E2 Foco Guiado e Magnético

Tópico

Enquanto o campo de radiofrequência estabelecido pelo modelo anterior impulsiona a partícula para a frente, são os campos magnéticos que governam sua trajetória lateral. Dois tipos de ímãs desempenham funções distintas e complementares. Ímãs dipolares geram um campo uniforme que curva a trajetória da partícula, desviando-a para acompanhar o formato da máquina; quanto maior a energia da partícula, mais intenso deve ser esse campo dipolar para atingir a mesma curvatura, razão pela qual máquinas de alta energia utilizam ímãs supercondutores capazes de gerar campos muito superiores aos de um eletroímã convencional com núcleo de ferro — um tópico abordado em detalhes em um módulo de fundamentos posterior. Ímãs quadrupolos, por outro lado, não curvam a trajetória central, mas atuam como lentes: eles geram um campo que aumenta com a distância do eixo do feixe e empurra as partículas desviadas de volta para o centro, de forma análoga a como uma lente óptica focaliza a luz. Um quadrupolo isolado focaliza na direção transversal enquanto simultaneamente desfocaliza na direção perpendicular — uma consequência geométrica inevitável desse tipo de campo. Portanto, na prática, os quadrupolos são sempre instalados em sequências alternadas de polaridade oposta, uma configuração chamada focalização forte, que permite obter uma focalização líquida estável em ambas as direções simultaneamente. Além desse par básico, ímãs de ordem superior corrigem efeitos colaterais, como a dependência do foco em relação à energia da partícula, que, de outra forma, degradariam progressivamente a estabilidade do feixe ao longo de várias voltas. Assim, este módulo, que começa com a radiofrequência impulsionando o feixe para a frente, termina com ímãs dipolares e quadrupolos controlando lateralmente o que a radiofrequência não controla.

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