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螺线管对电子束聚焦程序模拟结果与实验结果的对比

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螺线管对电子束聚焦程序模拟结果与实验结果的对比

实验室中采用电流I=2.116A的通电螺线管进行测试,螺线管规格,狭缝接受屏与螺线管的距离均与程序模拟时相同。实验测得,束斑位置相对于靶初始位置约为x=16mm,y=26.5mm,而小孔几何中心位置相对于靶初始位置约为x=13.3mm,y=22.8mm。束斑位置相对理论模拟位置偏移程度约为右偏2.7mm,下偏3.7mm。如图3.1所示为靶电流随靶在x方向移动的变化,作图时将负电流变为正的,故图中最低点为束斑中心位置,其半高宽约为束斑大小。图3.2所示为靶电流随靶在y方向移动的变化,由两图最低位置处半高宽可得实验得到束斑直径约为1.5*1.5mm。理论模拟所得束斑如图3.3所示

图3.1 靶电流随靶位置在x方向移动的变化

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图3.2 靶电流随靶位置在y方向上的变化

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图3.3 螺线管电流I=2.116A时模拟所得束斑

我们应用SIMION软件从实验得到的束斑位置反向令电子飞行,发现电子初始速度方向远大于其最大角发散程度,说明电子束在管道中运动时发生了偏移,而使其偏移的势场并非通电螺线管所产生的磁场。

由实验结果与理论模拟对比可得,实验所得束斑大小相对理论模拟结果较小,可能是由于电子从狭缝中射出时发散角要小于模拟过程中所采用的最大发散角。而束斑中心位置的偏移则可能是由于实验中其他因素的影响,如狭缝与小孔位置的偏移,地磁场等。我们减小模拟过程中电子的发散角,并将电子初始速度方向改为与与xz平面夹角为1.32度,重新进行模拟,所得束斑如图3.4所示,此时束斑直径约为1.5mm,相对中心位置下偏3.52mm,右偏2.36mm,与实验所得束斑较为接近,故实验中可能存在狭缝中心与小孔中心不在同一直线等问题使得电子束初始速度方向发生了偏移。

因此,我们可以根据实验结果相对于理论模拟偏移的程度与方向来计算影响电子束的势场的大小与方向,以期发现对实验造成影响的因素(如地磁场,周围铁磁材料磁化,实验中狭缝位置与小孔位置有一定相对偏移等等)。由此对实验条件作出调整,得到更好的实验效果。

螺线管对电子束聚焦程序模拟结果与实验结果的对比

1螺线管对电子束聚焦程序模拟结果与实验结果的对比实验室中采用电流I=2.116A的通电螺线管进行测试,螺线管规格,狭缝接受屏与螺线管的距离均与程序模拟时相同。实验测得,束斑位置相对于靶初始位置约为x=16mm,y=26.5mm,而小孔几何中心位置相对于靶初始位置约为x=13.3mm,y=22.8mm。束斑位置相对理论模拟位置偏移程度约为右偏2
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