+++ Actuele toestand (Covid-19): Ons magazijn is gevuld en bestellingen worden door ons zonder vertragingen verwerkt. Meer informatie +++

  • Klantendienst in 4 talen
  • Meer dan 225 000 bestellingen/jaar

PMQ - Permanente Magneet Quadrupool

Sterke blokmagneten focusseren een ionenstraal
Auteur: Martti Nirkko, MSc Physik; Roger Hänni, Maschinenbautechniker HF,
Laboratorium für Hochenergiephysik (LHEP), Universität Bern, Zwitserland
Online sinds: 21.10.2011, Aantal bezoeken: 82747
Met 8 blokmagneten van het type Q-40-10-10-N hebben wij van het LHEP (Laboratory for High Energy Physics) van de Universiteit Bern een PMQ-prototype (Permanent Magnet Quadrupole) gebouwd. De magneten werden hierbij tot een Halbach-cilinder gerangschikt, om een quadrupool veld op te wekken. Dit is vergelijkbaar met het project Halbach array bouwen; in ons geval werd het Halbach array echter cirkelvormig en niet in een rechte lijn gerangschikt.
Dit project heeft geleid tot een engelstalige wetenschappelijke publicatie - deze kan rechts boven als pdf worden gedownload.

Bij het testen van de magneetvelden in de PMQ met een Hall-proef werden de simulaties, die daarvoor met de FEM (Finite Element Method) werden berekend, bevestigd.
De producten van supermagente.fr slaagden er dus in aan onze verwachtingen te voldoen. Na deze succesvolle tests hebben wij nog 4 andere PMQs vervaardigd.
Scalair potentieel van het magneetveld in de PMQ met magneetveldrichting (rood: noordpolen, blauw: zuidpolen)
Scalair potentieel van het magneetveld in de PMQ met magneetveldrichting (rood: noordpolen, blauw: zuidpolen)
Hoogte van de magnetische flux in de PMQ, kleurscala van 0 (blauw) tot 1 Tesla (rood)
Hoogte van de magnetische flux in de PMQ, kleurscala van 0 (blauw) tot 1 Tesla (rood)
De 4 PMQ-eenheden, aan de accelerator bevestigd
De 4 PMQ-eenheden, aan de accelerator bevestigd
In serie en op de juiste afstanden gemonteerd (als twee FODO cellen) dienen de 4 quadrupolen ter focussering van een H-ionenstraal, die door onze deeltjesversneller wordt opgewekt. De gefocusseerde straal heeft, wanneer hij op een stilstaand doel (target) treft, een hoge intensiteit, wat tot hogere reactieaandelen in het targetmateriaal leidt.

Fysische uitleg

Bij dit project hebben wij de Lorentzkracht gebruikt. De Lorentzkracht is de kracht, die een geladen deeltje ondervindt, wanneer het zich door electromagnetische velden beweegt. De kracht bestaat daarbij uit twee componenten: de electrische en de magnetische component. De eerste component werkt in de richting van het electrische veld, de tweede daarentegen werkt haaks op het magneetveld en de baan der deeltjes. Dat betekent, dat geladen deeltjes met electrische velden kunnen worden versneld en magneetvelden kunnen worden gebruikt om de deeltjes uit hun baan te leiden.
Beschouwt men alleen de beweging van een geladen deeltje in een magneetveld, dan kunnen de zogenaamde "linker- en rechterhandregels" worden toegepast.
Er zijn talloze toepassingen van de Lorentzkracht te vinden: Zo functioneren bijvoorbeeld electromotoren, fietsdynamo's of luidsprekers met behulp van dit principe. Vanzelfsprekend wordt hij ook in de deeltjesfysica in groten getale toegepast: Bij deeltjesversnellers worden magnetische multipolen gebruikt om de deeltjesstralen te manipuleren. Dipole (2 polen) krommen de baan der deeltjes. Quadrupole (4 polen) focusseren de straal in de horizontale richting en spreiden hem in de vertikale richting of omgekeerd. Kiest men nu echter slimme afstanden tussen de quadrupolen, dan is het mogelijk op een bepaald punt in het verloop van de deeltjesstraal een zogenaamde stralentaille te creeëren. Hier is de dwarsdoorsnede van de straal minimaal. De stelling van Liouville wordt hierbij niet ondergraven.