Физики Инго Реберг (Байройтский университет) и Петер Блюмлер (Майнцский университет) разработали новый подход к генерации однородных магнитных полей с помощью постоянных магнитов, превосходящий классическую схему Хальбаха. Их метод обеспечивает более высокую напряжённость и однородность в компактных системах.
Преодоление ограничений схемы Хальбаха
Решётка Хальбаха эффективна лишь для бесконечно длинных магнитов, но на практике поле становится неоднородным. Учёные предложили оптимальные 3D-конфигурации на основе точечных диполей, включая кольцевые и двойные кольцевые структуры. Их “сфокусированная” конструкция позволяет создавать однородные поля даже вне плоскости магнитов.
Экспериментальное подтверждение
Исследователи собрали массивы из 16 магнитов FeNdB на 3D-печатных опорах. Измерения показали отличное соответствие с теоретическими расчётами, подтвердив преимущество новой схемы перед аналогами.
Перспективы применения
Технология может удешевить магнитно-резонансную томографию (МРТ), заменив дорогие сверхпроводящие магниты. Другие возможные применения — ускорители частиц и магнитная левитация.
“Сфокусированная” магнитная система, состоящая из двух уложенных друг на друга колец, каждое с 16 магнитными кубоидами FeNdB (длина стороны 20 мм). Внутренний диаметр составляет 160 мм, а магнитное поле в 20 мТл обладает однородностью около 5 % в сферическом объеме диаметром 50 мм. Автор: Питер Блюмлер.
Дополнительная информация: Ingo Rehberg et al, Analytic approach to creating homogeneous fields with finite-size magnets, Physical Review Applied (2025). DOI: 10.1103/9nnk-jytn. On arXiv:
DOI: 10.48550/arxiv.2502.18262
Источник: https://phys.org/news/2025-06-permanent-magnet-configurations-outperform-classical.html