束流输运理论的新表述

通过表象变换，导出了由Ｔｗｉｓｓ参数描写的量子力学相空间分布函数ｐ＿ｓ（ｐ、ｑ、ｔ），它可用于处理束流输运理论。由于它解自Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程，因而对非线性力束流输运问题又提供了一条新途径，对光束传输来讲，也为几何高斯光学引进衍射修正提供了可能。     

束流光学中的变换群(Ⅰ)一般理论

本文讨论了带电粒子束在束流光学系统中运动时发射相图与粒子分布函数的变换,研究了这些变换组成的各种群—束传输群(BT群)、相图保持群(CP群)与分布保持群(DP群)等.束流光学的基本问题通常可归结为求一个变换的本征相图与求能保持一个发射相图形状不变的变换这样两类问题.     

断层扫描技术在束流发射度测量中的应用

 断层扫描技术可为束流诊断提供一种与束流模型无关的新方法,该方法至少能够提高一个量级的束流发射度测量精度,而且可以得到足够分辨率的束流横向四维相空间分布。为此建立了迭代重建算法（ART）程序,作为例子重建了一个二维相空间束流图像,获得了很有意义的结果,表明该技术可以为研究束流传输、验证束流动力学理论提供可靠的束流相空间参数。     

一阶光学系统分数傅里叶变换的相空间分析

在维格纳相空间中,通过将一阶光学系统的传输矩阵分解为坐标旋转、比例缩放和啁啾矩阵的组合,得到了一阶光学系统在空域的分数傅里叶表示.结果表明:任意一阶光学系统均可表示为经过比例缩放和二次相位调制的分数傅里叶变换.通过将输入输出光场在相空间中作π/2角旋转,得到了一阶光学系统在频域的传输矩阵和衍射积分公式,进而得到了一阶光学系统在频域的分数傅里叶表示.比较空域和频域一阶光学系统的相空间变换矩阵,说明2个系统本质上属同一变换在不同基坐标下的表示,并推导出了光学系统在空域和频域具有相同分数傅里叶变换的条件.     

束流四维横向相空间密度函数的测量原理

 Radon变换与参数可调的输运元件结合,可以为束流诊断提供一种与束流模型无关的新方法。此方法与计算机图象处理技术的结合至少可以使测定束流横向发射度的精度提高一个量级,而且可以得到足够分辨率的束流四维横向相空间分布。该方法为加速器,特别是高亮度强流加速器的研制提供了一种有力的监测工具。为研究束流传输、验证束流动力学理论提供了更为可靠的判据。     

束流包络函数方程及其近似解

本文给出了普遍的规一化束流包络函数方程,这种方程可以用来描述加速系统和传输系统中相对论束流及非相对论束流的包络和发射度形状的变化。文中阐述了在考虑加速过程和束流空间电荷效应的情况下,这些包络函数方程的近似求解方法,导出了近似解的表达式。     

计算机断层扫描在“双成像法”测量束流二维相空间中的应用

文中分析了利用计算机断层扫描(CT)测量束流二维相空间的物理原理,并从数学上证明了现有方法(CT+四极铁磁场扫描)存在Radon变换角度空档,需要假设某一束流模型进行插值,图像重建的精度不高甚至失真;而结合Cerenkov辐射“双成像法”,可以同时得到束流横向剖面和散角分布的Radon投影,从而将Radon变换角的范围扩展到完整的0—π.文中以一个不对称的束流二维相空间分布为例,给出了计算机模拟实验结果,检验了该新方法进行束流二维相空间图像重建的高精度性和可行性.     

量子光学中的一种新变换

我们发现量子光学理论中一个新的积分变换,它不但能够反映量子光学中的Baker-Hausdorff公式的功效,而且可以实现相空间多项式和纠缠态的函数空间之间的变换.此变换可逆,且满足类Parseval定理.在相空间中结合Wigner变换和此新积分变换,可以得到相空间函数h(p,q)和其Weyl-Wigner对应算符之间的一个新的积分变换公式.     

束流相空间与束流发射度椭圆的对应

研究了束流传输理论沿用的束流相空间与实测束流发射度椭圆之间的对应关系,推导了束流相空间参数与束流椭圆对应关系的表达式,为束流传输理论与束流测量实验之间的相互验证提供了直接依据。     

强流脉冲高斯分布束在磁四极透镜中的非线性传输

用李代数方法分析了高斯分布下强流脉冲束在磁四极透镜中的非线性传输.在高斯分布下,束流的空间电荷势可利用Green函数算出,进而可以得到包含束流自场的粒子运动的Hamilton函数.再施加李变换,就可以得到粒子运动的各级近似解.本文给出二级近似下的结果,根据需要,还可以扩展到更高级近似.计算过程需要进行迭代,即根据每次算出的轨迹值,确定束团在三维实空间中的大小,然后再进行迭代,直到满足精度要求为止.     

强流脉冲束在螺旋管透镜中的非线性传输计算

为计算强流脉冲束在螺旋管透镜6维相空间中的非线性传输,用Visual Fortran 6.5语言设计了一个计算程序,计算由漂浮空间、螺旋管透镜等元件组成的束流光学系统。程序在计算非强流脉冲束流的线性传输时,粒子的轨迹通过矩阵的直接相乘计算得出;程序在计算强流脉冲束流的非线性传输时,需要考虑束流中的空间电荷效应对束流传输的影响,在束流运动过程中,空间电荷场也在不断地变化,而且粒子运动的轨迹与空间电荷势又是相互依赖的,因此需要求得一个自洽的解,先把元件分成若干均等的区间,把电流分成若干等份,后采用束流电流迭代与元件区间迭代的计算方法。程序运行结束时,横向和纵向相图以及束流光学系统的束流包络线可以在微机屏幕上直观地显示出来。     

(2+1)维非线性Burgers方程变量分离解和新型孤波结构

利用变量分离方法，获得了(2+1)维非线性Burgers方程的变量分离解.由于在Bcklund变换和变量分离步骤中引入了作为种子解的任意函数, 因而精确解中含有三个任意函数(其中一个为条件函数),适当地选择任意函数，可以获得多种形状的扭状孤波解、周期性孤子解和格子型孤波解. 关键词： 变量分离解 非线性波方程 （2+1）维     

基于Hilbert变换的相空间重建方法在HLS逐束团测量系统中的应用

引入基于Hilbert变换的相空间重建手段, 对合肥光源(HLS)逐束团测量系统采集的数据进行了全面的分析, 其中包括单个束流位置监测器(BPM)数据的相空间重建, 逐圈逐束团振荡相位信息、束团振荡模式信息、逐束团横向工作点(tune值)变换. 提出了新的分析束团tune值的手段, 提供传统方法无可比拟的更高的时间和频率分辨率. 还对不同模式的阻尼率进行了计算, 这为衡量逐束团反馈系统的效果提供了确实可靠的方法.     

CSRe减速模拟

对兰州重离子加速器冷却储存环实验环中束流的减速过程进行了模拟研究,采用变换谐波的方式将粒子减速到较低能量,以适应高精度原子物理实验的需要.根据模拟结果得到了减速过程各个时刻粒子在纵向相空间分布,并给出了高频参数在减速过程中的变化曲线.     

光束分数傅里叶变换几何特性的相空间束矩阵分析方法

提出一种分析傍轴光束分数傅里叶变换几何特性的相空间束矩阵变换的简单方法. 以分析椭圆高斯光束分数傅里叶变换几何特性为例，研究表明，利用本方法讨论傍轴束分数傅里叶变换的几何特性简单可靠、从几何图像理解傍轴束分数傅里叶变换清晰直观. 为研究光束传输变换的特性提供了一种简单方便的新途径. 关键词： 相空间束矩阵 分数傅里叶变换 椭圆高斯光束     

JAERI和KEK联合项目中的中能束流传输线及其升级设计

中能束流传输线(MEBT)在日本质子加速器研究设施(J-PARC)中对控制束流损失起到非常关键的作用. 中能传输线已经成功设计和建造, 并进行了束流实验. 简要介绍了中能传输线及其束流实验的结果. 为进一步减少和消除传输线中的束流切割器的上升和下降过程中产生的不稳定粒子, 以满足更高流强下的束损要求, 给出了一个带有反束流切割器的中能传输线的升级设计, 该设计已被用作该项目的备用方案. 升级设计的中能传输线要完成三个任务：完成从RFQ到DTL的束流相空间匹配; 利用束流切割器把束流切割成注入快循环时所需要的束流结构, 以及利用反束流切割器把束流切割器上升和下降时间段产生的部分偏转的不稳定粒子作用回DTL的相空间接收度内, 以减少和避免粒子丢失. 在该中能传输线中, RF偏转器被用来作为束流切割器和反束流切割器. RF偏转器是中能传输线中最关键的部件, 进一步讨论了RF偏转器作为反束流切割器的优化设计. 也给出了该传输线的动力学分析的结果.     

基于PIC方法的二维束流动力学模拟程序及其初步应用

为了深入研究强流负氢束在强流质子回旋加速器CYCIAE-100轴向注入线中的传输, 利用split-operator方法分解外场和束流自身的空间电荷场的作用. 对外 场利用单粒子跟踪技术, 采用一阶线性近似; 对空间电荷场采用PIC方法, 利用 快速傅里叶变换求解Poisson方程. 用FORTRAN95语言开发了一个基于面向对象技术的二维宏粒子传输计算程序CYCPIC2D, 本程序可以计算任意分布的强流束在输运线上的传输.最后给出了对CYCIAE-100注入线的模拟计算结果, 并和程序ORBIT, TRACE 3-D的结果进行比对验证, 结果表明: 空间电荷效应在此注入线上有较大的影响, 而且3个程序计算的不同中性化的结果基本上一致; 束流强度达到几十毫安时, 基于PIC方法的两个程序CYCPIC2D和ORBIT的计算结果完全吻合, 而线性近似程序TRACE 3-D有明显差异.     

强流RFQ加速器的匹配设计方法研究

模拟计算和束流实验证明不匹配是直线加速器中强流束产生束晕的直接原因. 束晕的产生将导致束流品质下降和束流丢失, 也使得不匹配成为引起束流丢失的主要原因. 为了提高强流RFQ加速器中束流的传输品质和提高传输效率, 在分析了RFQ加速器中束流不匹配的原因之后, 提出了基于常规四部曲方法的匹配动力学设计方法. 该设计方法可以有效地抑制发射度增长和提高束流的传输效率.     

囚禁于球壳势内偏心位置的氢原子

通过非线性变换技术和特殊设计的B样条基矢方法计算了囚禁于球壳势内任意位置的氢原子电子能级,以及能级在不同势阱深度随偏心距离的变化情况.     

一个新(2+1)维非线性演化方程的相干孤子结构

用分离变量法研究了新(2+1)维非线性演化方程的相干孤子结构.由于Bcklund变换和变量分离步骤中引入了作为种子解的任意函数,得到了新(2+1)维非线性演化方程丰富的孤子解.合适地选择任意函数,孤子解可以是solitoffs,dromions,dromion格子,呼吸子和瞬子.呼吸子不仅在幅度、形状,各峰间距离,甚至在峰的数目上都进行了呼吸. 关键词： 新(2+1)维非线性演化方程 分离变量法 孤子结构