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束流輸運系統
鎖定
束流輸運系統基於束流傳輸理論。束流為許多單粒子的集合。設計束流輸運系統就是根據給定了的加速器出口的束流參量,設計最佳的傳輸元件組合,使在靶上得到所要求的束流,並且保證整個系統在投資上比較經濟,在傳輸過程中獲得合理的束流包絡。
- 中文名
- 束流輸運系統
- 外文名
- beam transport system
- 範 圍
- 粒子發射裝置和靶之間
簡介
最常用的傳輸元件有二極磁鐵,開關磁鐵,四極電磁透鏡,六極、八極等多極磁鐵,螺線管,聚束器,能散調節器等。有的束流輸運系統還配置有粒子分離器、束流導向器、束流準直器或光闌、衝擊磁鐵、扭曲磁鐵、切割磁鐵、聚束磁鐵以及廢流收集器等專用傳輸元件。通常,這些元件按照其對粒子運動的作用,可以分為三大類。
①橫向聚焦元件,如四極透鏡和螺線管等;
②縱向變換元件,如聚束器和能散調節器等;
二極磁鐵
即偏轉磁鐵。在其磁場的作用下,束流中心軌道被偏轉成圓弧形,如圖1所示。
假設中心軌道(半徑)的磁場為,則在中央平面上任一點處的場為:
式中:
為場指數。
帶電粒子在這種場中的運動滿足克斯特-塞貝爾(Kerst-Serber)方程:
不同動量的粒子在偏轉磁鐵中通過的平衡軌道不同,此即色散效應,可用於對束流質量、電荷的選擇,能量分析以及實現束流的色散匹配等。但是,有時要在一定幾何空間利用全部束流,這就需要設計消色差磁鐵系統。
四極透鏡
可以分為磁四極透鏡和電四極透鏡兩類(如圖2所示)。在四極透鏡的軸線上,磁場或電場等於零。在它的有效孔徑內,磁場或電場是線性分佈的,即有