Négypólusú lencse

A kvadrupól lencse olyan eszköz, amely a töltött részecskesugarak fókuszálására alkalmas mágneses vagy ritkábban elektromos mező segítségével, kvadrupól konfiguráció formájában.

A négypólusú lencse mezője

Tételezzük fel, hogy egy részecskesugarat az egyik koordináta mentén kell fókuszálni, azaz egy elhajló részecskére a nyaláb tengelyére irányuló, az elhajlásával arányos erőt kell kifejteni: koordináták Ha a lencse végtelenül hosszú, akkor az, hogy a probléma kétdimenziós speciális esetre redukálódik, akkor a mezőnek nincs longitudinális összetevője. Ekkor a térkomponensek közötti kapcsolat a Maxwell-egyenletekből adódik vákuumban: A skaláris potenciál ebben az esetben a következőképpen alakul: $x$ $\Delta x'=P\cdot x={\frac {\int H_{y}(x,s)ds}{pc)).$ $H_{y}(x)=G\cdot x.$ $rot{\vec {H}}=0\to {\frac {\partial H_{x}}{\partial y}}-{\frac {\partial H_{y}}{\partial x}} =0.$

\Psi (x,y)=G\cdot xy,

és a részecskeáramlás fókuszálása az egyik koordináta mentén a második koordináta mentén egyenértékű defókuszáláshoz vezet.

Klasszikus négypólusú lencse

A mező eloszlását vákuumban teljes mértékben a peremfeltételek határozzák meg . Tekintsük a kvadrupól mező ekvipotenciálját : . Ez hiperbola. Így, ha a mágnespólusok hiperbola formájában készülnek lágy mágneses anyagból, nagy mágneses permeabilitással , akkor ekvipotenciális felületet hoznak létre, amely beállítja a megfelelő peremfeltételeket. Ideális kvadrupól térhez a hiperbola ágainak a részecske mozgására merőleges tengelyek mentén kell nyúlniuk a végtelenbe. A valóságban letörnek, mivel áramtekercselések vannak, ez az ideális mező torzulását okozza, ami rontja a fókuszálás minőségét. De ha 4 tengelyes szimmetria figyelhető meg, csak a magasabb rendű többpólusú korrekciók megengedettek . A pólusdarabok keresztmetszetének hiperbolikus profiljának enyhe változtatásával lehetőség nyílik a többpólusú korrekciók elnyomására. $G\cdot xy=const$ $\mu \gg 1$ $H_{y}(x)=G\cpont x+h_{5}\cdot x^{5}+h_{9}\cdot x^{9}+\pontok$

Panofsky objektívje

Kvadrupollencse, amelyben az árameloszlást nem a vaspólus, hanem az árameloszlás alakítja ki. Először a V.K.Kh. javasolta. Panofsky 1959-ben [1] . Ha végtelenül vékony, egyenletes árameloszlású áramlemezeket helyezünk el a falak mentén egy vas iga téglalap alakú „ablakában”, akkor kimutatható, hogy az ablakon belüli térfüggés a keresztirányú koordinátában lineáris lesz.

Szupravezető lencse

A szupravezetőket általában nagy mezővel rendelkező mágneses elemekhez használják, amelyekben a "meleg" mágnesek vasa telített, és már nem határozza meg a mágneses mező konfigurációját. Ezért a szupravezető lencsékben a mező konfigurációját is az árameloszlás határozza meg. Leggyakrabban az úgynevezett "koszinusz tekercseket" használják: a tekercs hosszirányú fordulatai a henger felületén helyezkednek el, így a keresztmetszetben a lineáris áramsűrűség arányos . Ebben az esetben a hengeren belüli mező négypólusú lesz. $cos(\theta )$

Jegyzetek

↑ Mágneses négypólus téglalap alakú nyílással (a link nem érhető el) , LN Hand és WKH Panofsky, Rev. sci. Instrum. 30, 927 (1959)].

Lásd még

kvadrupól
Dipólus mágnes
sextupol lencse

Linkek

Elektronikus lencsék - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból .
kvadrupólus fókusz.
Mágneses mezők és mágneses tervezés archiválva 2020. szeptember 28-án a Wayback Machine -nél // Jeff Holmes, Stuart Henderson, Yan Zhang, USPAS , 2009. január.