磁偏轉質譜計是根據離子在磁分析器中運動時，不同質荷比的離子有不同的偏轉半徑原理來實現質量分離的。磁場大小和分布對質譜計的性能影響較大，因而設計時需要對質譜計磁場分布進行精確計算。應用有限元法建立了計算質譜計磁分析器磁場的物理模型，并利用這一模型計算了磁分析器磁感應強度在空間的分布情況。結果表明，在半徑分別為20 mm和50 mm的1/4 圓弧軌道上，其磁場分布規律類似。由于邊緣磁場效應，在磁鐵邊界區域約3 mm范圍內，磁感應強度基本呈直線下降，這一結果為磁分析器的結構優化和邊緣場補償提供了理論依據。

1、引言

　　磁偏轉質譜計穩定性好、定量性好、豐度靈敏度高，被廣泛應用在星球探測、航天器環境分析、工業過程控制、食品安全、藥物檢測和疾病診斷等諸多領域。磁偏轉質譜計磁分析器的主要作用就是為質譜計提供均勻恒定的磁場，當離子在垂直于磁場的平面上運動時，不同荷質比的離子有不同的偏轉半徑，從而實現對離子的分離。因此質譜計工作性能的優劣很大程度上取決于磁分析器的合理設計。為了優化結構、減輕質量，需要對其磁場的大小和分布，做出嚴密的分析與準確的計算。這樣有助于所選用的磁性材料得到合理利用，充分發揮出材料的性能。

　　對于磁場的計算問題一直是磁工技術工作者關注的重點和難題。如今對磁場的計算已經發展了很多種解析的方法，如級數解法、保角變換法和變分公式法等。然而問題在于這些解析法的缺點是缺乏普遍性，所以限定了它們只能處理最簡單的情形。通常它們局限于穩恒狀態情形，多數情況下只能用于二維空間。而對于復雜的磁場問題，想得到其解析表達式是極其困難的，此時只有借助數值方法來求解微分方程或積分方程。在磁場的數值計算方法主要有有限差分法、邊界元法和有限元法等。在這幾種方法中，有限元法適用性最強，幾乎能處理所有的電磁場問題。

　　作者從Maxwell方程組出發，引入磁標勢φ，根據泛函理論建立與之對應的變分形式，然后利用變分原理建立求解磁場分布的有限元模型，獲得了磁分析器空間磁場的分布情況，重點研究了在其磁場均勻區域內2條軌道上的磁場分布，為校準磁分析器邊緣場區域提供了理論依據。

5、結論

　　用有限元法分析并計算了磁分析器空間磁場的分布情況，重點研究了以（0，30，0）為圓心、半徑為20 mm和以（0，0，0）為圓心、半徑為50 mm 的1/4 圓弧2 條軌道上的磁感應強度分布情況。結果表明，在磁鐵邊界區域大約3 mm 范圍內，磁感應強度大小基本呈直線下降，這一結果為校準和補償磁分析器邊緣磁場部分的磁感應強度分布提供了理論依據。