Aimant dipolaire - Dipole magnet

Champ magnétique d'un simple barreau magnétique

Un aimant dipolaire est le type d' aimant le plus simple . Il a deux pôles, un nord et un sud. Ses lignes de champ magnétique forment de simples boucles fermées qui émergent du pôle nord, rentrent au pôle sud, puis traversent le corps de l'aimant. L'exemple le plus simple d'aimant dipôle est un barreau magnétique .

Aimants dipolaires dans les accélérateurs

Aimant dipolaire de la source avancée de photons
Aimant dipolaire d'un spectromètre de masse à plasma

Dans les accélérateurs de particules , un aimant dipolaire est l' électro - aimant utilisé pour créer un champ magnétique homogène sur une certaine distance. Le mouvement des particules dans ce champ sera circulaire dans un plan perpendiculaire au champ et colinéaire à la direction du mouvement des particules et libre dans la direction qui lui est orthogonale. Ainsi, une particule injectée dans un aimant dipolaire se déplacera sur une trajectoire circulaire ou hélicoïdale . En ajoutant plusieurs sections dipolaires sur un même plan, l'effet radial de flexion du faisceau augmente.

En physique des accélérateurs , les aimants dipolaires sont utilisés pour réaliser des coudes dans la trajectoire de conception (ou « orbite ») des particules, comme dans les accélérateurs circulaires. D'autres utilisations incluent :

  • Injection de particules dans l'accélérateur
  • Éjection de particules de l'accélérateur
  • Correction des erreurs d' orbite
  • Production de rayonnement synchrotron

La force exercée sur une particule chargée dans un accélérateur de particules à partir d'un aimant dipolaire peut être décrite par la loi de la force de Lorentz , où une particule chargée subit une force de

(en unités SI ). Dans le cas d'un aimant dipolaire d'accélérateur de particules, le faisceau de particules chargées est courbé via le produit croisé de la vitesse de la particule et du vecteur de champ magnétique, la direction dépendant également de la charge de la particule.

La quantité de force qui peut être appliquée à une particule chargée par un aimant dipolaire est l'un des facteurs limitants pour les accélérateurs de protons et d'ions synchrotron et cyclotron modernes. Au fur et à mesure que l'énergie des particules accélérées augmente, elles nécessitent plus de force pour changer de direction et nécessitent des champs B plus grands pour être dirigés. Les limitations de la quantité de champ B pouvant être produite avec les électroaimants dipolaires modernes nécessitent que les synchrotrons/cyclotrons augmentent en taille (augmentant ainsi le nombre d'aimants dipolaires utilisés) pour compenser les augmentations de la vitesse des particules. Dans le plus grand synchrotron moderne, le Large Hadron Collider , il y a 1232 aimants dipolaires principaux utilisés pour courber la trajectoire du faisceau de particules, chacun pesant 35 tonnes métriques.

Autres utilisations

D'autres utilisations des aimants dipolaires pour dévier les particules en mouvement comprennent la mesure de la masse isotopique en spectrométrie de masse et la mesure de la quantité de mouvement des particules en physique des particules .

De tels aimants sont également utilisés dans les téléviseurs traditionnels, qui contiennent un tube à rayons cathodiques , qui est essentiellement un petit accélérateur de particules . Leurs aimants sont appelés bobines déflectrices . Les aimants déplacent un seul point sur l'écran du tube TV de manière contrôlée sur tout l'écran.

Champ magnétique d'un aimant dipolaire cylindrique avec un espace de champ quasi constant au centre. La même configuration de champ est obtenue à partir de deux boucles de courant empilées.

Voir également

Les références

Liens externes