Un imán sextupolar (también conocido como imán hexapolar ) consta de seis polos magnéticos dispuestos en una disposición de polos norte y sur alternos dispuestos alrededor de un eje. [1] Se utilizan en aceleradores de partículas [1] para el control de aberraciones cromáticas y para amortiguar la inestabilidad cabeza-cola. En los microscopios electrónicos de transmisión se utilizan dos juegos de imanes sextupolares para corregir la aberración esférica .
El diseño de sextupolos que utilizan electroimanes generalmente implica seis puntas de polos de acero de polaridad alterna. El acero está magnetizado por una gran corriente eléctrica que fluye a través de las bobinas de alambre enrolladas alrededor de los polos. Las bobinas pueden formarse a partir de alambre magnético de cobre hueco que transporta refrigerante, generalmente agua desionizada. La densidad de corriente de un conductor de este tipo puede ser superior a 10 amperios/mm 2 (cuatro veces la de los conductores de cobre estándar).
A las energías alcanzadas en los aceleradores de partículas de alta energía , la deflexión magnética es más potente que la electrostática, y se utiliza el término magnético de la fuerza de Lorentz :
está habilitado con varios imanes que forman "la red" necesaria para doblar, dirigir y enfocar un haz de partículas cargadas.
Los imanes cuadrupolares utilizados para enfocar y combinar el haz tienen la desafortunada propiedad de que su fuerza de enfoque (descriptible por una distancia focal ) depende de la energía de la partícula que se enfoca: las partículas de alta energía tienen distancias focales más largas que aquellas con menor energía. Dado que todos los haces realistas tienen una dispersión de energía no despreciable, cualquier esquema de enfoque que se base exclusivamente en imanes cuadrupolos dará como resultado que el tamaño del haz "explote" con la distancia.
En los aceleradores lineales, esto se debe al enfoque insuficiente o excesivo de las partículas, mientras que en los anillos de almacenamiento está relacionado con la cromaticidad del anillo (la tendencia de las partículas sin energía a tener diferentes valores para el avance de fase betatrón por órbita). ).
Normalmente, esto se controla añadiendo campos sextupolares a la red.
Los campos sextupolares tienen una distancia focal inversamente proporcional a la distancia al centro del imán por el que pasa la partícula. Esto es similar a la acción de un cuadrupolo, cuyo efecto sobre el haz puede describirse como una flexión cuya fuerza depende de la distancia desde el centro del imán.
Si se coloca un sextupolo en un punto en el que las partículas del haz están dispuestas según su compensación de energía (es decir, una región de dispersión distinta de cero ), entonces el sextupolo se puede establecer en una fuerza que asegure que las partículas de todas las compensaciones de energía razonables están enfocados al mismo punto. Esto anulará la tendencia de la red cuadrupolo a dispersar el haz.
Los campos sextupolares no son lineales (es decir, dependen del producto de los tamaños de los desplazamientos transversales) y tienen términos que dependen tanto de los desplazamientos horizontales como verticales (es decir, están acoplados).
Esto conduce a ecuaciones de movimiento que no se pueden resolver para el caso general, por lo que se requiere el uso de aproximaciones al calcular sus efectos sobre la viga.
Además, la dependencia en cuadratura del retroceso del sextupolo con respecto al desplazamiento transversal del haz puede provocar que partículas de alta amplitud sean impulsadas lejos del eje del haz y se pierdan en las paredes del tubo de la viga. Debido a este mecanismo, la adición de campos sextupolares a la red de un acelerador limitará la apertura dinámica o la aceptación del acelerador.
