利用虚光子散射对回旋脉塞自发辐射的分析

利用电磁场变换分析了带电粒子在磁场中的螺旋运动,基于康普顿散射理论和多普勒公式分析了虚光子与带电粒子的康普顿散射,并推导了在磁场中做螺旋运动的带电粒子的自发辐射波长公式.结果表明,当带电粒子在回旋脉塞的磁场中作螺旋运动时,在粒子静止系中可以观察到运动的周期性变化电场和磁场,即运动的虚光子.通过与带电粒子发生康普顿散射,虚光子能够转化为实光子辐射出去.     

康普顿效应中电子-光子碰撞过程的研究

康普顿散射公式中光子波长的连续变化与光量子假说在表面上存在着不一致.为此文章分析了康普顿效应中电子和光子的碰撞过程,指出康普顿散射光子波长的连续变化可以通过自由电子连续的“虚光子吸收”和“虚光子发射”过程来加以说明.     

利用虚光子和康普顿散射对同步辐射的分析

 从虚光子的康普顿散射出发,给出了一种对同步辐射进行解释的新理论。当带电粒子在加速器中做圆周运动时,加速器的磁场可以看作周期静磁场,可以等效为虚光子。当该虚光子与加速器中运动的带电粒子发生康普顿散射时,就会转换为实光子辐射出去。给出了同步辐射实光子的波长的计算公式,并从合肥国家同步实验室和北京同步辐射装置的峰值特征波长以及斯坦福直线加速器中心的 E_c/ E_e³值、强磁场中子星极区的同步辐射等方面验证了该公式的正确性。     

激光同步辐射光源的辐射条件

激光同步辐射光源是一种新型的X射线光源，它利用高强度激光与相对论电子束发生康普顿散射，从而在电子的运动方向上辐射出X射线．本文在考虑电子的反冲基础上，利用康普顿散射研究了激光同步辐射光源（LSS）辐射光子的精确波长和能量；同时发现，对于背散射情况，只有当种子激光的波长λ1大于电子的物质波波长λm时才能发生LSS辐射；最后给出LSS辐射的极值波长λ2max=h/（m0γv）和极值能量εc2max=βε3.     

对光子和高速粒子散射的研究

由坐标变换出发，结合相对论中的多普勒公式和光行差公式，对光子和运动粒子的散射问题进行了讨论，导出了一个光子和运动粒子发生作用时的散射公式，利用该公式直接推导出了康普顿散射公式，还预言了高速电子流前存在红外线辐射。     

利用Compton散射对自由电子激光器的研究

通过坐标变换的方法，利用康普顿散射对自由电子激光器(FEL)的自发辐射进行了研究，精确地推导了FEL的自发辐射的波长公式，其近似式就是经典散射理论推导的自发辐射波长公式；对自发辐射的辐射功率也进行了近似推导，结果与经典散射理论公式一致。     

利用虚光子康普顿散射对同步辐射和回旋辐射的研究

从虚光子的康普顿散射出发,提出了一个同步辐射理论,其波长的计算结果与实验数据很吻合,该理论同时还解释了同步辐射的方向性和宽广的连续光谱等问题,并且当粒子的能量不大时,由该理论可以推出回旋辐射理论     

在BEPC上建造γ束线站的分析

考虑电子的反冲并利用康普顿散射,研究了激光同步辐射光源(LSS)辐射的光子波长、光子能量。结果表明,对于不同的γ,LSS辐射的光子波长和能量有不同的近似公式。当γ<<λ1/4λe时,LSS辐射的光子波长λ2≈λ1/4γ2,能量(εc2≈4γ2εc1;当γ>>λ1/4λe时,LSS辐射的光子波长λ2≈λe/γ,能量cε2≈m0γc2;结果表明,LSS辐射的条件是种子激光的波长λ1大于电子的物质波波长λm;LSS辐射的极值波长是λ2m ax=h/m0γv,极值能量是cε2m ax=βeε;本文后半部分提出了利用北京正负电子对撞机的强流高亮度电子束与激光的康普顿背散射产生单色γ射线的建议。     

利用康普顿散射实现太赫兹皮秒脉冲的分析

 研究了利用微波与电子束团的康普顿散射实现太赫兹的方法、光子产额和辐射功率。推导出了单个电子产生的太赫兹的光子产额和辐射功率表达式,也推导出了电子束团产生的太赫兹的光子总产额和辐射总功率表达式。结果发现：利用微波与电子束团发生康普顿垂直散射,可以产生太赫兹皮秒脉冲;单个电子产生的太赫兹光子产额与微波功率、微波波长成正比,与微波束截面积成反比;单个电子产生的太赫兹辐射功率与微波功率、电子Lorentz因子的平方成正比,与微波束截面积成反比;电子束团产生的太赫兹光子总产额与微波功率的平方、微波波长的平方成正比,与微波束截面积的平方成反比;电子束团产生的太赫兹辐射总功率与微波功率的平方、微波波长以及电子Lorentz因子的平方成正比,与微波束截面积的平方成反比。     

产生切连科夫辐射的康普顿电子在介质中的临界散射角

讨论了γ光子在同一种介质中连续产生康普顿散射和切连科夫辐射的条件。这一条件可用产生切连科夫辐射的康普顿电子在介质中的临界散射角的大小来表示。     

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射截面的蒙特卡罗计算方法

高温全电离等离子体的辐射输运问题中,光子与电子的Compton散射与逆Compton散射是其中重要的特性,光子与相对论麦克斯韦电子散射的描述及截面的计算非常复杂且费时.本文提出了一种用于模拟计算光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射截面的蒙特卡罗计算方法.给出了各步骤的具体实现办法,推导了对应的计算公式,研究了相对论电子速率抽样方法,编写了光子与相对论电子散射的微观截面的蒙特卡罗计算程序.开展了高温全电离等离子体中,不同能量光子与不同温度电子散射的微观散射截面计算和分析.模拟计算结果显示,在电子温度低于25 keV情况下,本文方法与多重数值积分方法的计算结果非常接近;但随着电子温度继续升高,二者差异逐渐增大并较明显,经分析,可能是本文方法目前的电子速率抽样偏差所致,希望将来能够找到更好的相对论电子速率抽样方法以克服此缺陷.     

多光子非线性Compton散射的能量转换

研究了多光子非线性Compton散射中电子与光子的能量转换及其转换效率.结果表明:散射光子频率随电子吸收光子数n的增大而增大,随碰撞非弹性成分ξ的增大而迅速减小.在超强激光场中,当极端相对论性电子与光子发生多光子非线性Compton散射且被光场俘获时,能量转换效率趋于无限大,即电子可以从超强激光场中获得巨大的加速能量.用高速电子束入射并与光子发生多光子非线性Compton散射,是提高非线性Compton散射能量转换效率的重要途径.     

Relativistic Wave Equations and Compton Scattering

The recently proposed eight-component relativistic wave equation is applied to the scattering of a photon from a free electron (Compton scattering). It is found that in spite of the considerable difference in the structure of this equation and that of Dirac the cross section is given by the Klein–Nishina formula.     

锥形激光等离子体中Compton 散射对电子的加速

应用相对论性电子与光子非弹性碰撞模型和经典相对论电动力学理论,结合锥形飞秒强激光等离子体中的光场特性和静电场能,分析、计算了入射的高能电子束与等离子体中的光子发生多光子非线性Compton散射时对电子的加速效应,发现等离子体中的光场会引起电子加速能量的振荡;等离子体中的静电场降低电子的加速效应。用高能电子束与锥形飞秒强激光等离子体中的光子发生双光子非线性Compton散射,是加速电子最为理想的情况。     

利用康普顿后向散射产生X光源的研究

 利用高能电子对电磁波的康普顿后向散射可以获得波长短、方向性好的X光辐射,这种具有亮度高、发散角小、光子能量可调等特点的辐射,有很好的应用前景。由于电子对电磁场的散射截面很小,要获得较高强度的辐射,不仅要求很强的电磁场作为散射场,而且要求电子束的亮度高;利用光阴极RF腔注入器及30MeV射频加速器产生的30MeV电子束同Nd:YAG激光光腔中的强光场作用,可以获得较高强度的康普顿后向散射,其波长为0.07~0.14nm,发光本领可以达到2.5×10¹¹光子/s。     

Blackbody Radiation and the Scaling Symmetry of Relativistic Classical Electron Theory with Classical Electromagnetic Zero-Point Radiation

It is pointed out that relativistic classical electron theory with classical electromagnetic zero-point radiation has a scaling symmetry which is suitable for understanding the equilibrium behavior of classical thermal radiation at a spectrum other than the Rayleigh-Jeans spectrum. In relativistic classical electron theory, the masses of the particles are the only scale-giving parameters associated with mechanics while the action-angle variables are scale invariant. The theory thus separates the interaction of the action variables of matter and radiation from the scale-giving parameters. Due to this separation, classical zero-point radiation is invariant under scattering by the charged particles of relativistic classical electron theory. The basic ideas of the matter-radiation interaction are illustrated in a simple relativistic classical electromagnetic example.