静态场的应用 (2)优秀PPT.ppt

静态场的应用第一页，本课件共有36页一、电偏转和磁偏转的应用一、电偏转和磁偏转的应用（一）阴极射线示波管（一）阴极射线示波管 图图1 1 阴极射线示波管阴极射线示波管 第二页，本课件共有36页 图图1 1说明了阴极射线示波管说明了阴极射线示波管(cathod-ray(cathod-ray oscilloscopeoscilloscope）的基本特征。管体由玻璃制成，并被抽成）的基本特征。管体由玻璃制成，并被抽成高度真空，阴极被灯丝加热后发射电子，阳极与阴极间有高度真空，阴极被灯丝加热后发射电子，阳极与阴极间有几百伏的电位差，电子朝向阳极加速。阳极上有一个小孔几百伏的电位差，电子朝向阳极加速。阳极上有一个小孔允许极细的一束电子通过，这些被加速的电子将进入偏转允许极细的一束电子通过，这些被加速的电子将进入偏转区，在那里它们发生水平和垂直两个方向上的偏转。最后，区，在那里它们发生水平和垂直两个方向上的偏转。最后，这些电子轰击一个由能发射可见光的物质（碘）所覆盖的这些电子轰击一个由能发射可见光的物质（碘）所覆盖的荧光屏的内表面，发出可见光而生成图像。荧光屏的内表面，发出可见光而生成图像。设电子从阴极表面上发射出来的初速度为零，设电子从阴极表面上发射出来的初速度为零，V V1 1为阳极和为阳极和阴极之间的电位差，电子到达阳极时的速度可由其动能的增益阴极之间的电位差，电子到达阳极时的速度可由其动能的增益而求得为而求得为 第三页，本课件共有36页设水平偏转板间不存设水平偏转板间不存在电位差，而上垂直在电位差，而上垂直偏转板对下板的电位偏转板对下板的电位差为差为V V0 0 ,则电子在穿则电子在穿越水平偏转板时未受越水平偏转板时未受到影响而在穿越垂直到影响而在穿越垂直偏转板时受到一个沿偏转板时受到一个沿 z z 方向的力的作用。方向的力的作用。电子离开垂直偏转区电子离开垂直偏转区时时x xd d，此时其垂直，此时其垂直位移如图位移如图 2 2所示。忽所示。忽略电场的边缘效应，略电场的边缘效应，垂直偏转板内的电场垂直偏转板内的电场 图图 2 2强度为：强度为：第四页，本课件共有36页L L是上、下垂直偏转板间的距离。设电子的电量为是上、下垂直偏转板间的距离。设电子的电量为e e，质量为，质量为mm，作用在电子上的电场力为：作用在电子上的电场力为：方向向上。忽略电子的重力，沿方向向上。忽略电子的重力，沿z z方向的加速度为：方向的加速度为：电子沿电子沿z z方向的速度为：方向的速度为：（5 5）设设t t0 0时时u uz z0 0，z z0 0，所以电子在，所以电子在z z方向的位移为：方向的位移为：第五页，本课件共有36页而电子而电子t t时刻在时刻在x x方向的位移是：方向的位移是：电子离开垂直偏转区所需要的时间为：电子离开垂直偏转区所需要的时间为：由（由（4 4）式、（）式、（6 6）式和（）式和（7 7）式可以求得电子在垂直偏转区轨）式可以求得电子在垂直偏转区轨迹：迹：x xd d对应的对应的z z方向上的速度是方向上的速度是而而x x方向速度保持不变。当电子离开垂直偏转区时，它沿直线方向速度保持不变。当电子离开垂直偏转区时，它沿直线运动，因运动，因x x方向与方向与z z方向的速率都保持恒定。速度方向的速率都保持恒定。速度u u与与x x轴的夹角轴的夹角为为，而，而 第六页，本课件共有36页电子经过距离电子经过距离D D到达荧光屏所需时间为到达荧光屏所需时间为 ，因此，因此 将将u ux x代入上式，得到电子撞击荧光屏时垂直方向总位移为代入上式，得到电子撞击荧光屏时垂直方向总位移为 显而易见，如果阳极和阴极间电位差保持恒定，电子的偏显而易见，如果阳极和阴极间电位差保持恒定，电子的偏转量与垂直偏转板间的电位差成正比。同理，水平偏转板转量与垂直偏转板间的电位差成正比。同理，水平偏转板间的电位差，可以使电子在间的电位差，可以使电子在y y方向上运动。因此，电子束撞方向上运动。因此，电子束撞击荧光屏的点的位置依赖于水平和垂直偏转电压。击荧光屏的点的位置依赖于水平和垂直偏转电压。第七页，本课件共有36页例：阴极射线示波管阳极阴极间电位差为例：阴极射线示波管阳极阴极间电位差为1000V1000V。垂直偏。垂直偏 转板转板L L5mm5mm，d d1.5cm1.5cm，V V0 0200V200V，D D15cm15cm。一电子从阳极释放时初速度为零，试求一电子从阳极释放时初速度为零，试求(a(a）电子进入）电子进入 垂直偏转板之间时垂直偏转板之间时x x方向上的速度，方向上的速度，(b(b）电子在板间）电子在板间z z 方向上的加速度和速度，（方向上的加速度和速度，（c c）电子离开偏转区时）电子离开偏转区时z z方方 向上的速度，（向上的速度，（d d）电子到达荧光屏时的总位移。）电子到达荧光屏时的总位移。解：（解：（a a）由式（）由式（6.76.7），电子离开阳极时），电子离开阳极时x x方向上的速度方向上的速度 为为 因为速度小于光速的因为速度小于光速的1010，相对论效应很小，可以忽，相对论效应很小，可以忽 略。在此速度下，电子的质量与静止质量几乎相同。略。在此速度下，电子的质量与静止质量几乎相同。第八页，本课件共有36页（b b）电子在）电子在z z方向上的加速度和速度可分别由（方向上的加速度和速度可分别由（4 4）式和）式和(5)(5)式求得式求得 （c c）电子将在时刻）电子将在时刻t tT T时离开偏转板，而时离开偏转板，而 因此，因此，z z方向上的速度为方向上的速度为 电子的总位移可由式（电子的总位移可由式（1313）求得）求得 第九页，本课件共有36页（二）喷墨打印机（二）喷墨打印机 图图 3 3 第十页，本课件共有36页 喷墨打印机（喷墨打印机（ink-jet printerink-jet printer）是一种基于静电场偏转）是一种基于静电场偏转原理，可以提高打印速度，改善打印质量的打印机。在喷原理，可以提高打印速度，改善打印质量的打印机。在喷墨打印机内，以超声频率振动的喷嘴按一定间距喷出非常墨打印机内，以超声频率振动的喷嘴按一定间距喷出非常细微且大小一致的墨滴细微且大小一致的墨滴,如图如图3 3 所示。这些墨滴在经过带电所示。这些墨滴在经过带电板间时，按照与要打印的字符成正比的方式获得电荷，由板间时，按照与要打印的字符成正比的方式获得电荷，由于两垂直偏转板间电位差一定，墨滴垂直方向位移与所带于两垂直偏转板间电位差一定，墨滴垂直方向位移与所带电荷量成正比。若不使墨滴带电荷，则得到字符间的空白电荷量成正比。若不使墨滴带电荷，则得到字符间的空白（此时墨滴由储墨器收回）。在阴极射线示波器中，电子（此时墨滴由储墨器收回）。在阴极射线示波器中，电子的水平位移是通过均匀改变水平偏转板间的电位差实现的。的水平位移是通过均匀改变水平偏转板间的电位差实现的。而在喷墨打印机中，打印头以恒速水平移动而在喷墨打印机中，打印头以恒速水平移动,达到每秒形成达到每秒形成100100个字符的速率。个字符的速率。由于运动部分很少，喷墨打印机与撞击式打印机相比，由于运动部分很少，喷墨打印机与撞击式打印机相比，显得更安静，更可靠。同时，撞击式打印机仅能打印在打显得更安静，更可靠。同时，撞击式打印机仅能打印在打第十一页，本课件共有36页印轮上已有的字符，印轮上已有的字符，而喷墨打印机能形成任何字符，从而而喷墨打印机能形成任何字符，从而有更好的适应性（例如可以打印图纸和图片）。有更好的适应性（例如可以打印图纸和图片）。正如可能正如可能已经想到的那样，已经想到的那样，决定墨滴轨迹的方程与阴极射线管中的决定墨滴轨迹的方程与阴极射线管中的电子完全一样。电子完全一样。例：一直径例：一直径0.02mm0.02mm的墨滴以速度的墨滴以速度25m/s25m/s穿过带电板时获得穿过带电板时获得 电量电量 0.2pC0.2pC，相距相距2mm2mm的垂直偏转板间电位差为的垂直偏转板间电位差为 2000v 2000v。如果每块偏转板长。如果每块偏转板长2mm2mm，且由偏转板射出端，且由偏转板射出端 距纸距纸8mm8mm，试求墨滴垂直方向上的位移。假设墨滴的，试求墨滴垂直方向上的位移。假设墨滴的 密度为密度为2g/cm2g/cm3 3。解：墨滴的质量为解：墨滴的质量为 总垂直位移为总垂直位移为 第十二页，本课件共有36页（三）矿物的分选（三）矿物的分选1 1、利用电场分选、利用电场分选 静电偏转原理静电偏转原理 也也 被被 应用于矿业来分选带异种电荷的矿应用于矿业来分选带异种电荷的矿物。例如，在一台矿砂分选器中物。例如，在一台矿砂分选器中,磷酸盐矿砂含有磷酸盐岩磷酸盐矿砂含有磷酸盐岩石和石英。将其送入振动的进料器中石和石英。将其送入振动的进料器中,如图如图4 4所示。振动使得所示。振动使得磷酸盐岩石微粒与石英颗粒发生摩擦。在摩擦过程中磷酸盐岩石微粒与石英颗粒发生摩擦。在摩擦过程中,石英石英颗粒得到正电荷颗粒得到正电荷,而膦酸盐颗粒得到负电荷。带异种电荷的而膦酸盐颗粒得到负电荷。带异种电荷的微粒的分选由平行板电容器中的电场来完成。微粒的分选由平行板电容器中的电场来完成。第十三页，本课件共有36页 图图 4 4 图图 5 5 为了导出带电粒子在平行板电容器运动轨迹的表达式，为了导出带电粒子在平行板电容器运动轨迹的表达式，设石英设石英的质量和电量分别为的质量和电量分别为mm和和q q。令其在进入两平行极板间带电区域。令其在进入两平行极板间带电区域时的初始速为零，如所示：于是在时的初始速为零，如所示：于是在t t0 0时，时，u ux x0 0 且且u uz z0 0。重力。重力产生的加速度在产生的加速度在x x方向。方向。在任意时刻在任意时刻t t，x x 方方第十四页，本课件共有36页向的速度和位移分别为向的速度和位移分别为带电微粒在带电微粒在z z方向的运动可以描述如下：方向的运动可以描述如下：由式（由式（2 2）和（）和（5 5）可以得到每一带电微粒运动轨迹为）可以得到每一带电微粒运动轨迹为 这个方程揭示出一个带电粒子在平行板区域的轨迹为一条这个方程揭示出一个带电粒子在平行板区域的轨迹为一条直线。带电粒子在直线。带电粒子在x xd d处离开平行板区域所需用的时间为处离开平行板区域所需用的时间为 第十五页，本课件共有36页在任意时刻在任意时刻tTtT，带电粒子在，带电粒子在z z方向的速度恒定，且由式（方向的速度恒定，且由式（4 4）可以）可以得出得出 以及以及 由式（由式（2 2）和式（）和式（9 9），可以用），可以用x x表示表示z z 这是一个抛物线方程。因此，一个带电粒子在平行板区域内这是一个抛物线方程。因此，一个带电粒子在平行板区域内沿一条直线，以后则沿一条抛物线运动。沿一条直线，以后则沿一条抛物线运动。第十六页，本课件共有36页例：进入振动进料器后，一个例：进入振动进料器后，一个2g2g重的石英微粒获得了重的石英微粒获得了100 100 nC nC的电荷，该微粒由两平行极板上沿中心处开始自由的电荷，该微粒由两平行极板上沿中心处开始自由 下落。两极板长下落。两极板长2m2m，相距，相距50cm50cm，电位差为，电位差为10kv10kv，试，试 求该粒子到达板下沿时的位置和速度。求该粒子到达板下沿时的位置和速度。解：由式（解：由式（7 7），该粒子离开板所需用的时间为），该粒子离开板所需用的时间为 由式（由式（3 3），石英微粒在平行板间的加速度为），石英微粒在平行板间的加速度为 在在t tT T时刻，时刻，z z方向的位移为：方向的位移为：第十七页，本课件共有36页粒子离开时在粒子离开时在x x和和z z方向的速度分别为方向的速度分别为 因此，石英微粒离开时的速度为因此，石英微粒离开时的速度为 2 2、利用磁场分选、利用磁场分选 磁分离器（磁分离器（magnetic separator)magnetic separator)，如图如图6 6，是静磁场一个重，是静磁场一个重要的应用，它是为分离磁性物质和非磁性物质而设计的。磁性物质要的应用，它是为分离磁性物质和非磁性物质而设计的。磁性物质和非磁性物质的混合物在传输带上匀速传输。传输带绕过磁性滑轮，和非磁性物质的混合物在传输带上匀速传输。传输带绕过磁性滑轮，后者有铁壳和激励线圈组成，该激励线圈可产生磁场。非磁性物质后者有铁壳和激励线圈组成，该激励线圈可产生磁场。非磁性物质立刻落入一个仓室内，而磁性物质被滑轮吸住直到传输带离开滑轮立刻落入一个仓室内，而磁性物质被滑轮吸住直到传输带离开滑轮才落下来。因此，磁性物质绕着滑轮往前传送然后落入第二个仓室。才落下来。因此，磁性物质绕着滑轮往前传送然后落入第二个仓室。第十八页，本课件共有36页图图 6 6 第十九页，本课件共有36页二、静电的应用二、静电的应用1 1、静电除尘、静电除尘 以煤作燃料的工厂、以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环燃料，而且严重地污染环境。利用静电除尘可以消境。利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉除烟气中的煤粉,图图7 7是静是静电除尘器的原理示意图。电除尘器的原理示意图。除尘器由金属管除尘器由金属管 A A 和悬在和悬在管中的金属丝管中的金属丝B B组成组成,A,A接接到高压电源的正极到高压电源的正极,B,B接到接到高压电源的负极，它们之高压电源的负极，它们之 图图7 7 静电除尘静电除尘间有很强的电场，而且距间有很强的电场，而且距第二十页，本课件共有36页B B越近，场强越大。越近，场强越大。B B附近的空气分子被强电场电离附近的空气分子被强电场电离,成为电子和成为电子和正离子。正离子被吸到正离子。正离子被吸到B B上，得到电子，又成为分子。电子在向上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极着正极A A运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极附到正极A A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。静电除上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。静电除尘用于粉尘较多的各种场所尘用于粉尘较多的各种场所,除去有害的微粒，或者回收物资，除去有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥粉尘。（动画如回收水泥粉尘。（动画jdccjdcc）2 2、静电复印、静电复印 静电复印机的中心部件静电复印机的中心部件 是是 一个可以旋转的接地的铝质圆柱一个可以旋转的接地的铝质圆柱体，表面镀一层半导体硒体，表面镀一层半导体硒,叫做硒鼓。半导体硒有特殊的光电性叫做硒鼓。半导体硒有特殊的光电性质：没有光照射时是很好的绝缘体质：没有光照射时是很好的绝缘体,能保持电荷；受到光的照射能保持电荷；受到光的照射立即变成导体，将所带的电荷导走。立即变成导体，将所带的电荷导走。第二十一页，本课件共有36页 图图8 8 曝光曝光 图图 9 9 显影显影 第二十二页，本课件共有36页 复印每一页材料都要经过充电、复印每一页材料都要经过充电、曝光、显影、转印等几个曝光、显影、转印等几个步骤，步骤，这几个步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的。充这几个步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的。充电电:由电源使硒鼓表面带正电荷。曝光由电源使硒鼓表面带正电荷。曝光:利用光学系统将原稿上的利用光学系统将原稿上的字迹的像成在硒鼓上（图字迹的像成在硒鼓上（图8 8）。硒鼓上字迹的像，是没有光照射）。硒鼓上字迹的像，是没有光照射的地方的地方,保持着正电荷；其他地方受到了光线的照射，正电荷被保持着正电荷；其他地方受到了光线的照射，正电荷被导走导走,这样在硒鼓上留下了字迹的这样在硒鼓上留下了字迹的“静电潜像静电潜像”。这个像我们。这个像我们看不到，所以称为潜像。显影看不到，所以称为潜像。显影:带负电的墨粉被带正电的带负电的墨粉被带正电的“静电潜像静电潜像”吸引吸引,并吸附在并吸附在“静电潜像静电潜像”上，显出墨粉组成的字上，显出墨粉组成的字迹（图迹（图9 9）。转印）。转印:带正电的转印电极使输纸机构送来的白纸带正电带正电的转印电极使输纸机构送来的白纸带正电,带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸到白纸上到白纸上(图图10)10)。此后，吸附了墨粉的纸送入定影区，墨粉在高温。此后，吸附了墨粉的纸送入定影区，墨粉在高温下熔化下熔化,浸入纸中，形成牢固的字迹。硒鼓则经过清除表面残留的墨浸入纸中，形成牢固的字迹。硒鼓则经过清除表面残留的墨粉和电荷，准备复印下一页材料。图粉和电荷，准备复印下一页材料。图1111表示复印的全过程。表示复印的全过程。第二十三页，本课件共有36页图图 10 10 转转 印印 第二十四页，本课件共有36页图图 11 11 复印的全过程复印的全过程 第二十五页，本课件共有36页3 3、静电的其它应用、静电的其它应用 例如：静电喷漆，静电植绒，静电离子水除垢等。例如：静电喷漆，静电植绒，静电离子水除垢等。4 4、静电的危害、静电的危害 在造纸、制革、化纤、塑料、橡胶、印刷及粉体材料在造纸、制革、化纤、塑料、橡胶、印刷及粉体材料 （例如（例如炸药、面粉炸药、面粉等）的生产、加工、输运等工艺过程中，由于摩等）的生产、加工、输运等工艺过程中，由于摩擦、分离会产生静电的积累，在液体（例如汽油、石油擦、分离会产生静电的积累，在液体（例如汽油、石油等）等）、气体的灌注、喷射等过程中也会产生静电的积累。静电的电、气体的灌注、喷射等过程中也会产生静电的积累。静电的电位一般是较高的，例如人在穿、脱衣服时，可产生一万多伏的位一般是较高的，例如人在穿、脱衣服时，可产生一万多伏的电压（不过其总的能量是较小的）。电压（不过其总的能量是较小的）。静电的危害：静电的危害：、使人体受电击，、使人体受电击，、影响产品质量，、影响产品质量，、引燃易燃易爆物质，引起爆炸和火灾，导致人员伤亡、引燃易燃易爆物质，引起爆炸和火灾，导致人员伤亡和财产损失。过去在国内外都发生过此类事故，主要是由和财产损失。过去在国内外都发生过此类事故，主要是由于静电放电时发生火花将可燃物引燃所造成的。因此，在于静电放电时发生火花将可燃物引燃所造成的。因此，在第二十六页，本课件共有36页有汽油、苯、氢气等易燃物质的场所，要特别注意防止静有汽油、苯、氢气等易燃物质的场所，要特别注意防止静电的危害。电的危害。例如：民兵导弹（美国研制的一种地对地洲际弹道导例如：民兵导弹（美国研制的一种地对地洲际弹道导弹）弹）19621962年进行战斗弹状态的飞行试验时年进行战斗弹状态的飞行试验时,前两发弹均遭前两发弹均遭到失败。这两发弹的故障现象相似，都是在到失败。这两发弹的故障现象相似，都是在级发动机关级发动机关机前炸毁的机前炸毁的,一个高度为一个高度为7.6km7.6km，另一个为，另一个为21.8km21.8km。在炸。在炸毁前，两发弹的制导计算机均受到脉冲干扰。经过分析，毁前，两发弹的制导计算机均受到脉冲干扰。经过分析，故障是由于导弹飞行到一定高度时，在相互绝缘的弹头结故障是由于导弹飞行到一定高度时，在相互绝缘的弹头结构与弹体结构之间出现了静电放电，它产生的干扰脉冲破构与弹体结构之间出现了静电放电，它产生的干扰脉冲破坏了计算机的正常工作而造成事故。坏了计算机的正常工作而造成事故。第二十七页，本课件共有36页三、静电屏蔽三、静电屏蔽 、屏蔽静电场或变化缓慢的交变、屏蔽静电场或变化缓慢的交变 电场（例如工频电场，高压带电场（例如工频电场，高压带 电作业的均压服）电作业的均压服）、屏蔽体：良导体壳（金属板、屏蔽体：良导体壳（金属板、网）网）、主动屏蔽：屏蔽干扰源，导体、主动屏蔽：屏蔽干扰源，导体 壳接地。壳接地。原理：如图原理：如图1212所示，所示，、对于静电场：、对于静电场：B B电位为电位为0 0，外表面没有电荷分布外表面没有电荷分布，屏，屏 图图12 12 主动屏蔽主动屏蔽 蔽是完全的。蔽是完全的。第二十八页，本课件共有36页、A A所带的电荷变化时（变化缓所带的电荷变化时（变化缓 慢的交变电场），接地线中出慢的交变电场），接地线中出 现电流，这时：现电流，这时：、B B外表出现电荷分布，外表出现电荷分布，、接地电阻不可能完全为、接地电阻不可能完全为0 0，B B的的 电位也不为零，电位也不为零，B B外仍有残留的电场，屏蔽是不外仍有残留的电场，屏蔽是不 完全的。完全的。、被动屏蔽：屏蔽敏感设备，原、被动屏蔽：屏蔽敏感设备，原 理上导体壳可以不接地，实际理上导体壳可以不接地，实际 图图13 13 被动屏蔽被动屏蔽 上一般也接地，图上一般也接地，图1313。原理：导体壳内是等位体，场强为原理：导体壳内是等位体，场强为0 0，第二十九页，本课件共有36页不接地，导体上的缝隙，孔洞都不接地，导体上的缝隙，孔洞都可能引起电力线的泄漏，降低屏可能引起电力线的泄漏，降低屏蔽效果。蔽效果。接地，接地，导体壳内、外静电位都为导体壳内、外静电位都为，可防止电力线的泄漏，提高，可防止电力线的泄漏，提高屏蔽效果。屏蔽效果。、屏蔽效果、屏蔽效果 利用等效电路分析：干扰源利用等效电路分析：干扰源A A和被干扰设备和被干扰设备B B之间加入屏蔽体之间加入屏蔽体S S，如图，如图1414，U UA A，CC3 3很小，很小，可以忽略可以忽略，图图 14 14 第三十页，本课件共有36页屏蔽体上的感应电压：屏蔽体上的感应电压：设备上的干扰电压：设备上的干扰电压：可以看出，要使可以看出，要使U UB B减小，必须使减小，必须使CC1 1、CC2 2、Z ZS S减小，只有使减小，只有使Z ZS S0 0，才能使，才能使U US S0 0，U UB B0 0，即屏蔽体必须良好接地，才能提高屏蔽，即屏蔽体必须良好接地，才能提高屏蔽效果。效果。四、磁场屏蔽四、磁场屏蔽、屏蔽恒定磁场或变化缓慢的交变磁场。、屏蔽恒定磁场或变化缓慢的交变磁场。屏蔽体：高磁导率材料例如：钢、铁板屏蔽体：高磁导率材料例如：钢、铁板(网网)、坡莫合金、坡莫合金（含镍（含镍45458080，少量钼、铜、铬、钒、锰，少量钼、铜、铬、钒、锰）、）、第三十一页，本课件共有36页3 3、屏蔽原理：图、屏蔽原理：图1515，屏蔽，屏蔽 壳壁与空气并联壳壁与空气并联，磁磁 阻，阻，空气空气 r r1 1，屏蔽壳，屏蔽壳 10103 3，图图15 15 磁场屏蔽磁场屏蔽 R Rmm壳壳R Rmm空气空气，B B线集中在屏蔽壳的壁内线集中在屏蔽壳的壁内(聚磁作用聚磁作用),),壳壳 内内B0B0磁场屏蔽。磁场屏蔽。、屏蔽效果、屏蔽效果、定义：、定义：第三十二页，本课件共有36页、磁场的屏蔽效果、磁场的屏蔽效果 ，t t：屏蔽体的厚度：屏蔽体的厚度 R R：与屏蔽体体积相等的球体的半径，：与屏蔽体体积相等的球体的半径，设屏蔽体的体积为设屏蔽体的体积为V V，则：，则：屏蔽效果常用分类表示：屏蔽效果常用分类表示：磁屏蔽不可能把磁力线完全集中在屏蔽体内（图磁屏蔽不可能把磁力线完全集中在屏蔽体内（图6 65 5），总有一些泄漏，采用双层屏蔽，可以提高屏蔽效果。），总有一些泄漏，采用双层屏蔽，可以提高屏蔽效果。第三十三页，本课件共有36页五、电子束的电场聚焦五、电子束的电场聚焦 象光束通过凸透镜（或透镜组）时，因玻璃的折射作用，使象光束通过凸透镜（或透镜组）时，因玻璃的折射作用，使光束聚焦成一个又小又亮的点一样，也能使电子束通过一个聚焦光束聚焦成一个又小又亮的点一样，也能使电子束通过一个聚焦电场，在电场力的作用下，电子运动轨道改变而会合于一点，结电场，在电场力的作用下，电子运动轨道改变而会合于一点，结果在荧光屏上得到一个又小又亮的光点，产生这个聚焦的静电场果在荧光屏上得到一个又小又亮的光点，产生这个聚焦的静电场装置，在电子光学里称为静电电子透镜，如图装置，在电子光学里称为静电电子透镜，如图1616所示。所示。第三十四页，本课件共有36页电子枪内的聚焦电电子枪内的聚焦电极极A A1 1与第二加速电与第二加速电极极A A2 2组成一个静电组成一个静电透镜，它的作用原透镜，它的作用原理如下：中间是理如下：中间是A A1 1与与A A2 2之间的电场分之间的电场分布的截面图（布的截面图（V V2 2V V1 1），虚线为等位），虚线为等位线，实线为电力线。线，实线为电力线。电场对电场对 Z Z 轴是对称轴是对称分布的，电子束中分布的，电子束中某个散离轴线的电某个散离轴线的电子沿轨道子沿轨道 S S 进入聚进入聚 图图 16 16 第三十五页，本课件共有36页焦点场，在电场的前半区（左边）这个电子受到与电力线焦点场，在电场的前半区（左边）这个电子受到与电力线相切方向的作用力相切方向的作用力f f。f f可分解为垂直指向轴线的分力可分解为垂直指向轴线的分力f fr r与平行与平行于轴线的分力于轴线的分力f fz z(图中图中A A区区)。f fr r作用使电子运动向轴线靠拢作用使电子运动向轴线靠拢,起聚起聚焦作用；焦作用；f fz z作用使电子沿轴线方向得到加速度。电子到达电作用使电子沿轴线方向得到加速度。电子到达电场的后半区时场的后半区时,受到的作用力受到的作用力f f解为相应的解为相应的f f r r和和f f z z两个分两个分量，量，f f z z对电子仍然起加速作用，对电子仍然起加速作用，f f r r使电子离开轴线，起散焦使电子离开轴线，起散焦作用。但因为在整个电场区域里电子都受到同方向的沿作用。但因为在整个电场区域里电子都受到同方向的沿Z Z轴的作用力轴的作用力（f fz z和和f f z z）。电子在后半区的轴向速度比在前区的大得多，）。电子在后半区的轴向速度比在前区的大得多，因此，在后半区，电子受因此，在后半区，电子受f f z z的作用时间短得多。获得的离轴速的作用时间短得多。获得的离轴速度比在前区获得的向轴速度小。总的效果是电子向轴线靠拢，整个度比在前区获得的向轴速度小。总的效果是电子向轴线靠拢，整个电场起聚焦作用。改变电场起聚焦作用。改变A A1 1与与A A2 2之间的电位差之间的电位差,相当于改变电子透相当于改变电子透镜的焦距镜的焦距,当当 V V2 2V V1 1为某一个确定的常数时，电子在荧光屏为某一个确定的常数时，电子在荧光屏上会聚于一点，实现了电聚焦，这个条件称为电聚焦条件。上会聚于一点，实现了电聚焦，这个条件称为电聚焦条件。第三十六页，本课件共有36页