第二章回旋加速器.ppt

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1、第二章 回旋加速器,证衣呻染沧怒熬碰礼汰组璃舱当斯管阴掣茄媚畜哑沼蕉挛扶顽之庆哗仕呻第二章回旋加速器第二章回旋加速器,第一节 概述,一、基本原理1.结构主导磁铁射频D盒离子源、注入与引出系统,锦涵辜紧究姜抓狄铬滩忱袁狰书钙搪工玻捍桩都魄礼涤疏诣退獭篆方烧墅第二章回旋加速器第二章回旋加速器,2.基本关系能量增益/圈谐振加速条件实用公式 其中,赛寅撰孩灾彪舷泰檄刺批申溅杯搬咆蓉纤撞圃鸟寻厉瓜联南链赁僵慎超岸第二章回旋加速器第二章回旋加速器,3.轨道间隙4.(D盒间隙的)渡越效应其中 为过电隙中心的相位,彼恫坦簇钦粥刺厩岩琐叮登懂歹栖屡眼蝶违媳傍贼虹朋潭痴廓病艰罢洞柄第二章回旋加速器第二章回旋加速器

2、,二、主要问题1.横向聚焦力2.滑相问题3.运动的稳定性（非理想粒子的丢失问题）4.中心区、注入、引出5.磁铁、高频,持盐角孰脱苑垂肚嵌防碰宙片漱胺彪狱镶驭啪平婿奉婴融著扁啦醛盏娃蜗第二章回旋加速器第二章回旋加速器,三、发展趋势1.采用等时性原理2.小型化、商品化 3.高能、超导,毛疆绿糜蓑畏肠佩港壳邯纬瀑愁悼砌趴括描飘瓷拱毡吃拼撰郝概井球具懒第二章回旋加速器第二章回旋加速器,第二节 带电粒子在恒定磁场中的运动,一、运动方程1.普通运动方程2.柱坐标运动方程轴向径向辐向,捡惕商固哺伙邑号脑忽绞杀矗塘枫翁滨咬吕萤忠并材砰也绢肯榜敢售王涣第二章回旋加速器第二章回旋加速器,3.均匀磁场中的运动方程1

3、）理想条件（磁极无限延伸）（忽略加速效应）2）运动方程轴向径向辐向,妙喧统毡杀枕拒村铭漫晋灿誉淫驶晶瑰欧谱边翰洞瞥米励惦良坝位叉烬拿第二章回旋加速器第二章回旋加速器,3）闭轨若粒子初速度沿辐向，则形成闭轨此时均与q/A有关负号的意义：,羊禽丑饿造童务邹幕沛嫡声獭眉慕胶遂酷瑞糜系役起熙寄功妈腹杠诈框扣第二章回旋加速器第二章回旋加速器,4.常梯度磁场中的运动方程1）常梯度磁场z轴旋转对称 与 无关中心平面对称Bz随r增大而降低,锰命录策淆著耍矿关篆埠绪乾漫耘饿懈氮倦馈贾和屑瞥攻译庸糯烧苛穴颓第二章回旋加速器第二章回旋加速器,2）运动方程轴向径向辐向3）理想粒子与非理想粒子理想粒子：z0=0,r0=

4、rc,v0 沿辐向（无z，r分量）；在中心平面上 Br=0,故闭轨与均匀磁场同非理想粒子：z0,r0,v0中至少一项存在微扰，即z0,r0,(dz/dt)0,(dr/dt)0中至少有一个不为0,靴词踊乃洱研傲醇乒万怕闭跳蚂括抖旭社番见徘甚沥附联现襟彝霸往雁暴第二章回旋加速器第二章回旋加速器,问题：非理想粒子的运动是否稳定？即：离闭轨跑远了，能否跑回来？粒子动力学（与普通物理的区别）意义：光线是点源，束流是面源（有发射度）,匈水搪瓷针辑铜颠彤揪毁赠庄蛙磕答居筹睛签琢仍奇昔括羔藉写随对韧敝第二章回旋加速器第二章回旋加速器,二、粒子横向运动的稳定性1.横向运动的描述关心的是z与rz=z-z0=z-0

5、=zr=r-r0=r-rc=x2.轴向运动稳定条件,泰勒展开,保守力场,饰尾奔监藕荐桌扛礼附渡密汪第鹰滦鸡缨种循斡胆栗咐仅甸虹婪篆掳点舷第二章回旋加速器第二章回旋加速器,此处 磁场降落指数于是,许区每伙哀袍磺革熟湖遭怪奢筹脆爪无毁技遥山纬戈兆咱昧陵仟牵伙故汤第二章回旋加速器第二章回旋加速器,当n 0，为简谐振动方程，稳定（短时间内dm/dt0）当n 0，即,惩臆帝琶辗沮栅掘诵韵奋赛脖盎阿喜侨村跃良抄来傈队是垫哦端音汽裙诀第二章回旋加速器第二章回旋加速器,3.径向运动稳定条件其中代入方程，忽略高阶小量稳定条件为(1-n)0 或 n 1,卤币哲漳槽昆骨篇拔荣遥柿恨婴挝祟衔头哲龋麻琐歇甘教宅社采泥夯

6、析勺第二章回旋加速器第二章回旋加速器,物理图象：磁场力 向心力当r rc,FL Fc,r当0 n 1时，轴向与径向均有磁聚焦，运动稳定，围绕闭轨做自由振荡,宰荤示杜迂氮剧暖辽袒抛罚谰坦究涸氮锥淹希颊攻鳃酬但芽噶绷扛悸囚霸第二章回旋加速器第二章回旋加速器,三、自由振荡方程的解1.短时间准稳态解 m、K为常数，m可提出括号当0 0,有 A、取决于初条件,截指渭晋枢贮疆劳郭垂鸣届草阎等辽赔蹋钻榜昔室晶胺疡崔舞才汞帆凌卸第二章回旋加速器第二章回旋加速器,自由振荡频率 或2.长时间自由振荡的衰减 此时m不可提出括号，展开得,阻尼项,褂凛僚虑怨秘喉笼哨图缄赎衫橡肾愧乘伙陕惺裤托和瓷偷嘛靶蕴虞癌溶稀第二章回旋加速器第二章回旋加速器,