加速器原理总结
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加速器原理总结
第一章：绪论
1、加速器的分类：
1) 按加速粒子的种类分:
①电子加速器;②离子加速器;③全粒子加速器.
2) 按粒子运动轨道形状分:
①直线加速器;②回旋加速器;③环形加速器.
3) 按加速电场的种类分
①高压;②感应;③高频共振加速器;
2、加速器束流品质
（1）粒子的品种（电子、离子、全粒子）
（2）束流能量及可调范围;
（3）束流的能散度：E
E
∆
（4）束流强度及时间特性：I，直流束或脉冲束。
（5）束流的发射度：
'
(,)
S r r
ε
π
=()
mm mrad
⋅
3、粒子运动参数的相对论表达式
相对速度：v
c
β=
粒子质量：
m=
粒子能量：
2
0mc ε=;
22
mc ε==
=
001)W εεε=-=-
2
0()
w P mv m c mc c
c
βεβ
β+====
由：22
mc ε==
=
1
2
220
()βεεε=-
⇒
1112222
2
00001122000111()[()()][()]11
[(2)][(2)]P w c c c
w w w c c
εεεεεεεεεεεε=-=-+=+=-+=+
第二章 带电粒子的产生→电子枪和离子源
1、电子枪-基本结构和工作原理 （1）热发散电子枪的结构及工作原理 （2）场致式电子枪的结构及工作原理
2、离子源-基本结构和工作原理 （1）高频离子源的结构及工作原理; （2）双等离子源的结构及工作原理; （3）ECR 离子源的结构及工作原理.
（4）离子源中产生等离子体的基本过程：电离、离解过程；复合过程；动态平衡。
3、离子源的束流品质 （1）束流强度； （2）束流的发射度；
（3）束流的亮度。
4、束流相空间理论
1）在理想条件下，),(x x '或),(y y '二维束流相空间（相平面）中的相图，及束流发射度表达式。
2）发射度的几种基本测量方法：三截面测量法；多孔取样测量法，二维投影密度的双缝法。
第三章 倍压加速器
1、高压型加速器两种基本类型（倍压、静电）
2、倍压加速器的基本结构及原理
3、单极倍压线路的电路图及工作原理。
4、倍压线路的最大电压max V ，平均电压V ，电压降和电压波动V δ。
5、提高倍压线路电压输出性能的途径 （1）提高供电频率 （2）增大电容
（3）采取对称型倍压线路
第四章 静电加速器
1、静电起电机的结构及工作原理（输电带型）。
2、起电机最大输电电流的限制：⎩⎨⎧==Eb b I e
e m 02εσυ
σ
3、最高电压的限制：m m c I I I V V d
--=+
漏
束 （c V 为临界电压）
4、串列式静电加速器的基本结构和工作原理
5、离子能量的直接测量法： （1）静电分析器结构及测量原理
d V E d =；ZeE m =ρυ2；21
2
W mv = （2）磁分析器结构及测量原理 ●经典公式：
v
m ZeB ρ=； mv ZeB ρ= ；2
2
()()mv ZeB ρ= ；m ZeB W 2)(2
ρ=
；ρ=
● 相对论公式：
P mv ZeB ρ==；1201[(2)]P W W c ε=+；P
ZeB
ρ=
6、磁四级透镜的聚焦原理
第五章 回旋加速器
1、回旋加速器的基础→拉摩定律
2、回旋加速器的基本组成及工作原理
3、共振加速条件：1c rf c rf
T kT f f k =⎧⎪
⎨=⎪⎩
4、回旋加速器聚焦形式: 磁聚焦和电聚焦(时间聚焦和速度聚焦)
回旋加速器的磁聚焦条件0<n<1 ; r B
n B r
∂=-∂ 磁场降落指数。
5、相移现象及原因
6、等时性回旋加速器的三种基本形式
①直边扇形；②螺旋扇形；③分离扇形。
7、满足等时性条件的磁场分布形式：
221202()(1)W r B r B c -=- ；2
20
10r B n B r εε∂=-=-≤∂
8、直边扇形回旋加速器的磁场分布形式：
(,)()(1cos )B r v B r f N θ=+
9、螺旋扇形回旋加速器的磁场分布形式：
(,)(){(1cos[(()]}B r v B r f N r θδ=+-
10、分离扇形回旋加速器磁场分布特点及调变度f
第六章 电子感应加速器
1、感应加速原理：B
E t
∂∇⨯=-
∂ 2、电子能量与磁通量的关系：001
200
[(2)]()()()R R t W W P t R eB t ceB t φεε∂⎧
=-⎪∂⎪
⎨+⎪==⎪⎩
加 3、电子能量与轨道磁场的关系：
4、平均加速磁场与导体磁场的关系：00()2:1R R t =
5、电子感应加速器的基本组成及结构
6、电子束的聚焦：0<n<1 ; r B
n B r
∂=-∂
7、限制电子能量进一步提高的因素：
（电子能量辐射损失、随时间变化的更强的磁场）
第七章．自动稳相准共振加速器基础
1、自动稳相准共振加速器的类型：
回旋型准共振加速器、环形准共振加速器、直线型准共振加速器。
2、自动稳相准共振加速器的共同特点：
①高频电场加速；②对某些参数调变以保证同步加速条件；③非同步粒子遵从自动稳相原理加速。
3、自动稳性原理：
①同步粒子与非同步粒子；②非同步粒子的能量盈余与能量亏损；③非同步粒子的稳定相位范围。
4、同步粒子与非同步粒子的能量、相位的变化关系（画图说明）。
第八章 回旋型准共振加速器
1、稳相加速器——频率调变准共振加速器 （1）基本特点：
①B=恒定；②轨道呈开螺旋线；③采用调频方式保证同步加速；
（2
）调频规律：()rf rf
T t f f ⎧=⎪⎪
⎨=⎪⎪⎩
2、电子回旋加速器
（1）基本结构及工作原理：调配频系数法保证同步加速条件。
12s rf
T T =；23s rf
T T =
（2）共振加速条件的选择：
（3）能量与磁场的关系：
第九章 环形准共振加速器
1、基本结构和原理 （1）用谐振腔高频电场加速
1(1)sN
s s sN rf
T T N T k T =+-∆
=s
s sN
k N k k ∆-+=)1(1[]110
(1)(1)s s s sN s N k N k εεεε=+-∆=+-∆Ω
（2）同分离磁铁安装成环形，磁场随粒子能量调变，以保证粒子在一环形轨道上加速。
（3）采用调频启动方式保证粒子加速初级的共振加速或采用注入器方式。
2、磁场、频率调节方式
2cos 12a GV dB B dt r
φπ=
==⇒常数 3、环形加速器与同步辐射 1）同步辐射光源的原理 2）同步辐射光源的特点 4、环形加速器与对撞机。