quadrupolimuotoilu

Quadrupolimuotoilu on suunnittelua, jossa kehitetään quadrupolimagneetteja ja niihin liittyviä linssiratkaisuja hiukkanen- ja ionivirtojen ohjaamiseen. Quadrupolimagneetit tuottavat magneettikentän, joka fokusoidaan yhdessä suunnassa ja defokusoidaan toisessa. Näin säteen ominaisuuksia voidaan muokata tarkasti, ja kiertojärjestelmät, säteilylaitteet sekä massa-spektrometrit saadaan toimimaan halutulla tavalla.

Periaate: Quadrupolikenttä on pääosin lineaarinen keskikohdasta. Kenttä voidaan esittää esimerkiksi Bx = G y ja By = G x, missä G on gradientti. Tämä aiheuttaa voiman, joka fokusoida X-suuntaan ja defokusoida Y-suuntaan (tai päinvastoin riippuen magneetin suunnasta). Useat quadrupolit yhdessä muodostavat kokonaisuuden, jolla voidaan saavuttaa haluttu kokonaisfokuso; yleisiä rakenteita ovat doubletti, triplet ja erilaiset lattiat, kuten FODO.

Rakenteeltaan quadrupoli koostuu neljästä magneettisesta navasta, joiden ympärille on käämitys tai sähkömagneettinen muodostus. Nykyään käytetään sekä sähkömagneetteja että superjohtavia quadrupoleja suuritehoisissa sovelluksissa. Suunnittelussa huomioidaan aukko (aperture), gradientin hallinta, fringing-kenttien minimoiminen, jäähdytys ja virran vakaus. Pienet toleranssit ja tarkka asennus ovat tärkeitä, koska ne vaikuttavat säteen fokusoitumiseen ja kromatismiin.

Sovelluksia ovat hiukka- ja ionivirtojen kiertojärjestelmät, beamlinjat ja massa-spektrometrit. Quadrupolimuotoilu on keskeinen osa näiden laitteiden kykyä muokata säteen kokoa, suuntaa ja emittanssia. Tulevaisuudessa kehitetään tehokkaampia ja pienikokoisempia ratkaisuja, kuten permanentmagnettiset quadrupolit sekä älykkämpiä säätöjärjestelmiä.

---