磁聚焦的原理是什麼
磁聚焦的原理是什麼
一束髮散角不大的帶電粒子束,當它們在磁場B的方向上具有大致相同的速度分量時,它們有相同的螺距。經過一個週期它們將重新會聚在另一點,這種發散粒子束會聚到一點的現象與透鏡將光束聚焦現象十分相似,因此叫磁聚焦。那麼磁聚焦的原理是什麼呢?
1、如果一個帶電粒子進入勻強磁場時,其速度V的方向與磁感強度的方向成任意角度θ,則可將V分解成平行於B和垂直於B的兩個分量V∥和V⊥。因磁場的作用,垂直於B的速度分量V⊥雖不改變大小,卻不斷改變方向。在垂直於B的平面內作勻速圓周運動。平行於B的速度分量V∥不變,其運動是沿B方向的勻速直線運動。這兩種運動的合成,為螺旋線運動。
2、此帶電粒子作螺旋運動時,螺旋線的半徑(即電子在磁場中作圓運動的迴旋半徑)為R=mv⊥/(qB)=mvsinθ/(qB)(9-14a);粒子每轉一週前進的距離稱為螺距,用符號表示,則h=v∥*T=2πmvcosθ/(qB)(9-14b);上式中的T是粒子轉過一週所需的時間,稱為迴轉週期。
3、在勻強磁場中某點A處有一束帶電粒子,當帶電粒子的速度v與B的夾角很小、各粒子速率v大致相同時,這些粒子具有相同的螺距。經一個迴轉週期後,他們各自經過不同的螺距軌道重新會聚到A'點。發散粒子依靠磁場作用會聚於一點的現象稱為磁聚焦。它與光束經光學透鏡聚焦相類似。實際應用中,更多利用它產生的非勻強磁場聚焦。短線圈的作用類似光學中的透鏡,稱為磁透鏡。也可用於電子顯微鏡中。
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