粒子加速器物理

课程编码：180208082700P1007H 英文名称：Accelerator Physics 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：刘渭滨等

本课程目的是帮助学生掌握现代粒子加速器物理中的基础知识，了解加速器物理中的主要研究课题。要求学生对加速器的历史和前沿有基本的了解，对加速器的加速原理和加速器物理中的线性理论有较深入的理解，对非线性理论和束流集体效应有基本的理解。

电动力学，电磁场，经典力学，数学物理方法，线性代数，微积分。

第一章 加速器物理概论 3学时 刘渭滨
第1节 加速器的历史发展与前沿
第二章 直线加速器简介 3学时 刘渭滨
第1节 束流和束团的概念，电子和质子加速器的主要区别，行波和驻波加速
第2节 直线加速器加速场的特点，加速过程中的同步问题
第3节 相速，群速，色散曲线，通带和禁带
第三章 加速结构 2学时 刘渭滨
第1节 加速结构的基本参数
第2节 等阻抗加速结构，等梯度加速结构
第四章 纵向运动 3学时 刘渭滨
第1节 电子枪，电子直线加速器预注入器，聚束系统原理，能量增益，渡越时间因子
第2节 同步加速相位，自动稳相原理
第3节 纵向运动方程，相稳定区，刘维定理，小振幅相振荡
第五章 横向运动 6学时 刘渭滨
第1节 加速场的横向分量及其对束流的影响，螺线管磁铁、偏转磁铁、四极磁铁
第2节 四极磁铁的磁场，横向运动方程及其矩阵解，传输矩阵，行波加速管的传输矩阵
第3节 束流相空间，刘维定理，发射度，归一化发射度，束流相椭圆
第4节 Twiss参数，束流特性矩阵
第5节 正电子源，磁铁的有效长度，束流接受度，束流匹配，相空间的丝化
第6节 发射度测量，偏转磁铁和边缘角，能散和色散效应，低能段的空间电荷效应
第六章 尾场效应 2学时 刘渭滨
第1节 尾场效应，BBU，尾场势，尾场函数，束流负载效应
第2节 单束团纵向尾场效应，多束团纵向尾场效应，单束团横向尾场效应
第七章 质子加速器简介 2学时 刘渭滨
第1节 质子直线加速器常用的加速结构，渡越时间因子和等效分路阻抗
第2节 驻波加速结构，加速模式，RFQ
第八章 储存环基本介绍 3学时 张源
第1节 如何设计储存环，导出二极铁、四极铁以及多极铁的场方程
第2节 铁轭型和电流型磁铁
第3节 高频腔的场、束流的空间场及束流位置探测
第九章 横向运动 3学时 张源
第1节 从 Lorentz 方程出发推导横向运动方程，基础元件的传输映射
第2节 单圈映射及稳定性
第3节 Twiss参数，发射度，工作点及 normal from 分析
第十章 误差及扰动 3学时 张源
第1节 二、四极场误差：闭轨畸变，beta函数畸变，整数共振，半整数共振
第2节 斜四极铁、solenoid效应，耦合的表征及测量方法
第3节 高阶场误差效应
第十一章 色差效应 3学时 张源
第1节 色散函数及消色散节
第2节 动量压缩因子
第3节 色品及其校正
第十二章 纵向运动 3学时 张源
第1节 相稳定原理和纵向运动的微分形式
第2节 纵向运动的差分形式；RF bucket；粒子在相空间中的运动
第3节 纵向运动的振荡频率
第十三章 同步辐射及其动力学效应 3学时 张源
第1节 同步辐射的简要介绍
第2节 辐射阻尼
第3节 同步辐射存在下的束流平衡态
第十四章 束流频谱 1.5学时 张源
第1节 时域及频域中的束流信号
第十五章 单粒子跟踪的积分方法 1.5学时 张源
第1节 单粒子跟踪中的数值积分方法
第十六章 束流集体效应 3学时 张源
第1节 尾场和阻抗的基本物理图像
第2节 若干不稳定性介绍
第十七章 等离子体加速研究背景及进展 3学时 曾明
第1节 等离子体加速实验进展
第十八章 等离子体加速物理原理 6学时 曾明
第1节 等离子体尾波激发
第2节 粒子束在等离子体尾波中的束流动力学
第十九章 等离子体加速模拟方法 3学时 曾明
第1节 等离子体加速模拟方法

张源，高能物理研究所，研究员。
刘渭滨，高能物理研究所，研究员。
曾明，高能物理研究所，副研究员。