PMQ - Permanent Magnet Quadrupol

Beim Prüfen der Magnetfelder im PMQ mit einer Hall-Probe wurden die Simulationen, welche vorgängig mit der FEM (Finite Element Method) berechnet wurden, bestätigt.

Die Produkte von supermagnete.fr konnten also unsere Erwartungen erfüllen. Nach diesen erfolgreichen Tests haben wir 4 weitere PMQs hergestellt.

Physikalische Erläuterungen

Bei dieser Anwendung haben wir uns die Lorentzkraft zu Nutze gemacht. Die Lorentzkraft ist die Kraft, die ein geladenes Teilchen erfährt, wenn es sich durch elektromagnetische Felder bewegt. Die Kraft besteht dabei aus zwei Komponenten: Der elektrischen und der magnetischen Komponente. Die erste Komponente wirkt in Richtung des elektrischen Felds, die zweite hingegen wirkt rechtwinklig auf das Magnetfeld und die Teilchenbahn. Das bedeutet, dass sich geladene Teilchen mit elektrischen Feldern beschleunigen lassen, und Magnetfelder benutzt werden können, um die Teilchen abzulenken.

Betrachtet man allein die Bewegung eines geladenen Teilchens in einem magnetischen Feld, so lässt sich die so genannte Dreifingerregel anwenden.

Anwendungen der Lorentzkraft finden sich zahlreiche: So funktionieren beispielsweise Elektromotoren, Fahrraddynamos oder Lautsprecher mithilfe dieses Prinzips. Selbstverständlich kommt es auch in der Teilchenphysik zu zahlreichen Anwendungen: Bei Beschleunigern werden magnetische Multipole verwendet, um die Teilchenstrahlen zu manipulieren. Dipole (2 Pole) krümmen die Teilchenbahn, Quadrupole (4 Pole) fokussieren den Strahl in die horizontale Richtung und defokussieren in die vertikale Richtung oder umgekehrt. Man kann also nur in eine Richtung auf einmal fokussieren. Wählt man nun aber schlaue Abstände zwischen den Quadrupolen, so ist es möglich, an einem bestimmten Punkt entlang des Teilchenstrahls eine so genannte Strahltaille zu erhalten. Dort ist die Querschnittfläche durch den Strahl minimal. Der Satz von Liouville wird dabei nicht verletzt.