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回旋加速器理论与设计(“十一五”国家重点图书)

回旋加速器理论与设计
回旋加速器理论与设计(“十一五”国家重点图书)
作者:唐靖宇 魏宝文(编著)

图书详细信息:
ISBN:978-7-312-02223-4
定价:58.00元
版本:1
装帧:软精装
出版年月:200810
丛书名称:当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书:中国科学技术大学校友文库

图书简介:

  本书比较系统地介绍了回旋加速器的理论,并以兰州重离子加速器系统的注入器SFC和主加速器SSC两台等时性回旋加速器为例介绍该类型加速器的设计特点和设计方法。全书分为九章,分别介绍回旋加速器的发展历史和应用方向,加速器物理的研究方法和带电粒子束运动的相空间理论,经典回旋加速器理论,等时性回旋加速器的理论基础,等时性磁场的建立,束流注入和中心区,束流引出,多级加速器的匹配考虑,以及回旋加速器的近期发展。本书可作为粒子加速器专业方向的研究生学习加速器物理的参考书,也可供从事相关专业的科研人员参考。

前言:

  本书是在唐靖宇研究员的博士论文基础上扩充编著的,曾作为中国科学院近代物理研究所的研究生学习加速器理论课程的教学参考书。它比较系统地介绍了回旋加速器特别是等时性回旋加速器的理论,并以兰州重离子加速器系统的注入器SFC和主加速器SSC两台等时性回旋加速器为例,全面地介绍该类型加速器的理论、设计特点和设计方法。
  首先,一般性地介绍了粒子加速器尤其是回旋加速器在原子核物理及粒子物理研究中的作用,以及在其他应用学科中的作用,加速器尤其是回旋加速器的发展历史和发展趋势。在第2章中一般性地介绍了加速器物理的研究方法和带电粒子束运动的相空间理论,以及采用相空间理论在理解加速器的物理图像以及在设计初期对某些重要参数的评价和估计方面的必要性,也介绍了进行实际加速器设计中常用的束流轨道数值计算方法。
  第3章和第4章给出了经典回旋加速器和等时性回旋加速器的理论基础,包括轴向聚焦和径向聚焦的稳定加速条件、等时性加速原理、由扇形磁铁产生的方位角调变磁场提供的轴向聚焦力、径向运动稳定区、共振理论和加速平衡轨道理论等。在介绍等时性回旋加速器的理论和设计方法的同时还一般性地介绍了兰州重离子加速器的设计思想、基本参数和运行及改造情况等。在后续的各章中,以其注入器SFC和主加速器SSC两台回旋加速器和它们的分系统的具体设计为例子,作了比较详细的实际应用对照。
  第5章到第7章,从等时场的建立、注入系统及引出系统等比较具体的方面来阐述该类型加速器的理论和各种实现方法。第5章介绍了GORDON理论和kbkr方法这两种比较常见的建立理论等时场的方法、磁铁及垫补线圈的设计,以及磁场的测量等。介绍了几种常见的等时性磁场的垫补方法,对实际等时性磁场的评价以及通过对束流相位的测量来对等时场进行优化等。
  在第6章中,系统地介绍了利用外离子源或利用其他加速器作为注入器时,通常采用的轴向或者径向注入方法。注入引出系统尤其是注入系统通常是影响一台加速器传输效率的关键性部分,因而在如何提高注入系统的效率方面人们做了大量的工作,特别是轴向注入方法。回旋加速器的中心区是注入的结束和正常加速过程的开始,其设计的好坏对注入效率和后面的束流轨道也是很重要的。本章最后较详细地介绍了SFC的轴向注入系统设计。
  第7章在介绍了束流从回旋加速器中的引出方法时,重点强调了束流用户或后级加速器对引出束流品质的要求,以及较高的内束流质量和单圈引出的重要性。具体介绍了提高引出点的圈间距的方法包括提高加速圈距、共振进动和非共振进动方法等。引出路径上的束流聚焦也是引出系统设计应考虑的一个方面。另外还介绍了再生引出方法和剥离膜引出方法。
  第8章介绍了多级加速器的各种匹配考虑,如频率匹配、能量匹配、高频相位匹配、横向相空间匹配等等。因而提出了各种参数的稳定性要求以及能量测量、相位测量等,同时也介绍了聚束器对提高两台加速器的匹配效率的作用。同样也介绍了HIRFL两台回旋加速器的束团结构和纵向匹配,包括BL0和BL1输运线上不同类型聚束器的设计。
  第9章介绍了回旋加速器近来的发展,如超导磁铁技术的应用、强流加速器相关的设计和技术发展、直接应用于国民生活的小型回旋加速器的商业化等。另外,还重点介绍了一种在20世纪50年代提出的、介于回旋加速器与同步加速器之间的加速器——FFAG加速器的基本原理和应用,它在新的技术条件和需求下也得到了新生和发展。
  本书大量引用了近代物理所重离子加速器建设者、运行维护及改进者的工作,王义芳研究员审阅了本书的第6章和第7章,作者在此一并致谢。

作者
2008年5月

目录:

第1章 绪论

第2章 带电粒子束的相空间理论介绍

2.1 粒子运动的分析力学表示

2.2 相空间描述

2.3 相空间运动的矩阵表示

第3章 回旋加速器的一般理论

3.1 经典回旋加速器

3.2 径向聚焦和轴向聚焦

3.3 谐波加速和多Dee加速结构

3.4 自由振荡幅度的绝热变化

3.5共振理论

第4章 等时性回旋加速器理论

4.1 等时性加速器

4.2 等时性回旋加速器的静态轨道性质

4.3 等时性回旋加速器的加速轨道性质

4.4 SFC和SSC回旋加速器介绍

第5章 等时性磁场的建立

5.1 概述

5.2 理论等时场

5.3 等时场的垫补和优化

5.4 SFC和SSC等时性磁场的建立

第6章 注入系统和中心区

6.1 内离子源和中心区

6.2 外离子源轴向注入方法

6.3 径向注入方法

6.4 SFC和SSC的注入系统设计

第7章 引出系统

7.1 概述

7.2 单圈引出

7.3 进动引出方法

7.4 再生引出

7.5 剥离膜引出方法和其他引出方法

第8章 多级加速器间的纵向匹配

8.1 一般匹配要求

8.2 聚束器与束流纵向匹配

8.3 HIRFL束流纵向匹配设计

第9章 回旋加速器的近期发展和FFAG加速器

9.1 概述

9.2 超导回旋加速器

9.3 强流回旋加速器

9.4 回旋加速器的商业化

9.5 FFAG加速器

参考文献

数学符号索引



Copyright 2011 中国科学技术大学出版社
合肥市金寨路96号