專利名稱：用于電子荷質(zhì)比測試的測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種專用于電子偏轉和電子荷質(zhì)比的測試裝置，屬于教學用物理實驗裝置。

背景技術：
目前，大專院校在開展“電子偏轉和電子荷質(zhì)比測試”的實驗項目時，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。為使電子束能到達熒光屏13上的任何一點，必須使電子束在兩個互相垂直的方向都能偏轉，稱電子偏轉，示波管11電偏轉所需要的電場由兩對互相垂直的偏轉板提供，見附圖1所示的Dx和Dy，改變偏轉電壓將使熒光屏13上的光點位移。電子荷質(zhì)比測試方法是按圖1所示，將示波管的加速電極，第一陽極A1、第二陽極A2，偏轉電極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，電子束進入加速電極后在零電場中作勻速運動，到達熒光屏上形成一個光斑，為使電子束聚焦，將螺線管接上勵磁電源，調(diào)節(jié)勵磁電流I，改變磁感應強度B，觀察熒光屏上第一次磁聚焦，繼續(xù)加大勵磁電流I，將觀察到第二次聚焦，第三次聚焦，設加速電壓為Ua，并設三次聚焦的勵磁電流分別為I1、I2、I3，然后再把I1、I2、I3折算為相當于第一次聚焦時的平均勵磁電流I，即加權平均值。
根掘下列公式(1)(2)可計算出電子荷質(zhì)比 B＝μ0nICosβ(2) 式中 μ0＝4π×10-7H·m-1n＝螺線管匝數(shù) L＝螺線管長度D＝螺線管直徑 上述技術存在的缺點是由于受顯示器(8SJ31示波管)的限制，電子偏轉的演示，只能從示波管的熒光屏上觀察到光點位移，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，電子束在均勻磁場中的運動軌跡在教學中也只能從理論上給以解釋及示意，因此，給學生只能是一個很抽象的概念。

發(fā)明內(nèi)容
本實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實驗用的、從裝置上能直接觀察到立體形象的電子束在均勻磁場中的各種運動軌跡、測試方法簡便，能提高測量精度的電子荷質(zhì)比的測試裝置。
本實用新型的目的是通過如下技術方案來完成的，它主要由聚焦型三維洛倫茲力管、亥姆霍茲線圈、數(shù)顯移動測量機構組成，所述的聚焦型三維洛化茲力管是一個內(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用有機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動。
所述的支架上固定有數(shù)顯移動測量機構的移動標尺，并置于聚焦型三維洛倫茲力管的前面，其相對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。
本實用新型為大專院校提供了一種新的演示型實驗儀器，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中各種運動軌跡，使學生對電子束及電子束在磁場中的運動軌跡由原來非常抽象的概念，通過實驗后有了感性的認識，不但拓寬了學生的視野，還加深了對“洛倫茲力”的認識；由于裝置能發(fā)射電子束的封閉圓環(huán)，因此，利用上述新的技術方法，能進行電子荷質(zhì)比的測試；它具有結構簡單，使用方便，測試方法簡便，準確度高等特點。

圖1是現(xiàn)有技術的測試裝置結構示意圖。
圖2是本實用新型的測試結構示意圖。
圖3是本實用新型的數(shù)顯移動測量裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型作詳細的介紹附圖2所示，本實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)顯移動測量機構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是兩個有效直徑為316mm的有機玻璃骨架繞以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；數(shù)顯移動測量機構23是由可左右滑動，并由數(shù)顯表27顯示移動距離，準確度為0.01mm的標尺28和反射鏡面29組成，其作用是當管內(nèi)電子束調(diào)節(jié)成完全封閉的圓形軌跡時，測量該圓的直徑。上述部件均安裝在特制的支架24上，構成一個完整的測試裝置。
本實用新型將兩個有效直徑為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，并可轉動±30度角度，測量機構中的移動標尺28固定在支架24上，并置于洛倫茲力管21的前面，其相對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。
當一個電荷以速度υ垂直進入均勻磁場時，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，則電子運動的軌跡是一個圓，有 其中r是電子運動圓周的半徑，由于洛倫茲力就是電子作圓周運動的向心力，因此 即 電子束在加速電壓U的加速下，電子的動能為 由公式(3)、(4)、(5)可得 因此，通過測量電子束圓軌跡的半徑r，已知加速電壓U和B的關系就可測得電子荷質(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為單個亥姆霍茲線圈匝數(shù)，R為線圈半徑，I為勵磁電流) 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，調(diào)節(jié)洛倫茲力管使管內(nèi)的電子束與磁場垂直，電子束的運動軌跡為一個封閉圓，調(diào)節(jié)洛倫茲力管使電子束與磁場不垂直，電子束的運動軌跡為螺旋線狀態(tài)。同時，改變亥姆霍茲線圈的勵磁電流，即改變磁感應強度，可觀察到電子偏轉(即電子束光環(huán)大小)的變化。
電子荷質(zhì)比測試的步驟是 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，當聚焦型三維洛倫茲力管內(nèi)的電子束成一個完全封閉圓。(即電子束與磁場垂直時)； 2、將數(shù)顯移動標尺上黑白分界的中心線對準電子束發(fā)射槍口處，數(shù)顯表置“0”，然后再將標尺往左移至電子束圓的左端點，采用同樣的方法，測量出電子束圓的直徑； 3、測量時，標尺中心線應與電子束圓環(huán)的直徑端點和反射鏡內(nèi)的圓壞直徑端點形成三點一直線，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磁電流分別用相同方法測量電子束圓的直徑，然后折算成半徑，代入公式，計算出不同勵磁電流狀況下的電子荷質(zhì)比，取其平均值。
權利要求1.一種電子荷質(zhì)比的測試裝置，它主要由聚焦型三維洛倫茲力管(21)、亥姆霍茲線圈(22)、數(shù)顯移動測量機構(23)組成，所述的聚焦型三維洛化茲力管(21)是一個內(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)權利要求1所述的電子荷質(zhì)比的測試裝置，其特征在于所述的亥姆霍茲線圈(22)是兩個用有機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動。
3.根據(jù)權利要求1所述的電子荷質(zhì)比的測試裝置，其特征在于所述的支架(24)上固定有數(shù)顯移動測量機構(23)的移動標尺(28)，并置于聚焦型三維洛倫茲力管(21)的前面，其相對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)顯移動測量機構組成，所述的聚焦型三維洛化茲力管是一個內(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用有機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動；它具有結構簡單，使用方便，測試方法簡便，準確度高，能拓寬學生的視野，加深對“洛倫茲力”的認識等特點。
文檔編號G09B23/18GK201011596SQ200720106358
公開日2008年1月23日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權日2007年2月6日
發(fā)明者樂培界, 斯公壽 申請人:樂培界