專利名稱：用于電子荷質(zhì)比測(cè)試的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種專用于電子偏轉(zhuǎn)和電子荷質(zhì)比的測(cè)試裝置，屬于教學(xué)用物理實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：
目前，大專院校在開展“電子偏轉(zhuǎn)和電子荷質(zhì)比測(cè)試”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，使用的裝置主要由8SJ31型示波管11及示波管外套一螺線管12、供給螺線管勵(lì)磁電流的電源、提供1100V高壓的加速電壓電源組成，見附圖1所示，圖中包括有燈絲F，加熱陰極K，加速電極G。為使電子束能到達(dá)熒光屏13上的任何一點(diǎn)，必須使電子束在兩個(gè)互相垂直的方向都能偏轉(zhuǎn)，稱電子偏轉(zhuǎn)，示波管11電偏轉(zhuǎn)所需要的電場(chǎng)由兩對(duì)互相垂直的偏轉(zhuǎn)板提供，見附圖1所示的Dx和Dy，改變偏轉(zhuǎn)電壓將使熒光屏13上的光點(diǎn)位移。電子荷質(zhì)比測(cè)試方法是按圖1所示，將示波管的加速電極，第一陽(yáng)極A1、第二陽(yáng)極A2，偏轉(zhuǎn)電極Dx和Dy全部連在一起，調(diào)節(jié)聚焦旋鈕，使加速電壓Ua為800V、900V，這時(shí)，電子束進(jìn)入加速電極后在零電場(chǎng)中作勻速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)熒光屏上形成一個(gè)光斑，為使電子束聚焦，將螺線管接上勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流I，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B，觀察熒光屏上第一次磁聚焦，繼續(xù)加大勵(lì)磁電流I，將觀察到第二次聚焦，第三次聚焦，設(shè)加速電壓為Ua，并設(shè)三次聚焦的勵(lì)磁電流分別為I1、I2、I3，然后再把I1、I2、I3折算為相當(dāng)于第一次聚焦時(shí)的平均勵(lì)磁電流I，即加權(quán)平均值。
根掘下列公式(1)(2)可計(jì)算出電子荷質(zhì)比 B＝μ0nICosβ(2) 式中 μ0＝4π×10-7H·m-1n＝螺線管匝數(shù) L＝螺線管長(zhǎng)度D＝螺線管直徑 上述技術(shù)存在的缺點(diǎn)是由于受顯示器(8SJ31示波管)的限制，電子偏轉(zhuǎn)的演示，只能從示波管的熒光屏上觀察到光點(diǎn)位移，而不能觀察到由電子槍發(fā)射電子光束的具體形象變化。同時(shí)，電子束在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡在教學(xué)中也只能從理論上給以解釋及示意，因此，給學(xué)生只能是一個(gè)很抽象的概念。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述存在的不足，而提供一種專用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)用的、從裝置上能直接觀察到立體形象的電子束在均勻磁場(chǎng)中的各種運(yùn)動(dòng)軌跡、測(cè)試方法簡(jiǎn)便，能提高測(cè)量精度的電子荷質(zhì)比的測(cè)試裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來(lái)完成的，它主要由聚焦型三維洛倫茲力管、亥姆霍茲線圈、數(shù)顯移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)組成，所述的聚焦型三維洛化茲力管是一個(gè)內(nèi)裝電子發(fā)射槍的球形透明玻璃外殼、通過加以燈絲電壓和加速電壓后在管內(nèi)能發(fā)射綠色的三維形象電子束的管子。
所述的亥姆霍茲線圈是兩個(gè)用有機(jī)玻璃骨架繞以漆包銅線的線圈，且兩線圈安裝在同一軸線上相互平行，并安裝在一支架上，聚焦型三維洛倫茲力管置于兩線圈中心位置并可正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
所述的支架上固定有數(shù)顯移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)的移動(dòng)標(biāo)尺，并置于聚焦型三維洛倫茲力管的前面，其相對(duì)的聚焦型三維洛倫茲力管后面安裝有反射鏡面并固定在線圈上。
本實(shí)用新型為大專院校提供了一種新的演示型實(shí)驗(yàn)儀器，通過演示能清晰地觀察到三維電子束形象及電子束在磁場(chǎng)中各種運(yùn)動(dòng)軌跡，使學(xué)生對(duì)電子束及電子束在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡由原來(lái)非常抽象的概念，通過實(shí)驗(yàn)后有了感性的認(rèn)識(shí)，不但拓寬了學(xué)生的視野，還加深了對(duì)“洛倫茲力”的認(rèn)識(shí)；由于裝置能發(fā)射電子束的封閉圓環(huán)，因此，利用上述新的技術(shù)方法，能進(jìn)行電子荷質(zhì)比的測(cè)試；它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)試方法簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的數(shù)顯移動(dòng)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的介紹附圖2所示，本實(shí)用新型是由聚焦型三維洛倫茲力管21、亥姆霍茲線圈22、數(shù)顯移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)23和安裝支架24組成。其中聚焦型三維洛化茲力管21是一個(gè)內(nèi)裝電子發(fā)射槍25的球形透明玻璃外殼26、通過加以燈絲電壓和加速電壓后在管內(nèi)能發(fā)射綠色的三維形象電子束的管子；亥姆霍茲線圈22是兩個(gè)有效直徑為316mm的有機(jī)玻璃骨架繞以130匝漆包銅線的線圈，它們被安裝在同一軸線，相互平行，且中心距離相等于該線圈半徑，兩線圈加以電流后，其中心能產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)；數(shù)顯移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)23是由可左右滑動(dòng)，并由數(shù)顯表27顯示移動(dòng)距離，準(zhǔn)確度為0.01mm的標(biāo)尺28和反射鏡面29組成，其作用是當(dāng)管內(nèi)電子束調(diào)節(jié)成完全封閉的圓形軌跡時(shí)，測(cè)量該圓的直徑。上述部件均安裝在特制的支架24上，構(gòu)成一個(gè)完整的測(cè)試裝置。
本實(shí)用新型將兩個(gè)有效直徑為316mm的線圈22安裝在支架24上，兩線圈同軸且平行，聚焦型三維洛倫茲力管21置于兩線圈22中心位置，并可轉(zhuǎn)動(dòng)±30度角度，測(cè)量機(jī)構(gòu)中的移動(dòng)標(biāo)尺28固定在支架24上，并置于洛倫茲力管21的前面，其相對(duì)的聚焦型三維洛倫茲力管21后面安裝反射鏡面29，并固定在線圈22上，見附圖3所示。
當(dāng)一個(gè)電荷以速度υ垂直進(jìn)入均勻磁場(chǎng)時(shí)，電子要受到洛倫茲力的作用，它的大小可由公式f＝eυB(1)所決定，由于力的方向是垂直于速度的方向，則電子運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)圓，有 其中r是電子運(yùn)動(dòng)圓周的半徑，由于洛倫茲力就是電子作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，因此 即 電子束在加速電壓U的加速下，電子的動(dòng)能為 由公式(3)、(4)、(5)可得 因此，通過測(cè)量電子束圓軌跡的半徑r，已知加速電壓U和B的關(guān)系就可測(cè)得電子荷質(zhì)比值。(e/m) 式中e-電荷量m-電子質(zhì)量U-加速電壓R-電子束圓軌跡半徑

(N為單個(gè)亥姆霍茲線圈匝數(shù)，R為線圈半徑，I為勵(lì)磁電流) 給聚焦型三維洛倫茲力管通以燈絲電壓6.3V，加速電壓120V，管內(nèi)的電子發(fā)射槍能發(fā)射出綠色的直線狀三維電子束，向亥姆霍茲線圈供以1A左右電流，使兩線圈的中心位置產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)洛倫茲力管使管內(nèi)的電子束與磁場(chǎng)垂直，電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡為一個(gè)封閉圓，調(diào)節(jié)洛倫茲力管使電子束與磁場(chǎng)不垂直，電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線狀態(tài)。同時(shí)，改變亥姆霍茲線圈的勵(lì)磁電流，即改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，可觀察到電子偏轉(zhuǎn)(即電子束光環(huán)大小)的變化。
電子荷質(zhì)比測(cè)試的步驟是 1、給聚焦型三維洛倫茲力管通以燈絲電壓6.3V，加速電壓120V，當(dāng)聚焦型三維洛倫茲力管內(nèi)的電子束成一個(gè)完全封閉圓。(即電子束與磁場(chǎng)垂直時(shí))； 2、將數(shù)顯移動(dòng)標(biāo)尺上黑白分界的中心線對(duì)準(zhǔn)電子束發(fā)射槍口處，數(shù)顯表置“0”，然后再將標(biāo)尺往左移至電子束圓的左端點(diǎn)，采用同樣的方法，測(cè)量出電子束圓的直徑； 3、測(cè)量時(shí)，標(biāo)尺中心線應(yīng)與電子束圓環(huán)的直徑端點(diǎn)和反射鏡內(nèi)的圓壞直徑端點(diǎn)形成三點(diǎn)一直線，然后讀取數(shù)顯表的讀數(shù)； 4、固定加速電壓不變，改變數(shù)次亥姆霍茲線圈的勵(lì)磁電流分別用相同方法測(cè)量電子束圓的直徑，然后折算成半徑，代入公式，計(jì)算出不同勵(lì)磁電流狀況下的電子荷質(zhì)比，取其平均值。
權(quán)利要求1.一種電子荷質(zhì)比的測(cè)試裝置，它主要由聚焦型三維洛倫茲力管(21)、亥姆霍茲線圈(22)、數(shù)顯移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)(23)組成，所述的聚焦型三維洛化茲力管(21)是一個(gè)內(nèi)裝電子發(fā)射槍(25)的球形透明玻璃外殼(26)、其通過加以燈絲電壓和加速電壓后在管內(nèi)能發(fā)射綠色的三維形象電子束的管子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子荷質(zhì)比的測(cè)試裝置，其特征在于所述的亥姆霍茲線圈(22)是兩個(gè)用有機(jī)玻璃骨架繞以漆包銅線的線圈，且兩線圈安裝在同一軸線上相互平行，并安裝在一支架(24)上，聚焦型三維洛倫茲力管(21)置于兩線圈中心位置并可正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子荷質(zhì)比的測(cè)試裝置，其特征在于所述的支架(24)上固定有數(shù)顯移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)(23)的移動(dòng)標(biāo)尺(28)，并置于聚焦型三維洛倫茲力管(21)的前面，其相對(duì)的聚焦型三維洛倫茲力管(21)后面安裝有反射鏡面(29)并固定在線圈(22)上。
專利摘要一種電子荷質(zhì)比的測(cè)試裝置，它主要由聚焦型三維洛倫茲力管、亥姆霍茲線圈、數(shù)顯移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)組成，所述的聚焦型三維洛化茲力管是一個(gè)內(nèi)裝電子發(fā)射槍的球形透明玻璃外殼、其通過加以燈絲電壓和加速電壓后在管內(nèi)能發(fā)射綠色的三維形象電子束的管子；所述的亥姆霍茲線圈是兩個(gè)用有機(jī)玻璃骨架繞以漆包銅線的線圈，且兩線圈安裝在同一軸線上相互平行，并安裝在一支架上，聚焦型三維洛倫茲力管置于兩線圈中心位置并可正反向轉(zhuǎn)動(dòng)；它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)試方法簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確度高，能拓寬學(xué)生的視野，加深對(duì)“洛倫茲力”的認(rèn)識(shí)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G09B23/18GK201011596SQ200720106358
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者樂培界, 斯公壽 申請(qǐng)人:樂培界