先进X射线光源加速器原理与关键技术

本书为“核能与核技术出版工程·优选粒子加速器系列”之一。主要内容包括X射线加速器光源的历史现状与未来发展、电子加速器中的束流动力学基础、同步辐射原理、电子同步加速器及储存环、电子直线加速器、自由电子激光基础、光阴极电子枪和射频加速技术、常规磁铁和插入件技术、束流测量技术等光源加速器的关键技术。另外还专门安排一章介绍X射线加速器光源设计实例，兼顾理论与应用。本书可供从事光源加速器相关工作的人员，如设计和研制人员、运维人员、实验用户、高校与研究机构的研究生、相关专业管理人员参考。

第1章 X射线加速器光源概述
1.1 同步辐射光源
1.1.1 同步辐射光源的发展历程
1.1.2 同步辐射光源加速器的构成
1.2 X射线自由电子激光
1.2.1 自由电子激光的发展历程
1.2.2 X射线自由电子激光的构成
1.3 新型X射线加速器光源
1.3.1 X射线ERL光源
1.3.2 紧凑型X射线FEL光源
1.4 新原理探索与关键技术
1.4.1 新原理、新机制与新的设计思想
1.4.2 加速器光源关键技术
参考文献
第2章 电子在加速器电磁场中的运动
2.1 电子在电磁场中的横向运动
2.2 加速器中的典型磁场与常用磁铁
2.3 电子运动的传输矩阵表达
2.3.1 四极磁铁与聚焦结构的传输矩阵
2.3.2 二极磁铁与色散结构的传输矩阵
2.3.3 束流Twiss参数的传输变换矩阵
参考文献
第3章 同步辐射原理
3.1 同步辐射的发现
3.2 运动电荷电磁辐射理论基础
3.2.1 IJi∈nard—Wiechert推迟势
3.2.2 运动电子产生的电磁波
3.3 弯转磁铁辐射
3.3.1 辐射功率
3.3.2 能谱分布
3.3.3 角分布
3.4 插入件辐射
3.4.1 波荡器辐射
3.4.2 扭摆器辐射
3.4.3 螺旋型波荡器辐射
3.5 亮度
3.5.1 亮度定义
3.5.2 辐射通量
3.6 相干性
参考文献
第4章 电子同步加速器
4.1 同步加速器单粒子动力学
4.1.1 电子纵向运动
4.1.2 电子横向运动
4.2 电子束平衡态
4.2.1 量子激发和辐射阻尼
4.2.2 发射度优化方案
4.3 同步加速器的稳定运行
4.3.1 电子柬的注入
4.3.2 轨道畸变和轨道校正
4.3.3 动力学孔径
4·4电子同步加速器中束流集体效应
4.4.1 柬流不稳定性
4.4.2 束流寿命
4.5 插入件效应
4.5.1 插入件对轨道的影响
4.5.2 插入件对聚焦参数的影响
4.6 同步加速器技术子系统
4.6.1 磁铁技术
4.6.2 高频技术
4.6.3 电源技术
4.6.4 真空技术
4.6.5 机械技术
4.6.6 脉冲技术
4.6.7 柬流测量技术
参考文献
第5章 电子直线加速器物理
5.1 电子直线加速器物理基础
5.1.1 电子直线加速器的加速原理
5.1.2 电子直线加速器的纵向运动
5.1.3 电子直线加速器的横向运动
5.2 常温电子直线加速器
5.2.1 常温电子直线加速器构成
5.2.2 常温微波加速原理
5.3 超导电子直线加速器
5.3.1 超导电子直线加速器构成
5.3.2 超导微波加速技术
5.3.3 9一ceIl驻波加速结构设计
5.4 电子注入器
5.4.1 光阴极注入器
5.4.2 同步辐射光源注入器
5.5 电子束操控技术原理
5.5.1 柬团压缩
5.5.2 激光加热
5.5.3 束流相空间重建技术
5.6 电子直线加速器的技术系统
参考文献
第6章 自由电子激光基础
6.1 自由电子激光基本原理
6.1.1 自由电子激光装置的基本构成和特点
6.1.2 共振条件与相干辐射放大
6.2 低增益自由电子激光
6.2.1 摆方程
6.2.2 小信号增益
6.3 高增益自由电子激光
6.3.1 高增益’FEI。方程
6.3.2 一维解析
6.3.3 三维估算
6.4 X射线自由电子激光主要运行机制
6.4.1 振荡器型
6.4.2 自放大自发辐射
6.4.3 外种子型自由电子激光
6.5 X射线自由电子激光发展前沿
参考文献
第7章 光阴极电子枪和射频加速技术
7.1 光阴极电子枪技术
7.1.1 典型光阴极电子枪
7.1.2 光阴极制备技术
7.2 常温射频加速技术
7.2.1 常温射频加速技术设计
7.2.2 常温高梯度加速技术
7.3 超导射频加速技术
7.3.1 超导射频腔
7.3.2 超导射频腔制造
7.3.3 超导腔高Q表面处理技术
7.3.4 超导腔运行及不稳定性因素
参考文献
第8章 常规磁铁和插入件
8.1 常规磁铁
8.1.1 多极磁铁的磁极面
8.1.2 磁铁的设计和制造
8.1 _3常规磁铁的磁场测量
8.2 插入件
8.2.1 常规平面波荡器
8.2.2 椭圆极化波荡器
8.2.3 真空内波荡器
8.2.4 低温永磁波荡器
8.2.5 超导波荡器
8.2.6 扭摆器
8.2.7 插入件的磁场测量
参考文献
第9章 束流测量技术
9.1 束流横向位置测量
9.1.1 纽扣型BPM
9.1.2 条带型BPM
9.1.3 腔式BPM
9.2 束流横向截面尺寸的测量
9.2.1 屏监视器
9.2.2 同步光监视器
9.2.3 基于扫描丝的束流横向截面尺寸的测量
9.3 束团纵向位置测量
9.4 纵向分布测量关键技术
9.4.1 条纹相机
9.4.2 谐波法
9.4.3 电光采样法
9.4.4 横向偏转腔
9.5 电荷量及寿命测量
9.5.1 束流变压器
9.5.2 电极耦合型探头
9.5.3 单光子计数
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