Описание модели

Введение

Системы магнитных квадрупольных используют для фокусировки пучков заряженных частиц и ионов в электронных микроскопах, ускорителях частиц в центрах физики частиц и ядер. Подобно оптическим линзам, фокусирующим свет, магнитные линзы фокусируют пучки заряженных частиц. Рассмотренная далее модель показывает траектории ионов B⁵⁺, проходящих через три последовательных магнитных квадрупольных линзы.

Описание модели

Квадруполь состоит из сборки четырех постоянных магнитов, установленных в железный цилиндр, который используется для усиления и поддержания возникающего поля. Для обеспечения хорошего приближения магниты работают одновременно.

Ионы пропускаются через систему трёх последовательных квадрупольных линз. Средняя в два раза длинее других и повернута на 90° вокруг центральной оси. Это означает, что полярность ее магнитов обратная. Нижеприведённый рисунок даёт полное представление о магнитных квадрупольных линзах.

Второй квадруполь (Q2), имеет обратную полярность, по сравнению с Q1 и Q2.

Чтобы изучить фокусирующий эффект квадруполей траектории ряда ионов, стартующих с расстояния 3 см от центральной оси, равномерно распределены вдоль окружности круглого поперечного сечения. Предполагается, что все они имеют нулевую поперечную скорость. Каждый квадруполь фокусирует ионный луч вдоль одной поперечной оси и дефокусирует его вдоль другой. Суть в том, что после прохождения через систему трёх квадруполей и длины дрейфа осуществляется фокусировка во всех направлениях. Поскольку ионы выходят из системы, они находятся внутри радиуса 1см поперечного сечения. Модель устанавливает 2D сечение любого из двух квадруполей Q1 и Q2. Пренебрегая краевыми полями, поперечное поле в данной точке в поперечном плане Q2 автоматически будет иметь то же значение, что и в Q1 и Q3, но противоположного направления. Следовательно, достаточно моделировать поля в одном из квадруполей.