电子直线加速器中微束团不稳定性研究

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究的背景和意义

1．2课题研究的现状

1．3本论文主要内容和创新点

第2章束流物理的基本理论

2．1 加速器中的哈密顿动力学

2．1．1 直角坐标系下的哈密顿函数

2．1．2弯曲线性坐标系下的哈密顿函数

2．1．3常见磁铁元件的传输映射

2．2束流参数和特性

2．2．1 束流矩阵

2．2．2束流相椭圆

2．2．3辛映射

2．2．4坐标变换

2．3微束团不稳定性的理论基础

2．3．1 集体效应

2．3．2分布函数的演化

2．3．3 Vblterra积分方程

第3章基于相消效应的微束团不稳定性抑制

3．1 Volterra积分方程的迭代解

3．2不加抑制下的微束团不稳定性

3．2．1 Linac参数设计

3．2．2传输矩阵项

3．2．3一级MBI放大

3．2．4二级MBI放大

3．3基于相消效应的微束团不稳定性抑制

3．3．1 二级增益下的相消效应

3．3．2三级增益下的相消效应

3．4本章小结

第4章基于破坏纵向初始调制的微束团不稳定性抑制

4．1 方案介绍

4．1．1一阶消色散条件

4．1．2 Linac参数设计

4．1．3 FODO聚焦结构设计

4．1．4色散函数的控制

4．1．5束流传输的光学设计

4．2微束团不稳定性理论增益

4．3模拟验证

4．4分析讨论

4．5本章小节

第5章基于引入额外切片能散的微束团不稳定性抑制

5．1 方案介绍

5．1．1 Linac参数设计

5．1．2增大的切片能散

5．1．3增大的发射度和束流倾斜效应

5．1．4一阶消色散条件

5．1．5束流传输的光学设计

5．1．6传输矩阵项

5．2 系统局部微束团不稳定性

5．2．1 BC1中四极磁铁强度选取

5．2．2模拟验证

5．3整个系统微束团不稳定性

5．3．1 BCI中四极磁铁强度选取

5．3．2 四极铁强度选取的模拟验证

5．3．3分析讨论

5．3．4方案可行性模拟验证

5．3．5收敛性测试

5．4非线性效应

5．5 本章小节

第6章微束团不稳定性的数值模拟

6．1 IMPACT-Z中粒子的传输

6．1．1 IMPACT-Z中的坐标定义

6．1．2另一种常见的坐标定义

6．1．3 IMPACT-Z中的传输映射

6．2微束团不稳定性模拟中束流初始分布的生成

6．2．1 伪随机数与准随机数

6．2．2横向圆形均匀分布

6．2．3高斯分布

6．2．4余弦密度调制

6．2．5新增的束流初始分布类型

6．3 IMPACT-Z输入文件的生成

6．4本章小节

第7章基于预群聚电子束的相干太赫兹辐射

7．1太赫兹科学技术

7．2预群聚电子束群聚因子

7．3 圆柱形介质加载波导尾场理论

7．3．1 单电荷激发尾场辐射

7．3．2电子束团激发尾场辐射

7．4基于预群聚电子束和介质加载波导的多模式、相干太赫兹辐射

7．4．1 方案介绍

7．4．2预群聚电子束的产生和传输

7．4．3模拟验证

7．4．4损耗的影响

7．5本章小结

第8章总结与展望

参考文献

附录A 附录

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果