加速器物理及工程学手册HANDBOOK OF ACCELERATOR PHYSICS AND ENGINEERING pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:654

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出版时间:1999-12

价格:770.00元

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isbn号码:9789810235000

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• A.Zhao
• 加速器物理
• 加速器工程
• 粒子加速器
• 高能物理
• 等离子体物理
• 射频技术
• 真空技术
• 束动力学
• 加速器设计
• 辐射防护

《粒子加速器原理与应用》 本书致力于深入剖析粒子加速器的核心原理，并全面展现其在现代科学研究与技术发展中的广泛应用。内容涵盖了从基础理论到前沿技术的完整脉络，旨在为相关领域的科研人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一本权威、详实的参考著作。 第一部分：基础理论与设计原理 本部分将从粒子加速器的基本概念出发，系统阐述其物理基础。我们将深入探讨电磁场在加速粒子中的作用机制，包括静电加速、射频加速、同步辐射等多种加速方式的物理原理、能量增益过程以及束流动力学。 章节一：基本粒子物理学回顾 粒子物理学的基本概念，包括基本粒子（夸克、轻子）和复合粒子（介子、重子）。 基本相互作用（强、弱、电磁、引力）及其在加速器设计中的体现。 粒子静量、动量、能量的相对论关系。 章节二：电磁场加速原理 静电加速器的原理与局限性（如串列加速器）。 射频（RF）加速腔的设计与工作模式，包括腔体结构、谐振频率、品质因子（Q值）以及加速电压的产生。 漂移管加速器（DTL）的加速机制与设计参数。 同步加速器的原理，包括回旋加速器、同步回旋加速器和同步辐射加速器的磁场与射频场同步加速过程。 电磁场产生的技术，包括高频功率源（如磁控管、速调管）、真空技术以及电磁铁的设计与制造。 章节三：束流动力学基础 束流的定义与描述，包括粒子数、能量分布、空间分布等。 线性束流动力学，包括相空间、相空间体积、Liouville定理、束团的横向和纵向聚焦（如四极磁铁、偶极磁铁的作用）。 非线性束流动力学，束流的不稳定性（如集体效应、高次谐波效应），以及束流损耗的原因。 束流的注入与引出技术，包括注入器设计、束流传输线、引出系统。 章节四：真空系统与冷却技术 加速器对高真空的要求及其重要性。 各种真空泵（如涡轮分子泵、离子泵、低温泵）的工作原理与选择。 真空系统的设计与监测（如真空计）。 粒子束流冷却技术（如电子束冷却、离子束冷却）及其在提高束流品质中的作用。 第二部分：粒子加速器类型与关键技术 本部分将详细介绍几种主要的粒子加速器类型，并深入探讨实现这些加速器所需的关键技术和工程挑战。 章节五：直线加速器（LINAC） 电子直线加速器（如SLAC）的设计原理、结构特点、加速模式（如微分吸收、多腔加速）。 质子直线加速器（如LHC的注入器）的设计考虑，包括RFQ（射频四极）加速器、DTL等。 直线加速器的应用，如医用直线加速器、工业应用等。 章节六：回旋加速器与同步回旋加速器 回旋加速器的基本原理、磁场聚焦、能量限制。 同步回旋加速器的原理，包括高频电场同步变化、频率调制、能量提升。 同步回旋加速器的应用，如放射性同位素生产、基础物理研究。 章节七：同步辐射加速器（SR） 同步辐射的产生原理（电子在磁场中弯转辐射）。 同步辐射加速器的基本构成（注入器、储存环、引出线）。 储存环的设计考虑，包括轨道设计、磁铁配置（弯转磁铁、聚焦磁铁、抗偏磁铁）、束流注入与稳定。 同步辐射光源的特点（高亮度、高准直性、可调谐性）。 插入件（如波荡器、塞曼磁铁）的设计与作用。 同步辐射的应用，如材料科学、生命科学、化学、物理学等领域的科学研究。 章节八：高能对撞机（如LHC） 对撞机的基本概念与目的（高能量粒子碰撞产生新粒子）。 大型强子对撞机（LHC）的设计理念，包括能量需求、亮度目标、束流参数。 超导磁铁技术在LHC中的应用（如强磁场、低温冷却）。 加速器集成与控制系统，包括同步控制、真空控制、电源控制、安全系统。 粒子探测器的设计与原理（如缪子探测器、量能器、径迹探测器）。 章节九：高功率脉冲技术与高压技术 高功率脉冲源的设计与应用（如磁流体动力学脉冲发生器）。 高压绝缘技术在加速器中的应用，包括绝缘材料、放电现象的抑制。 电荷耦合器件（CCD）与图像传感器在束流诊断中的应用。 第三部分：应用领域与未来发展 本部分将聚焦粒子加速器在各个领域的广泛应用，并展望其未来的发展趋势。 章节十：粒子加速器在科学研究中的应用 粒子物理学基础研究（如寻找新粒子、研究基本相互作用）。 核物理学研究（如研究原子核结构、核反应）。 天体物理学研究（如模拟宇宙射线、研究恒星演化）。 凝聚态物理学研究（如利用同步辐射研究材料结构与性质）。 生命科学研究（如蛋白质晶体学、药物研发、生物成像）。 化学研究（如催化反应机理、物质成分分析）。 章节十一：粒子加速器在工业与医疗中的应用 工业应用：材料改性（如离子注入）、辐照灭菌、无损检测、电子束焊接。 医疗应用：放射治疗（如质子治疗、重离子治疗）、放射性同位素生产与成像（如PET）。 安检应用：利用高能粒子进行货物扫描。 章节十二：加速器工程设计与建造的挑战 尺寸与功率的扩展趋势。 成本控制与国际合作。 新型加速器技术（如等离子体加速、激光加速）的研究与发展。 加速器废料处理与环境影响。 章节十三：未来发展趋势与挑战 更高能量、更高亮度的加速器需求。 小型化、紧凑型加速器的发展。 人工智能与大数据在加速器设计、运行与数据分析中的应用。 加速器技术与新能源、量子计算等前沿领域的交叉融合。 本书力求内容严谨、表述清晰，辅以大量的图示、表格和公式推导，便于读者理解和应用。通过对粒子加速器原理的系统梳理和工程实践的深入探讨，相信本书将为读者打开一扇通往微观世界与未来科技的大门。

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这本书的另一个令人困惑之处在于其内容的前沿性和时效性问题。加速器技术，尤其是高能物理和光源领域，发展速度极快，新的束流控制算法、新型磁体技术、以及更先进的真空系统不断涌现。我期望一本权威的“手册”能体现出对最新进展的整合和批判性评价。然而，书中对近十年内出现的一些突破性技术，比如等离子体 Wakefield 加速的概念、或者基于机器学习的实时反馈控制系统，几乎没有涉及，或者仅仅是在末尾的“未来展望”中用一两句话草草带过。这使得这本书读起来像是停在了大约十五到二十年前的知识水平线上。对于一个需要了解当前最先进技术路线的读者来说，它提供的信息往往是“正确的历史知识”，但却是“过时的工程指导”。例如，在讨论束流损耗和辐射屏蔽时，它仍然围绕着传统的铁屏蔽和水冷系统展开，对于现代更紧凑、更高效的屏蔽材料和技术探讨不足。因此，这本书作为一本全面的参考书，其“时效性”的欠缺使得它在指导当前和未来项目时，参考价值大打折扣，读者必须自行去查阅大量的近期会议论文和期刊文章来弥补知识的断层。

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不得不说，这本书在对“工程实践”层面的描述上，简直让人摸不着头脑，几乎完全是纸上谈兵。我特别关注了关于超导磁体冷却系统和高频腔体设计的部分，期望能看到一些关于材料选择、热负荷计算、以及实际安装过程中可能遇到的机械公差问题的详尽论述。然而，书里提供的似乎是一些高度理想化的模型数据和标准参数，像是直接从某一个特定、且极度成功的项目报告里摘录下来的片段。比如，它提到了一个“关键振动抑制方案”，却完全没有提及在实际高真空、强磁场环境下，如何实现这种抑制的工程细节——到底是用了主动隔振系统还是被动阻尼垫？具体的响应频率范围是多少？这些直接关系到束流稳定性的工程细节，在书中却语焉不详，留下了巨大的空白。对于工程师来说，我们需要的不是宏观的理论描述，而是如何把理论转化为可以制造、可以运行的实际部件的“know-how”。这本书在这方面提供的指导价值非常有限，更像是给已经知道怎么做的专家提供了一个理论背景的旁注，而非指导新人如何克服实际挑战的指南。阅读完毕后，我感觉自己对加速器的基本原理有了模糊的认识，但一想到真的要参与一个设备的设计或调试，我还是完全没有头绪该从何处下手解决那些实际的物理和工程交织在一起的难题。

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这本书的排版和插图质量，坦白讲，非常令人失望，完全配不上其声称的“手册”地位。在涉及复杂几何结构或电磁场分布的章节，插图往往是低分辨率的黑白线条图，有些图例甚至模糊不清，关键的标注点难以辨认。更糟糕的是，许多重要的概念图表，比如粒子束传输线的光学函数（Twiss参数）随距离的变化图，不仅缺乏清晰的坐标轴单位和量纲说明，有些甚至看起来像是经过了多次拙劣的复制粘贴，边缘锯齿严重。在物理学著作中，视觉辅助材料是建立空间想象和理解复杂关系的桥梁，而这本手册里的插图非但没有起到桥梁作用，反而成了理解的障碍。例如，在讲解束流注入和捕获效率时，理论上应该有一张清晰的“相空间匹配”示意图，展示如何将外部注入束流的椭圆轨迹，与储存环的稳定区域进行最优化的耦合。然而，书中提供的图例过于简化，抽象得失去了指导意义，根本无法帮助读者理解如何通过调整匹配函数来优化注入过程。如果这本书的目标读者是对此领域有严肃学习意图的人，那么在图形信息的呈现上投入更多的精力，提高清晰度和准确性是最低要求，而这本手册显然在这方面失职了。

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这本号称“加速器物理及工程学手册”的书，拿到手上沉甸甸的，封面设计得相当专业，但翻开第一页，我就有点心里打鼓了。首先，它对基础理论的讲解，简直可以说是一笔带过。你想啊，加速器这种高精尖领域，最起码得把麦克斯韦方程组在特定条件下的应用、洛伦兹力在粒子束动力学中的作用，掰开揉碎了讲清楚吧？结果呢，很多关键公式直接就跳到了结论，中间的推导过程仿佛是读者早就烂熟于心了一样。这对于一个想从零开始搭建知识体系的初学者来说，简直是灾难性的。我试着去理解某个章节关于束流稳定性的描述，结果发现，它压根就没有解释“相空间”这个核心概念是如何被精确定义的，更别提如何通过数学工具去预测束流的发散性了。它更像是一本给已经工作了多年、只想偶尔查阅某个特定参数或者公式的老手准备的参考工具，而不是一本能系统学习的教材。它的叙述方式充满了“行业黑话”，缺少必要的背景铺垫和概念的逐步引入，读起来非常吃力，很多时候我不得不拿起我尘封已久的大学物理课本，去反过来印证它提到的那些简略论述，这无疑大大降低了阅读效率和学习的乐趣。整本书的结构也显得有些松散，章节之间的逻辑跳跃性很大，缺乏一个清晰的主线来贯穿整个加速器从设计到运行的全过程。

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从整体的学术严谨性和写作风格来看，这本书似乎在试图扮演一本百科全书的角色，但最终却落入了广而不精的窠臼。它试图涵盖从基本粒子源到最终探测器系统的所有环节，但结果是每一个子领域都只触及了皮毛。例如，粒子源（如电子枪、离子源）的细节介绍远不如一本专门的离子源书籍来得透彻，而到了束流传输和聚焦部分，它又显得过于简略。更要命的是，全书的引用文献列表显得非常陈旧且不均衡，很多基础概念的溯源停留在上世纪八九十年代的经典文献，对于那些奠定现代加速器物理基础的关键性突破，例如某些重要的束流稳定性理论的完善，往往缺失了后续的更精确的实验验证或更先进的理论修正。这种对最新、最精细研究成果的疏忽，使得这本书的权威性受到了挑战。它无法提供那种“一锤定音”的、被广泛认可的最新标准或最佳实践，反而更像是一份汇集了不同年代、不同研究人员知识片段的合集，缺乏一个统一、高标准的编辑和审阅流程来确保内容的深度和连贯性。

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