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目录1

第一章绪论1

一、带电粒子加速器发展简史1

二、带电粒子加速器的分类及基本组成5

三、带电粒子加速器的束流性能6

（一）粒子品种6

（二）能量8

（三）束流强度及时间特性9

（四）束流品质10

四、带电粒子在恒定电磁场中的运动14

（一）带电粒子在电磁场中的运动方程14

（二）带电粒子在静电场中的运动16

（三）带电粒子在均匀恒定磁场中的运动17

（四）粒子运动参数的相对论力学表达式19

第二章带电粒子的产生——电子枪和离子源25

一、电子枪25

二、离子源27

（一）概述27

（二）几种常用的等离子体离子源30

（三）固体表面离子源40

（四）其它离子源41

附录：极化离子源42

参考文献52

第三章倍压加速器53

一、概述53

（一）倍压原理55

二、倍压电源55

（二）负载电流对倍压线路输出电压的影响59

（三）倍压线路的局限性及其可能的改进途径67

三、高压的稳定和测量69

（一）倍压电源电压的稳定69

（二）高压的测量70

四、带电粒子的加速70

（一）真空度对加速粒子的影响70

（二）加速管的组成及其作用71

五、带电粒子的聚焦73

（一）加速电极间隙电场的聚焦作用74

（二）倍压加速器的聚焦系统79

（一）加速粒子的种类80

六、倍压加速器的性能特点及发展现状80

（二）能量特性81

（三）流强特性81

（四）束流时间特性81

七、其它倍压型高压电源所组成的加速器84

（一）绝缘磁芯变压器84

（二）高频高压发生器85

（三）强脉冲电子束发生器89

参考文献89

第四章静电加速器91

一、概述91

二、静电起电机93

（一）工作原理94

（二）输电电流的限制和提高97

（三）电压的限制和提高99

三、加速管104

（一）小孔径加速管106

（二）斜场加速管106

（三）磁抑制加速管108

四、带电粒子束的聚焦108

（一）圆孔膜片透镜109

（二）均匀电场110

（三）等梯度加速管111

五、串列式静电加速器112

（一）概述112

（二）基本原理和组成113

（三）进一步提高加速粒子能量的几种方案116

（四）负离子源和电子剥离器119

六、电压和能量的测量及稳定123

（一）高压测量124

（二）粒子能量的测量126

（三）电压的稳定131

七、束流输运系统134

八、静电加速器的性能特点135

（一）能量特性135

（二）束流强度特性135

（三）加速粒子种类136

九、静电加速器的发展概况和实例136

（一）单级静电加速器136

（二）串列静电加速器138

附录：能量校准141

参考文献146

第五章回旋加速器147

一、回旋加速器的工作原理147

（一）基本原理和组成147

（二）加速过程和谐振加速条件150

（三）离子的能量和轨道形状153

二、回旋加速器的电磁聚焦155

（一）电聚焦及其性质155

（二）磁聚焦及其性质159

（三）电、磁轴向聚焦的共同作用167

（四）中心区域中离子运动的特点和电聚焦的改进168

（一）相移现象和相移规律170

三、经典回旋加速器中的相移和极限能量170

（二）极限能量和阈电压175

四、等时性回旋加速器177

（一）等时性条件178

（二）径向扇型（托马斯型）回旋加速器180

（三）螺旋扇型回旋加速器187

（四）分离扇型回旋加速器195

五、加速电压和高频系统200

（一）高频电源200

（二）D形电极和共振线电压放大系统201

（三）高频加速电压的性能及其对束流性能的影响203

六、束流的引出205

七、束流能量的调节和刻度208

（一）能量的调节208

（二）能量刻度212

八、束流性能213

（一）束流能量和能量可变性213

（二）束流能量的分散度和稳定度214

（三）束流强度214

（四）束流发射度215

（五）束流负载因数216

（六）加速粒子种类的可变性217

九、回旋加速器的现状和实例218

参考文献223

第六章电子感应加速器225

一、感应加速原理225

（二）电子能量增长与加速磁通变化的关系226

（一）沿恒定轨道加速电子的条件226

（三）加速磁感应强度与导引磁感应强度间的二比一条件228

（四）电子感应加速器的工作状态与概貌228

二、电子束的聚焦231

三、电子的能量和辐射损失232

四、电子束的强度233

五、电子束的偏移和引出236

六、电子束的性能238

（一）能量特性238

（二）束流特性238

（三）轫致辐射特性238

七、发展概况239

参考文献240

一、自动稳相式准共振加速器的共同特点241

第七章 自动稳相式准共振加速器基础241

二、准共振加速条件242

三、实现准共振加速的各种途径244

四、自动稳相原理245

（一）自动稳相原理在加速器领域中的重要意义245

（二）自动稳相基本原理及典型的相运动过程246

（三）相振荡方程及相振荡规律255

附录Ⅰ 粒子加速周期和粒子能量间关系的推导264

附录Ⅱ相迹方程？（？）的推导268

参考文献269

第八章 回旋型准共振加速器270

一、稳相加速器——用频率调变法实现共振加速270

（一）稳相加速器工作原理及调频规律270

（二）粒子的入射和俘获274

（三）相运动特点及最佳平衡相位？？*276

（四）结构特点279

（五）性能特点286

（六）现状和发展趋向287

二、电子回旋加速器——变倍频系数法共振加速288

（一）工作原理288

（二）同步加速条件及基本参数的选择290

（三）相运动的特点293

（四）结构特点294

（五）性能特点298

（六）发展概况和实例298

（一）工作原理及同步加速条件301

一、同步加速器——磁场调变法共振加速301

第九章环型准共振加速器301

（二）磁场、频率调节规律304

（三）相运动的特点307

（四）同步加速器的起动（或预加速）问题309

（五）结构特点311

（六）性能特点316

（七）发展概况和实例317

二、强聚焦原理及其在加速器中的应用321

（一）强聚焦原理及光学模型321

（二）强聚焦四极透镜系统326

（三）强聚焦同步加速器329

（四）增强器342

（五）储存环344

（六）同步辐射光源346

（七）对撞机348

附录：相对运动粒子间有效作用能的推导354

第十章直线型准共振加速器359

一、驻波直线共振加速器359

（一）漂移管式驻波直线加速器结构及基本原理359

（二）同步加速条件及漂移管长度的变化规律360

（三）相运动的特点及其与束流聚焦的矛盾362

（四）驻波腔结构的改进方案（带耦合腔的加速结构）363

（五）性能特点366

（六）发展概况和实例367

二、行波直线加速器368

（一）行波加速原理368

（三）光滑波导中的波速及对波速调变的要求370

（二）同步加速条件370

（四）盘荷波导慢波结构——电子行波直线加速器373

（五）螺旋线波导慢波结构——离子行波直线加速器375

（六）相运动特点376

（七）性能特点379

（八）发展概况和实例380

第十一章重离子加速器382

一、概述382

二、对重离子加速器束流性能的要求382

（一）能量383

（二）能量可变性383

（三）能量分散度383

（六）束流的时间特性384

（七）加速离子的种类384

（五）束流强度384

（四）束流发射度384

三、重离子能量与几种加速器主要参数间的关系385

（一）静电加速器386

（二）回旋加速器388

（三）直线加速器388

四、多电荷离子源和电子剥离器389

五、各种重离子组合加速器系统393

（一）各种类型的注入器与等时性回旋加速器的组合系统394

（二）各种类型的注入器与直线加速器的组合系统399

（三）高能重离子加速系统401

参考文献401