www.wikidata.uk-ua.nina.az

Квадрупольна лінза пристрій для фокусування пучків заряджених частинок за допомогою магнітного або рідше електричного по

Квадрупольна лінза

Квадрупольна лінза — пристрій для фокусування пучків заряджених частинок за допомогою магнітного або рідше електричного поля квадрупольної конфігурації.

Схема поперечного перерізу квадропольної лінзи. Червоні і зелені — полюса, рожеве — залізне ярмо для замикання магнітного потоку, жовті — струмові обмотки. Сірим показані лінії магнітного поля. Синіми стрілками — сила, що діє на відхилений частку.
Прототип квадрупольної лінзи для Австралійського синхротрона.
Довга квадрупольному лінза для коллайдера HERA, лабораторія DESY, Німеччина . Вага лінзи 3.5 тонни.

Поле квадрупольної лінзи Редагувати

Припустимо, що треба сфокусувати пучок частинок на одну з координат, тобто частка з відхиленням повинна отримати поштовх до осі пучка, пропорційний її відхиленню: . Іншими словами, вертикальна компонента магнітного поля лінзи повинна мати лінійну залежність від поперечної координати . Будемо вважати, що лінза нескінченно довга, тобто завдання двумірне, повздовжня компонента поля відсутня. Тоді з рівнянь Максвелла у вакуумі виходить зв'язок між компонентами поля:. Скалярний потенціал у цьому випадку має вигляд , і неважко побачити, що фокусування частки на одній з координат веде до еквівалентного дефокусування на другій координаті.

Класична квадрупольному лінза Редагувати

Розподіл поля в вакуумі повністю визначається граничними умовами. Розглянемо еквіпотенціаль квадрупольного поля:. Це гіпербола. Таким чином, якщо виготовити полюса магніту в формі гіперболи з магнітом'ягкого матеріалу з високою магнітною проникністю , то вони створять еквіпотенціаль, який створить правильні граничні умови. Для ідеального квадрупольного поля гілки гіперболи повинні тягнутися уздовж осей нескінченно. У реальності їх доводиться обривати, розташовувати струмові обмотки, це створює поправки, що псують якість поля. Однак, при дотриманні 4-кратної симетрії дозволені лише мультипольні поправки високого порядку . Невеликими спотвореннями гіперболічного профілю полюса можна домогтися зменшення мультипольних поправок.

Лінза Панофского Редагувати

Квадрупольна лінза, в якій розподіл струму формується не залізним полюсом, а розподілом струму вперше запропонована В. К. Х. Панофським в 1959 році. Якщо в прямокутному «вікні» залізного ярма уздовж стінок розташувати нескінченно тонкі струмові пластини з рівномірним розподілом струму, то можна показати, що всередині вікна залежність поля буде лінійна по поперечній координаті.

Надпровідна лінза Редагувати

Надпровідники використовуються, як правило, для магнітних елементів з великим полем, при якому залізо «теплих» магнітів насичується і перестає визначати конфігурацію магнітного поля. Тому в надпровідних лінзах конфігурацію поля також створює розподіл струму. Найчастіше використовуються так звані «косинусні обмотки»: на поверхні циліндра розташовуються поздовжні витки обмотки, так щоб в поперечному перерізі лінійна густина струму була пропорційна . В цьому випадку всередині циліндра поле буде квадрупольним.

Примітки Редагувати

Див. також Редагувати

Посилання Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Kvadrupolna linza pristrij dlya fokusuvannya puchkiv zaryadzhenih chastinok za dopomogoyu magnitnogo abo ridshe elektrichnogo polya kvadrupolnoyi konfiguraciyi Shema poperechnogo pererizu kvadropolnoyi linzi Chervoni i zeleni polyusa rozheve zalizne yarmo dlya zamikannya magnitnogo potoku zhovti strumovi obmotki Sirim pokazani liniyi magnitnogo polya Sinimi strilkami sila sho diye na vidhilenij chastku Prototip kvadrupolnoyi linzi dlya Avstralijskogo sinhrotrona Dovga kvadrupolnomu linza dlya kollajdera HERA laboratoriya DESY Nimechchina Vaga linzi 3 5 tonni Zmist 1 Pole kvadrupolnoyi linzi 2 Klasichna kvadrupolnomu linza 3 Linza Panofskogo 4 Nadprovidna linza 5 Primitki 6 Div takozh 7 PosilannyaPole kvadrupolnoyi linzi RedaguvatiPripustimo sho treba sfokusuvati puchok chastinok na odnu z koordinat tobto chastka z vidhilennyam x displaystyle x nbsp povinna otrimati poshtovh do osi puchka proporcijnij yiyi vidhilennyu D x P x H y x s d s p c displaystyle Delta x P cdot x frac int H y x s ds pc nbsp Inshimi slovami vertikalna komponenta magnitnogo polya linzi povinna mati linijnu zalezhnist vid poperechnoyi koordinati H y x G x displaystyle H y x G cdot x nbsp Budemo vvazhati sho linza neskinchenno dovga tobto zavdannya dvumirne povzdovzhnya komponenta polya vidsutnya Todi z rivnyan Maksvella u vakuumi vihodit zv yazok mizh komponentami polya r o t H 0 H x y H y x 0 displaystyle rot vec H 0 to frac partial H x partial y frac partial H y partial x 0 nbsp Skalyarnij potencial u comu vipadku maye viglyad PS x y G x y displaystyle Psi x y G cdot xy nbsp i nevazhko pobachiti sho fokusuvannya chastki na odnij z koordinat vede do ekvivalentnogo defokusuvannya na drugij koordinati Klasichna kvadrupolnomu linza RedaguvatiRozpodil polya v vakuumi povnistyu viznachayetsya granichnimi umovami Rozglyanemo ekvipotencial kvadrupolnogo polya G x y c o n s t displaystyle G cdot xy const nbsp Ce giperbola Takim chinom yaksho vigotoviti polyusa magnitu v formi giperboli z magnitom yagkogo materialu z visokoyu magnitnoyu proniknistyu m 1 displaystyle mu gg 1 nbsp to voni stvoryat ekvipotencial yakij stvorit pravilni granichni umovi Dlya idealnogo kvadrupolnogo polya gilki giperboli povinni tyagnutisya uzdovzh osej neskinchenno U realnosti yih dovoditsya obrivati roztashovuvati strumovi obmotki ce stvoryuye popravki sho psuyut yakist polya Odnak pri dotrimanni 4 kratnoyi simetriyi dozvoleni lishe multipolni popravki visokogo poryadkuH y x G x h 5 x 5 h 9 x 9 displaystyle H y x G cdot x h 5 cdot x 5 h 9 cdot x 9 dots nbsp Nevelikimi spotvorennyami giperbolichnogo profilyu polyusa mozhna domogtisya zmenshennya multipolnih popravok Linza Panofskogo RedaguvatiKvadrupolna linza v yakij rozpodil strumu formuyetsya ne zaliznim polyusom a rozpodilom strumu vpershe zaproponovana V K H Panofskim v 1959 roci Yaksho v pryamokutnomu vikni zaliznogo yarma uzdovzh stinok roztashuvati neskinchenno tonki strumovi plastini z rivnomirnim rozpodilom strumu to mozhna pokazati sho vseredini vikna zalezhnist polya bude linijna po poperechnij koordinati Nadprovidna linza RedaguvatiNadprovidniki vikoristovuyutsya yak pravilo dlya magnitnih elementiv z velikim polem pri yakomu zalizo teplih magnitiv nasichuyetsya i perestaye viznachati konfiguraciyu magnitnogo polya Tomu v nadprovidnih linzah konfiguraciyu polya takozh stvoryuye rozpodil strumu Najchastishe vikoristovuyutsya tak zvani kosinusni obmotki na poverhni cilindra roztashovuyutsya pozdovzhni vitki obmotki tak shob v poperechnomu pererizi linijna gustina strumu bula proporcijna c o s 8 displaystyle cos theta nbsp V comu vipadku vseredini cilindra pole bude kvadrupolnim Primitki RedaguvatiDiv takozh RedaguvatiKvadrupolnij moment Dipolnij magnit Sekstupolna linzaPosilannya RedaguvatiElektronnye linzy kvadrupolne fokusuvannya Magnetic Fields and Magnet Design Arhivovano 28 Veresnya 2020 u Wayback Machine Jeff Holmes Stuart Henderson Yan Zhang USPAS January 2009 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Kvadrupolna linza amp oldid 35019261