第1章 引言 1
1.1 加速器概述 1
1.2 直线感应电子加速器发展简介 2
1.3 直线感应电子加速器原理与基本组成 6
参考文献 12
第2章 电子注入器 15
2.1 注入器概述 15
2.1.1 注入器的组成 17
2.1.2 注入器的工作原理 23
2.1.3 注入器的主要参数 24
2.2 注入器中的物理现象 24
2.2.1 阴极发射电流的限制 24
2.2.2 空间电荷效应 24
2.2.3 电子束在管道中漂移时的能散 27
2.2.4 漂移管中空间电荷限制流 28
2.3.1 数值模拟 29
2.3 注入器的数值模拟和实验研究 29
2.3.2 实验研究 31
2.4 注入器设计 33
2.4.1 有箔二极管 34
2.4.2 皮尔斯二极管 36
2.4.3 无箔二极管 36
2.4.4 注入器的磁场分布设计 40
2.5 注入器阴极材料 42
2.5.1 冷阴极材料 43
2.5.2 热阴极材料 46
参考文献 55
第3章 直线感应加速器感应腔 58
3.1 感应腔的工作原理 58
3.1.1 变压器模型 59
3.1.2 传输线模型 59
3.2 直线感应加速器感应腔的基本结构 62
3.2.1 变压器型感应腔 62
3.2.2 传输线型感应腔 63
3.3 直线感应腔物理设计 76
3.3.1 感应腔的主要性能指标 77
3.3.2 直线感应加速腔高压设计 79
3.3.3 加速腔的横向耦合阻抗设计 100
3.4 常用磁性材料 123
3.5 无磁芯加速腔和介质壁加速腔 129
3.5.1 无磁芯直线感应加速腔 129
3.5.2 介质壁加速腔 135
参考文献 137
第4章 直线感应加速器脉冲功率技术 145
4.1 脉冲功率技术基础 145
4.1.1 概述 145
4.1.2 开关技术 145
4.1.3 初级储能技术 152
4.1.4 脉冲形成线 161
4.1.5 Marx发生器对Blumlein脉冲形成线的充电电压波形及充电电压效率 174
4.2.1 国外典型的直线感应加速器脉冲功率系统 178
4.2 直线感应加速器脉冲功率系统 178
4.2.2 “神龙一号”加速器脉冲功率系统 182
4.3 多路高压脉冲同步控制及其对加速器性能的影响 183
4.3.1 单个高压脉冲的产生及影响 183
4.3.2 脉冲功率系统同步性能的影响及模拟研究 185
参考文献 193
5.1 强流电子束动力学基础 194
5.1.1 电子在电磁场中的运动 194
第5章 强流电子束的传输与聚焦 194
5.1.2 带电粒子束及其基本特征 196
5.2 强流电子束的传输 198
5.2.1 束流产生的场 198
5.2.2 电子运动的轨迹方程 200
5.2.3 电子在螺线管磁场中的传输 201
5.2.4 电子在四极透镜场中的传输 202
5.2.5 电子在交变极性磁场中的传输 205
5.2.6 其它束流传输方法 207
5.3.1 束质心螺旋模运动产生的机理 208
5.2.7 各种传输系统传输效果的比较 208
5.3 束质心螺旋模运动 208
5.3.2 束质心螺旋模运动对束流运动的影响 211
5.4 束流不稳定性 215
5.4.1 束崩溃不稳定性 215
5.4.2 横向阻性壁不稳定性 219
5.4.3 镜像位移不稳定性 221
5.4.4 束包络半径的振荡 222
5.5.1 限制焦斑大小的主要因素 223
5.5 强流电子束的聚焦 223
5.5.2 束质心螺旋模运动对束焦斑的影响 225
5.6 束的偏心和校正 229
5.6.1 sin/cos线圈及其产生的场 229
5.6.2 磁轴及束质心轴校正 234
参考文献 236
第6章 束传输线的磁元件设计 237
6.1 概述 237
6.2.1 主要设计要求 238
6.2 螺线管线圈设计 238
6.2.2 线圈绕组设计 240
6.2.3 匀场环设计 243
6.2.4 典型的低横向场分量螺线管线圈 247
6.3 校正线圈设计 248
6.3.1 线圈绕组设计和三维磁场计算 249
6.3.2 设计范例 250
6.4 螺线管磁透镜设计 253
6.4.1 透镜磁场分布 253
6.4.2 透镜聚焦特性 256
6.4.3 透镜设计要点 260
6.5 磁轴准直技术 262
6.5.1 直线感应加速器的机械轴准直 262
6.5.2 磁轴测量技术 263
6.5.3 磁轴校正技术 265
6.6.2 主要类型 267
6.6.1 主要技术要求 267
6.6 磁场激励电源 267
参考文献 269
第7章 直线感应加速器控制系统 271
7.1 直线感应加速器控制系统的特点 271
7.2 直线感应加速器控制系统的结构 272
7.3 直线感应加速器的控制系统 273
7.3.1 FXR加速器控制系统 273
7.3.2 LIAXFU加速器控制系统 276
7.3.3 “神龙一号”直线感应加速器控制系统 279
7.4 加速器控制技术的现状与发展趋势 283
参考文献 286
第8章 直线感应加速器参数测试技术 288
8.1 加速腔脉冲电压测量 288
8.1.1 CVP高压脉冲探头测试原理 288
8.1.2 加速腔电压叠加测试方法 291
8.2.1 基本原理 292
8.2 电阻环束流监测器 292
8.2.2 电阻环束流强度和束流质心位置测试方法 294
8.3 强流脉冲束时间分辨能谱测量 297
8.3.1 电子束能谱测量原理 298
8.3.2 强流脉冲电子束时间分辨能谱测量 300
8.4 发射度测试技术 303
8.4.1 用多孔板测量发射度的原理和方法 303
8.4.2 用磁准直器法测量束的发射度 308
8.4.3 用无磁场双孔准直法测量发射度 310
8.4.4 修正三梯度方法测量发射度 311
8.5 束剖面测量 312
参考文献 313
第9章 直线感应加速器应用 315
9.1 直线感应加速器闪光X射线照相应用 315
9.2 直线感应加速器自由电子激光应用 317
9.3 直线感应加速器重离子聚变应用研究 318
9.4 直线感应加速器高功率微波应用研究 319
参考文献 320