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第一章 发展简史、现状 1

1.1 引言 1

1.2 发展简史 4

1.2.1 早期发展 4

1.2.2 大气型静电加速器 6

1.2.3 高气压型的发展 14

1.2.4 电流的提高 19

1.2.5 5兆电子伏技术关 20

1.2.6 12兆电子伏静电加速器的建造 23

1.2.7 串列式静电加速器 26

1.3 现状 32

参考文献 36

2.1 引言 39

第二章 电场和高电压系统的设计 39

2.2 起电原理 40

2.3 气体绝缘介质 41

2.3.1 气体放电理论 43

2.3.2 电场均匀度和气压对击穿电压的影响 44

2.3.3 静电加速器中常用的一些气体介质 48

2.3.4 气体湿度的影响 52

2.4 加速器的最高电压 53

2.5 基本尺寸的确定——最佳比例 54

2.5.1 最佳比例 55

2.5.2 修正系数 57

2.5.3 基本尺寸的确定 62

2.6 中间电极 65

2.6.1 电极尺寸的确定 65

2.6.2 电极电势的确定 71

2.7.1 型式和结构 72

2.7 钢桶 72

2.7.2 钢桶尺寸 75

2.8 高压电极 76

2.8.1 形状 76

2.8.2 电极材料和光洁度 77

2.8.3 电极尺寸 78

2.9 分压柱 79

2.9.1 绝缘柱（或绝缘块） 79

2.9.2 分压片（分压环） 82

2.9.3 分压柱的结构 85

2.9.4 横式结构 86

2.10 分压系统——电阻或电晕针 88

2.11 过电压保护 92

参考文献 94

3.1 引言 97

第三章 电荷的输送 97

3.2 大气压下的输电 99

3.2.1 输电电流的限制 99

3.2.2 提高电荷密度的方法 100

3.3 高气压下的输电 107

3.3.1 输电带表面电场的控制 107

3.3.2 电荷密度的限制和费利西型起电机 110

3.3.3 临界气压 111

3.3.4 较高气压下的输电 114

3.4 输电系统的各个部件 116

3.4.1 输电带 116

3.4.2 喷电、吸电针排 118

3.4.3 分压棍和保护棍 122

3.4.4 其他 125

3.5 其他输电方法 127

3.6.1 绝缘磁心变压器 128

3.6 两种新型大电流高电压起电机 128

3.6.2 高频高压倍加器 132

参考文献 134

第四章 电压的测量和稳定 136

4.1 电压的测量 136

4.1.1 引言 136

4.1.2 几种测量方法 137

4.2 分析器 142

4.2.1 聚焦关系和分辨率 142

4.2.2 静电分析器 149

4.2.3 磁分析器 170

4.2.4 静电分析器和磁分析器的比较 180

4.3 电压的稳定 182

4.3.1 引言 182

4.3.2 误差讯号的取得 184

4.3.3 稳压方法 186

4.3.4 均能器法 197

4.4 能量校正 199

4.4.1 能量校正 200

4.4.2 能量分布的实验测定 206

4.4.3 实验技术 211

参考文献 229

第五章 高频离子源 233

5.1 引言 233

5.1.1 对离子源的一般要求 233

5.1.2 静电加速器离子源概述 234

5.1.3 高频离子源发展简史、现状 238

5.1.4 一般结构 244

5.2 离子的产生 247

5.2.1 第一类放电 247

5.2.2 第二类放电 252

5.2.3 氢气的电离和质子比问题 254

5.3 附加磁场的影响 261

5.4 离子的引出 266

5.4.1 简单理论 266

5.4.2 实验结果 270

5.4.3 其他 275

5.5 离子束的能谱、调制特性和散角 280

5.5.1 离子束的能谱 280

5.5.2 离子束的调制特性 282

5.5.3 离子束的散角 283

5.6 桌上试验 285

5.6.1 引言 285

5.6.2 测量方法及其他 287

5.6.3 几个问题 296

5.7.1 谢尔比诺夫源 300

5.7 典型源介绍 300

5.7.2 莫克源 302

5.8 应用在加速器上的一些问题 304

5.8.1 线路安排和安装 305

5.8.2 元件的选择和要求 306

5.8.3 控制和观察系统 308

5.9 静电加速器用的其他离子源 309

5.9.1 氘离子源 309

5.9.2 氦离子源 310

5.9.3 氚和氦3（He3）离子源 312

5.9.4 锂离子源 312

参考文献 314

第六章 加速管 318

6.1 对加速管的要求 320

6.1.1 高电压和聚焦 320

6.1.2 高真空和密封 321

6.2 加速管内的放电 322

6.1.3 高气压和强度 322

6.2.1 真空击穿现象和理论的发展 324

6.2.2 “电子负载”——加速管的不完全击穿 328

6.3 抑制电子负载的一些方法 332

6.3.1 适当地降低加速管内真空度 332

6.3.2 抑制场 333

6.3.3 小孔径 335

6.3.4 “倾斜电场”加速管 342

6.4 电离负载 344

6.5 加速电极 345

6.5.1 加速电极材料的选定和表面光洁度的影响 345

6.5.2 加速电极形状 350

6.6 绝缘环 356

6.6.1 绝缘环的材料 358

6.6.2 绝缘环的设计 360

6.7 电极和绝缘环的密封方法 364

6.7.1 对粘接的一些要求 365

6.7.2 维尼西耳 365

6.7.3 БФ-4胶 366

6.7.4 阿腊迪特 368

6.7.5 定位 369

6.7.6 粘接工艺对单节加速管绝缘性能的影响 369

参考文献 371

第七章 离子光学和加速器的聚焦系统 374

7.1 离子光学 376

7.1.1 离子光学和几何光学的相似性 376

7.1.2 规范化电势 378

7.1.3 旁轴轨迹方程式 379

7.1.4 静电透镜的性质 381

7.2.1 浸没透镜 384

7.2 静电透镜 384

7.2.2 膜片透镜 389

7.2.3 单透镜 391

7.3 加速管的离子光学性质 395

7.3.1 圆筒电极加速管 396

7.3.2 等梯度加速管 402

7.3.3 变梯度加速管 407

7.4 总体聚焦和初聚系统 409

7.4.1 关于“匹配” 409

7.4.2 初聚系统 410

7.4.3 周期场透镜 413

7.4.4 总体聚焦 419

7.4.5 离子束位置的调节 430

参考文献 432

附录 434

8.1.1 加速管气导的计算 444

第八章 真空系统 444

8.1 真空系统的计算和设计 444

8.1.2 泵速的确定 450

8.2 泵、前级罐、冷阱 453

8.2.1 油扩散泵和水银扩散泵 453

8.2.2 扩散泵抽氢气的问题 455

8.2.3 扩散泵在使用中的一些问题 457

8.2.4 机械泵在使用中的一些问题 462

8.2.5 前级罐 466

8.2.6 冷阱 468

8.3 真空测量 474

8.3.1 皮氏真空计和热偶真空计 475

8.3.2 电离真空计和磁放电真空计 477

8.4 真空检漏 480

8.4.1 漏孔的特性 482

8.4.2 打气试漏 483

8.4.3 分部隔离法 485

8.4.4 用探测气体进行的检漏 485

8.4.5 漏孔的修复 494

8.5 真空连接 496

8.5.1 焊接 497

8.5.2 橡皮和金属密封 499

8.5.3 皱形管连接 507

8.5.4 活动连接 508

8.6 真空阀门 511

8.6.1 直通式阀门 512

8.6.2 针阀 515

8.7 真空系统的安装、调试和运行 516

参考文献 519

9.1 引言 521

第九章 应用 521

9.2 原子核物理上的应用 522

9.3 中子物理、反应堆物理和中子源方面的应用 523

9.4 作为其他加速器的注入器 530

9.5 教学培干方面的应用 531

9.6 其他基础学科上的应用 532

9.7 化学工业、食品工业等方面的应用 533

9.7.1 辐射处理的一些实例 534

9.7.2 工业应用方面的辐射源的选择 537

9.8 探伤 540

9.9 医学治疗 541

9.10 活化分析、物体表面层的分析 542

9.10.1 活化分析 542

9.10.2 物体表面层的分析 544

9.11 生产短寿命同位素 544

9.12 宇宙航行研究 545

9.13 静电加速器的一个重要发展方向——更可靠、更方便、更经济 546

参考文献 547

第十章 串列式静电加速器 549

10.1 引言 549

10.2 串列加速方法 552

10.2.1 基本原理 552

10.2.2 最高能量 555

10.2.3 三级串列和四级串列 558

10.2.4 其他提高能量的方法 560

10.3 几个技术问题 562

10.4 建造概况 566

10.4.1 已经建成的二级串列式静电加速器 568

10.4.2 正在建造中的串列式静电加速器 579

10.5 应用 581

参考文献 586

11.1 引言 588

第十一章 负离子源 588

11.2 负离子的产生 589

11.3 H-（D-）离子源 596

11.3.1 电子碰撞型 596

11.3.2 电荷交换型 598

11.3.3 电荷交换型H-离子源的几个问题 611

11.4 重离子负离子源 614

11.5 中性粒子源 619

11.6 负离子到正离子的转换 621

参考文献 625

附录1 静电加速器统计表 627

参考文献 644

附录2 世界各国工业生产的静电加速器规格 646

参考文献 650

人名对照表 651

内容索引 654