IntroductiontoAcceleratorDynamics(加速器动力学导论)(影

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2020-08
版次: 1
ISBN: 9787301314050
定价: 49.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 224页
分类: 自然科学
  •   《Introduction to Accelerator Dynamics(加速器动力学导论)(影印版)》是国际上非常新的加速器物理方面的专著。对于大型强子对撞机LHC,兆瓦级直线型加速器,以及小型加速器的原理以及其上所做的实验都有很详细的介绍。是加速器领域、粒子物理领域非常有价值的图书。自上世纪以来,加速器获得了很大发展,并对物理学的进展起到了巨大的推动作用。本书目的在于说明加速器是如何工作的。入手处是单粒子在加速器中运动的动力学。本书内容包含了粒子物理、加速原理、对撞和束流动力学,以及工程上的考虑。本书是加速器、高能物理领域科研工作者的优秀参考,同时也可作为研究生和高年级本科生的教材。 (美)史蒂芬佩格斯(Stephen Peggs)是纽约大学石溪分校以及美国布鲁克海文国家实验室的资深研究人员,(美)托德萨托加塔(Todd Satogata)是美国杰斐逊实验室教授。 Preface page xi 

    1 Introduction 1 

    1.1 Differences or Differentials? 1 

    1.2 Phase Space Co-ordinates 3 

    1.3 Iterations, Ancient and Modern 5 

    1.4 Accelerator History: The Two Golden Ages 6 

    Exercises 10 

    2 Linear Motion 13 

    2.1 Stable Oscillations 13 

    2.2 Transverse Motion through Magnets 16 

    2.3 Matrix Equations of Motion 19 

    Exercises 22 

    3 Strong Focusing Transverse Optics 24 

    3.1 Linear Stability and Twiss Functions 25 

    3.2 Turn-by-Turn Motion in Phase Space 27 

    3.3 Propagation across a Fraction of a Turn 29 

    3.4 Continuous Propagation 30 

    3.5 FODO Cell Optics 32 

    Exercises 35 

    4 Longitudinal and Off-Momentum Motion 37 

    4.1 Constant Momentum Offset: Transverse Motion 37 

    4.2 The Dispersion Function 39 

    4.3 Oscillating Momentum: Longitudinal Motion 41 

    4.4 The Standard Map 45 

    Exercises 48 

    5 Action and Emittance C One Particle or Many? 50 

    5.1 Transverse Action-Angle Co-ordinates 50 

    5.2 Unnormalised Emittances and Beam Sizes 52 

    5.3 Tune Spread and Filamentation 54 

    5.4 Linac (Phase Space Area) Emittances 56 

    5.5 Normalised Emittance and Adiabatic Damping 58 

    5.6 Longitudinal Phase Space Parameters 60 

    Exercises 61 

    6 Magnets 63 

    6.1 Normal and Skew Multipole Magnets 63 

    6.2 Iron-Dominated Magnets 65 

    6.3 Conductor-Dominated Magnets 66 

    6.4 Field Quality and Errors 67 

    Exercises 69 

    7 RF Cavities 73 

    7.1 Waveguides 73 

    7.2 Transverse Modes 74 

    7.3 Cylindrical Resonant Cavities C Pill-Boxes 76 

    7.4 Cavity Performance Limits 79 

    Exercises 81 

    8 Linear Errors and Their Correction 83 

    8.1 Trajectory and Closed Orbit Errors 83 

    8.2 Linear Coupling 88 

    8.3 Tune Shifts and β-Waves 89 

    Exercises 92 

    9 Sextupoles, Chromaticity and the Hénon Map 94 

    9.1 Chromaticity in a FODO Lattice 94 

    9.2 Chromaticity Correction 96 

    9.3 The Hénon Map C A Unit Strength Sextupole in 1-D 98 

    9.4 A Taxonomy of 1-D Motion 100 

    9.5 Dynamic Aperture 103 

    Exercises 104 

    10 Octupoles, Detuning and Slow Extraction 107 

    10.1 Single Octupole Lattice 107 

    10.2 Discrete Motion in Action-Angle Space, (J, φ) 109 

    10.3 Two-Turn Motion with Q ≈ 1/2 110 

    10.4 Slow Extraction near the Half-Integer 111 

    Exercises 113 

    11 Synchrotron Radiation C Classical Damping 116 

    11.1 Spectrum and Distribution Pattern 116 

    11.2 Energy Loss Per Turn and Longitudinal Damping 119 

    11.3 Continuous Acceleration 124 

    11.4 Transverse Damping and Partition Numbers 126 

    Exercises 128 

    12 Synchrotron Radiation C Quantum Excitation 131 

    12.1 Energy Spread 132 

    12.2 Horizontal Emittance 134 

    12.3 Vertical Emittance 138 

    Exercises 139 

    13 Linacs C Protons and Ions 141 

    13.1 Time Structures 142 

    13.2 Multi-Cell Synchronism 145 

    13.3 Linear Motion 147 

    13.4 Radio Frequency Quadrupoles 153 

    13.5 Beam Losses and Haloes 157 

    Exercises 158 

    14 Linacs C Electrons 159 

    14.1 Longitudinal and Transverse Focusing 159 

    14.2 RF Capture 161 

    14.3 Bunch Compression 162 

    14.4 Recirculating and Energy Recovery Linacs 164 

    14.5 Beam Breakup 166 

    Exercises 169 

    15 The BeamCBeam Interaction and 1-D Resonances 170 

    15.1 Round Beam-Beam Interaction 170 

    15.2 First-Order Theory of 1-D Resonances 174 

    15.3 Resonance Island Tunes and Widths 176 

    Exercises 180 

    16 Routes to Chaos 181 

    16.1 Resonance Overlap 182 

    16.2 Tune Modulation 184 

    16.3 Dynamical Zones in Tune Modulation Space 187 

    Exercises 190 

    Appendix A Selected Formulae for Accelerator Design 191 

    A.1 Matrices for Linear Motion through Accelerator Elements 191 

    A.2 Propagation of Twiss Functions 196 

    References 198 

    Index 201
  • 内容简介:
      《Introduction to Accelerator Dynamics(加速器动力学导论)(影印版)》是国际上非常新的加速器物理方面的专著。对于大型强子对撞机LHC,兆瓦级直线型加速器,以及小型加速器的原理以及其上所做的实验都有很详细的介绍。是加速器领域、粒子物理领域非常有价值的图书。自上世纪以来,加速器获得了很大发展,并对物理学的进展起到了巨大的推动作用。本书目的在于说明加速器是如何工作的。入手处是单粒子在加速器中运动的动力学。本书内容包含了粒子物理、加速原理、对撞和束流动力学,以及工程上的考虑。本书是加速器、高能物理领域科研工作者的优秀参考,同时也可作为研究生和高年级本科生的教材。
  • 作者简介:
    (美)史蒂芬佩格斯(Stephen Peggs)是纽约大学石溪分校以及美国布鲁克海文国家实验室的资深研究人员,(美)托德萨托加塔(Todd Satogata)是美国杰斐逊实验室教授。
  • 目录:
    Preface page xi 

    1 Introduction 1 

    1.1 Differences or Differentials? 1 

    1.2 Phase Space Co-ordinates 3 

    1.3 Iterations, Ancient and Modern 5 

    1.4 Accelerator History: The Two Golden Ages 6 

    Exercises 10 

    2 Linear Motion 13 

    2.1 Stable Oscillations 13 

    2.2 Transverse Motion through Magnets 16 

    2.3 Matrix Equations of Motion 19 

    Exercises 22 

    3 Strong Focusing Transverse Optics 24 

    3.1 Linear Stability and Twiss Functions 25 

    3.2 Turn-by-Turn Motion in Phase Space 27 

    3.3 Propagation across a Fraction of a Turn 29 

    3.4 Continuous Propagation 30 

    3.5 FODO Cell Optics 32 

    Exercises 35 

    4 Longitudinal and Off-Momentum Motion 37 

    4.1 Constant Momentum Offset: Transverse Motion 37 

    4.2 The Dispersion Function 39 

    4.3 Oscillating Momentum: Longitudinal Motion 41 

    4.4 The Standard Map 45 

    Exercises 48 

    5 Action and Emittance C One Particle or Many? 50 

    5.1 Transverse Action-Angle Co-ordinates 50 

    5.2 Unnormalised Emittances and Beam Sizes 52 

    5.3 Tune Spread and Filamentation 54 

    5.4 Linac (Phase Space Area) Emittances 56 

    5.5 Normalised Emittance and Adiabatic Damping 58 

    5.6 Longitudinal Phase Space Parameters 60 

    Exercises 61 

    6 Magnets 63 

    6.1 Normal and Skew Multipole Magnets 63 

    6.2 Iron-Dominated Magnets 65 

    6.3 Conductor-Dominated Magnets 66 

    6.4 Field Quality and Errors 67 

    Exercises 69 

    7 RF Cavities 73 

    7.1 Waveguides 73 

    7.2 Transverse Modes 74 

    7.3 Cylindrical Resonant Cavities C Pill-Boxes 76 

    7.4 Cavity Performance Limits 79 

    Exercises 81 

    8 Linear Errors and Their Correction 83 

    8.1 Trajectory and Closed Orbit Errors 83 

    8.2 Linear Coupling 88 

    8.3 Tune Shifts and β-Waves 89 

    Exercises 92 

    9 Sextupoles, Chromaticity and the Hénon Map 94 

    9.1 Chromaticity in a FODO Lattice 94 

    9.2 Chromaticity Correction 96 

    9.3 The Hénon Map C A Unit Strength Sextupole in 1-D 98 

    9.4 A Taxonomy of 1-D Motion 100 

    9.5 Dynamic Aperture 103 

    Exercises 104 

    10 Octupoles, Detuning and Slow Extraction 107 

    10.1 Single Octupole Lattice 107 

    10.2 Discrete Motion in Action-Angle Space, (J, φ) 109 

    10.3 Two-Turn Motion with Q ≈ 1/2 110 

    10.4 Slow Extraction near the Half-Integer 111 

    Exercises 113 

    11 Synchrotron Radiation C Classical Damping 116 

    11.1 Spectrum and Distribution Pattern 116 

    11.2 Energy Loss Per Turn and Longitudinal Damping 119 

    11.3 Continuous Acceleration 124 

    11.4 Transverse Damping and Partition Numbers 126 

    Exercises 128 

    12 Synchrotron Radiation C Quantum Excitation 131 

    12.1 Energy Spread 132 

    12.2 Horizontal Emittance 134 

    12.3 Vertical Emittance 138 

    Exercises 139 

    13 Linacs C Protons and Ions 141 

    13.1 Time Structures 142 

    13.2 Multi-Cell Synchronism 145 

    13.3 Linear Motion 147 

    13.4 Radio Frequency Quadrupoles 153 

    13.5 Beam Losses and Haloes 157 

    Exercises 158 

    14 Linacs C Electrons 159 

    14.1 Longitudinal and Transverse Focusing 159 

    14.2 RF Capture 161 

    14.3 Bunch Compression 162 

    14.4 Recirculating and Energy Recovery Linacs 164 

    14.5 Beam Breakup 166 

    Exercises 169 

    15 The BeamCBeam Interaction and 1-D Resonances 170 

    15.1 Round Beam-Beam Interaction 170 

    15.2 First-Order Theory of 1-D Resonances 174 

    15.3 Resonance Island Tunes and Widths 176 

    Exercises 180 

    16 Routes to Chaos 181 

    16.1 Resonance Overlap 182 

    16.2 Tune Modulation 184 

    16.3 Dynamical Zones in Tune Modulation Space 187 

    Exercises 190 

    Appendix A Selected Formulae for Accelerator Design 191 

    A.1 Matrices for Linear Motion through Accelerator Elements 191 

    A.2 Propagation of Twiss Functions 196 

    References 198 

    Index 201
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