
【化】 magnetic focusing
magnetism
focalize; focus; focusing
【計】 focussing
【化】 focusing
磁聚焦(Magnetic Focusing)是電磁學領域中描述磁場對帶電粒子束進行方向調控的物理現象,其核心原理是通過非均勻磁場使發散電子軌迹重新彙聚至焦點的技術。該術語對應的英文解釋為"the convergence of charged particle beams under the influence of a specially designed magnetic field"。
在技術實現層面,磁聚焦依賴于洛倫茲力作用機制。當帶電粒子(如電子)通過軸向對稱磁場時,其運動軌迹會産生螺旋進動,磁場梯度産生的徑向力分量使粒子束産生向軸收斂效應。這種現象在電子顯微鏡設計中具有典型應用,美國物理學會的《應用物理評論》指出,磁透鏡系統可将電子束聚焦至納米級精度。
工程應用中存在兩種主要類型:
相關數學模型可表示為: $$
abla times mathbf{B} = mu_0 mathbf{J} + mu_0epsilon_0 frac{partial mathbf{E}}{partial t} $$ 該方程揭示了磁場強度與電流密度的時間變化關系,是分析磁聚焦系統的理論基礎。在陰極射線管等顯示設備中,磁聚焦技術通過精确控制電子束落點位置,确保了圖像顯示的分辨率與穩定性。
磁聚焦是帶電粒子在磁場中運動的特殊現象,以下是其核心解釋:
磁聚焦指發散角較小的帶電粒子束在磁場作用下會聚到一點的現象。當粒子在磁場方向(縱向)具有相近的速度分量時,它們的螺旋運動螺距相同,經過一個周期後重新會聚。這一現象與光學透鏡聚焦類似,因此得名。
電聚焦通過電場調整電子軌迹,結構簡單但聚焦能力較弱;磁聚焦精度更高,適用于高能或精密場景。
磁聚焦本質是磁場對帶電粒子螺旋運動的周期性約束,核心在于縱向速度分量一緻導緻螺距相同。實際應用需結合具體場景調整磁場參數。
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