超导低温技术与粒子加速器PDF电子书下载

目 录 1

第一章加速器原理和超导物理基础 1

§1.1加速器原理 2

1.1.1加速器种类 2

1.1.2均匀场回旋加速器的原理 7

1.1.3同步加速器的原理 10

1.1.4同步加速器的纵向动力学 19

1.1.5同步加速器的强聚焦 27

§1.2超导物理基础 30

1.2.1第1类（纯金属）超导体的基本特性 31

1.2.2第Ⅱ类超导体的基本特性 34

1.2.3超导理论简介 36

1.2.4超导量子效应 38

§1.3超导磁体实用超导材料 41

1.3.1实用超导材料的种类 41

1.3.2临界电流与磁场、温度和形变的关系 44

1.3.3稳定性、退化和失超保护 51

1.3.4交变电流和场损耗 57

主要参考文献 60

第二章同步加速器超导磁体 62

§2.1 引言 62

2.1.1失超、退化、锻炼 64

2.1.2线圈中持久的涡流效应 65

2.1.3铁扼 66

2.1.4低温系统和材料 66

2.1.5校正磁体 67

2.2.1单一载流导体的多级展开式 68

§2.2超导磁体的磁场计算 68

2.2.2纯多极场的产生 70

2.2.3斜谐波 72

2.2.4 电流壳组成的纯多极线圈的近似 73

2.2.5铁扼的影响 78

2.2.6铁扼的饱和 80

2.2.7端部磁场 82

§2.3机械精度和磁力 85

2.3.1机械公差 85

2.3.2磁力 86

2.3.3线圈的预紧缩和内力 90

2.3.4线圈和铁扼之间的力 91

2.3.5线圈水平受力 92

2.3.6线圈的制造和紧固 92

§2.4超导磁体中的持久涡流 94

2.4.1持久涡流作用的测量和对磁场质量的影响 94

2.4.2超导体中持久涡流的计算模型 95

2.4.3持久涡流的时间依赖性 103

2.5.1从超导态到正常态的跃迁 105

§2.5磁体的失超和失超保护 105

2.5.2磁体的稳定 107

2.5.3失超后线圈的热量 112

2.5.4正常区域的传播速度 115

2.5.5失超探测和外部的安全回路 119

2.5.6一串磁体的保护 121

§2.6校正线圈 127

主要参考文献 132

§3.1 引言 134

第三章超导谐振腔 134

§3.2腔的一些基础原理 135

3.2.1腔的几何形状 135

3.2.2腔的表面电阻、品质因数和分流阻抗 140

3.2.3表面场 143

§3.3超导腔 144

3.3.1超导腔表面的射频电阻 144

3.3.2基本的场限制 147

3.3.3超导腔的实验方法 150

3.4.1正常传导的微观缺陷 156

§3.4超导腔的反常损耗 156

3.4.2电子次级发射 157

3.4.3电子场致发射 161

§3.5用于超导腔的材料 164

3.5.1铅 164

3.5.2铌 165

3.5.3高纯铌的优点和热不稳定性 166

3.5.4 A15化合物Nb3Sn 168

3.5.5微波场中的新型高T0超导材料的特性 172

3.6.1射频发生器同有束流腔系统的匹配 178

§3.6主耦合器 178

3.6.2主耦合器的要求 186

3.6.3主耦合器的实例 187

§3.7高次模（HOM）耦合器 190

3.7.1 HOM耦合器的必要性 190

3.7.2 由一个聚束束流引起的场激励 191

3.7.3 Qext的判据 194

3.7.4 HOM耦合器的要求 195

3.7.5 HOM耦合器的实例 196

3.8.1超导腔调谐的要求 199

§3.8频率调谐 199

3.8.2可能的调谐方法 201

主要参考文献 204

第四章超导回旋加速器和超导紧结构同步辐射（SR）光源 207

§4.1超导回旋加速器 207

4.1.1超导回旋加速器特性介绍 208

4.1.2主线圈设计方法 210

4.1.3分离扇超导磁体 212

4.2.1无杂散场通道磁体的原理 214

§4.2无杂散场的超导引出通道磁体 214

4.2.2磁场设计 215

4.2.3超导磁通道磁体实例 217

§4.3紧结构超导同步辐射光源 222

4.3.1基本原理 223

4.3.2圆形对称SR加速器主要参数 226

4.3.3跑道形结构 228

4.3.4超导弯转磁体 233

4.3.5超导紧结构SR光源实例 237

主要参考文献 240

第五章探测器超导磁体、高场磁体和特殊磁体 242

§5.1探测器超导磁体 242

5.1.1大尺寸的探测器磁体 243

5.1.2螺线管磁体的磁场计算 246

5.1.3螺线管磁体的受力和储能 252

5.1.4第一代和第二代超导螺线管 257

§5.2加速器中的超导高磁场磁体 263

5.2.1高磁场磁体的定义 263

5.2.2高磁场磁体的发展实例 267

5.2.3双通道“二合一”超导磁体 271

§5.3 同步电子环中的超导Wiggler磁体 273

5.3.1 Wiggler磁体对电子环的控制 274

5.3.2 Wiggler磁体和谐振自旋扩散 277

5.3.3 Wiggler磁体对同步辐射光束的控制 280

§5.4超导探测器 285

主要参考文献 287

6.1.1低温流体的基本特征 289

§6.1低温热力学简介 289

第六章低温的获得及其部件实验 289

6.1.2低温热力学的宏观描述 291

6.1.3理想制冷循环 293

§6.2实际气体的制冷循环原理 297

6.2.1实际气体 297

6.2.2焦耳－汤姆逊效应 297

6.2.3绝热膨胀制冷 300

6.2.4氦液化器循环实例 301

6.3.1实用制冷剂的特性 304

§6.3低温系统的技术设计 304

6.3.2实用低温材料的特性 306

6.3.3热绝缘的设计 314

6.3.4固体与液体和气体之间的热传导 321

6.3.5制冷循环和设备 323

6.3.6测试设备和过程控制 326

6.3.7低温容器的泄漏 328

§6.4超流氦的特性和实际应用 330

6.4.1超流氦的实用热传播 331

6.4.2超流氦的压力流冷却 336

6.4.3使用超流氦系统的一些注意事项 337

6.4.4超流氦制冷机实例 339

§6.5闭路循环低温系统实例 341

6.5.1低温系统的总体安排 341

6.5.2超导环的冷却计算和实验结果 344

6.5.3氦的输运管道 354

§6.6超导设备使用的低温容器及低温泵效应 357

6.6.1实用低温容器 357

6.6.2低温泵效应 364

主要参考文献 366