加速器物理基础 初版PDF电子书下载

目 录 1

第一章绪论 1

第一节加速器的基本构成 1

第二节加速器的发展概况 2

第三节加速器的分类 8

第四节加速器的应用 11

第五节粒子运动参量的相对论表述 17

参考文献 19

第二章带电粒子源 20

第一节带电粒子束的主要参数 21

一、能散度 21

二、发射度 22

三、亮度 25

第二节离子源的工作原理与结构 27

一、对离子源的要求 27

二、离子源的工作原理及主要组成部分 30

第三节离子源的主要类型 34

一、离子源的分类 34

二、加速器中几种常用的离子源 35

第四节 电子和正电子源 60

一、电子枪 60

二、正电子源 62

参考文献 65

第三章高压加速器 66

第一节概述 66

一、串激倍压电源 70

第二节高压发生器 70

二、静电起电机 74

三、几种大电流高压发生器 79

四、强脉冲高压发生器 83

第三节高压电场与绝缘介质 87

一、绝缘介质 87

二、高压电极系统 89

三、绝缘支柱 92

四、高压击穿 94

第四节加速管 99

一、加速管的基本结构与光学特性 99

二、真空击穿 101

三、几种高梯度加速管 105

四、加速管的锻炼 108

第五节高压加速器的其它技术 109

一、电压和能量的测量与稳定 109

二、电子剥离 116

三、束流的输运、聚焦与脉冲化 120

第六节典型高压加速器及其应用 126

一、倍压加速器 126

二、静电加速器 127

三、几种大功率高压加速器 133

四、强脉冲加速器 134

参考文献 135

第四章带电粒子在恒定磁场中的运动与聚焦 136

第一节粒子的封闭轨道和运动方程 136

一、粒子的封闭轨道 136

二、带电粒子在恒定电磁场中的运动方程 138

第二节带电粒子在均匀磁场中的运动方程 139

一、拉摩定理 139

二、粒子特性参数与磁场参数间的关系 140

第三节带电粒子在常梯度磁场中的运动 145

——磁场的弱聚焦作用 145

一、横向运动方程 146

二、横向运动的稳定条件 149

三、自由振荡的频率与振幅 154

四、自由振荡振幅的衰减 159

五、粒子动量发散与轨道分散 162

六、磁场畸变与强迫振荡 164

一、强聚焦原理的提出与光学模型 168

——磁场的强聚焦作用 168

第四节带电粒子在交变梯度磁场中的运动 168

二、强聚焦四极透镜系统及其离子光学特性 171

三、带电粒子在不同磁场元件中的运动及其转换矩阵 177

四、带电粒子在周期交变梯度磁场聚焦结构中的运动 187

附录粒子横向运动稳定性的实例 204

参考文献 208

第五章感应型加速器 209

第一节 电子感应加速器工作原理 210

一、感应涡旋电场与电子的加速 210

二、电子感应加速器的平衡轨道 213

三、电子感应加速器中电子的横向运动 216

四、电子的注入、俘获与偏移、引出 218

五、辐射对电子运动的影响 226

第二节电子感应加速器的结构 228

一、电磁铁 229

二、真空室 231

三、电子枪 232

四、同步线路 233

第三节 电子束的性能及电子感应加速器的应用 234

一、电子束的性能 234

二、电子感应加速器的应用 236

第四节直线感应加速器 236

一、原理 237

二、结构 239

三、特点和应用 242

参考文献 244

第一节前言 245

第六章回旋加速器 245

第二节经典回旋加速器 246

一、工作原理 246

二、电磁场的聚焦 249

三、相位滑移与加速器的能量上限 256

第三节等时性回旋加速器原理 260

一、等时性磁场 260

二、扇形磁场中离子的运动 263

第四节离子在中心区和引出区的运动 281

一、中心区 281

二、离子束的引出 288

第五节高频与磁铁系统 293

一、高频系统 293

二、磁铁系统 301

第六节回旋加速器的发展概况和实例 309

一、小尺寸等时性回旋加速器 311

二、兰州重离子加速系统 312

三、介子工厂 316

四、超导等时性回旋加速器 318

附录一高频电隙的聚焦作用 320

附录二扇形聚焦磁场中离子的径向运动 322

参考文献 326

第七章 自动稳相原理 328

第一节自动稳相原理的提出 328

一、稳相加速器概述 328

二、自动稳相原理 334

第二节相运动方程及小振幅下的相振荡 341

第三节相运动的摆模型及位能函数 344

第四节相图 348

第五节相运动的衰减 355

附录粒子加速周期随能量变化的关系 357

参考文献 358

第八章 强聚焦同步加速器及高能加速器组合 359

第一节同步加速器的发展概述及工作原理 359

第二节两种强聚焦系统方案 362

一、组合作用磁铁系统 363

二、分离作用磁铁系统 364

第三节同步加速器结构 365

一、主导磁铁（二极磁铁） 367

二、聚焦磁铁 370

三、校正磁铁 370

四、真空室 372

五、高频加速腔 375

第四节共振现象及工作点的选取 376

一、主导磁场畸变导致闭轨畸变 377

二、动量分散导致闭轨畸变 378

三、横向运动的共振现象 379

四、工作点的选取 381

第五节跳相及临界能量 382

第六节粒子的注入和引出 383

一、偏转电极或偏转磁场法进行单圈注入 384

二、轨道扰动法注入 384

三、负离子注入法 386

四、凸轨法注入 387

五、粒子的引出 393

第七节增强器和储存环 394

二、储存环 394

一、增强器 395

第八节光子工厂 396

一、发展概述 396

二、同步辐射特性及其应用 398

三、同步辐射光源的结构及举例 405

第九节对撞机 413

一、有效作用能 414

二、对撞束的亮度 418

三、对撞机举例 418

第十节高能加速器的组合和现状 419

一、高能加速器的组合 419

二、现状 421

三、高能加速器实例介绍 423

第十一节超导同步加速器 427

附录 430

参考文献 431

第九章直线加速器 432

第一节概述 432

一、发展概述 432

二、加速原理：驻波与行波加速 436

第二节直线加速器的射频加速结构 440

一、波导与谐振腔 440

二、慢波结构 443

三、几种主要加速结构的特性 450

一、慢波结构中的近轴电磁场 468

第三节粒子在直线加速器中的运动 468

二、粒子的加速与相运动 470

三、粒子的横向运动 473

第四节离子直线加速器 474

一、离子直线加速器的组成和实例 474

二、高频四极场（RFQ）加速结构 479

第五节电子直线加速器 485

一、行波电子直线加速器 485

二、驻波电子直线加速器 489

第六节超导直线加速器 490

一、高频超导体 490

二、超导加速结构 492

参考文献 494

第一节发展概述 495

第十章电子回旋加速器 495

一、加速原理及谐振加速条件 498

第二节普通电子回旋加速器 498

二、自动稳相现象 503

三、结构 511

四、电子的入射、引出及束流性能 513

第三节跑道式电子回旋加速器 516

一、谐振加速 517

二、加速结构 518

三、注入和聚焦 518

四、发展概况 519

第四节超导跑道式电子回旋加速器 520

参考文献 522

一、超导超高能对撞机SSC 523

第十一章加速器新原理与新技术进展 523

第一节加速器新技术在几个领域内的进展 523

二、超高能直线对撞机SLC 526

三、冷却技术 529

四、自由电子激光器 535

五、超小型同步辐射光源 540

第二节加速器新原理研究 543

一、问题的提出 543

二、电子环加速器（ERA） 545

三、强直线电子束集团加速器 548

四、等离子体加速器 552

五、其他类型加速器 557

参考文献 562