序 1
第1章 绪论 1
第2章 带电粒子束的相空间理论介绍 5
2.1粒子运动的分析力学表示 5
2.1.1为什么加速器物理经常采用哈密顿力学的方法 5
2.1.2拉格朗日方程 6
2.1.3哈密顿正则方程 7
2.1.4正则变换 8
2.2相空间描述 9
2.2.1相空间和正则相空间 9
2.2.2刘维定理 9
2.2.3作用量积分的绝热不变性 13
2.2.4束流发射度 13
2.3相空间运动的矩阵表示 14
2.3.1描迹法 15
2.3.2矩阵方法 16
第3章 回旋加速器的一般理论 20
3.1经典回旋加速器 20
3.1.1谐振加速原理 20
3.1.2回旋加速器的基本原理 21
3.2径向聚焦和轴向聚焦 23
3.2.1带电粒子在电磁场中的运动方程 23
3.2.2径向聚焦和轴向聚焦 24
3.2.3运动方程的哈密顿描述 26
3.3谐波加速和多Dee加速结构 28
3.3.1单Dee加速结构 28
3.3.2多Dee加速结构 29
3.4自由振荡幅度的绝热变化 30
3.5共振理论 31
3.5.1一维共振 32
3.5.2耦合共振 34
3.5.3共振的强弱 35
第4章 等时性回旋加速器理论 37
4.1等时性加速器 37
4.1.1等时性加速条件 38
4.1.2边缘场聚焦 39
4.1.3周期性聚焦系统的稳定性 45
4.1.4最高能量限制和参数选择 48
4.2等时性回旋加速器的静态轨道性质 49
4.2.1磁场结构和运动方程 49
4.2.2静态平衡轨道 51
4.2.3等时性磁场 51
4.2.4自由振荡频率 52
4.2.5径向运动的非线性效应 53
4.2.6静态平衡轨道以及νr和νz的数值求解方法 55
4.3等时性回旋加速器的加速轨道性质 57
4.3.1加速平衡轨道 57
4.3.2聚相现象 62
4.4 SFC和SSC回旋加速器介绍 65
4.4.1 HIRFL加速器系统 65
4.4.2注入器SFC 67
4.4.3主加速器SSC 70
第5章 等时性磁场的建立 75
5.1概述 75
5.2理论等时场 77
5.2.1 Gordon方法 77
5.2.2 kB-kr方法 83
5.3等时场的垫补和优化 85
5.3.1等时场的垫补方法 85
5.3.2计算程序OPTCC的具体优化步骤 88
5.3.3等时场的评价 90
5.3.4等时场的再优化 91
5.4 SFC和SSC等时性磁场的建立 94
5.4.1 SFC等时性磁场的建立 94
5.4.2 SSC等时性磁场的建立 98
第6章 注入系统和中心区 104
6.1内离子源和中心区 104
6.1.1轨道中心化要求 105
6.1.2轴向稳定性 105
6.1.3常轨道加速 107
6.1.4中心区参数的稳定性 108
6.2外离子源轴向注入方法 108
6.2.1轴向注入方法的一般描述 109
6.2.2轴向孔中束流聚焦和注入相空间匹配 109
6.2.3静电偏转镜 111
6.2.4聚束器 118
6.2.5空间电荷效应 119
6.2.6中心区和轨道中心化 121
6.3径向注入方法 122
6.3.1轨道中心化 123
6.3.2相空间匹配 125
6.3.3谐波磁场的干扰 127
6.4 SFC和SSC的注入系统设计 128
6.4.1 ECR源轴向注入系统的设计 129
6.4.2 SFC新注入束运线设计 131
6.4.3 SFC中心区的设计 139
6.4.4 SSC的径向注入系统 152
第7章 引出系统 157
7.1概述 157
7.2单圈引出 158
7.2.1直接引出方法 158
7.2.2径向聚焦效应 159
7.3进动引出方法 162
7.3.1共振进动增加圈距 163
7.3.2非共振进动增加圈距 164
7.3.3通过νr=2νz共振区 165
7.4再生引出 166
7.5剥离膜引出方法和其他引出方法 168
7.6 SFC和SSC的引出方法 170
7.6.1 SFC的引出系统 170
7.6.2 SSC的引出系统 175
第8章 多级加速器间的纵向匹配 179
8.1一般匹配要求 179
8.2聚束器与束流纵向匹配 180
8.2.1回旋加速器和束运线上的束流纵向运动 180
8.2.2聚束器的纵向聚焦作用 181
8.3 HIRFL束流纵向匹配设计 185
8.3.1 SFC轴向注入线上聚束器的设计 185
8.3.2 BL1束运线上聚束器的物理设计 195
8.3.3 SFC与SSC的能量匹配 200
8.3.4 HIRFL中的束团结构 202
第9章 回旋加速器的近期发展和FFAG加速器 206
9.1概述 206
9.2超导回旋加速器 206
9.3强流回旋加速器 209
9.3.1强流质子回旋加速器 211
9.3.2强流重离子回旋加速器 213
9.4回旋加速器的商业化 215
9.5 FFAG加速器 217
9.5.1 FFAG加速器的基本原理 219
9.5.2等比FFAG加速器 222
9.5.3非等比FFAG加速器 225
参考文献 231
数学符号索引 244