加速器理論

《加速器理論》是2004清華大學出版社出版的圖書，作者是劉乃泉。

基本介紹

• 中文名：加速器理論
• 作者：劉乃泉
• 出版時間：2004年8月
• 出版社：清華大學出版社
• 頁數：297 頁
• ISBN：9787302084686
• 定價：39.8 元
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書在第1版基礎上做了較多的修改和補充，由原來的10章增加到13章，包括原有的帶電粒子在電磁場中運動的基本規律以及在二維和三維磁場中運動的穩定條件，各種非理想場對粒子運動的影響，線性與非線性共振，高能帶電粒子的輻射損失對運動產生的影響以及束流穩定等問題。新增加的三章內容涉及直線加速器的粒子動力學、強流加速器與束流發射度的理論問題，目的是滿足我國研製和發展這兩種裝置的需要。本書可作為核物理專業本科或研究生教材，也可供從事加速器設計和研究的人員參考。

目錄

第1章 圓形加速器中帶電粒子的運動方程與橫向運動

1．1 帶電粒子在電磁場中的運動

1．2 帶電粒子在磁場中的運動

1．2．1 帶電粒子在均勻磁場中的運動

1．2．2 帶電粒子在均勻磁場中運動的穩定性

1．2．3 帶電粒子在徑向不均勻磁場中的運動

1．2．4 帶電粒子在徑向不均勻磁場中運動的穩定性

1．2．5 帶電粒子在三維磁場中的運動

1．3 帶電粒子在電磁場中的加速運動

1．4 平衡運動

1．4．1 恆定磁場共振加速(穩相加速器)

1．4．2 恆定軌道共振加速(同步加速器)

1．4．3 恆定電場頻率的加速方法(等時性迴旋)

1．4．4 感應場加速的平衡運動

1．5 自由振盪(快振盪)

1．5．1 參數不變時的自由振盪

1．5．2 考慮參數慢變化時的自由振盪

參考文獻

習題與思考題

第2章 圓形加速器中帶電粒子的縱向運動

2．1 感應加速器中電子軌道的收縮

2．2 圓形軌道加速器中的相振盪

2．2．1 相振盪方程

2．2．2 相振盪穩定條件

2．2．3 相振盪的周期與幅度

2．2．4 相振盪引起粒子軌道和能量分散性的變化

2．3 粒子在普通迴旋力口速器中的相運動

2．3．1 回旋加速器中心區粒子的聚相過程

2．3．2 粒子在普通回旋加速器中的相移和最大能量

2．4 等時性回旋加速器中的相運動

2．4．1 中心區滑相

2．4．2 平均磁場分布誤差與加速電壓頻率誤差所引起的相移

2．5 分離軌道等時性迴旋力口速器中的相運動

參考文獻

習題與思考題

第3章 粒子在理想周期場中的運動

3．1 用矩陣法研究粒子橫向運動的穩定性

3．1．1 周期場中粒子的橫向運動方程

3．1．2 橫向運動的穩定性判據

3．1．3 FODO結構的穩定性

3．2 粒子在周期場中的自由振盪

3．2．1 Hill方程及其解

3．2．2 發射度和接受度

3．2．3 動量色散

3．3 粒子在周期場中的相振盪

3．3．1 相運動方程

3．3．2 小角度振盪

3．3．3 大角度振盪

參考文獻

習題與思考題

第4章 加速器中粒子運動的共振

4．1 幾種常見的共振形式

4．1. 1 非理想場對粒子運動的影響

4．1．2 強迫振盪

4．1．3 普通共振

4．1．4 參數共振

4．1．5 線性耦合共振

4．2 高次項與非線性共振-

4．2．1 高次項對粒子運動的影響

4．2．2 一維非線性共振

4．2．3 橫向非線性耦合共振

4．2．4 n=0．2的橫向非線性耦合共振

4．3 用Bog01yubov法求解非線性方程

4．3．1 Bogolyubov逐次漸進法

4．3．2 用逐次漸進法解半整數共振方程

4．3．3 共振線寬度

4．4 相振盪中的共振

4．4．1 外力作用下的相振盪方程

4．4．2 相振盪中的強迫振盪和共振

參考文獻

習題與思考題

第5章 周期場中非理想場與非線性共振

5．1 多極子場

5．2 磁場偏差引起束流軌道的畸變與校正

5．3 磁場梯度誤差效應

5．4 色品

5．5 非線性共振

5．5．1 弗洛克變換

5．5．2 諧波分析

5．5．3 耦合共振

5．5．4 三階共振

5．6 動力學孔徑

參考文獻

習題與思考題

第6章 用哈密頓法研究粒子的運動

6．1 拉格朗日與哈密頓表示式

6．1．1 拉格朗日與哈密頓表示式

6．1．2 正則變換

6．2 線性運動

6．2．1 線性振盪

6．2．2 單擺

6．3 用哈密頓法研究非線性運動

6．3．1 曲線坐標系中的哈密頓方程

6．3．2 1/3倍數共振

參考文獻

習題與思考題

第7章 同步輻射及其平均損失對粒子運動的影響

7．1 同步輻射

7．1．1 同步輻射的平均能量損失

7．1．2 同步輻射光的性質

7．2 能量振盪阻尼

7．2．1 考慮輻射損失時電子的能量振盪方程

7．2．2 能量振盪阻尼係數

7．2．3 9函式

7．3 自由振盪阻尼

7．3．1 垂直方向的自由振盪阻尼

7．3．2 徑向自由振盪的輻射阻尼

7．4 輻射阻尼的時間常數與衰減分配數

7．5 扭擺磁鐵與波盪器

7．5．1 插入件的特徵參數K

7．5．2 插入件中同步輻射光的特性

7．5．3 插入件磁場對粒子運動的影響

參考文獻

習題與思考題

第8章 量子輻射損失對粒子運動的影響

8．1 量子輻射引起的電子能量振盪

8．1．1 能量振盪

8．1．2 束團長度

8．2 量子輻射引起的電子自由振盪

8．2．1 束團寬度

8．2．2 束團高度

8．2．3 耦合作用下的束團橫向尺寸

參考文獻

習題與思考題

第9章束流壽命

9．1 束流量子壽命

9．1．1 橫向振盪量子的壽命

9．1．2 縱向振盪量子的壽命

9．2 束流散射壽命

9．2．1 庫侖散射壽命

9．2．2 軔致輻射損失

9．2．3 電子與剩餘氣體原子的殼層電子之間的彈性散射

9．2．4 電子與剩餘氣體原子的殼層電子之間的非彈性散射

9．2．5 電子與剩餘氣體的散射總壽命

9．2．6 束流散射壽命的修正公式

9．3 Touschek壽命

9．3．1 Touschek效應

9．3．2 Touschek壽命

9．3．3 Touschek多重散射

9．4 離子捕獲損失

參考文獻

習題與思考題

第10章 束流集體不穩定性

10．1 尾場與阻抗

10．1．1 尾場函式

10．1．2 阻抗

10．1. 3 加速器中常見的阻抗

10．1．4 寄生損失

10．2 宏粒子模型下的集體不穩定性

10．2．1 直線加速器中的束流崩潰效應

10．2．2 強頭尾不穩定性

10．2．3 頭尾不穩定性

10．2．4 縱向Robinson不穩定性

10．3 套用Vlasov方程的擾動分析法

10．3．I Vlasov方程

10．3．2 勢阱擾動

10．3．3 線性化Vlasov方程

10．4 多束團不穩定性

10．5 朗道阻尼

參考文獻

習題與思考題

第11章 帶電粒子在射頻直線加速器中的運動

11．1 概述

11．1．1 射頻直線加速器+

11．1．2 射頻直線加速器電磁場分布的一般表達式

11．1．3 同步加速條件

11. 2 直線加速器中的縱向運動

11．2．1 直線加速器中電子的縱向運動

11. 2．2 電子在行波電子直線力Ⅱ速器中的縱向運動

11．2．3 電子在駐波電子直線加速器中的縱向運動

11．2．4 粒子在漂移管型直線加速器中的縱向運動

11．3 直線加速器中的橫向運動

11．3．1 直線加速器中電子的橫向運動

11．3．2 電子在行波電子直線加速器中的橫向運動

11．3．3 電子在駐波電子直線加速器中的橫向運動

11．3．4 電子在直線加速器中縱向與橫向運動的耦合

11．3．5 漂移管型質子（離子）直線加速器中的橫向運動

11．4 粒子在射頻四極場加速結構中的運動

11．4．1 縱向運動

11．4．2 橫向運動

參考文獻

習題與思考題

第12章 強流相對論電子束物理基礎

12．1 概述

12．2 強流相對論電子束的產生

12．2．1 陰極發射電子初始能量可以忽略時的理想無限大平板二極體的空間電荷限制電流

12．2．2 陰極發射電子具有初始能量時的理想無限大平板二極體空間電荷限制電流

12．2．3 平板型二極體空間電荷限制電流二維修正因子

12．2．4 球頭形陰極和針狀陰極二極體的空間電荷限制電流

12．2．5 自箍縮條件下的飽和順位電流

12．2．6 外加磁場對二極體阻抗的影響

12．2．7 二極體產生的強流相對論電子束能譜

12．2. 8 二極體的陽極物理過程

12．2. 9 二極體空間電荷限制電流電壓關係隨時間的變化

12．2．10 無箔二極體

12．3 強流相對論電子束的自電磁場限制電流

12．3. 1 強流相對論電子束在封閉圓柱形金屬腔內產生的自電磁場

12．3．2 強流相對論電子束的自電場限制電流空間

電荷限制電流

12．3. 3 強流相對論電子束的自磁場限制電流

12．4 強流相對論電子束在中性氣體中傳輸的物理過程

12．4．1 無外加磁場時的空間電荷中和

12．4．2 有外加磁場時的空間電荷中和

12．4．3 強流相對論電子束在傳輸過程中的電流中和

12．4．4 束流傳輸過程中的不穩定性

12．5 結束語

參考文獻

習題與思考題

第13章 束流發射度

13．1 束流發射度的定義

13．1．1 束流發射度

13．1．2 均方根發射度

13．1．3 有效發射度

13．1．4 歸一化束流發射度

13．2 直線力n速器中束流發射度的增長

13．2．1 理想加速器中的束流發射度

13．2．2 非理想傳輸系統中束流發射度的增長

13．2．3 高能直線加速器中發射度的增長

13．3 同步輻射光源裝置的束流發射度

13．3．1 儲存環的束流發射度

13．3．2 DBA聚焦結構的束流發射度

13．3．3 TBA聚焦結構的束流發射度

13．3．4 FODO聚焦結構的束流發射度

13．4 高能直線加速器及儲存環中降低束流發射度的方法

13．4．1 電子束冷卻

13．4．2 隨機冷卻

13．4．3 輻射阻尼冷卻

參考文獻

習題與思考題

索 引