Quadrupôle magnétique

Un quadrupôle magnétique est une source de champ magnétique. La façon la plus simple de représenter un quadrupôle est l'addition de deux aimants droits parallèles, en sens inverse. Les composantes principales de leur champ magnétique s'annulent (l'ensemble a donc un dipôle magnétique nul), seules substisent les composantes de l'ordre supérieur.

Champ généré par un quadrupole magnétique

Champ créé par un quadrupôle idéal

Un quadrupôle magnétique possède deux pôles nord et deux pôles sud, placés aux faces alternées d'un carré. Dans le plan (noté ici $z=0$ ) où se trouvent les quatre pôles, le champ magnétique idéal est décrit très simplement :

$B_{x}=K\times y$
$B_{y}=K\times x$
$B_{z}=0$

Où K est le gradient (en Teslas par mètre) de la composante en x selon y, ou inversement. Une composante du champ est nulle sur les deux axes de symétrie, il est totalement nul au centre[1]. Dans l'axe normal au quadruôle, noté ici z, le champ est pour ainsi dire evanescant : il décroit en $z 4$ [2].

Utilisation dans les accélérateurs de particules

électroaimant quadrupolaire d'un ancien synchrotron

Les quadrupoles magnétiques sont un élément important de la conception d'un accélérateur de particules : ils servent à focaliser ou défocaliser les particules électriquement chargées. Si K est positif, des particules chargées positivement qui traversent le plan du quadrupole sont focalisées horizontalement et défocalisées verticalement. Ce résultat est inversé si on change le signe de K ou celui de la charge de la particule[1].

Voir aussi

Quadrupôle électrostatique
Dipôle magnétique

Références

(en) Arnaud Devred, « Superconducting Magnets for Particle Accelerators and Storage Rings », dans Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, American Cancer Society, 1999 (ISBN 978-0-471-34608-1, DOI 10.1002/047134608x.w1320, lire en ligne)
(en) Enrique Arribas, Isabel Escobar, Raquel Ramirez-Vazquez et Carmen del Pilar Suarez Rodriguez, « Linear Quadrupole Magnetic Field Measured with a Smartphone », The Physics Teacher, vol. 58, n^o 3,‎ mars 2020, p. 182–185 (ISSN 0031-921X et 1943-4928, DOI 10.1119/1.5145411, lire en ligne, consulté le 14 juillet 2021)

Portail de la physique

Cet article est issu de Wikipedia. Le texte est sous licence Creative Commons - Attribution - Partage dans les Mêmes. Des conditions supplémentaires peuvent s'appliquer aux fichiers multimédias.

[devred-1] (en) Arnaud Devred, « Superconducting Magnets for Particle Accelerators and Storage Rings », dans Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, American Cancer Society, 1999 (ISBN 978-0-471-34608-1, DOI 10.1002/047134608x.w1320, lire en ligne)

[2] (en) Enrique Arribas, Isabel Escobar, Raquel Ramirez-Vazquez et Carmen del Pilar Suarez Rodriguez, « Linear Quadrupole Magnetic Field Measured with a Smartphone », The Physics Teacher, vol. 58, n^o 3,‎ mars 2020, p. 182–185 (ISSN 0031-921X et 1943-4928, DOI 10.1119/1.5145411, lire en ligne, consulté le 14 juillet 2021)