同步輻射光源物理引論

前言

2008年是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)建校五十周年，為了反映五十年來辦學(xué)理念和特色，集中展示學(xué)校教材建設(shè)的成果，學(xué)校決定組織編寫出版代表學(xué)校教學(xué)水平的精品教材系列，在各方的共同努力下，共組織選題281種，經(jīng)過多輪、嚴(yán)格的評審，最后確定50種入選精品教材系列。1958年學(xué)校成立之時，教員大部分都來自中國科學(xué)院的各個研究所，作為各個研究所的科研人員，他們到學(xué)校后保持了教學(xué)的同時又作研究的傳統(tǒng)，同時，根據(jù)“全院辦校，所系結(jié)合”的原則，科學(xué)院各個研究所在科研第一線工作的杰出科學(xué)家也參與學(xué)校的教學(xué)，為本科生授課，將最新的科研成果融入到教學(xué)中，五十年來，外界環(huán)境和內(nèi)在條件都發(fā)生了很大變化，但學(xué)校以教學(xué)為主、教學(xué)與科研相結(jié)合的方針沒有變，正因為堅持了科學(xué)與技術(shù)相結(jié)合、理論與實踐相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合的方針，并形成了優(yōu)良的傳統(tǒng)，才培養(yǎng)出了一批又一批高質(zhì)量的人才。學(xué)校非常重視基礎(chǔ)課教學(xué)和專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的傳統(tǒng)，也是她特別成功的原因之一，當(dāng)今社會，科技發(fā)展突飛猛進(jìn)、科技成果日新月異，沒有扎實的基礎(chǔ)知識，很難在科學(xué)技術(shù)研究中作出重大貢獻(xiàn)，建校之初，華羅庚、吳有訓(xùn)、嚴(yán)濟(jì)慈等老一輩科學(xué)家、教育家就身體力行，親自為本科生講授基礎(chǔ)課，他們以淵博的學(xué)識、精湛的講課藝術(shù)、高尚的師德，帶出一批又一批杰出的年輕教員，培養(yǎng)了一屆又一屆優(yōu)秀學(xué)生，這次入選校慶精品教材的絕大部分是本科生基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課的教材，其作者大多直接或間接受到過這些老一輩科學(xué)家、教育家的教誨和影響，因此在教材中也貫穿著這些先輩的教育教學(xué)理念與科學(xué)探索精神。

內(nèi)容概要

　　《同步輻射光源物理引論》以深入淺出、生動形象的方式講述同步輻射加速器的原理、特點和組成，分析儲存電子束作受約束的運動并發(fā)出同步輻射的過程，介紹用以描述這種加速器的特征參數(shù)、特殊函數(shù)和影響光源性能的主要因素.重點在于基本概念和物理圖像，而不在數(shù)學(xué)推導(dǎo)或局部細(xì)節(jié).全書分為九章，主要內(nèi)容包括：引言，儲存電子束的橫向運動、縱向運動、束團(tuán)尺寸和壽命，各種誤差、束流不穩(wěn)定性和高階效應(yīng)，同步輻射加速器的子系統(tǒng)，插入元件，同步輻射光源的發(fā)展方向.《同步輻射光源物理引論》主要適用對象為專業(yè)方向與同步輻射光源有關(guān)的研究生或本科生。

書籍目錄

總序前言第1章 引言1.1 什么是同步輻射1.2 同步輻射的主要特性1.3 同步輻射的發(fā)展簡史1.4 粒子加速器概述1.5 束流物理及其主要問題概述1.6 簡介課程內(nèi)容第2章 儲存電子束的橫向運動2.1 電子橫向運動預(yù)備知識2.2 橫向運動標(biāo)準(zhǔn)方程及其解2.3 橫向振蕩和工作點2.4 描述橫向振蕩的β函數(shù)2.5 描述偏能軌道的η函數(shù)和α因子2.6 電子橫向運動的圖像，束流發(fā)射度第3章 儲存電子束的縱向運動3.1 電子縱向運動預(yù)備知識3.2 縱向運動方程及其解3.3 縱向振蕩的特點3.4 電子縱向運動的圖像，束流能散度和束團(tuán)長度第4章 儲存電子束的束團(tuán)尺寸4.1 同步輻射導(dǎo)致的能量損失和振蕩阻尼4.2 同步輻射引起的能量漲落和量子激發(fā)4.3 儲存束流中電子的能量分布和束團(tuán)尺寸4.4 同步輻射的亮度第5章 儲存電子束的壽命5.1 束流的量子壽命5.2 束流的殘留氣體散射壽命5.3 束流的托歇克壽命第6章 各種誤差、束流不穩(wěn)定性和高階效應(yīng)6.1 磁場誤差對電子束運動的影響6.2 束流不穩(wěn)定性概述6.3 閉軌校正、色品校正和其他校正手段6.4 非線性效應(yīng)和動力學(xué)孔徑簡介第7章 同步輻射加速器的子系統(tǒng)7.1 加速器子系統(tǒng)概述7.2 注入器(直線加速器簡介)7.3 束流傳輸系統(tǒng)和注入系統(tǒng)第8章 關(guān)于插入元件8.1 插入元件概述8.2 各種插入元件的特色第9章 同步輻射光源的發(fā)展方向9.1 SR光源的“代9.2 “更亮、更強、更穩(wěn)定”的追求9.3 21世紀(jì)SR光源的歷史作用主要參考書目附錄同步輻射光源和自由電子激光

章節(jié)摘錄

插圖：一臺SR光源由許多子系統(tǒng)構(gòu)成，擇其要者，有磁鐵系統(tǒng)、磁鐵電源系統(tǒng)、高頻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、束流測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、插入元件、注入器（前級加速器）、束流傳輸系統(tǒng)、輻射防護(hù)系統(tǒng)，等等，第7章簡要介紹光源子系統(tǒng)的功能和組成。其中，對注入器、束流傳輸線和環(huán)的注入系統(tǒng)分別在7，2節(jié)和7，3節(jié)中給予較多的描述，對這幾個關(guān)鍵子系統(tǒng)的初步理解有助于讀者了解光源運行中較經(jīng)常出現(xiàn)的問題，囿于筆者自身在NSRL工作的經(jīng)驗，注入器以行波型電子直線加速器為例，這種加速器中的粒子運動規(guī)律與環(huán)形加速器很不相同，比如，加速初期的縱向運動有“滑相”的特點，原因是電子的速度隨能量明顯變化，不可能與行進(jìn)的電磁場的相速度相等，所以加速過程中電子的相位在改變，這又極大地影響電子能量的增長，為了獲得品質(zhì)較佳的束流，必須讓電子束在這一階段既被加速，也同時得到良好的縱向“聚相”和橫向聚焦，把電子的不理想程度約束在足夠小的范圍內(nèi)。束流傳輸線把電子束從注人器的出口輸運到環(huán)的人口，考慮到該束流不盡符合理想，它必須能校正束流的中心軌道，盡量減少電子的沿途損失，并力圖使盡可能多的電子落到儲存環(huán)的粒子運動穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，后者常稱為使注入束流與環(huán)“匹配”，匹配的好壞決定注入效率的高低，落入穩(wěn)定區(qū)并得以在環(huán)內(nèi)長期運行的粒子稱為被“俘獲”，這個過程要通過注人系統(tǒng)實現(xiàn)，在注入過程中，該系統(tǒng)的磁場把外來束流向穩(wěn)定區(qū)里“拉”，同時移動穩(wěn)定區(qū)去“迎接”外來束流，一方面盡量俘獲新到的電子，另一方面要確保已被俘獲并儲存的電子不致大量丟失，才能積累足夠強的束流，該系統(tǒng)的磁場的特點是，注入結(jié)束后，它對穩(wěn)定儲存的束流應(yīng)該不起作用，所以它或者空間上具有局部性，只有外來束流才能“看見”它的場；或者時間上具有暫時性，只在一瞬間顯示威力。

編輯推薦

《同步輻射光源物理引論》是由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社出版的。

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