Ionenoptik mit Magneten

Abstract

In diesem Kapitel werden die grundlegenden Begriffe und Methoden der Magnetionenoptik eingeführt. Nach der Definition des Koordinatensystems wird die Transfermatrix R zur Beschreibung der Trajektorien einzelner Teilchen in linearer Näherung eingeführt. Im Einzelnen wird die Transfermatrix von Driftstrecken, Quadrupolmagneten, Ablenkmagneten und Solenoiden besprochen. Der Zusammenhang zwischen dem Matrixformalismus und der klassischen geometrischen Optik wird im Detail diskutiert. Zur Beschreibung eines Teilchenstrahls wird die Phasenellipse, das Phasenraumellipsoid und eine weitere Matrix, die so genannte Strahlmatrix σ, eingeführt. Nach der Entwicklung des Magnetfeldes bis zur zweiten Ordnung werden die Bewegungsgleichungen, die Transfermatrix und die Strahlmatrix bis zur zweiten Ordnung abgeleitet. Schließlich werden typische ionenoptische Systeme diskutiert. Hierbei werden auch teleskopische Abbildungen, Monochromatoren und Systeme mit einer hohen inneren Symmetrie (z. B. Spiegelsymmetrie) behandelt.