《粒子加速器技術》:《粒子加速器技術》反映了當今國際高能加速器科學技術研 -百科知識中文網

內容簡介

人員在中國科學院研究生院多年授課的講義基礎上整理而成的。全書以高能加速器為對象，討論加速器各個系統的主要技術問題，包括高能加速器的磁鐵技術、磁鐵電源技術、高頻技術、真空技術、束流測量技術、自動控制技術、電子直線加速器技術和加速器輻射防護技術等。

主要符號表
第一章高能加速器導論
1.1高能加速器在基本粒子研究中的意義
1.2加速器的能量提高與技術創新
1.3高能加速器的發展前沿
1.3.1高能量前沿
1.3.2高亮度前沿
1.4基於加速器的多學科平台
1.4.1同步輻射裝置
1.4.2自由電子雷射
1.4.3散裂中子源
1.5加速器技術——高能加速器建造和發展的保證
參考文獻
第二章加速器磁鐵技術
2.1加速器磁鐵的主要類型
2.2加速器磁鐵磁場的基本形態和磁場分析
2.2.1磁場的基本特性
2.2.2磁場的基本形態和磁場分析
2.3加速器常規磁鐵的設計和建造
2.3.1鐵心磁鐵設計的給定要求和設計的一般考慮
2.3.2常規磁鐵的極面設計
2.3.3極極體和鐵心迴路
2.3.4磁鐵的端部效應
2.3.5鐵心磁鐵的端部墊補與端部削斜
2.3.6鐵心材料特性和磁鐵運行特性
2.3.7鐵心磁鐵的擾動效應
2.3.8磁鐵磁場分布的數值計算
2.4水磁磁鐵
2.4.1水磁磁鐵的特殊性質
2.4.2永磁材料
Ⅱ粒子加速器技術
2．4．3永磁多極磁鐵的工作原理
2．4．4永磁磁鐵的擾動效應與磁場微調技術
2．4．5永磁磁鐵的組裝技術
2．5超導磁鐵
2．5．1超導材料
2．5．2超導多極磁鐵多極磁場的產生
2．5．3鐵軛的影響
2．5．4線圈端部的磁場
2．5．5超導磁鐵的機械精度和磁場力
2．6加速器磁鐵的磁場測量
2．6．1霍爾片磁場測量
2．6．2移動長線圈磁場測量
2．6．3鏇轉線圈磁場測量
參考文獻
第三章加速器磁鐵電源技術
3．1電源技術的發展及磁鐵電源在加速器中的作用
3．1．1電源技術及功率器件簡介
3．1．2加速器電源的基本概況
3．2幾種磁鐵電源的基本工作原理
3．2．1晶閘管調相直流電源
3．2．2開關型直流電源
3．3BEPCⅡ儲存環磁鐵穩流電源簡介
3．3．1BEPCⅡ對儲存環磁鐵穩流電源的基本要求
3．3．2BEPCⅡ典型穩流電源介紹
[本章附錄1]穩定電源術語定義
[本章附錄2]零磁通電流感測器工作原理（簡稱：DCCT）
參考文獻
第四章加速器高頻技術
4．1高頻系統在加速器中的作用
4．1．1用直流電壓產生的電場加速帶電粒子
4．1．2多節累積加速
4．1．3直線共振型加速器
4．1．4回旋加速
4．1．5穩相加速
4．2高頻諧振器——從LC電路到高頻腔
4．2．1RLC振盪電路
4．2．2高頻諧振腔
4．2．3諧振腔和束流在實際電路中的等效
4．3儲存環高頻系統的設計
4．3．1設計中的儲存環高頻系統應達到的基本要求
4．3．2高頻加速腔設計思想
4．3，3耦合器與陶瓷窗
4．3．4高頻功率放大器的方案選擇
4．3．5低電平控制系統
參考文獻
第五章加速器真空系統
5．1加速器真空系統基本要求
5．2真空物理基礎
5．2．1真空概念和測量單位
5．2．2常用公式
5．3真空系統的計算
5．3．1流導計算
5．3．2抽氣方程
5．3．3壓強分布計算
5．3．4蒙特卡羅模擬計算
5．4真空獲得方法
5．4．1渦輪分子泵
5．4，2濺射離子泵
5．4．3鈦升華泵
5．4．4非蒸散型吸氣劑泵
5．4．5分散式真空泵
5．5真空測量和檢漏方法
5．5．1真空測量方法
5．5．2真空檢漏方法
5．6真空材料與工藝
5．6．1真空材料
5．6．2真空部件表面處理
5．7儲存環真空系統的設計
5．7．1束流與殘餘氣體相互作用壽命
5．7．2同步輻射功率
5．7．3同步輻射光引起的氣體負載
5．7．4真空盒的設計
5．7．5RF禁止波紋管
5．7．6結束語
參考文獻
第六章同步加速器的注入與引出技術
Ⅳ粒子加速器技術
6．1概述
6．2注入方式
6．2．1單圈單次注入
6．2．2單圈多次注入
6．2．3多圈注入——H-電荷轉換注入
6．3引出方式
6．4衝擊磁鐵系統
6．4．1梯形波衝擊磁鐵系統
6．4．2半正弦波衝擊磁鐵系統
6．4．3高壓脈衝諧振充電電源
6．4．4衝擊磁鐵脈沖電源的發展趨勢
6．5切割磁鐵
6．5．1導流板型切割磁鐵
6．5．2渦流板型切割磁鐵
6．5．3Lambertson切割磁鐵
參考文獻
第七章加速器束流測量技術
7．1束流測量概述
7．2束流測量物理
7．2．1束流的電磁場
7．2．2束流頻譜
7．2．3單束團
7．2．4多束團
7．3主要參數的測量方法和原理
7．3．1流強測量：BCT，DCCT，WCM，法拉第筒
7．3．2束流位置測量
7．3．3束流截面測量
7．3．4束流發射度測量
7．3．5儲存環束流能散度測量
7．3．6束團長度測量
7．3．7振盪頻率測量
7．3．8束流損失測量
7．4逐束團束流反饋系統
7．4．1系統的主要參數
7．4．2系統組成
參考文獻
第八章加速器控制技術
8．1計算機控制系統的基本概念
第九章電子直線加速器技術
第十章加速器輻射防護與安全技術
索引

前言

在中國科學院研究生院和高等教育出版社的共同努力下，凝聚著中國科學院新老科學家、研究生導師們多年心血和汗水的中國科學院研究生院教材面世了。這套教材的出版，將對豐富我院研究生教育資源、提高研究生教育質量、培養更多高素質的科技人才起到積極的推動作用。
作為科技國家隊，中國科學院肩負著面向國家戰略需求，面向世界科學前沿，為國家作出基礎性、戰略性和前瞻性的重大科技創新貢獻和培養高級科技人才的使命。中國科學院研究生教育是我國高等教育的重要組成部分，在新的歷史時期，中國科學院研究生教育不僅要為我院知識創新工程提供人力資源保障，還擔負著落實科教興國戰略和人才強國戰略，為創新型國家建設培養一大批高素質人才的重要使命。
集成中國科學院的教學資源、科技資源和智力資源，中國科學院研究生院堅持教育與科研緊密結合的“兩段式”培養模式，在突出科學教育和創新能力培養的同時，重視全面素質教育，倡導文理交融、理工結合，培養的研究生具有寬厚紮實的基礎知識、敏銳的科學探索意識、活躍的思維和唯實、求真、協力、創新的良好素質。

精彩書摘

對於真空盒來說，擁有好的清洗、裝配程式和正確的材料選擇，在儲存環中熱出氣只是一個很小的氣體負載，而打在真空盒內壁上的同步輻射光將產生主要的氣體負載.正負電子在儲存環內運行時，經過真空盒截面變化的地方能產生寄生的高次模振盪，將引起束流的不穩定性和局部發熱，因此要求閥門、金屬波紋管和法蘭連線處儘可能光滑過渡。為了減少真空盒壁阻抗對束流的影響，要求真空盒內壁有好的電導性，有時在真空盒內壁塗一層薄的電導材料（如銅或銀）是必要的。由於陶瓷部件吸收來自其他真空部件輻射的高次模能量後容易引起過熱，造成損壞，因此陶瓷部件應有好的電導性和冷卻方式。
在質子儲存環中，環繞的高能粒子把氣體分子電離，束流產生的正空間電荷電勢又使正離子沿徑向加速並打在真空盒內壁上。一般來說，粒子能夠獲得幾千eV的能量，因而可以有效地解吸真空盒內壁上的氣體分子，導致真空系統壓力上升[2]。對於大的質子儲存環，例如歐洲核子中心的LHC（LargeHadroncollider），由於有低溫真空系統，所以還必須考慮一些特殊的問題。質子產生的同步光打在低溫壁上會引起低溫吸附的氣體分子脫附，為了防止同步輻射光直接打在低溫吸附的氣體上，要設計特殊的禁止罩來攔截同步輻射光子。而對於散裂中子源的快循環同步質子環，由於二極磁鐵和四極磁鐵的磁場上升速度很快，在金屬真空盒表面產生渦流。即使使用很薄的金屬真空盒，仍然有很大的熱損耗，同時渦流產生的六極磁場分量也會干擾正常的磁場工作，因此只能採用陶瓷真空盒。束流通過真空盒時，在真空盒壁上產生鏡像電流，為了降低鏡像電流的阻抗，陶瓷真空盒的表面要有高頻禁止層。同時，在陶瓷真空盒的內表面還要鍍一層氮化鈦，用來減小二次電子發射係數。