電子束演示器
型號(hào)：DL08-1353
一、概 述
電子書演示器采用JG-4充氣型靜電偏轉(zhuǎn)陰極射線演示管（簡(jiǎn)稱電子束管）。當(dāng)管子各電極加上工作電壓之后，自陰極射出的具有一定能量的電子束，使管內(nèi)的惰性氣體電離發(fā)光，形成細(xì)而明亮的光束，顯示了電子束的徑跡，該儀器的一側(cè)裝有小黑板，可不用暗室進(jìn)行教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，本儀器的主要用途為：（1）演示加速后的電子，在沒有外來(lái)電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用時(shí)，按直線運(yùn)動(dòng)。（2）觀察電子束在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生的偏轉(zhuǎn)。（3）觀察電子束在磁場(chǎng)中所受的洛侖茲力。（4）說(shuō)明熱電子發(fā)射現(xiàn)象等。該儀器還具有價(jià)格低廉，體積小，重量輕，使用方便，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
二、技 術(shù) 指 標(biāo)
1、加速極電壓 0～200伏 連續(xù)可調(diào)
2、偏轉(zhuǎn)板電壓
電壓幅度 0～40伏連續(xù)可調(diào)
電壓方向 上正、斷路、下正三檔
3、電源 220V±10% 50Hz
4、功率消耗 小于8瓦
5、連續(xù)工作時(shí)間 一小時(shí)
6、使用環(huán)境條件：
溫 度 0～＋40℃
相對(duì)濕度 不大于90%（40℃）
7、外形尺寸 約21×14×21㎝
8、重量 約1.5公斤
面 板 控 制 器
1、開（S1）儀器電源開關(guān)，當(dāng)此開關(guān)扳向“開”時(shí)，電子束管燈絲有暗紅光出現(xiàn)，說(shuō)明儀器已接通電源。
2、加速極電壓（RP1）加速極電壓（加速極與陰極間的電壓）幅度控制電位器。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，加速極電壓為零，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，加速極電壓高約為200伏，電子束的徑跡亮。使用時(shí)，調(diào)節(jié)加速極電壓到一定值，使陰極射線形成一束可見光跡即可。
3、偏轉(zhuǎn)板電壓（RP2）控制兩偏轉(zhuǎn)板電壓幅度的電位器。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，兩偏轉(zhuǎn)板電壓增大，則電子束偏轉(zhuǎn)角度增大。
4、偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)（S2）開關(guān)向上扳動(dòng)時(shí)（上正），上偏轉(zhuǎn)極電勢(shì)高于下偏轉(zhuǎn)板，電子束向上偏轉(zhuǎn)。開關(guān)向下扳動(dòng)時(shí)（下正），下偏轉(zhuǎn)板電勢(shì)高于上偏轉(zhuǎn)板，電子束則向偏轉(zhuǎn)。開關(guān)在“斷路”位置時(shí)，則電子束沿直線進(jìn)行。（因電子束管不用屏蔽罩，本儀器變壓器的漏磁，地磁對(duì)電子束的直線進(jìn)行有一定的影響）
三、工作原理
電子束演示器由電子束管，作為背景的小黑板，控制及電源組合三個(gè)部分組成。
電子束管形似示波管，但結(jié)構(gòu)比較特殊，陰極與絲極聯(lián)合在一起，工作時(shí)，陰極被燈絲加熱而發(fā)射電子，這些逸出陰極作布朗運(yùn)動(dòng)的電子，受到加速極（陽(yáng)極）電場(chǎng)力作用作定向的運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)圓柱筒形的控制極上的小孔，形成電子束，控制極是和陰極連在一起的。因?yàn)樵摴茏訜o(wú)專門的第二陽(yáng)極（聚焦陽(yáng)極），經(jīng)過(guò)加速極的圓小孔的電子束，又會(huì)逐漸發(fā)散開來(lái)，（散焦）。該管內(nèi)的一對(duì)偏轉(zhuǎn)板，除了演示電子在電場(chǎng)作用下的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還起了使電子束會(huì)聚（聚焦）的作用，如使兩偏轉(zhuǎn)板的電位低于加速極電勢(shì)約30伏，則聚焦?fàn)顟B(tài)jia。
電子束本身憑肉眼看不到的，該管抽真空后，充入一定壓強(qiáng)的混合惰性氣體，電子受到加速極電場(chǎng)力的作用，具有一定的能量，在它前進(jìn)的路程中，與惰性氣體分子碰撞，使氣體電離，產(chǎn)生輝光放電而產(chǎn)生綠光，這樣就能在電子所經(jīng)過(guò)的路徑上看到光跡。
在沒有外來(lái)磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用。電子束是按直線進(jìn)行的，如果我們把電子束管按管的軸線沿水平方向放置，用一蹄形磁鐵，N極朝向讀者，S極朝向里面自上而下靠近電子束管，則電子在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力（洛侖茲力）的作用電子向下方向偏轉(zhuǎn)（見圖一）（電子受磁場(chǎng)作用的方向與磁力線方向，電子流的方向關(guān)系可用左手定則確定，必須注意電子運(yùn)動(dòng)方向自左向右，即電流方向自右向左）。
電子束管內(nèi)還裝有一對(duì)偏轉(zhuǎn)板，在偏轉(zhuǎn)板上加上一定的電壓（本儀器演示時(shí)兩偏轉(zhuǎn)板的電勢(shì)差連續(xù)調(diào)節(jié)范圍0～±40伏）可以觀察電子在電場(chǎng)力作用下的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)（S2）向上扳動(dòng)時(shí)（上正）上偏轉(zhuǎn)板上的電勢(shì)高于下偏轉(zhuǎn)板的電勢(shì)，因電子帶負(fù)電，在電場(chǎng)力作用下，運(yùn)動(dòng)徑跡向上偏轉(zhuǎn)，當(dāng)開關(guān)（S2）扳向“下正”位置時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)徑跡向下偏轉(zhuǎn)，電子在兩偏轉(zhuǎn)板的空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)為一拋物線，在離開偏轉(zhuǎn)板間的電場(chǎng)后，則為一直線運(yùn)動(dòng)。此直線的偏轉(zhuǎn)角的大小與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比，與電子運(yùn)動(dòng)速度平方成反比，也就是說(shuō)與加速極電壓成反比。
電子束演示器的電路見電原理，主要由電源變壓器T1、V1～4組成的橋式整流電路，π形濾波電路，加速極電壓控制電位器RP1，及偏轉(zhuǎn)板電壓電路等組成。偏轉(zhuǎn)板電壓采用加速極電壓同一直流電源，經(jīng)分壓后供給。
四、使 用 方 法
裝上演示管，演示管座缺口朝下，使上偏轉(zhuǎn)板在上面，且與水平面平行把演示管固定在支架上，裝上小黑板（用二螺釘擰緊）把加速極電壓電位器（RP1）逆時(shí)針旋到底，偏轉(zhuǎn)板電壓電位器（RP2）逆時(shí)針旋到底偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)（S2）置于“斷路”位置。插上電源，把電源開關(guān)扳到“開”位置，演示管燈絲發(fā)出暗紅光預(yù)熱5分鐘后，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)加速極電壓電位器（RP1）使演示管出現(xiàn)細(xì)亮的綠素光束（電子束是看不到顏色的，是電子受到加速極電場(chǎng)力的作用與惰性氣體產(chǎn)生碰撞，使氣體電離，產(chǎn)生輝光放電）。
實(shí)驗(yàn)一 觀察電子束在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)
將電子束偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)扳到“上正”位置，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)板電壓電位器（RP2），電子束則向上偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)板之間電壓越大，則電子束偏轉(zhuǎn)的角度也越大。如將電子束偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)扳到“下正”位置，電子束則向下偏轉(zhuǎn)。如果保持偏轉(zhuǎn)板的電壓大小不變，改變加速極的電壓，可以看到加速極的電壓減小，則電子束偏轉(zhuǎn)的角度反而增大，這是因?yàn)榧铀贅O電壓低，則電子的水平方向速度變小，電子在偏轉(zhuǎn)板中受電場(chǎng)力作用的時(shí)間加長(zhǎng)，所以偏轉(zhuǎn)的角度增大。但此時(shí)電子束的徑跡輝度變暗。
實(shí)驗(yàn)二 觀察電子束在磁場(chǎng)中所受的洛侖茲力
將電子束偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)扳到“斷路”位置，將磁鐵靠近演示管，則電子受到洛侖茲力作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向可用左手定則確定之（電子流方向與電流方向相反）
此外該演示管還可說(shuō)明熱電子發(fā)射及電子束按直線進(jìn)行諸現(xiàn)象。
五、注 意 事 項(xiàng)
1、演示管系充氣的管子，陰極發(fā)射電子的同時(shí)，受到惰性氣體電離的正離子的轟擊，所以管子的壽命較短，為延長(zhǎng)演示管的使用壽命，儀器使用前，一定要把加速極電壓旋轉(zhuǎn)逆時(shí)針旋到底。預(yù)熱五分鐘后，再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)加速極電壓旋鈕，旋到底，供學(xué)生觀察，暫時(shí)不觀察時(shí)，應(yīng)將加速極電壓旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，待需觀察時(shí)，再加上加速極電壓。儀器使用結(jié)束時(shí)，先把加速極電壓電位器旋鈕逆時(shí)針旋到底，偏轉(zhuǎn)板電壓電位器逆時(shí)針方向旋到底，電子束偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)扳到“斷路”位置。
2、儀器應(yīng)存放在陰涼、干燥、通風(fēng)的地方，存放滿半年。必須開機(jī)一次，開機(jī)時(shí)間為一小時(shí)，開機(jī)時(shí)可不裝演示管
