[科普中国]-磁多极辐射

磁多极场是指有多个磁极共同作用的磁场，磁多极辐射也即多磁极参与下的场辐射。对多极场和多极辐射的计算，通常用得较多的是泰勒展开法。随着科学技术的发展，多极场的应用也越来越多，二极场（即偏转场）可以作偏转系统，四极场、六极场和八极场可以作像差矫正器。

电磁辐射电磁辐射又称电子烟雾，是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生。举例说，正在发射讯号的射频天线所发出的移动电荷，便会产生电磁能量。电磁“频谱”包括形形色色的电磁辐射，从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。电磁频谱中射频部分的一般定义，是指频率约由3千赫至300吉赫的辐射。有些电磁辐射对人体有一定的影响。

电磁辐射所衍生的能量，取决于频率的高低和强度的大小。一般而言，频率愈高，强度越大，能量就愈大。频率极高的X光和伽玛射线可产生较大的能量，能够破坏构成人体组织的分子。事实上，X光和伽玛射线的能量之巨，足以令原子和分子电离化，故被列为“电离”辐射。这两种射线虽具医学用途，但照射过量将会损害健康。X光和伽玛射线所产生的电磁能量，有别于射频发射装置所产生的电磁能量。射频装置的电磁能量属于频谱中频率较低的那一端，不能破解把分子紧扣一起的化学键，故被列为“非电离”辐射。

磁多极辐射简介磁多极场是指有多个磁极共同作用的磁场，磁多极辐射也即多磁极参与下的场辐射。

对多极场和多极辐射的计算，通常用得较多的泰勒展开法中，用矢势所表示的静态磁多极场比用标势表示的局极电多极场所涉及的张量总要高出一阶，因而计算也更为复杂。在处理较高次的辐射展开项时，需要把磁多极场部分和电多极场部分逐个进行分离归类，这种归类在次数愈高时愈繁杂。另外还有一个收敛速度的问题和高次项中混杂一些与低次项相同成份的问题。矢量球谐函数法虽能对此作较严格系统的处理，收敛性也较好，并能把同类型的电磁辐射归类，但运算又较繁重冗长，特别是高次项的计算更是如此。

李芳昱1仍采用泰勒展开的方法，但把各极静态磁多极场表示成等效磁荷所对应的标势形式，从而比同极矢势形式所涉及的张量阶数降低一阶，至使涉及的分量个数大为减少，在某些情况下可很好地简化运算。1

相关研究随着科学技术的不断发展，关于电磁场的理论和应用越来越多，非旋转对称电磁多极场的应用也越来越突出。二极场（即偏转场）可以作偏转系统，四极场、六极场和八极场可以作像差矫正器，可用来矫正旋转对称场的球差、色差和轴上像散，也可以用来矫正偏转系统的畸变、像散场曲和彗差等，还可以用作传输器件和聚焦器件等。

对于多极场的应用研究,特别是基于磁偏转复合系统的研究,已经有了很多报道。主要的研究内容是系统的电子光学性质和像差理论、三级像差和五级像差、大偏转角问题，采用的方法主要是基于毕奥-萨伐尔定律的直接计算以及特殊的坐标系和坐标变换等。场参数理论最早用来描述偏转磁场的性质，进而研究像差。

李国峰等根据磁多极场的对称性，首先导出了磁多极场磁场分量的泰勒级数展开式，定义了磁多极场的场参数，然后根据毕奥-萨伐尔定律，导出了马鞍型磁多极场线圈的场参数理论计算公式。对各个场参数数量级的大小进行了分析,找出了场参数的递推规律,给出了场参数高阶导数的计算方法，从而能够准确计算整个空间的磁场值。还从简单单根导线计算结果过渡到多根导线或具有某种连续分布的情况，这对于磁二极场、磁四极场、磁六极场等的应用提供了可靠的理论依据。2

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学