Магнитная сборка Халбаха

Линейная магнитная сборка Халбаха, состоящая из пяти сегментов

Магнитная сборка Хальбаха — особая конфигурация постоянных магнитов, характеризующаяся тем, что магнитное поле с одной стороны практически полностью отсутствует благодаря особому расположению элементов сборки.^[1]

Повторение последовательности элементов (на передней поверхности вектор намагничивания: влево, вверх, вправо, вниз, влево) воспроизводит описываемый эффект.

Эффект был открыт Маллинсоном в 1973 году и был назван им удивительным, что, тем не менее, не помешало ему распознать в нём способ потенциального улучшения свойств и качеств записи на магнитную ленту.^[2]

В 1980-х годах Клаус Хальбах, в то время физик Национальной лаборатории им. Лоуренса разработал магнитную сборку, впоследствии названную его именем и предназначенную для мощного излучения пучком электронов в ускорителе.^[3]

Содержание

1 Одномерные сборки Хальбаха
- 1.1 Намагничивание
2 Цилиндр Хальбаха
3 Сфера Хальбаха
4 Примечания
5 Литература
6 Ссылки

Одномерные сборки Хальбаха[править | править код]

Намагничивание[править | править код]

Распределение магнитного поля может быть представлено при помощи чертежей Маллинсона. Чертежи показывают магнитное поле, вызванное полоской поверхностью ферромагнитного материала с переменным вектором намагничивания по координате y (верхний левый чертёж) и по координате x (верхний правый чертёж). Обратите внимание на то, что поле в верхней полуплоскости обоих чертежей имеет одинаковую направленность, в то время как в нижней полуплоскости — противоположную. В результате суперпозиции магнитных полей двух структур получается структура, магнитное поле которой изображено на нижнем чертеже:

Компенсация магнитного поля с одной стороны приводит одновременно к его усилению с другой стороны

Поле вокруг отдельных элементов сборки

Основной смысл сборки заключается в том, что компенсация магнитного потока снизу сборки приводит к его усилению сверху. В принципе, любая сборка, в которой компоненты магнетизированы с поворотом фазы $\pi /2$ приводит к усилению магнитного потока с одной стороны сборки. Математические преобразования, в которых сдвиг фазы всех компонентов относительно друг друга составляет $\pi /2$ называется преобразованием Гильберта. Таким образом, вектор намагниченности компонентов должен составлять пары в преобразовании Гильберта (простейший случай — функции $\sin(x)\cos(y)$ , как это показано на рисунке выше).

Можно выделить два основных преимущества в одностороннем магнитном потоке:

Наверху сборки магнитный поток в два раза интенсивнее (в идеальном случае);
Внизу магнитной сборки магнитный поток отсутствует (опять же в идеальном случае, при условии сборки бесконечной длины), а это серьёзно упрощает разработку систем.

Магнитная сборка Халбаха может быть легко «развёрнута» в цилиндр Халбаха.

Поле сверху бесконечно длинной сборки может быть записано функцией вида:^[4]