Устройство газоразрядной трубки и принцип получения видимого электронного пучка

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 8Следующая ⇒

Газоразрядная трубка с накаливаемым катодом служит для получения видимого электронного пучка. Внутри газоразрядной трубки, имеющей форму шара, находится система электродов , называемая электронной пушкой, для получения и фокусировки потока электронов.

В электронную пушку входит накаливаемый катод К, модулятор Мод и анод А.(Рис. 6)

Эмитируемые раскалённым катодом электроны ускоряются электрическим полем и, за счёт определённой формы электрического поля между катодом, модулятором и анодом, собираются в электронный пучок.

Для получения видимого электронного пучка и дальнейшей фокусировки электронов служит водород, поступающий из водородного генератора, который находится рядом с электронной пушкой. Водородный генератор представляет собой полый цилиндр из гидрида титана, внутри которого расположена нить накала.

При обычных температурах водородный генератор поглощает большое количество водорода, а при нагревании отдаёт его обратно. В зависимости от температуры накала водородный генератор выделяет в трубку такое количество водорода, которое способствует газовой фокусировке электронов. Суть газовой фокусировки заключается в следующем: электроны, вылетевшие с катода и ускоренные электрическим полем, ионизируют атомы водорода. Образующийся положительный заряд ионов за счёт кулоновских сил притяжения компенсирует силы отталкивания между электронами, удерживая их в узком пучке.

Для создания магнитного поля применяются катушки Гельмгольца. Они располагаются так, что электронный пучок находится в области однородности магнитного поля катушек.

Соответствующие расчеты для определения удельного заряда электрона дают формулу вида:

(10)

где - ускоряющее напряжение на аноде., - радиус окружности, по которой движутся электроны, B- индукция магнитного поля.

Экспериментальные установки

1. Метод магнитной фокусировки

Установка для эксперимента смонтирована на основе осциллографа ЭО-6. Для генерирования электронов, движущихся под малыми углами к оси электронного пучка, используется электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) с малым диаметром экрана. ЭЛТ помещается в соленоид (рис.7), который создает магнитное поле, параллельное оси ЭЛТ. Питание соленоида осуществляется от источника постоянного тока напряжением 30-50 вольт.

Клеммы соленоида выведены на переднюю панель осциллографа.

Ток соленоида устанавливается реостатом и измеряется амперметром. Индукция магнитного поля на оси соленоида определяется по формуле:

B=μ₀NI/2L (cosφ₁-cosφ₂), (11)

где N и L –число витков и длина соленоида соответственно, а φ₁ и φ₂- углы, показанные на рисунке 7. Как видно из рисунка:

Тогда формула 11 перепишется в виде:

(12)

2. Метод магнетрона

В настоящей работе для определения удельного заряда электрона используется магнетрон с цилиндрическими катодом и анодом. Радиус катода а=0.9 мм, анода-b=9,6 мм. Cхема включения лампы приведена на рис.8.

Лампа помещена внутрь соленоида. Питание соленоида осуществляется от источника постоянного тока.

3.Газоразрядная трубка.

Для питания электронной пушки и водородного генератора газоразрядной трубки служит источник постоянного тока ВУП-2 (включение через октаэдный разъем). Для создания однородного магнитного поля на катушки Гельмгольца подается напряжение от источника постоянного тока ИЭПП-1. Ток, подаваемый на катушки Гельмгольца, контролируется амперметром и вольтметром.

Проведение эксперимента

Определение удельного заряда электрона методом магнитной фокусировки

1. Собрать схему питания соленоида по рис. 7.

2. Включить осциллограф в сеть переменного тока и получить на экране трубки светящееся пятно.

3. Включить питание соленоида, и постепенно увеличивая ток, добиться того, чтобы изображение на экране стянулось в точку. При этом шаг винта движения электронов будет равен расстоянию ℓ от центра пластин до экрана трубки. Записать значение тока, текущего при этом через соленоид.

4. По формуле 12 вычислить магнитную индукцию В, а по формуле 8 – удельный заряд электрона.

5. Формула 8 справедлива для случая, когда электроны проходят 1 виток спирали. Если в опыте, после первой фокусировки электронов, увеличивать ток соленоида, на экране изображение будет размываться, а затем снова соберется в светящуюся точку и так далее. Второе прохождение электронов под влиянием магнитного поля через фокус происходит в том случае, когда электроны на пути от отклоняющих пластин к экрану проходят 2 витка спирали. Плавно увеличивая ток, получит вторую и третью фокусировки пучка электронов на экране, записать значение токов. Для каждого случая вычислить магнитную индукцию и удельный заряд, учитывая изменения шага винта движения электронов.

6. Рассчитать относительную и абсолютную ошибки полученных результатов по отношению к табличным данным.

Примечания: для расчета искомых величин использовать следующие данные: U = 450 В; N=1000 витков; L = 8 см, r= 3,5 см, ℓ =9 см

Метод магнетрона

1. Установить магнетрон в середину соленоида;

2. Схему (рис. 8) включить в цепь переменного тока;

3. Установить с помощью потенциометра R₁ анодное напряжение 0,5 -1,5 В. Прогрев лампы и установление анодного тока длятся 3-5 мин.

4. Включить источник тока;

5. Подать на соленоид напряжение от источника постоянного тока В-24. Изменяя ток соленоида от 0 до 10 А, исследовать зависимость I_a=f(I) при трёх фиксированных значениях анодного напряжения.

6. Данные измерений занести в таблицу 1:

Таблица 1

№№	U_a1=		U_a2=		U_a3=
№№	I, A	I_а ,мкА	I, A	I_a, мкА	I,A	I_а,мкА

7. Построить кривые зависимости анодного тока I_a лампы от тока соленоида I при фиксированных значениях анодного напряжения, в результате чего получить сбросовые характеристики;

8. Для каждого значения анодного напряжения определить значения силы тока в соленоиде I_кр, при которых кривые I_a=f(I) круто падают. Наиболее правильно брать значения I_кр из верхней части участка спада сбросовой характеристики;

9. Используя найденные значения тока I_кр, вычислить критические значения магнитной индукции по формуле (11);

10. Вычислить по формуле 9 отношение e/m для разных значений анодного напряжения U_a. Найти среднее значение <e/m>. Оценить ошибки измерения.

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 510; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!