Секступоль магнит (также известный как гексапольно магнита ) состоит из шести магнитных полюсов , установленных в расположении переменного северного и южного полюсов , расположенных вокруг оси. [1] Они используются в ускорителях частиц [1] для контроля хроматических аберраций и для гашения нестабильности "голова-хвост" . Два набора секступольных магнитов используются в микроскопах для просвечивающих электронов для коррекции сферической аберрации .
Конструкция секступолей с использованием электромагнитов обычно включает шесть стальных полюсных наконечников переменной полярности. Сталь намагничивается большим электрическим током, который течет в катушках проволоки, намотанных вокруг полюсов. Катушки могут быть сформированы из полой медной магнитной проволоки, по которой переносится хладагент, обычно деионизированная вода. Плотность тока такого проводника может превышать 10 ампер / мм 2 (в четыре раза больше, чем у стандартных медных проводников).
В ускорителях частиц
При энергиях, достигаемых в ускорителях частиц высоких энергий , магнитное отклонение более мощное, чем электростатическое, и использование магнитного члена силы Лоренца :
обеспечивается с помощью различных магнитов, которые составляют «решетку», необходимую для изгиба, направления и фокусировки пучка заряженных частиц.
В квадрупольных магнитах , используемые для фокусировки и объединить луч имеют неудачное свойство , что их сила фокусировки (описываемое в фокусном расстоянии ) зависит от энергии существ частиц сфокусированного высоких энергетических частиц , имеющих больший фокусное расстояние , чем те , с более низкой энергией. Поскольку все реалистичные лучи имеют некоторый, чем можно пренебречь, разброс по энергии, любая схема фокусировки, основанная исключительно на квадрупольных магнитах, приведет к тому, что размер луча «раздувается» с расстоянием.
В линейных ускорителях это происходит из-за недостаточной или чрезмерной фокусировки частиц, в то время как в накопительных кольцах это связано с цветностью кольца (тенденция для неэнергетических частиц иметь разные значения для ускорения фазы бетатрона на орбиту). ).
Обычно это контролируется добавлением к решетке секступолярных полей.
Секступолярные поля имеют фокусное расстояние, обратно пропорциональное расстоянию от центра магнита, с которым проходит частица. Это похоже на действие квадруполя, действие которого на луч можно описать как изгиб, сила которого зависит от расстояния от центра магнита.
Если секступоль помещен в точку, в которой частицы в пучке расположены по их энергетическому смещению (т. Е. В области ненулевой дисперсии ), то секступоль может быть установлен на силу, которая гарантирует, что частицы со всеми разумными смещениями энергии сосредоточены в одной точке. Это сведет на нет тенденцию квадрупольной решетки рассеивать пучок.
Проблемы
Секступолярные поля нелинейны (т.е. они зависят от произведения размеров поперечных смещений) и имеют члены, которые зависят как от горизонтального, так и от вертикального смещения (т.е. они связаны).
Это приводит к уравнениям движения, которые нельзя решить для общего случая, что требует использования приближений при расчете их воздействия на балку.
Кроме того, квадратурная зависимость толчка секступоля от поперечного смещения луча может приводить к тому, что частицы большой амплитуды отбрасываются далеко от оси луча и теряются на стенках трубы луча. Благодаря этому механизму добавление секступольных полей к решетке ускорителя будет ограничивать динамическую апертуру или приемку ускорителя.
См. Также
- Пучок заряженных частиц
- Дипольный магнит
- Электронная оптика
- Цилиндр Хальбаха
- Многополюсный магнит
- Квадрупольный магнит
Ссылки
- ^ a b "Секступольный магнит" . Европейский проект рентгеновского лазера (XFEL). nd . Проверено 17 сентября 2008 .
