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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6

第四节 加速器的应用8

第五节 粒子运动参量的相对论表述12

参考文献14

第二章 带电粒子源15

第一节 带电粒子束的主要参数15

一、能散度15

二、发射度16

三、亮度18

第二节 离子源的工作原理与结构20

一、对离子源的要求20

二、离子源的工作原理及主要组成部分21

第三节 离子源的主要类型26

一、离子源的分类26

二、加速器中几种常用的离子源26

第四节 电子和正电子源45

一、电子枪45

二、正电子源47

参考文献49

第三章 高压加速器50

第一节 概述50

第二节 高压发生器53

一、串激倍压电源53

二、静电起电机55

三、几种大电流高压发生器59

四、强脉冲高压发生器63

第三节 高压电场与绝缘介质65

一、绝缘介质65

二、高压电极系统67

三、绝缘支柱69

四、高压击穿71

第四节 加速管74

一、加速管的基本结构与光学特性74

二、真空击穿76

三、几种高梯度加速管79

四、加速管的锻炼81

第五节 高压加速器的其他技术82

一、电压和能量的测量与稳定82

二、电子剥离87

三、束流的输运、聚焦与脉冲化90

第六节 典型高压加速器及其应用94

一、倍压加速器94

二、静电加速器96

三、几种大功率高压加速器100

四、强脉冲加速器101

参考文献101

第四章 带电粒子在恒定磁场中的运动与聚焦102

第一节 粒子的封闭轨道和运动方程102

一、粒子的封闭轨道102

二、带电粒子在恒定电磁场中的运动方程103

第二节 带电粒子在均匀磁场中的运动方程104

一、拉莫尔定理104

二、粒子特性参数与磁场参数间的关系105

第三节 带电粒子在常梯度磁场中的运动——磁场的弱聚焦作用109

一、横向运动方程110

二、横向运动的稳定条件112

三、自由振荡的频率与振幅115

四、自由振荡振幅的衰减120

五、粒子动量分散与轨道分散122

六、磁场畸变与强迫振荡123

第四节 带电粒子在交变梯度磁场中的运动——磁场的强聚焦作用126

一、强聚焦原理的提出与光学模型126

二、强聚焦四极透镜系统及其离子光学特性129

三、带电粒子在不同磁场元件中的运动及其转换矩阵133

四、带电粒子在周期交变梯度磁场聚焦结构中的运动140

附录 粒子横向运动稳定性的实例154

参考文献157

第五章 感应型加速器158

第一节 电子感应加速器工作原理159

一、感应涡旋电场与电子的加速159

二、电子感应加速器的平衡轨道161

三、电子感应加速器中电子的横向运动163

四、电子的注入、俘获与偏移、引出164

五、辐射对电子运动的影响170

第二节 电子感应加速器的结构171

一、电磁铁172

二、真空室175

三、电子枪175

四、同步线路176

第三节 电子束的性能及电子感应加速器的应用177

一、电子束的性能177

二、电子感应加速器的应用178

第四节 直线感应加速器178

一、原理179

二、结构180

三、特点和应用183

参考文献184

第六章 回旋加速器185

第一节 前言185

第二节 经典回旋加速器186

一、工作原理186

二、电磁场的聚焦188

三、相位滑移与加速器的能量上限193

第三节 等时性回旋加速器原理197

一、等时性磁场197

二、扇形磁场中离子的运动199

第四节 离子在中心区和引出区的运动212

一、中心区212

二、离子束的引出218

第五节 高频与磁铁系统221

一、高频系统221

二、磁铁系统227

第六节 回旋加速器的发展概况和实例233

一、小尺寸等时性回旋加速器235

二、兰州重离子加速系统235

三、介子工厂238

四、超导等时性回旋加速器239

附录一 高频电隙的聚焦作用241

附录二 扇形聚焦磁场中离子的径向运动242

一、径向运动方程242

二、平衡轨道半径243

三、沿参考圆半径的等时性场244

四、径向自由振动245

参考文献246

第七章 自动稳相原理247

第一节 自动稳相原理的提出247

一、稳相加速器概述247

二、自动稳相原理252

第二节 相运动方程及小振幅下的相振荡257

第三节 相运动的摆模型及位能函数259

第四节 相图263

第五节 相运动的衰减268

附录 粒子加速周期随能量变化的关系269

参考文献270

第八章 强聚焦同步加速器及高能加速器组合271

第一节 同步加速器的发展概述及工作原理271

第二节 两种强聚焦系统方案273

一、组合作用磁铁系统274

二、分离作用磁铁系统275

第三节 同步加速器结构275

一、主导磁铁（二极磁铁）277

二、聚焦磁铁278

三、校正磁铁279

四、真空室281

五、高频加速腔283

第四节 共振现象及工作点的选取284

一、主导磁场畸变导致闭轨畸变284

二、动量分散导致闭轨畸变286

三、横向运动的共振现象286

四、工作点的选取287

第五节 跳相及临界能量288

第六节 粒子的注入和引出289

一、偏转电极或偏转磁场法进行单圈注入290

二、轨道扰动法注入290

三、负离子注入法291

四、凸轨法注入292

五、粒子的引出297

第七节 增强器和储存环298

一、增强器298

二、储存环298

第八节 光子工厂299

一、发展概述299

二、同步辐射特性及其应用302

三、同步辐射光源的结构及举例308

第九节 对撞机314

一、有效作用能314

二、对撞束的亮度317

三、对撞机举例317

第十节 高能加速器的组合和现状318

一、高能加速器的组合318

二、现状319

三、高能加速器实例介绍321

第十一节 超导同步加速器323

附录326

参考文献327

第九章 直线加速器328

第一节 概述328

一、发展概述328

二、加速原理：驻波与行波加速331

第二节 直线加速器的射频加速结构334

一、波导与谐振腔334

二、慢波结构336

三、几种主要加速结构的特性341

第三节 粒子在直线加速器中的运动355

一、慢波结构中的近轴电磁场355

二、粒子的加速与相运动357

三、粒子的横向运动359

第四节 离子直线加速器360

一、离子直线加速器的组成和实例360

二、高频四极场（RFQ）加速结构363

第五节 电子直线加速器368

一、行波电子直线加速器368

二、驻波电子直线加速器371

第六节 超导直线加速器372

一、高频超导体372

二、超导电子直线加速器373

三、超导离子直线加速器377

参考文献379

第十章 电子回旋加速器380

第一节 发展概述380

第二节 普通电子回旋加速器381

一、加速原理及谐振加速条件381

二、自动稳相现象386

三、结构392

四、电子的入射、引出及束流性能394

第三节 跑道式电子回旋加速器396

一、谐振加速397

二、加速结构398

三、注入和聚焦398

四、发展概况398

第四节 超导跑道式电子回旋加速器399

参考文献400

第十一章 加速器新原理与新技术进展401

第一节 加速器新技术在几个领域内的进展401

一、超导超高能对撞机LHC401

二、自由电子激光及直线加速器相干光源LCLS403

三、能量回收直线加速器ERL411

四、超高能直线对撞机420

五、冷却技术427

六、超小型同步辐射光源431

第二节 加速器新原理研究433

一、问题的提出433

二、电子环加速器（ERA）435

三、强直线电子束集团加速器437

四、等离子体加速器440

五、其他类型加速器444

参考文献449