迴鏇加速器理論與設計 [Theory and Design of Cyclotrons] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　本書是在作者的博士論文基礎上擴充編著的，曾作為中國科學院近代物理研究所的研究生學習加速器理論課程的教學參考書。該書共分為九章，比較係統地介紹瞭迴鏇加速器特彆是等時性迴鏇加速器的理論，並以蘭州重離子加速器係統的注入器SFC和主加速器SSC兩颱等時性迴鏇加速器為例，全麵地介紹該類型加速器的理論、設計特點和設計方法。該書可供各大專院校作為教材使用，也可供從事相關工作的人員作為參考用書使用。

內容簡介

　　本書比較係統地介紹瞭迴鏇加速器的理論，並以蘭州重離子加速器係統的注入器SFC和主加速器SSC兩颱等時性迴鏇加速器為例介紹該類型加速器的設計特點和設計方法。全書分為九章，分彆介紹迴鏇加速器的發展曆史和應用方嚮，加速器物理的研究方法和帶電粒子束運動的相空間理論，經典迴鏇加速器理論，等時性迴鏇加速器的理論基礎，等時性磁場的建立，束流注入和中心區，束流引齣，多級加速器的匹配考慮，以及迴鏇加速器的近期發展。本書可作為粒子加速器專業方嚮的研究生學習加速器物理的參考書，也可供從事相關專業的科研人員參考。

目錄

序
第1章 緒論
第2章 帶電粒子束的相空間理論介紹
2.1 粒子運動的分析力學錶示
2.1.1 為什麼加速器物理經常采用哈密頓力學的方法
2.1.2 拉格朗日方程
2.1.3 哈密頓正則方程
2.1.4 正則變換
2.2 相空間描述
2.2.1 相空間和正則相空間
2.2.2 劉維定理
2.2.3 作用量積分的絕熱不變性
2.2.4 束流發射度
2.3 相空間運動的矩陣錶示
2.3.1 描跡法
2.3.2 矩陣方法
第3章 迴鏇加速器的一般理論
3.1 經典迴鏇加速器
3.1.1 諧振加速原理
3.1.2 迴鏇加速器的基本原理
3.2 徑嚮聚焦和軸嚮聚焦
3.2.1 帶電粒子在電磁場中的運動方程
3.2.2 徑嚮聚焦和軸嚮聚焦
3.2.3 運動方程的哈密頓描述
3.3 諧波加速和多Dee加速結構
3.3.1 單Dee加速結構
3.3.2 多Dee加速結構
3.4 自由振蕩幅度的絕熱變化
3.5 共振理論
3.5.1 一維共振
3.5.2 耦閤共振
3.5.3 共振的強弱
第4章 等時性迴鏇加速器理論
4.1 等時性加速器
4.1.1 等時性加速條件
4.1.2 邊緣場聚焦
4.1.3 周期性聚焦係統的穩定性
4.1.4 最高能量限製和參數選擇
4.2 等時性迴鏇加速器的靜態軌道性質
4.2.1 磁場結構和運動方程
4.2.2 靜態平衡軌道
4.2.3 等時性磁場
4.2.4 自由振蕩頻率
4.2.5 徑嚮運動的非綫性效應
4.2.6 靜態平衡軌道以及νr和νz的數值求解方法
4.3 等時性迴鏇加速器的加速軌道性質
4.3.1 加速平衡軌道
4.3.2 聚相現象
4.4 SFC和SSC迴鏇加速器介紹
4.4.1 HIRFL加速器係統
4.4.2 注入器SFC
4.4.3 主加速器SSC
第5章 等時性磁場的建立
5.1 概述
5.2 理論等時場
5.2.1 Gordon方法
5.2.2 kB-kr方法
5.3 等時場的墊補和優化
5.3.1 等時場的墊補方法
5.3.2 計算程序OPTCC的具體優化步驟
5.3.3 等時場的評價
5.3.4 等時場的再優化
5.4 SFC和SSC等時性磁場的建立
5.4.1 SFC等時性磁場的建立
5.4.2 SSC等時性磁場的建立
第6章 注入係統和中心區
6.1 內離子源和中心區
6.1.1 軌道中心化要求
6.1.2 軸嚮穩定性
6.1.3 常軌道加速
6.1.4 中心區參數的穩定性
6.2 外離子源軸嚮注入方法
6.2.1 軸嚮注入方法的一般描述
6.2.2 軸嚮孔中束流聚焦和注入相空間匹配
6.2.3 靜電偏轉鏡
6.2.4 聚束器
6.2.5 空間電荷效應
6.2.6 中心區和軌道中心化
6.3 徑嚮注入方法
6.3.1 軌道中心化
6.3.2 相空間匹配
6.3.3 諧波磁場的乾擾
6.4 SFC和SSC的注入係統設計
6.4.1 ECR源軸嚮注入係統的設計
6.4.2 SFC新注入束運綫設計
6.4.3 SFC中心區的設計
6.4.4 SSC的徑嚮注入係統
第7章 引齣係統
7.1 概述
7.2 單圈引齣
7.2.1 直接引齣方法
7.2.2 徑嚮聚焦效應
7.3 進動引齣方法
7.3.1 共振進動增加圈距
7.3.2 非共振進動增加圈距
7.3.3 通過νr＝2νz共振區
7.4 再生引齣
7.5 剝離膜引齣方法和其他引齣方法
7.6 SFC和SSC的引齣方法
7.6.1 SFC的引齣係統
7.6.2 SSC的引齣係統
第8章 多級加速器間的縱嚮匹配
8.1 一般匹配要求
8.2 聚束器與束流縱嚮匹配
8.2.1 迴鏇加速器和束運綫上的束流縱嚮運動
8.2.2 聚束器的縱嚮聚焦作用
8.3 HIRFL束流縱嚮匹配設計
8.3.1 SFC軸嚮注入綫上聚束器的設計
8.3.2 BL1束運綫上聚束器的物理設計
8.3.3 SFC與SSC的能量匹配
8.3.4 HIRFL中的束團結構
第9章 迴鏇加速器的近期發展和FFAG加速器
9.1 概述
9.2 超導迴鏇加速器
9.3 強流迴鏇加速器
9.3.1 強流質子迴鏇加速器
9.3.2 強流重離子迴鏇加速器
9.4 迴鏇加速器的商業化
9.5 FFAG加速器
9.5.1 FFAG加速器的基本原理
9.5.2 等比FFAG加速器
9.5.3 非等比FFAG加速器
參考文獻
數學符號索引

精彩書摘

　　第2章 帶電粒子束的相空間理論介紹
　　2.1　粒子運動的分析力學錶示
　　2.1.1 為什麼加速器物理經常采用哈密頓力學的方法
　　對於求解某個粒子的運動軌道，采用更傳統的牛頓力學的方法顯然更直觀。可是，加速器物理研究的是由大量粒子組成的粒子束的運動規律，有時並不對具體粒子的運動軌跡感興趣，而是對它們作為一個整體的錶現感興趣，如某些物理量是否為運動常數，運動是否穩定等；這時，分析力學或更具體一些——哈密頓力學方法就提供瞭更有力的工具。可以粗略地認為，哈密頓理論作為一個數學工具，可以更方便地瞭解現象的本質，對産生有效的描述粒子軌道的模型提供幫助。
　　加速器中，粒子束在電磁場中的運動已被證明很適閤采用哈密頓理論進行描述。我們在幾乎所有的加速器物理教科書中都會發現采用相空間描述的必要性，一些基本的原理如劉維定理等，都需要采用哈密頓力學的方法來錶達。哈密頓理論不能替代粒子軌道的數值計算方法，但是可以幫助發現數值計算程序中的錯誤、求解方程的方法以及結果的錶示方式等等。某些研究加速器物理的人可能不喜歡利用哈密頓方法來直接研究相關的問題，但如果對哈密頓力學有基本的瞭解，還是可以幫助他們理解一些基本的原理和他人得到的研究進展。
　　本書中也經常藉助哈密頓方法對一些基本的加速器物理問題和現象進行介紹。因此，我們先簡單地介紹一些哈密頓力學的基礎。讀者可以進一步參考相關文獻。

前言/序言

　　本書是在唐靖宇研究員的博士論文基礎上擴充編著的，曾作為中國科學院近代物理研究所的研究生學習加速器理論課程的教學參考書。它比較係統地介紹瞭迴鏇加速器特彆是等時性迴鏇加速器的理論，並以蘭州重離子加速器係統的注入器SFC和主加速器SSC兩颱等時性迴鏇加速器為例，全麵地介紹該類型加速器的理論、設計特點和設計方法。
　　首先，一般性地介紹瞭粒子加速器尤其是迴鏇加速器在原子核物理及粒子物理研究中的作用，以及在其他應用學科中的作用，加速器尤其是迴鏇加速器的發展史和發展趨勢。在第2章中一般性地介紹瞭加速器物理的研究方法和帶電粒子束運動的相空間理論，以及采用相空間理論在理解加速器的物理圖像以及在設計初期對某些重要參數的評價和估計方麵的必要性，也介紹瞭進行實際加速器設計中常用的束流軌道數值計算方法。

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