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目 录1

第一章绪论1

第一节加速器的基本构成1

第二节加速器的发展概况2

第三节加速器的分类8

第四节加速器的应用11

第五节粒子运动参量的相对论表述17

参考文献19

第二章带电粒子源20

第一节带电粒子束的主要参数21

一、能散度21

二、发射度22

三、亮度25

第二节离子源的工作原理与结构27

一、对离子源的要求27

二、离子源的工作原理及主要组成部分30

第三节离子源的主要类型34

一、离子源的分类34

二、加速器中几种常用的离子源35

第四节 电子和正电子源60

一、电子枪60

二、正电子源62

参考文献65

第三章高压加速器66

第一节概述66

一、串激倍压电源70

第二节高压发生器70

二、静电起电机74

三、几种大电流高压发生器79

四、强脉冲高压发生器83

第三节高压电场与绝缘介质87

一、绝缘介质87

二、高压电极系统89

三、绝缘支柱92

四、高压击穿94

第四节加速管99

一、加速管的基本结构与光学特性99

二、真空击穿101

三、几种高梯度加速管105

四、加速管的锻炼108

第五节高压加速器的其它技术109

一、电压和能量的测量与稳定109

二、电子剥离116

三、束流的输运、聚焦与脉冲化120

第六节典型高压加速器及其应用126

一、倍压加速器126

二、静电加速器127

三、几种大功率高压加速器133

四、强脉冲加速器134

参考文献135

第四章带电粒子在恒定磁场中的运动与聚焦136

第一节粒子的封闭轨道和运动方程136

一、粒子的封闭轨道136

二、带电粒子在恒定电磁场中的运动方程138

第二节带电粒子在均匀磁场中的运动方程139

一、拉摩定理139

二、粒子特性参数与磁场参数间的关系140

第三节带电粒子在常梯度磁场中的运动145

——磁场的弱聚焦作用145

一、横向运动方程146

二、横向运动的稳定条件149

三、自由振荡的频率与振幅154

四、自由振荡振幅的衰减159

五、粒子动量发散与轨道分散162

六、磁场畸变与强迫振荡164

一、强聚焦原理的提出与光学模型168

——磁场的强聚焦作用168

第四节带电粒子在交变梯度磁场中的运动168

二、强聚焦四极透镜系统及其离子光学特性171

三、带电粒子在不同磁场元件中的运动及其转换矩阵177

四、带电粒子在周期交变梯度磁场聚焦结构中的运动187

附录粒子横向运动稳定性的实例204

参考文献208

第五章感应型加速器209

第一节 电子感应加速器工作原理210

一、感应涡旋电场与电子的加速210

二、电子感应加速器的平衡轨道213

三、电子感应加速器中电子的横向运动216

四、电子的注入、俘获与偏移、引出218

五、辐射对电子运动的影响226

第二节电子感应加速器的结构228

一、电磁铁229

二、真空室231

三、电子枪232

四、同步线路233

第三节 电子束的性能及电子感应加速器的应用234

一、电子束的性能234

二、电子感应加速器的应用236

第四节直线感应加速器236

一、原理237

二、结构239

三、特点和应用242

参考文献244

第一节前言245

第六章回旋加速器245

第二节经典回旋加速器246

一、工作原理246

二、电磁场的聚焦249

三、相位滑移与加速器的能量上限256

第三节等时性回旋加速器原理260

一、等时性磁场260

二、扇形磁场中离子的运动263

第四节离子在中心区和引出区的运动281

一、中心区281

二、离子束的引出288

第五节高频与磁铁系统293

一、高频系统293

二、磁铁系统301

第六节回旋加速器的发展概况和实例309

一、小尺寸等时性回旋加速器311

二、兰州重离子加速系统312

三、介子工厂316

四、超导等时性回旋加速器318

附录一高频电隙的聚焦作用320

附录二扇形聚焦磁场中离子的径向运动322

参考文献326

第七章 自动稳相原理328

第一节自动稳相原理的提出328

一、稳相加速器概述328

二、自动稳相原理334

第二节相运动方程及小振幅下的相振荡341

第三节相运动的摆模型及位能函数344

第四节相图348

第五节相运动的衰减355

附录粒子加速周期随能量变化的关系357

参考文献358

第八章 强聚焦同步加速器及高能加速器组合359

第一节同步加速器的发展概述及工作原理359

第二节两种强聚焦系统方案362

一、组合作用磁铁系统363

二、分离作用磁铁系统364

第三节同步加速器结构365

一、主导磁铁（二极磁铁）367

二、聚焦磁铁370

三、校正磁铁370

四、真空室372

五、高频加速腔375

第四节共振现象及工作点的选取376

一、主导磁场畸变导致闭轨畸变377

二、动量分散导致闭轨畸变378

三、横向运动的共振现象379

四、工作点的选取381

第五节跳相及临界能量382

第六节粒子的注入和引出383

一、偏转电极或偏转磁场法进行单圈注入384

二、轨道扰动法注入384

三、负离子注入法386

四、凸轨法注入387

五、粒子的引出393

第七节增强器和储存环394

二、储存环394

一、增强器395

第八节光子工厂396

一、发展概述396

二、同步辐射特性及其应用398

三、同步辐射光源的结构及举例405

第九节对撞机413

一、有效作用能414

二、对撞束的亮度418

三、对撞机举例418

第十节高能加速器的组合和现状419

一、高能加速器的组合419

二、现状421

三、高能加速器实例介绍423

第十一节超导同步加速器427

附录430

参考文献431

第九章直线加速器432

第一节概述432

一、发展概述432

二、加速原理：驻波与行波加速436

第二节直线加速器的射频加速结构440

一、波导与谐振腔440

二、慢波结构443

三、几种主要加速结构的特性450

一、慢波结构中的近轴电磁场468

第三节粒子在直线加速器中的运动468

二、粒子的加速与相运动470

三、粒子的横向运动473

第四节离子直线加速器474

一、离子直线加速器的组成和实例474

二、高频四极场（RFQ）加速结构479

第五节电子直线加速器485

一、行波电子直线加速器485

二、驻波电子直线加速器489

第六节超导直线加速器490

一、高频超导体490

二、超导加速结构492

参考文献494

第一节发展概述495

第十章电子回旋加速器495

一、加速原理及谐振加速条件498

第二节普通电子回旋加速器498

二、自动稳相现象503

三、结构511

四、电子的入射、引出及束流性能513

第三节跑道式电子回旋加速器516

一、谐振加速517

二、加速结构518

三、注入和聚焦518

四、发展概况519

第四节超导跑道式电子回旋加速器520

参考文献522

一、超导超高能对撞机SSC523

第十一章加速器新原理与新技术进展523

第一节加速器新技术在几个领域内的进展523

二、超高能直线对撞机SLC526

三、冷却技术529

四、自由电子激光器535

五、超小型同步辐射光源540

第二节加速器新原理研究543

一、问题的提出543

二、电子环加速器（ERA）545

三、强直线电子束集团加速器548

四、等离子体加速器552

五、其他类型加速器557

参考文献562