Лабораторная работа № 6

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ПРИБОРА

С МАГНИТНОЙ ФОКУСИРОВКОЙ

 

I. Цель работы

 Изучение основных характеристик и параметров магнитной линзы в электронно-лучевом приборе (ЭЛП).

 

           II. Предварительное задание

Подготовить ответы на следующие вопросы [6, стр 182 - 188]:

1. Короткая магнитная линза, конструкция и распределение магнитного поля;

2. Силы, действующие на электрон, влетающий в магнитную линзу;

3. Конструкция экспериментального электронно-лучевого прибора и формирование изображения на экране;

4. Свойств короткой магнитной линзы.

    

    III. Объект исследования и измерительное оборудование

Исследуемая магнитная линза представляет собой катушку, по которой пропускается ток. Для исследования свойств магнитной линзы используется специальный электронно-лучевой прибор (ЭЛП) (рис.1), содержащий электронно-оптическую систему с магнитной фокусировкой луча: катод (К), модулятор (М), ускоряющий электрод (УЭ) и экран. Катушка располагается с

Рис.1. Конструкция экспериментального ЭЛП

внешней стороны прибора. Внутри цилиндра, выполняющего роль анода, вмонтирована мелкоструктурная сетка. Несфокусированный электронный поток частично задерживается элементами сетки, в результате чего на экране возникает изображение, в котором темные места соответствуют элементам сетки, а яркие - промежуткам между ними. При пропускании тока через катушку изображение поворачивается за счет действия линзы.

Измерения проводятся на лабораторном стенде, содержащем блок с ЭЛП, источники питающих напряжений с выведенными на переднюю панель регулировками, а также приборы для измерений токов и напряжений. Для определения угла поворота можно использовать специальную пленку с угловыми делениями, укрепленную на экране ЭЛП.

 

IV. Задание и порядок выполнения эксперимента

1. Подготовить к работе экспериментальную установку:

- включить напряжение накала ЭЛП;

- включить источник напряжения модулятора и установить напряжение в диапазоне -50 ¸ -30 В;

- включить источник тока катушки магнитной линзы;

- включить источник напряжения на ускоряющем электроде и установить напряжение 400 - 450 В;

- включить источник анодного напряжения и установить напряжение  _а»1 кВ.

2. Снять и построить на одном графике зависимости угла поворота изображения сетки на экране от тока катушки магнитной линзы при нескольких значениях U _а анодного напряжения. Ток катушки изменять в диапазоне 20 – 100 мА; число используемых значений U _а должно быть не менее пяти; диапазон значений U _а выбирается по указанию преподавателя.

Внимание! В процессе измерений во избежание прожигания экрана необходимо не допускать стягивания изображения сетки в точку.

3. Для одного из значений анодного напряжения, выбранного по указанию преподавателя, определить ток катушки магнитной линзы, обеспечивающий фокусирование электронного потока на экране.

Внимание! Измерения необходимо проводить под наблюдением преподавателя, допуская режим фокусирования лишь в течение короткого времени.

4. Проверить согласование с теорией характера экспериментальных зависимостей угла поворота изображения от анодного напряжения.

Указание. По результатам выполнения п.2 построить зависимости угла поворота изображения j от анодного напряжения U _а в функциональных координатах j= f (1/Ö U _а).

5. Рассчитать ток катушки магнитной линзы, обеспечивающий фокусирование электронного потока на экране, и сравнить результаты расчёта с полученными в п.3.

 

V. Методические указания

Фокусное расстояние f магнитной линзы определяется соотношением

                                        1/ f = 1/ l ₁ + 1/ l ₂,                                                   (1.1)

где l ₁ - расстояние от объекта до плоскости короткой магнитной линзы; l ₂ - расстояние от изображения до плоскости короткой магнитной линзы.

Число ампер-витков фокусирующей катушки IN связано с анодным напряжением U _a (В), радиусом катушки R (рис.1) и фокусным расстоянием f:

                                      ,                                                  (1.2)

где для исследуемого ЭЛП R =1,75см, N =2000.

Угол поворота плоскости траектории электрона после прохождения линзы определяется как

                                    ,                                                (1.3)

где H - напряжённость магнитного поля на оси фокусирующей катушки при различных координатах z, отсчитываемых от плоскости линзы.

 

VI. Отчет

Отчет по работе составляется индивидуально каждым и должен содержать:

- Титульный лист с названием работы, датой выполнения, фамилией и группой автора, фамилией преподавателя.

- Чертеж экспериментального ЭЛП;

- Наименование каждого раздела задания и результаты его выполнения в виде графиков, расчетов и подробных комментариев;

- Выводы, содержащие критическую оценку полученных результатов.

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

 

1.Розанов Л.Н. Вакуумная техника. – М.: Высшая школа, 2007.

2.Клейнер Э.Ю. Основы теории электронных ламп. М.: Высшая школа, 1974

3. Воробьев М.Д. Полупроводниковая и вакуумная электроника. М.: Издательский дом МЭИ, 2010.

4.Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т.2., М.: Высшая школа, 1972.

5.Воробьев М.Д. Движение электронов в электрических и магнитных полях. Основы электронной оптики. М., Изд-во МЭИ, 2016.

6.Сушков А.Д. Вакуумная электроника: Физико-технические основы. СПб.: Изд-во «Лань», 2004