Квадрупольные линзы

Системы фокусировки и фокусирующие элементы. В реальных установках возможно одноврем. применение разл. методов Ф. Совокупность фокусирующих устройств наз. системой Ф., а сами эти устройства — фокусирующими элементами. В совр. фокусирующих системах ускорителей и накопителей высокой энергии чаще всего применяется Ф. магн. полем со знакопеременным градиентом, а наиб, распространенным фокусирующим элементом является электромагнитная квадрупольная линза, у к-рой индукция магн. поля линейно зависит от поперечных координат. Такие линзы могут быть как с т. н. тёплой обмоткой (рис. I). так и со сверхпроводящей. Ли- [c.333]

Рис. 2.9. Схема ионного источника с параллельным пучком и блоком квадрупольных линз

Значительное улучшение параметров ионного источника с электронным соударением в последнее время достигнуто в результате применения квадрупольных линз, формирования впуска газа в ионизационный коробок в виде молекулярного пучка и введения боковых отверстий в анодном коробке 23—36]. Благодаря этим усовершенствованиям получено значительное увеличение светосилы, разрешающей способности и срока службы источника [45, 46]. [c.73]

Вакуумная камера накопительного кольца откачивается до давлений 10 —10 тор. В круговой камере используется система фокусировки, состоящая из магнитов и квадрупольных линз. Потери на излучение компенсируются с помощью энергии, вводимой в резонатор (частота 32 Мгц). Для регистрации [c.33]

Рассмотрим простой пример идеальной квадрупольной линзы (разд. 3.1.3.3) в качестве иллюстрации различия между подходами анализа и синтеза. Поскольку идеальный квадруполь состоит из четырех бесконечных гиперболических поверхностей, но бесконечные поверхности на практике реализовать невозможно, у нас есть два выхода. Аналитический подход состоит в том, чтобы компенсировать недостающую часть гиперболических поверхностей изменением формы остающихся электродов. Синтетический подход считает исходным идеальное распределение поля и пытается воспроизвести его, выделяя наиболее важные особенности квадруполя, т. е. существование [c.512]

Важно отметить, что стандартно ориентированные электростатические, магнитные и комбинированные квадрупольные линзы имеют сходные свойства. Эти свойства зависят только от функции д г), т. е. от формы и возбуждения электродов и/или полюсов. Удобно предположить, что как иг(г), так и Q2 z) одинаково зависят от координаты г (уравнение (10.5)). Тогда 1/2 пропорционально электростатическому потенциалу V, приложенному к электродам и измеренному относительно осевого по- [c.562]

Используя матрицы (10.22) и (10.23), легко определить оптические свойства любой системы квадрупольных линз простым перемножением их матриц преобразований. Мы сделаем это для некоторых специальных случаев в следующих разделах. [c.566]

Так как функция д г) пропорциональна возбуждению и чем длиннее линза, тем сильнее ее действие, очевидно, что оптическая сила квадрупольной линзы должна зависеть от значения безразмерной величины Если можно ис- [c.566]

T. e. для тонкой квадрупольной линзы абсолютные величины двух фокусных расстояний равны и главные плоскости совпадают с центральной плоскостью линзы. [c.568]

Согласование пучка. Наконец, обсудим одно важное применение квадрупольных мультиплетов [357]. Подставим частные решения xj(z) и X2(z) из уравнения (10.20) для фокусирующей плоскости квадрупольной линзы в общее решение x z), даваемое уравнением (10.12), Принимая во внимание уравнение (10.21), дифференцируя общее решение по 2 и добавляя квадраты х и х, получим [c.573]

Форму и ориентацию ограничивающего эллипса легко менять с помощью простых линейных элементов. Влияние дрейфового пространства состоит в том, что каждая точка эллипса смещена параллельно оси х на величину, пропорциональную начальному отклонению частицы. Влияние тонкой квадрупольной линзы состоит в том, что каждая точка эллипса смещена параллельно оси х на величину, пропорциональную начальному положению координаты частицы. Естественно, площадь эллипса остается неизменной. [c.574]

На практике согласование достигается использованием комбинации дрейфовых пространств и толстых квадрупольных линз. Эта процедура может быть весьма сложной [361]. [c.574]

Уравнения параксиальных лучей (10.7) и (10.8) были выведены при условии, что членами высших порядков в распределениях потенциала (10.1) и (10.3) можно пренебречь. Если в этих выражениях оставить большее количество членов, то получим более громоздкие уравнения траекторий. Тогда геометрические аберрации квадрупольной линзы могут быть определены как разность между более точными и параксиальными решениями. В зависимости от того, сколько членов рассматривается, можно говорить об аберрациях третьего или пятого порядков, как в случае осесимметричных линз (см. гл. 5). [c.575]

Ахроматические квадрупольные линзы. Исследуем теперь, к чему приведет комбинация электростатической и магнитной квадрупольных линз [23]. Мы анализировали знак функции д[г) в конце разд. 10.2. Известно, что если / г) и йг(г) имеют одинаковые знаки, то электростатические и магнитные силы действуют в противоположных направлениях, два члена в уравнении (10.9) имеют разные знаки, а знак д г) определяется большим членом. Однако для заданных осевых функций эти члены являются функциями только энергии частиц. В случае когда обе функции одинаково зависят от г (уравнение (10.5)) и /г и Й2 положительны, для положительно заряженных частиц в уравнении (10.9) электростатический член будет положительным, а магнитный — отрицательным (для отрицательно заряженных частиц знаки меняются). Для малых энергий первый член является доминирующим, тогда как для [c.577]

Из этого раздела следует важный вывод комбинация электростатической и магнитной квадрупольных линз или система таких линз может быть сделана ахроматической в некотором интервале энергий. Это еще одна причина, позволяющая верить, что безаберрационные оптические колонны на базе мультипольных линз действительно возможны. [c.578]

Я. Явор. Фокусировка заряженных частиц квадрупольными линзами. — М. Атомиздат, 1968. [c.621]

Рис. 66. Квадрупольные линзы в поперечном сечении

Наряду с магнитными линзами, вообще говоря, можно применять и электростатические квадрупольные линзы. Поле в линзах должно иметь форму, при которой его градиенты по двум поперечным осям [c.186]

Градиенты поперечных сил в квадрупольных линзах составляют [c.187]

В дальнейшем будем считать строение периодов симметричным и исходить из соотношений (9.37), (9.38). Если предельно упростить вид коэффициентов P s), P s), отвлекаясь от второстепенных деталей, то каждый из них представит собой сумму двух составляющих постоянной отрицательной составляющей, обусловленной дефокусирующим действием ускоряющего поля и собственного заряда сгустков, и знакопеременной составляющей, обусловленной в основном действием квадрупольных линз [c.196]

Систему квадрупольных линз целесообразно начинать и оканчивать, как показывает исследование, в середине полупериода (5 = 0, 5 = п). Размахи поперечных колебаний частиц х , у и углы расхождения выходящего пучка получаются при этом минимальными. [c.198]

Рис. 75. Различные варианты высокочастотных квадрупольных линз.

Квадрупольная фокусировка ускоряющим полем предназначается для ускорителей с трубками дрейфа и основана на придании квадрупольной конфигурации полю в ускоряющих зазорах. Этот метод фокусировки был предложен В. В. Владимирским в 1956 г. На рис. 75 изображены различные формы трубок дрейфа, позволяющие превратить ускоряющий зазор одновременно и в квадрупольную линзу, питаемую высокочастотным ускоряющим полем. Наиболее эффективны линзы, образуемые пальцеобразными выступами ( электродами ) на торцах трубок дрейфа (см. рис. 75,а). [c.228]

Для второго и третьего резонаторов, в целях унификации радиальных размеров квадрупольных линз, диаметр трубок выбран постоянным и равным 100 мм, что достаточно для размещения линз. Это потребовало уменьшения диаметров второго и третьего резонаторов до 1220 и 1087 мм соответственно и привело, кроме того, к постепенному сокращению относительной длины трубок дрейфа вдоль этих резонаторов. В результате коэффициент зазора а возрастает во втором резонаторе от 0,185 до 0,284 и в третьем резонаторе от О, 222 до 0,277. Связанное с этим постепенное уменьшение коэффициента пролетного времени Т и снижение амплитуды Ем вдоль второго и третьего резонаторов ( наклон поля ) можно компенсировать специальными пластинами для регулировки наклона поля. Заметим, что в принципе этого можно было бы достичь и посредством постепенного уменьшения диаметров этих резонаторов от начала к концу, что привело бы к желательному удлинению трубок дрейфа (при заданном их диаметре в 100 мм). [c.241]

НАЯ фокусировка — фокусировка пучков заряж. частиц в линейных ускорителях или каналах транспортировки, обусловленная чередованием во времени направления квадрупольно-симметричного элек-трич. поля. Практич. разработка структур с П.-о. к, ф. началась в СССР в 1970 (за рубежом широко развернулась с 1979). До 70-х гг. в линейных ускорителях и каналах транспортировки была известна фокусировка частиц со знакопеременной пространственно-периодич. структурой, состоящей из статич. квадрупольных линз. Один из возможных пространственных периодов такой структуры показан на рис, 1 (и — пост, напряжение на электродах). В отличие от пространственно-периодич. фокусирующих структур, кавал с П.-о. к. ф. [c.154]

Удаление многозарядных и загрязняющих ионов происходит в электромагнитном сепараторе, в котором по массам разделяются ионы. С помощью-системы фокусировки и сканирования обеспечивается равномерность облучения поверхности металла и большая площадь защитного слоя. Фокусировка пучка ионов осуществляется электростатическими и квадрупольными электростатическими линзами, а для ионов больших энергий — магнитными квадрупольными линзами. Ква-друпольные линзы служат для линейной фокусировки. [c.130]

Ускорение пучка осуществляется системой многоэлектронных линз. Потери ионов, обусловленные существованием объемного электрического заряда, создают дополнительные проблемы и при конструировании систем формирования ионных пучков высокой интенсивности. Чаще всего в таких установках применяют двух- и трехэлектродные линзы для создания одно- и двухзазорного ускорения [125]. В сильноточных установках ионного легирования широко используют магнитные квадрупольные линзы, способные компенсировать расширение пучка под действием пространственного заряда. Для обработки больших площадей необходимо либо расфокусировать пучок, либо обеспечить его сканирование. Расфокусировка приводит к неоднородности потока, и на практике чаще используют сканирование пучка. Разработаны различные системы сканирования электростатическое, электромагнитное, механическое сканирование, комбинированные системы. Если к монохроматичности пучка не предъявляется жестких требований, то эффективное сканирование в электромагнитном поле можно обеспечить, модулируя по энергии вытягиваемый из источника пучок ионов [109]. В связи с упоминавшимся пространственным зарядом в сильноточных установках для сканирования часто применяют механические системы пучок ионов неподвижен или сканирует лишь в одной плоскости, а равномерность облучения обеспечивается перемещением обрабатываемой детали. [c.87]

Рис. 1.26. Схема накопительного кольца, I—детектор, 2 — подвижная щель, 3 —вешетка, 4 — выходные окна камеры с образцом, 5 — умножитель-монитор, 6,7 — окна для вывода излучения, 8 — резонатор, 9 — отклоняющий магнит, 10 — квадрупольная линза, 11 — ион-

На рис. 8.16 дана схема установки, используемая в работах Дукельского и др. для возбуждения спектра атомарного водорода при атомных столкновениях [116]. Моноки-нетический пучок протонов, выходящий из источника /, попадает в вакуумную камеру масс-спектрометра 2, затем с помощью квадрупольных линз 4 направляется в камеру нейтрализации 5, которая наполняется исследуемым газом. Пройдя плоский конденсатор 6, пучок через входную щель 7 попадает в камеру столкновений. После камеры столкновений поток быстрых частиц измеряется термоэлектронным детектором 12 (11 и 13 — [c.343]

Очевидно, что результирующая составная линза больше не является тонкой линзой (см. разд. 4.9.1). В этом частном случае главные плоскости находятся далеко друг от друга. Но ясно,, что в обеих ортогональных плоскостях мы имеем фокусирующую линзу. Уравнение (10.38) показывает, что матричные компоненты гпц и Ш22 могут быть равны только в тривиальном случае //=0, следовательно, антисимметричный дублет тонкой линзы никогда не может представлять одиночную квадрупольную линзу, которая оказывает дефокусирующй эффект в одной из ортогональных плоскостей. [c.570]

В этой главе дан обзор наиболее важных свойств мультипольных линз. Поля мультипольных линз уже рассматривались в гл. 3. Здесь анализируются поля стандартных квадрупольных конфигураций, поскольку на их основе проводится соответствующее рассмотрение квадруполей, октуполей и додекаполей. Далее были выведены уравнения параксиальных лучей (10.7) и (10.8) и проведено обсуждение формирования изображения квадрупольными линзами. Обычно квадруполи формируют линейное изображение точечного объекта, но квадрупольные системы способны к формированию стигматического изображения. Применение матриц преобразований делает возможным краткое обсуждение квадрупольных дуплетов, триплетов и мультиплетов, включая понятие эмиттанса пучка. Наконец, были рассмотрены аберрации мультипольных линз. Геометрические аберрации осесимметричных квадрупольных линз могут быть компенсированы мультипольными элементами. Так как комбинированные квадрупольные линзы могут быть сделаны ахроматическими, можно построить безаберрационные оптические колонны, состоящие только из мультипольных элементов. [c.579]

Протонные линейные ускорители на малые и средние энерги отличаются тесной конструктивной связью ускоряющей и фокуси-рующей систем, позволяющей говорить о единой ускоряюще-фоку сирующей системе. Разумеется, это относится и к соответствующим низкоэнергетическим, частям ускорителей на большие энергии. Какого бы типа ни была фокусирующая система, она должна конструироваться применительно к ускоряющей системе из резонаторов с трубками дрейфа. Поскольку диаметр резонаторов сравнительно велик, фокусирующие устройства приходится конструктивно совмещать с трубками дрейфа — будь то квадрупольные линзы, соленоиды или сетки. Это создает известные ограничения и трудности при проектировании квадрупольных линз или соленоидов, с одной стороны, и самих резонаторов, с другой. [c.231]

За ускорительной трубкой, пройдя через короткий согласующий канал 5, пучок частиц попадает в группирователь (банчер) 6, а затем — в линейный ускоритель, состоящий из трех секций (резонаторов) 7, 8, 9. После ускорителя пучок частиц, ускоренных до 100 Мэе, по транспортирующему каналу с квадрупольными линзами выходит из главного зала и попадает в разгруппирова-тель (дебанчер) 10, уменьшающий разброс энергий частиц. Затем пучок транспортируется далее до места его инжекции в протонный синхротрон. На чертеже справа показано несколько магнитов, из которых составляется кольцо протонного синхротрона. [c.234]

Рис. 80. Трубки дрейфа со штангами. Видны провода, подводящие питание к квадрупольным линзам, и трубки системы водоохлаждения.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...