Imán sextupolar

Un imán sextupolar (también conocido como imán hexapolar ) consta de seis polos magnéticos dispuestos en una disposición de polos norte y sur alternos dispuestos alrededor de un eje. ^[1] Se utilizan en aceleradores de partículas ^[1] para el control de aberraciones cromáticas y para amortiguar la inestabilidad transversal del plasma cabeza-cola. Se utilizan dos juegos de imanes sextupolares en microscopios electrónicos de transmisión para corregir la aberración esférica .

El diseño de sextupolos que utilizan electroimanes generalmente implica seis puntas de polo de acero de polaridad alterna. El acero se magnetiza mediante una gran corriente eléctrica que fluye en las bobinas de alambre enrolladas alrededor de los polos. Las bobinas pueden estar formadas por alambre magnético de cobre hueco que transporta refrigerante, generalmente agua desionizada. La densidad de corriente de un conductor de este tipo puede ser superior a 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 desviación magnética es más potente que la electrostática, y el uso del término magnético de la fuerza de Lorentz :

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

Está equipado con varios imanes que forman "la red" necesaria para doblar, dirigir y enfocar un haz de partículas cargadas.

Los imanes cuadrupolares utilizados para enfocar y combinar el haz tienen la desafortunada propiedad de que su fuerza de enfoque (que se puede describir mediante una distancia focal ) depende de la energía de la partícula que se enfoca: las partículas de alta energía tienen distancias focales más largas que las de menor energía. Dado que todos los haces realistas tienen cierta dispersión de energía, que no es despreciable, cualquier esquema de enfoque que dependa exclusivamente de imanes cuadrupolares hará que el tamaño del haz "explote" con la distancia.

En los aceleradores lineales, esto se debe a la falta o sobreconcentración de las partículas, mientras que en los anillos de almacenamiento está relacionado con la cromaticidad del anillo (la tendencia de las partículas fuera de energía a tener diferentes valores de avance de fase del betatrón por órbita). Normalmente, estos efectos se controlan con la adición de campos sextupolares.

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

Si se coloca un sextupolo en un punto en el que las partículas del haz están dispuestas según su desplazamiento de energía (es decir, una región de dispersión distinta de cero ), entonces el sextupolo se puede fijar con una intensidad que garantice que las partículas de todos los desplazamientos de energía razonables 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 los tamaños de los desplazamientos transversales) y tienen términos que dependen tanto de los desplazamientos horizontales como de los verticales (es decir, están acoplados).

Esto conduce 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 en cuadratura de la patada sextupolar con respecto al desplazamiento transversal del haz puede provocar que partículas de gran amplitud sean expulsadas lejos del eje del haz y se pierdan en las paredes del tubo del 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 cuadrupolo