加速器物理學(xué)

前言

　　自1999年本書第一版出版以來，就一直被用作研究生水平的《加速器物理學(xué)》這門課的教材或教學(xué)參考書。來自同行和學(xué)生的質(zhì)疑、批評和建議，使我受益匪淺。作為對有關(guān)建議的回應(yīng)，在這次修訂中，我采取了更易理解的表述方式并增加插圖。　　加速器物理學(xué)主要研究荷電粒子與電磁場的相互作用。加速器的應(yīng)用幾乎包括科學(xué)、技術(shù)、醫(yī)學(xué)診斷、工業(yè)加工等等所有的領(lǐng)域。加速器科學(xué)家就是為了滿足各種應(yīng)用的特殊需求，發(fā)明出很多能夠產(chǎn)生很優(yōu)質(zhì)束流的新穎的技術(shù)?！　∵@本教科書是為已讀過經(jīng)典力學(xué)、電動力學(xué)、量子力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)等核心課程的研究生準(zhǔn)備的。我將盡量減小數(shù)學(xué)的難度，把重點放在創(chuàng)新思想背后的基礎(chǔ)物理上。這本教科書對學(xué)完了經(jīng)典力學(xué)和電磁學(xué)的高年級大學(xué)生同樣適用。對加速器物理的入門者來說，可從第二章的2．1節(jié)至2．4節(jié)入手，再讀回旋運動和同步運動基礎(chǔ)的3．1節(jié)至3．2節(jié)。接下去再讀關(guān)于色差和集束不穩(wěn)定性的2．5節(jié)、2．8節(jié)和3．7節(jié)。讀完這些小節(jié)的基礎(chǔ)專題之后，再讀第三章的3～節(jié)、3．6節(jié)、3．8節(jié)所涉及的射頻(RF)技術(shù)和線型加速器的基礎(chǔ)物理。通常情況最基礎(chǔ)的加速器物理課程到第四章電子存儲環(huán)物理一節(jié)結(jié)束為止。

內(nèi)容概要

　　這本教材是作者根據(jù)自己在印第安大學(xué)研究生講授《加速器物理學(xué)》的上課筆記和給美國粒子加速器學(xué)院講授的兩門課的相關(guān)講稿基礎(chǔ)上寫成的。自1999年第一版問世以來，被廣泛用作教材。第二版除了對原書作必要的修改之外，增補了自由電子激光器（FEL）和束線ˉ束線相互作用的第五章?！　〖铀倨魑锢韺W(xué)是一門高度綜合的課程，涉及荷電粒子在特殊設(shè)計的電磁場中運動并形成特殊用途束線的物理原理和技術(shù)應(yīng)用的各個領(lǐng)域。本書第一章介紹各種類型加速器的基本原理和發(fā)展歷史；第二章講述回旋加速器的橫向運動及其物理處理方法；第三章介紹同步輻射加速器和線型加速器的原理和設(shè)計方法；第四章講述同步輻射現(xiàn)象和低輻射電子存儲環(huán)的設(shè)計原理。全書的最后部分，提出了開發(fā)第四代光源的前景?！　∪珪诿抗?jié)末尾都專門設(shè)計了練習(xí)題，為了使解題變得較為容易，作者有意把題目細分為很多小題。這些題目的解題思路和最終結(jié)果除了使讀者深入了解基本原理之外，還可使讀者直接進入相關(guān)的設(shè)計領(lǐng)域。

作者簡介

　　S.Y.Lee，美國印第安納大學(xué)教授、美國物理學(xué)會集束物理學(xué)分會（Divison of Physics of Beams）會員。長期從事加速器物理的教學(xué)和研究工作。研究工作包括集束冷卻技術(shù)，集束的非線性動力學(xué)特征，同步輻射的自旋動力學(xué)，空間電荷對集束性能的影響，加速器設(shè)計原理，電子存

書籍目錄

ContentsPreface Preface to the first edition 1 Introduction　I Historical Developments　?、?1 Natural Accelerators　?、?2 Electrostatic Accelerators　?、?3 Induction Accelerators　　Ⅰ.4 Radio-Frequency (RF) Accelerators　?、?5 Colliders and Storage Rings　　Ⅰ.6 Synchrotron Radiation Storage Rings　II Layout and Components of Accelerators　?、?1 Acceleration Cavities　?、?2 Accelerator Magnets　?、?3 Other Important Components　III Accelerator Applications　　Ⅲ.1 High Energy and Nuclear Physics　?、?2 Solid-State and Condensed-Matter Physics　?、?3 Other Applications　Exercise 2 Transverse Motion　I Hamiltonian for Particle Motion in Accelerators　?、?1 Hamiltonian in Frenet-Serret Coordinate System　?、?2 Magnetic Field in Frenet-Serret Coordinate System　　Ⅰ.3 Equation of Betatron Motion　?、?4 Particle Motion in Dipole and Quadrupole Magnets　　Exercise　II Linear Betatron Motion　?、?1 Transfer Matrix and Stability of Betatron Motion 　?、?2 Courant-Snyder Parametrization　?、?3 Floquet Transformation　?、?4 Action-Angle Variable and Floquet Transformation 　　Ⅱ.5 Courant-Snyder Invariant and Emittance 　　Ⅱ.6 Stability of Betatron Motion: A FODO Cell Example 　?、?7 Symplectic Condition 　　Ⅱ.8 Effect of Space-Charge Force on Betatron Motion 　　Exercise 　III Effect of Linear Magnet Imperfections 　?、?1 Closed-Orbit Distortion due to Dipole Field Errors 　?、?2 Extended Matrix Method for the Closed Orbit 　?、?3 Application of Dipole Field Error 　　Ⅲ.4 Quadrupole Field (Gradient) Errors 　?、?5 Basic Beam Observation of Transverse Motion 　?、?6 Application of quadrupole field error 　?、?7 Transverse Spectra 　?、?8 Beam Injection and Extraction 　?、?9 Mechanisms of emittance dilution and diffusion 　　Exercise 　IV Off-Momentum Orbit 　?、?1 Dispersion Function 　?、?2 Η-Function, Action, and Integral Representation 　?、?3 Momentum Compaction Factor 　?、?4 Dispersion Suppression and Dispersion Matching 　?、?5 Achromat Transport Systems 　　Ⅳ.6 Transport Notation 　?、?7 Experimental Measurements of Dispersion Function 　?、?8 Transition Energy Manipulation ……3 Synchrotron Motion4 Physics of Electron Storage Rings 5 Special Topics in Beam Physics A Basics of Classical MechanicsB Numerical Methods and Physical Constants Bibliography Index Symbols and Notations

媒體關(guān)注與評論

　　出版者的話　　復(fù)旦大學(xué)出版社出版英文影印版《研究生教學(xué)參考書系》，主要基于以下幾點考慮?！　?.(新加坡)世界科技出版公司以出版科技專著聞名于世，同我社已有10多年的友好交往。從20世紀(jì)90年代以來，尤其是1995年該公司并購了倫敦帝國學(xué)院出版社（Imperial College Press）51%的股份（近年已經(jīng)完成了100%的股份收購）之后，這兩大出版機構(gòu)在潘國駒教授的集中指揮下，充分發(fā)揮了編輯學(xué)術(shù)委員會的職能，使得出書范圍不斷拓寬，圖書層次逐漸豐富，因此從中遴選影印圖書的空間更大了，再加上該公司在上海設(shè)有辦事機構(gòu)，相關(guān)工作人員工作細致，服務(wù)周到，給兩個單位的合作交流帶來極大的便利?！　?.研究生教育是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，教材建設(shè)直接關(guān)系到研究生科學(xué)水平的根本。從2003年開始，我社陸續(xù)出版了Fudan Series in Graduate Textbooks這套叢書，國內(nèi)的讀者反響很好。但限于作者人力，這套叢書涵蓋的學(xué)科和門類都嚴重不足。為此，我們想到再借助國外出版力量，引進一批圖書作為碩士研究生的補充教材，（新加坡）世界科技出版公司與我社的合作，恰好提供了這樣一個良好的機會。我們從該公司提供的近期書目中，遴選30多本樣書，經(jīng)過專家審讀后，最終確定了其中的11種作為首批《研究生教學(xué)參考書系》影印出版。這11種圖書的作者來自美、英、法、德、加拿大5個國家的10多所高?；蜓芯坎块T，他們既是相關(guān)學(xué)科科研的領(lǐng)軍人物，又是高年級本科生和研究生教學(xué)的杰出教授。各門教材既考慮到深入淺出的認知規(guī)律，又突出了前沿學(xué)科的具體應(yīng)用，每本書都有充實的文獻資料，有利于讀者和研究人員深入探索。這其中6本教材配有習(xí)題，還包括一本具有物理背景的人員都需要了解的高級科普讀物——《理解宇宙——從夸克到宇宙學(xué)》?！　?.為了有利于廣大讀者和圖書管理人員、圖書采購銷售人員的使用，特請龔少明編審為每本影印書編寫出中文內(nèi)容介紹和作者概況，并由他將preface（序言）全文譯成中文。序言是一本書的總綱，它涉及寫作要旨、邏輯體系、內(nèi)容特色和研讀指導(dǎo)等等，我們將其譯成中文至少有利于讀者瀏覽和選購，避免買書倉促帶來的失誤，畢竟英語是多數(shù)讀者的第二種語言?！　?.原版書價格較貴，大大超出讀者的購買能力，即使圖書館或大學(xué)資料室也會受到經(jīng)費不足的制約。出版影印本的書價大約只有原價的十分之一，無疑會給需要這些書的研究生和圖書館帶來真正的實惠,這也是（新加坡）世界科技出版公司與我們合作的目的之一?！　?.考慮到物理類圖書是（新加坡）世界科技出版公司的第一品牌，我們首次引進的11本書，都屬大物理的范疇。這一嘗試如果得到讀者和專家認可，今后再陸續(xù)開辟其他學(xué)科的影印渠道?！　g迎讀者批評指正，并提出有益的建議?！　?fù)旦大學(xué)出版社　　2006年9月

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