，受电场力的作用，通过偏转板间的电子运动方向将发生偏转。

垂直位移y随偏转电压Udy的增加而增大，两者是线性关系。定义单位偏转电压Udy所引起的电子束在荧光屏上的位移y为示波管的电偏转灵敏度Ｓy，即垂直位移y随偏转电压Udy的增加而增大，两者是线性关系。定义单位偏转电压Udy所引起的电子束在荧光屏上的位移y为示波管的电偏转灵敏度Ｓy，即同理，对Ｘ轴偏转板也有相应的电偏转灵敏度，即

A2 A3 B A Z S A B f r′ fz f′ f fr f z′ 图3 静电透镜 3.电子束的聚焦及强度如图所示，发散的电子束在聚焦极板中受电场力的作用而汇聚，在后半段发散，但电子在聚焦极板中始终受到电场力的加速作用，因此在前半段停留时间远大于在后半段停留的时间，因此可以起到聚焦的作用。

事实上，图3中A2两端的电场皆有聚焦作用，是两个静电透镜的组合，即A1和A2之间以及A2和A3之间形成的电场共同作用，使电子束实现聚焦。并且聚焦程度的好坏主要取决于聚焦电压V1（即A2与Ｋ之间电位差）和加速电压V2（即加速电极A1 A3与K之间电位差）的大小。令当n=2（第一聚焦条件）或n=0.58（第二聚焦条件）时聚焦条件最好。

实验内容及步骤： 测量不同加速电压“UA”时（至少三组）的D – UdX直线。（加速电压“UA”和X偏转电压“UdX”从仪器面板右上角的“电压电流显示”数字表中分别读出；D为电子束的偏转距离，从坐标板刻度盘上读出，坐标板最小刻度为1mm，每格为5mm。）并将数据填入下表，计算偏转灵敏度。

改变加速电压“UA”和聚焦电压“UF”，调节适当的栅极电压“UG”（调节栅极电压之后，加速电压和聚焦电压也会有变化，因此应再次细调高压，使高压达到需要的值。），再使示波管屏上光点聚成一个细点，记录此时的加速电压“UA”和聚焦电压“UF”。将所测数据填入下表，并计算出聚焦条件。

注意事项： 1.仪器面板中部的“高压保护指示灯”为高压保护指示。如果灯泡亮，则表明仪器内部电源高压部分出现故障，请立即关闭仪器电源，检查电源高压部分并进行维修。 2.由于示波管电源电压高达1200伏左右，操作者应特别注意安全。

3.调节聚焦电压时，观察光点，使之会聚到最佳状3.调节聚焦电压时，观察光点，使之会聚到最佳状态，但光点不宜太亮，以免难于判断是否聚焦最好。 4.调节栅极电压之后，加速电压和聚焦电压也会有变化，因此应再次细调高压，使高压达到需要的值。 5.实验完毕后，关掉电源，不要立即拆除线路，要等电容器放电完毕后再拆除线路。

思考题： 1.示波管主要是由哪几部分组成的各部分的功能是什么? 2.示波管的亮度变化为什么会影响聚焦？ 3.电场聚焦的条件是什么？ 4.电偏转灵敏度与哪些因素有关? 5.偏转量的大小改变时，光点的聚焦是否改变？为什么？

作业： 完成本次实验的数据处理，预习下一次实验内容。

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