Магнитная сборка Халбаха

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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]

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 изображённо 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 приводит к усилению магнитного потока с одной стороны сборки. Математические преобразования, в которых сдвиг фазы всех компонентов относительно друг друга составляет называется преобразованием Гильберта. Таким образом, вектор намагниченности компонентов должен составлять пары в преобразовании Гильберта (простейший случай — функции , 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]

,

где

 — функция поля, вида
 — амплитуда поля на поверхности сборки
 — пространственная частота


Цилиндр Хальбаха[править | править код]

Сфера Хальбаха[править | править код]

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]