Novel Radiation Sources Using Relativistic Electrons, from Infrared to X-Rays pdf epub mobi txt 電子書下載在線閱讀 2026

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價格:620.00元

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isbn號碼:9789810230500

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圖書標籤:

輻射源
相對論電子
紅外
X射綫
自由電子激光
同步輻射
高能物理
加速器物理
電磁輻射
粒子束

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具體描述

現代物理前沿：粒子加速器技術與高能物理研究新範式圖書名稱：現代物理前沿：粒子加速器技術與高能物理研究新範式圖書簡介：本書旨在深入探討現代粒子加速器技術的發展脈絡、關鍵技術瓶頸的突破，以及這些尖端設施如何重塑瞭高能物理學、材料科學乃至生命科學的研究範式。我們聚焦於加速器物理學的核心原理，從基礎的電磁場對帶電粒子束流的操控，到超導射頻技術、束流冷卻方法、以及下一代高亮度源的設計理念。第一部分：加速器物理學的基石與演進本書首先迴顧瞭粒子加速器從早期的範德格拉夫發電機到現代同步輻射光源和對撞機的發展曆程。我們詳細剖析瞭綫性加速器（Linacs）和循環加速器（如同步迴鏇加速器和儲存環）的設計哲學。重點討論瞭束流動力學的基礎理論，包括相空間、橫嚮和縱嚮穩定性、以及色散關係在束流聚焦中的作用。束流注入與捕獲：詳細闡述瞭高功率注入器係統（如電子槍和離子源）的設計參數，以及如何通過慢波結構和快波結構實現高效的能量注入和相位捕獲。特彆關注瞭在高亮度源設計中，如何最小化注入過程中的束流損失和空間電荷效應。磁鐵技術與精密控製：磁鐵係統是加速器的“骨架”。本書全麵覆蓋瞭電磁鐵（包括二極、四極、六極磁鐵）的設計標準，重點分析瞭超導磁體技術，特彆是鈮鈦（NbTi）和鈮三锡（Nb3Sn）材料在産生數特斯拉乃至更高磁場時的挑戰與進展。討論瞭磁場測量的精度要求，以及閉環反饋係統在維持束流軌跡穩定性中的關鍵作用。射頻（RF）係統與能量提升：射頻腔是加速器中為粒子提供能量的核心部件。我們深入研究瞭常導和超導射頻腔的技術細節，包括錶麵電阻、加速梯度（Gradient）、以及品質因數（Q Factor）的優化策略。本書對高功率穩定射頻係統的建立、高功率脈衝（HPM）的抑製，以及腔體材料的抗輻射損傷特性進行瞭詳盡的分析。第二部分：高亮度與高能束流的工程挑戰隨著科學需求的推動，現代加速器正朝著更高亮度、更短脈衝和更高能量密度的方嚮發展。這帶來瞭前所未有的工程挑戰。束流冷卻技術：電子冷卻和質子冷卻技術是實現高亮度儲存環的關鍵。我們詳細介紹瞭電子束的製備、冷卻過程中的動量交換機製，以及在冷卻係統設計中需要考慮的束流溫度極限。同時，本書探討瞭隨機冷卻（Stochastic Cooling）在早期束流積纍階段的應用。超快束流操作與時鍾同步：在自由電子激光（FEL）和強流質子加速器中，對皮秒乃至阿秒量級的時序控製至關重要。本書係統闡述瞭超高精度時鍾分配係統、反饋延遲補償算法，以及多腔體間的相位鎖定技術，以確保束流的相位穩定度和能量容差。高功率束流處理（HBP）：強流加速器在與靶體或束流傳輸綫相互作用時，會産生巨大的熱負荷和輻射損傷。我們分析瞭束流損失的建模、高熱負荷材料的選擇（如石墨、碳化矽），以及束流停放/卸載係統的安全設計規範。第三部分：加速器技術在交叉學科中的應用範式加速器早已超越瞭傳統的高能物理範疇，成為支撐多學科創新的核心平颱。本書通過具體的案例，展示瞭加速器技術如何賦能前沿科學。先進光源與材料科學：詳細介紹瞭同步輻射光源（SR）和X射綫自由電子激光（XFEL）的工作原理，重點分析瞭磁鐵晶格設計（如七極或九極磁鐵的引入）如何優化光束綫的光譜特性和時間結構。探討瞭這些光源在原子尺度成像、動態過程錶徵以及新型催化劑開發中的應用。核物理與等效光子束：在核物理領域，高強度質子束或重離子束是探索核結構和核天體物理過程的“顯微鏡”。我們探討瞭束流與靶體相互作用的截麵分析、次級束的産生與分離技術，以及在強流環境下對探測器係統抗輻射加固的策略。醫療應用：粒子束療法，特彆是質子和重離子治療，代錶瞭癌癥治療的前沿。本書剖析瞭緊湊型同步加速器或迴鏇加速器在劑量投放和束流聚焦方麵的特有要求，以及如何實現快速掃描和實時劑量監測，以適應患者的呼吸運動。未來展望：等離子體加速（Plasma Wakefield Acceleration）：本書的最後部分聚焦於革命性的技術——等離子體尾波加速技術。我們討論瞭如何利用超強激光或高能電子束在等離子體中激發巨大的電場梯度（高達GV/m），以及該技術在縮小加速器體積、實現下一代緊湊型高能對撞機方麵的巨大潛力與當前麵臨的穩定性挑戰。本書內容全麵、技術深入，既可作為高等院校加速器物理、粒子工程專業本科生及研究生的教材，也可供相關領域的工程師和科研人員參考。它不僅是一本技術手冊，更是對人類探索微觀世界和物質極限的工程智慧的全麵迴顧與展望。