Фокусирующие свойства электрических и магнитных полей

Для фокусировки пучков заряженных частиц приме­няются электрические и магнитные поля. Как мы уже знаем, для ускорения частиц магнитные поля непригод­ны: силы, действующие с их стороны на заряженные час­тицы, перпендикулярны скорости и не увеличивают энер­гии частиц. При фокусировке, наоборот, речь идет о силах, перпендикулярных основной траектории, и магнитные ноля с успехом применяются.

Электрические и магнитные силы, действующие на частицу с зарядом е , определяются формулами

clip_image002

где v — скорость частицы, Е — напряженность электриче­ского поля, а В — индукция магнитного поля. Магнитные и электрические силы равны друг другу, если

clip_image004

Как мы уже знаем, предельные значения Е ограничены пробоем. Нелегко создать поля с напряженностью больше Emax= 100 кВ/см=107 В/м. Такую же силу создает маг­нитное поле (для быстрых частиц v=с)

clip_image006

Это поле совсем невелико. Нетрудно создать поле силой 1 и даже 2 Тл. Таким образом, для фокусировки быстрых частиц магнитные силы оказываются намного эффек­тивнее электрических. Электрические поля применяются лишь для очень медленных частиц, скорость которых во много раз меньше скорости света. Столь медленные части­цы нас сейчас интересовать не будут.

Фокусирующие свойства линз принято описывать с помощью их фокусного расстояния. Исследуем с этой точ­ки зрения продольные и поперечные магнитные поля. Начнем с продольного поля. Пусть частица движется в однородном магнитном поле под небольшим углом alpha к нему (рис. 24). Продольная составляющая скорости части­цы равнаclip_image008

а поперечная составляет

clip_image010

При движении в магнитном поле продольная составляю­щая скорости не изменяется, а поперечная поворачива­ется с постоянной угловой скоростью. Период вращения определяется формулой (27), За время одного оборота частица успевает пройти вдоль магнитного поля

Страница 1 of 412...Last »