加速器原理总结

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 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 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）