Fyrpolig lins

En fyrpolslins  är en anordning för att fokusera laddade partikelstrålar med hjälp av ett magnetiskt eller, mer sällan, ett elektriskt fält i form av en fyrpolskonfiguration.

Fältet för en fyrpolig lins

Låt oss anta att det är nödvändigt att fokusera en stråle av partiklar längs en av koordinaterna, det vill säga en partikel med en avböjning bör uppleva en kraft riktad mot strålaxeln proportionell mot dess avböjning: Om linsen är oändligt lång, är att problemet reduceras till ett tvådimensionellt specialfall, då finns det ingen longitudinell komponent av fältet. Då följer sambandet mellan fältkomponenterna av Maxwells ekvationer i vakuum: Skalärpotentialen har i detta fall formen:

och fokuseringen av partikelflödet längs en av koordinaterna leder till en ekvivalent defokusering längs den andra koordinaten.

Klassisk fyrpolig lins

Fördelningen av fältet i vakuum bestäms helt av randvillkoren . Betrakta ekvipotentialen för kvadrupolfältet: . Detta är överdrift. Således, om magnetpolerna är gjorda i form av en hyperbel av ett mjukt magnetiskt material med hög magnetisk permeabilitet , kommer de att skapa en ekvipotentialyta som anger de korrekta gränsvillkoren. För ett idealiskt kvadrupolfält måste hyperbelns grenar sträcka sig längs axlarna vinkelräta mot partikelns rörelse till oändligheten. I verkligheten bryter de av, eftersom det finns strömlindningar, orsakar detta förvrängning av det ideala fältet, vilket minskar kvaliteten på fokuseringen. Men när 4-axlig symmetri observeras tillåts endast flerpoliga korrigeringar av hög ordning . Genom att något ändra den hyperboliska profilen för poldelarnas tvärsnitt är det möjligt att undertrycka multipolkorrigeringar.

Panofskys lins

En fyrpolslins där strömfördelningen inte bildas av järnpolen, utan av strömfördelningen. Först föreslagen av V.K.Kh. Panofsky 1959 [1] . Om oändligt tunna strömplattor med en jämn strömfördelning placeras längs väggarna i ett rektangulärt "fönster" av ett järnok, kan det visas att fältberoendet inuti fönstret kommer att vara linjärt i den tvärgående koordinaten.

Supraledande lins

Supraledare används som regel för magnetiska element med ett stort fält, där järnet av "varma" magneter är mättat och upphör att bestämma magnetfältets konfiguration. Därför, i supraledande linser, bestäms fältkonfigurationen också av strömfördelningen. Oftast används de så kallade "cosinuslindningarna": lindningens längsgående varv är placerade på cylinderns yta, så att den linjära strömtätheten i tvärsnittet är proportionell mot . I det här fallet kommer fältet inuti cylindern att vara fyrpoligt.

Anteckningar

  1. ↑ Magnetisk Quadrupole med rektangulär öppning  (länk ej tillgänglig) , LN Hand och WKH Panofsky, Rev. sci. Instrument. 30, 927 (1959).

Se även

Länkar