基本信息
作 者：唐靖宇，魏寶文 編著
出 版 社：中國科學技術大學出版社
出版時間：2008-10-1
版 次：1
頁 數：246
字 數：270000
印刷時間：2008-10-1
開 本：16開
紙 張：膠版紙
印 次：1
I S B N：9787312022234
包 裝：平裝
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，比較系統地介紹了回旋加速器特別是等時性回旋加速器的理論，並以蘭州重離子加速器系統的注入器SFC和主加速器SSC兩台等時性回旋加速器為例，全面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
本書比較系統地介紹了回旋加速器的理論，並以蘭州重離子加速器系統的注入器SFC和主加速器SSC兩台等時性回旋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，分別介紹回旋加速器的發展歷史和套用方向，加速器物理的研究方法和帶電粒子束運動的相空間理論，經典回旋加速器理論，等時性回旋加速器的理論基礎，等時性磁場的建立，束流注入和中心區，束流引出，多級加速器的匹配考慮，以及回旋加速器的近期發展。本書可作為粒子加速器專業方向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表示
2.1.1 為什麼加速器物理經常採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 相空間運動的矩陣表示
2.3.1 描跡法
2.3.2 矩陣方法
第3章 回旋加速器的一般理論
3.1 經典回旋加速器
3.1.1 諧振加速原理
3.1.2 回旋加速器的基本原理
3.2 徑向聚焦和軸向聚焦
3.2.1 帶電粒子在電磁場中的運動方程
3.2.2 徑向聚焦和軸向聚焦
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 自由振盪幅度的絕熱變化
3.5 共振理論
3.5.1 一維共振
3.5.2 耦合共振
3.5.3 共振的強弱
第4章 等時性回旋加速器理論
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 周期性聚焦系統的穩定性
4.1.4 最高能量限制和參數選擇
4.2 等時性回旋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 自由振盪頻率
4.2.5 徑向運動的非線性效應
4.2.6 靜態平衡軌道以及νr和νz的數值求解方法
4.3 等時性回旋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回旋加速器介紹
4.4.1 HIRFL加速器系統
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 等時場的墊補和最佳化
5.3.1 等時場的墊補方法
5.3.2 計算程式OPTCC的具體最佳化步驟
5.3.3 等時場的評價
5.3.4 等時場的再最佳化
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 注入系統和中心區
6.1 內離子源和中心區
6.1.1 軌道中心化要求
6.1.2 軸向穩定性
6.1.3 常軌道加速
6.1.4 中心區參數的穩定性
6.2 外離子源軸向注入方法
6.2.1 軸向注入方法的一般描述
6.2.2 軸向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 徑向注入方法
6.3.1 軌道中心化
6.3.2 相空間匹配
6.3.3 諧波磁場的干擾
6.4 SFC和SSC的注入系統設計
6.4.1 ECR源軸向注入系統的設計
6.4.2 SFC新注入束運線設計
6.4.3 SFC中心區的設計
6.4.4 SSC的徑向注入系統
第7章 引出系統
7.1 概述
7.2 單圈引出
7.2.1 直接引出方法
7.2.2 徑向聚焦效應
7.3 進動引出方法
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 再生引出
7.5 剝離膜引出方法和其他引出方法
7.6 SFC和SSC的引出方法
7.6.1 SFC的引出系統
7.6.2 SSC的引出系統
第8章 多級加速器間的縱向匹配
8.1 一般匹配要求
8.2 聚束器與束流縱向匹配
8.2.1 回旋加速器和束運線上的束流縱向運動
8.2.2 聚束器的縱向聚焦作用
8.3 HIRFL束流縱向匹配設計
8.3.1 SFC軸向注入線上聚束器的設計
8.3.2 BL1束運線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 回旋加速器的近期發展和FFAG加速器
9.1 概述
9.2 超導回旋加速器
9.3 強流回旋加速器
9.3.1 強流質子回旋加速器
9.3.2 強流重離子回旋加速器
9.4 回旋加速器的商業化
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
部分章節
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表示
2.1.1 為什麼加速器物理經常採用哈密頓力學的方法
對於求解某個粒子的運動軌道，採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表現感興趣，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了更有力的工具。可以粗略地認為，哈密頓理論作為一個數學工具，可以更方便地了解現象的本質，對產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合採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採用相空間描述的必要性，一些基本的原理如劉維定理等，都需要採用哈密頓力學的方法來表達。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式中的錯誤、求解方程的方法以及結果的表示方式等等。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了解，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。
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