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目录 1

1 引言 1

1.1　带电粒子束 1

1.2　方法与编排 4

1.3　单粒子动力学 6

2　带电粒子束的相空间描述 13

2.1　相空间中粒子的轨迹 14

2.2　分布函数 17

2.3　束流产生的力作用下的粒子轨道的数值计算 19

2.4　相空间体积守恒 22

2.5　密度和平均速度 27

2.6　麦克斯韦分布 28

2.7　无碰撞玻耳兹曼方程 30

2.8　电荷和电流密度 33

2.9　计算机拟合 35

2.10　矩方程 37

2.11　无碰撞分布中的压力 41

2.12　相对论性粒子分布 44

3　束流发射度——导论 46

3.1　层流束与非层流束 46

3.2　发射度 49

3.3　发射度测量 53

3.4　耦合束的分布、纵向发射度、归一化发射度和亮度 58

3.5　发射度力 61

3.6　漂移区中的非层流束 62

3.7　线性聚焦系统中的非层流束 64

3.8　非层流束的压缩和扩展 71

4　束流发射度——深入讨论 75

4.1　椭圆分布的线性变换 75

4.2 由粒子轨道理论得出传输参量 82

4.3　束流匹配 85

4.4　非线性聚焦系统 88

4.5　储存环中的发射度 94

4.6　束流冷却 98

5　束流产生的力——导论 106

5.1　束流的电磁场 106

5.2　非相对论性粒子的一维蔡尔德定律 110

5.3　磁约束电子束的纵向传输极限 114

5.4　漂移束在空间电荷作用下的发散效应 118

5.5　相对论性束流的横向力 122

6　束流产生的力——深入讨论 127

6.1　具有初始注入能量时的空间电荷限制流 127

6.2　热阴极的空间电荷限制流 128

6.3　球形电极的空间电荷限制流 131

6.4　双向流 134

6.5　相对论性电子的空间电荷限制流 136

6.6　一维自洽平衡 138

6.7　KV分布 143

7　电子枪和离子枪 147

7.1　皮尔斯设计法 147

7.2 中等导流系数的枪 151

7.3　高导流系数枪和射线跟踪程序 153

7.4　强流电子源 156

7.5 自由等离子体边界上的离子引出 160

7.6　等离子体离子源 165

7.7　栅控等离子体的带电粒子引出 172

7.8　离子引出电极 177

8　高功率电子、离子二极管 180

8.1 正交电磁场中电子的运动 180

8.2　箍缩电子束二极管 184

8.3　外加强磁场的电子二极管 189

8.4　高功率传输线的磁隔离 191

8.5　等离子体腐蚀 194

8.6　反射式三极管 198

8.7　低阻反射式三极管 201

8.8　磁隔离离子二极管 205

8.9　磁隔离二极管中离子流的增强 210

9　考虑空间电荷效应下的傍轴传输 214

9.1　带状束包络方程 214

9.2　傍轴射线方程 217

9.3　四极透镜阵列中的包络方程 220

9.4　傍轴束的限制电流 222

9.5　多束离子传输 226

9.6　射频加速器和感应直线加速器中的纵向空间电荷限制 229

10　强流电子束在真空中的输运 234

10.1　穿过磁会切的电子运动 234

10.2　来自浸没式阴极的束流传输 237

10.3 圆柱状电子束的布里渊平衡 240

10.4　电子与物质的相互作用 243

10.5　相对论性电子束的箔片聚焦 247

10.6　管道中束流的管壁电荷和返回电流 253

10.7　螺线管磁场中电子束的漂移 257

10.8　用螺线管磁场引导电子束 259

10.9　磁会切中的电子束流传输 264

11　离子束中性化 270

11.1　随动电子中性化 270

11.2　横向中性化 275

11.3　真空条件下的电流中性化 278

11.4　中性化离子束的聚焦限制 280

11.5　中性化离子束的加速和传输 284

12　等离子体中的电子束 288

12.1　平衡态等离子体中的空间电荷中性化 288

12.2　非磁化等离子体的振荡 290

12.3　中性化电子束的振荡 294

12.4　等离子体中脉冲电子束的注入 297

12.5　磁趋肤深度 305

12.6　有阻等离子体中的返回流 308

12.7　中性化电子束的极限流 312

12.8　贝内特平衡 315

12.9　在低密度等离子体和弱电离气体中的传播 317

13　横向不稳定性 321

13.1 周期性聚焦系统中受空间电荷支配的束流的不稳定性 322

13.2　施加于丝状束流上的自由振荡波 331

13.3　摩擦力和相位混和 334

13.4　横向谐振模式 338

13.5　束流崩溃不稳定性 343

13.6　横向阻性壁不稳定性 348

13.7　离子聚焦的电子束的软管不稳定性 351

13.8　阻性软管不稳定性 355

13.9 中性化的电子束的细丝化不稳定性 360

14.1　双流不稳定性 366

14　纵向不稳定性 366

14.2　束流产生的轴向电场 373

14.3　负质量不稳定性 378

14.4　纵向阻性壁不稳定性 382

15　利用电子束产生电磁辐射 391

15.1　反向二极管 392

15.2　用电子束驱动谐振腔 398

15.3　纵向束流聚焦 405

15.4　速调管 410

15.5　行波管 416

15.6　磁控管 421

15.7 自由电子激光原理 427

15.8 自由电子激光中的相位动力学 431

参考文献 437

名词对照 441