[科普中國]-束流偏轉(zhuǎn)磁鐵

偏轉(zhuǎn)磁鐵是在在束流傳輸系統(tǒng)中，改變束流中參考粒子軌道的方向和位置的電磁偏轉(zhuǎn)部件。通常所用的偏轉(zhuǎn)磁鐵是一個偶極磁鐵，兩極面之間有一個間隙磁場，且磁場以間隙中央平面為反對稱平面。

簡介在束流傳輸系統(tǒng)中，常常需要改變束流中參考粒子軌道的方向和位置，這就需要用到電磁偏轉(zhuǎn)部件，最常用的偏轉(zhuǎn)部件是偏轉(zhuǎn)磁鐵1。

通常所用的偏轉(zhuǎn)磁鐵是一個偶極磁鐵，兩極面之問有一個間隙磁場，且磁場以間隙中央平面為反對稱平面。

偏轉(zhuǎn)磁鐵的磁場和偏轉(zhuǎn)半徑是根據(jù)束流中標準粒子的動量來設計的2。

用途束流導向由于偏轉(zhuǎn)磁鐵對帶電粒子束有偏轉(zhuǎn)作用，在束流輸運線的適當位置橫向放置兩個小偏轉(zhuǎn)磁鐵，就可以改變或調(diào)節(jié)束流的傳輪方向，起這種作用的磁鐵叫導向磁鐵。起平移束流軌道位置作用的磁鐵稱為位置校正磁鐵。

磁分析器在很多傳輸線上，利用均勻磁場來分選粒子，帶電粒子在均勻磁場中受到勞侖茲力而作圓周運動。若粒子的電量為 ，動量為 ，速度為 ，磁感應強度為 ，則有關系式

如果 、 一定，則偏轉(zhuǎn)半徑p與粒子動量 成正比。動量不同的粒子，偏轉(zhuǎn)半徑不同，如果參考粒子軌道上的粒子動量為 ，束流中任意粒子的動量為 ，束流將以參考軌道為中心按動量大小而散開。這種由于動量分散而引起的束流散開稱為動量色散。利用動量色散可使粒子東中的粒子按其動量不同而分成若干束，使所需要的粒子通過光闌，不需要的粒子被光闌擋住，起這種作用的偏轉(zhuǎn)磁鐵稱為動量分析器。

若 為粒子的能量，則有關系式

當 、 、 一定時,偏轉(zhuǎn)半只與粒子的質(zhì)量 有關,從而可以分選不同質(zhì)量的粒子束，起這種作用的偏轉(zhuǎn)磁鐵稱為質(zhì)量分析器。

如果連續(xù)調(diào)節(jié)磁場大小，粒子按質(zhì)量 有次序地通過光闌孔，在其后面裝一個測束裝置，可以將粒子流接受下來,畫出質(zhì)譜圖，進行這種工作的儀器稱為質(zhì)譜儀。

開關磁鐵調(diào)節(jié)磁鐵勵磁電流的大小和方向，可以使束流進入不同的支管中，起這種作用的磁鐵叫做開關磁鐵。在加速器的尾部常常需要開關磁鐵，使束流引入不同的靶室進行核物理工作。在設計開關磁鐵時，要仔細選擇磁極邊界的曲率半徑，使各種不同偏轉(zhuǎn)角度的東流都具有雙方向聚焦作用。

聚束磁鐵當脈沖束流的能散度要求較嚴格時，可采用磁聚束器。其原理是粒子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場時，不同的軌道其路程長度不同，渡越時問就不同，因而導致束流的時間離散。然而如果在磁鐵之前配置一掃描裝置，使走在前面的粒子走長軌道，后面的粒子走短軌道，則經(jīng)過磁場之后,前后的粒子將聚集在一起，起到了聚束作用。由于這種裝置首先由R.C. Mobley提出來的，故稱它為莫布萊磁聚束器。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李曉林 - 教授 - 西南大學