Um eine bestmögliche Beschleunigung zu erhalten, müssen die Teilchen sich auf dem richtigen Weg durch das beschleunigende Feld bewegen. Dieser Weg wird die Sollbahn des Teilchens genannt. Eine geringe Abweichung der Teilchenbewegung von der Sollbahn, bedeuten einen veränderten Einfall in das elektromagnetische Feld und die Beschleunigung ist nicht mehr optimal. Um dies zu umgehen, muss der Teilchenstrahl auf die Sollbahn fokussiert werden. Dies geschieht durch Fokussierungsmagnete.
Die Fokussierung des Teilchenstrahls übernehmen heute überwiegend Quadrupolmagnete.
Abb.1. Aufbau des Quadrupolmagneten und die fokussierenden bzw. defokussierenden Ebenen für Elektronen
Ein Quadrupol besteht aus vier Polen, die durch eine Anordnung von Eisenkernen mit Spulen erzeugt werden. Das Feld in der Mitte der Pole hebt sich auf. Nach außen hin wächst das Feld jedoch zu allen Seiten an. Ein Teilchen, das nicht die Mitte des Quadrupols durchquert, erfährt auf Grund der Lorentz-Kraft je nach Feldlinienverlauf eine Beschleunigung zur Mitte hin oder von ihr weg. Der Quadrupol hat durch den Verlauf der Feldlinien eine fokussierende und eine senkrecht dazu stehende defokussierende Ebene.
Um eine Fokussierung in beiden Ebenen zu erreichen schaltet man zwei um 90° verdrehte Quadrupole hintereinander, die Quadrupoldubletts.
Ablenkmagnete werden genutzt um die Bewegungsrichtung der Teilchen zu verrändern. Dies geschieht um die Teilchen auf einer Kreisbahn in Kreisbeschleunigern zu halten, um einen Teilchenstrahl von einem Vorbeschleuniger in einen weiteren Beschleuniger einzuspeisen und um einen Teilchenstrahl aus einem Beschleuniger herauszulenken. Dafür werden überwiegend Dipolmagnete genutzt. Ein Dipolmagnet besteht aus zwei gegensätzlichen Polen und erzeugt ein homogenes Magnetfeld. Bewegt sich das geladene Teilchen durch dieses Feld erfährt es auf Grund der Lorentz-Kraft eine Ablenkung.