imán sextupolar

Un imán sextupolar (también conocido como imán hexapolar ) consta de seis polos magnéticos dispuestos en una configuración de polos norte y sur alternos alrededor de un eje. ^{[ 1 ]} Se utilizan ampliamente en aceleradores de partículas circulares ^{[ 1 ]} para el control de las aberraciones cromáticas, lo que a su vez ayuda a amortiguar la inestabilidad transversal cabeza-cola . En los microscopios electrónicos de transmisión se utilizan dos conjuntos de imanes sextupolares para corregir la aberración esférica .

El diseño de sextupolos mediante electroimanes generalmente implica seis puntas de acero con polaridad alterna. El acero se magnetiza mediante una gran corriente eléctrica que fluye por las bobinas de alambre enrolladas alrededor de los polos. Estas bobinas pueden estar formadas por alambre de cobre hueco magneto que contiene un refrigerante, generalmente agua desionizada. La densidad de corriente de dicho conductor puede superar los 10 amperios/mm² ⁽ cuatro veces la de los conductores de cobre estándar).

A las energías alcanzadas en los aceleradores de partículas de alta energía , la deflexión magnética es más potente que la electrostática, y se utiliza el término magnético de la fuerza de Lorentz :

${\displaystyle \mathbf {F} =q(\mathbf {E} +\mathbf {v} \times \mathbf {B}),}$

Está habilitado mediante varios imanes que conforman la "red" necesaria para desviar, dirigir y enfocar un haz de partículas cargadas.

Los imanes cuadrupolares utilizados para enfocar y combinar el haz tienen la desventaja de que su capacidad de enfoque (descriptible mediante una distancia focal ) depende de la energía de la partícula que se enfoca: las partículas de alta energía tienen distancias focales mayores que las de menor energía. Dado que todos los haces reales presentan cierta dispersión de energía, cualquier sistema de enfoque que se base únicamente en imanes cuadrupolares provocará que el tamaño del haz aumente considerablemente con la distancia.

En los aceleradores lineales, esto se debe al enfoque insuficiente o excesivo de las partículas, mientras que en los anillos de almacenamiento está relacionado con la cromaticidad del anillo (la tendencia de las partículas con energías diferentes a tener valores distintos para el avance de fase betatrónico por órbita). Normalmente, estos efectos se controlan mediante la adición de campos sextupolares.

Los campos sextupolares tienen una distancia focal inversamente proporcional a la distancia desde el centro del imán con la que pasa la partícula. Esto es similar a la acción de un cuadrupolo, cuyo efecto sobre el haz puede describirse como una desviación cuya intensidad depende de la distancia desde el centro del imán.

Si se coloca un sextupolo en un punto donde las partículas del haz se distribuyen según su diferencia de energía (es decir, una región de dispersión no nula ), entonces se puede ajustar su intensidad para asegurar que las partículas con cualquier diferencia de energía razonable se enfoquen en el mismo punto. Esto anulará la tendencia de la red cuadrupolar a dispersar el haz.

Los campos sextupolares no son lineales (es decir, dependen del producto de las magnitudes de los desplazamientos transversales) y tienen términos que dependen tanto de los desplazamientos horizontales como verticales (es decir, están acoplados).

Esto da lugar a ecuaciones de movimiento que no pueden resolverse para el caso general, por lo que es necesario utilizar aproximaciones al calcular sus efectos sobre la viga.

Además, la dependencia cuadrática del impulso sextupolar respecto al desplazamiento transversal del haz puede provocar que partículas de alta amplitud sean impulsadas lejos del eje del haz y se pierdan en las paredes del tubo de haz. Debido a este mecanismo, la adición de campos sextupolares a una red de aceleradores limitará la apertura dinámica o la aceptación del acelerador.

• haz de partículas cargadas
• imán dipolar
• Óptica electrónica
• Cilindro Halbach
• imán multipolar
• imán cuadrupolar