Question

磁透镜的磁聚焦的原理

Answer 1

如果一个带电粒子进入匀强磁场时，其速度v的方向与磁感强度B的方向成任意角度θ，则可将v分解成平行于B和垂直于B的两个分量V∥和V⊥。因磁场的作用，垂直于B的速度分量V⊥虽不改变大小，却不断改变方向。在垂直于B的平面内作匀速圆周运动。平行于B的速度分量V∥不变，其运动是沿B方向的匀速直线运动。这两种运动的合成，为螺旋线运动。此带电粒子作螺旋运动时，螺旋线的半径(即电子在磁场中作圆运动的回旋半径)为
r=mV⊥/qB=mVsinθ/(qB) （9-14a）
粒子每转一周前进的距离称为螺距，用符号表示，则
h=V∥T=2πmVcosθ/(qB) （9-14b）
上式中的T是粒子转过一周所需的时间，称为回转周期。
在匀强磁场中某点A处有一束带电粒子，当带电粒子的速度v与B的夹角很小、各粒子速率v大致相同时，这些粒子具有相同的螺距。经一个回转周期后，他们各自经过不同的螺距轨道重新会聚到A'点。发散粒子依靠磁场作用会聚于一点的现象称为磁聚焦。它与光束经光学透镜聚焦相类似。实际应用中，更多利用它产生的非匀强磁场聚焦。短线圈的作用类似光学中的透镜，称为磁透镜。也可用于电子显微镜中。