[发明专利]具有可变间隙和可调陷阱势的并联偶极线陷阱

说明书

提供了使用并联偶极线(PDL)陷阱中的可变间隙来调节磁势的技术。在一个方面，提供了PDL陷阱。PDL阱包括：一对偶极线磁体，它们通过可变间隙g彼此分开；以及在偶极线磁体上方悬浮的反磁性物体。偶极线磁体可以通过至少一个间隔件彼此分开，或者可以使用可变间隙夹具，其中偶极线磁体固定到分开的安装件上，以改变偶极线磁体之间的间隙g。可以使用多个PDL陷阱段构建更大的陷阱或轨道。还提供了一种操作PDL陷阱的方法。

技术领域

本发明涉及磁并联(parallel)偶极线(PDL)陷阱(trap)系统，更具体地，涉及使用PDL陷阱中的可变间隙来调节磁势(potential)的技术。

背景技术

电磁和光陷阱系统在物理学中起重要作用：例如潘宁陷阱，线性离子(保罗)陷阱，磁光陷阱，光陷阱和反磁陷阱。它们用于隔离能够进行各种高精度测量的物质，以提取物质的固有属性，并在物理学中进行各种基础实验。

最近开发的一种这样的系统是并联偶极线(PDL)陷阱。PDL陷阱使用横向磁化的磁体捕获反磁性圆柱形物体，该磁体用作PDL系统。陷阱的关键特征是沿纵轴的“驼峰磁势”，提供稳定的陷阱。参见，例如，Gunawan等人的“A parallel dipole line system”，AppliedPhysics Letters 106，pp.062407-1-5(2015年2月)(下文称为“Gunawan”)；美国专利号8,895,355，美国专利号9,093,377和美国专利号9,236,293全部授予Cao等人，名称为“Magnetic Trap for Cylindrical Diamagnetic Materials”。

沿纵轴的磁场分布(即驼峰势)由于磁体的固定长度(L)和半径(a)以及磁化(M)而固定。然而，对于某些应用，希望能够控制该磁场分布和势。

发明内容

本发明提供了使用并联偶极线(pdl)陷阱中的可变间隙来调节磁势的技术。在本发明的一个方面，提供了一种pdl陷阱。

从第一方面看，本发明提供了一种并联偶极线(PDL)陷阱，包括：一对偶极线磁体，它们通过可变间隙g彼此分开；以及在偶极线磁体上方悬浮的反磁性物体。

从另一方面来看，本发明提供了一种系统，包括：多个PDL陷阱组合以形成偶极线轨道系统，其中每个PDL陷阱包括本发明的PDL陷阱，并且其中纵向轴线为PDL陷阱中的至少一个的偶极线磁体是弯曲的。

从另一方面来看，本发明提供了一种操作PDL阱的方法，包括以下步骤：提供具有一对偶极线磁体的PDL阱，以及悬浮在偶极线磁体上方的反磁性物体；并且在偶极线磁体之间打开间隙g。

通过参考以下详细描述和附图，将获得对本发明的更完整的理解，以及本发明的进一步的特征和优点。

附图说明

现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，附图中：

图1是表示根据本发明的一个实施例的用于在二维(2D)中对直径磁体的磁场建模的参数的图；

图2是表示根据本发明的一个实施例的用于在三维(3D)中对直径磁体的磁场建模的参数的图；

图3是表示根据本发明的一个实施例的陷入并联偶极线(PDL)陷阱中的悬浮物的能量势的图；

图4是表示根据本发明的一个实施例的PDL陷阱中的圆柱形磁铁之间已经打开的间隙g的图；

图5是表示根据本发明的实施例的在磁体接触的情况下悬浮在PDL陷阱上的被捕获物体的图；

图6是表示根据本发明的一个实施例的在磁体之间打开的间隙g的图，该间隙g降低了悬浮捕获物；

图7是表示根据本发明的一个实施例的间隙增加到g'的图，其进一步降低了悬浮物的捕获物；