轴对称静电场的束流光学模拟与设计

为了对高压倍加器和静电加速器等低能加速器中一些具有特殊结构的轴对称静电元件进行模拟和设计,采用传输矩阵法编写了直流束的束流光学计算程序,并利用该程序对高频离子源预聚焦系统和移动式加速器中子源的束流光学系统进行了模拟和设计。程序将整个轴对称静电场区域看作厚透镜,并均分成若干个小区间,先利用其他电磁场软件计算区域内的轴上电势分布,然后根据该电势分布计算每个小区间内的束流传输情况得到束流的包络曲线。该程序可以用于计算非线性效应可忽略的复杂轴对称静电场中强流和弱流束的传输,且所需计算时间很短。

     

轴对称静电场的束流光学模拟与设计

为了对高压倍加器和静电加速器等低能加速器中一些具有特殊结构的轴对称静电元件进行模拟和设计,采用传输矩阵法编写了直流束的束流光学计算程序,并利用该程序对高频离子源预聚焦系统和移动式加速器中子源的束流光学系统进行了模拟和设计。程序将整个轴对称静电场区域看作厚透镜,并均分成若干个小区间,先利用其他电磁场软件计算区域内的轴上电势分布,然后根据该电势分布计算每个小区间内的束流传输情况得到束流的包络曲线。该程序可以用于计算非线性效应可忽略的复杂轴对称静电场中强流和弱流束的传输,且所需计算时间很短。     

束流光学中的变换群──(Ⅱ)束流光学单元与系统

在研究束流光学中的各种变换群的基础上讨论了周期场聚焦、束的匹配、色散和象差等问题．     

轴对称静电场中粒子非线性轨道的Lie代数

用Lie代数方法分析了相对论脉冲束在轴对称静电场中的非线性传输得到粒子在六维相空间（x,x′,y,y′,τ,pτ）中的三级近似轨迹，在分析中，以静电加速管为例，把静电加速管分成三个单元，即入口膜片透镜－匀加速场－出口膜片透镜，对每个单元施加Lie变换，从而得到轨迹的各级近似，此方法可以推广到一般的轴对称静电场。     

CRAFT负离子源中性束注入系统400 keV加速器束流光学特性分析

负离子源中性束注入（NNBI）系统是聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）的组成部分,其目标是开展NNBI相关的科学与工程问题研究,为未来聚变堆NNBI系统的研制与运行积累经验。加速器的束流光学特性决定着最终形成束流的发散性,进而影响着束流在加速器和束线中的传输效率,这对NNBI系统的高功率、高能量、长脉冲运行至关重要。为此,采用IBSimu离子束流模拟程序对目前CRAFT NNBI的400 keV加速器电极系统的物理设计进行束流光学特性分析与评估。目前该套电极结构的设计与ITER负离子源类似,束发散的计算结果满足设计要求。在负离子束流密度较高时（100～300 A/m2范围内）,具有更小束发散角;引出距离（5～7 mm范围内）和加速距离（88～110 mm范围内）的适当增加,也呈现出束发散角下降趋势。     

BEPCⅡ-Linac束流光学和轨道校正的优化研究

为实现BEPCⅡ的总体要求,对直线注入器的强流电子束和正电子束进行了系统的束流光学模拟和优化研究.提出了束流光学的自动校正环路.系统地研究了束流初始偏轴和加速器部件的安装误差对束流归一化发射度和轨道偏移的影响.提出了采用“一对一”的束流轨道校正机制,以有效抑制这些影响,确保直线注入器的束流性能.     

轴对称磁场的束流光学及其在ECR离子源中的应用

 带电粒子在轴对称磁场中一边沿着对称轴向前运动,一边绕对称轴旋转。所以横向运动可以分解为两部分：聚焦运动和子午面的旋转。因此,4维横向传输矩阵可以表示为聚焦矩阵和旋转矩阵的乘积。用旋转矩阵和聚焦矩阵重新推导了总的传输矩阵。然后给出了相应的相椭圆系数矩阵来进一步估算从ECR离子源引出束流的发射度.详细地讨论了束流分布函数的二次矩。     

轴对称磁场的束流光学及其在ECR离子源中的应用

带电粒子在轴对称磁场中一边沿着对称轴向前运动,一边绕对称轴旋转。所以横向运动可以分解为两部分：聚焦运动和子午面的旋转。因此,4维横向传输矩阵可以表示为聚焦矩阵和旋转矩阵的乘积。用旋转矩阵和聚焦矩阵重新推导了总的传输矩阵。然后给出了相应的相椭圆系数矩阵来进一步估算从ECR离子源引出束流的发射度.详细地讨论了束流分布函数的二次矩。     

BEPCⅡ LINAC束流光学匹配及轨道校正计算研究

 北京正负电子对撞机直线注入器(BEPCⅡ LINAC)的升级改进要求建立束流光学匹配计算和轨道校正系统，为此对束流光学匹配计算和轨道校正计算的方法进行了研究，并采用VC++语言编写了相应的程序，利用最小二乘法原理进行了束流光学匹配计算，模拟了束流轨道校正，取得了较为理想的结果。     

轴对称静电场中粒子非线性轨道的Lie代数分析

用Lie代数方法分析了相对论脉冲束在轴对称静电场中的非线性传输,得到粒子在六维相空间(x,x′,y,y′,τ,pτ)中的三级近似轨迹.在分析中,以静电加速管为例,把静电加速管分成三个单元,即入口膜片透镜–匀加速场–出口膜片透镜,对每个单元施加Lie变换,从而得到轨迹的各级近似.此方法可以推广到一般的轴对称静电场.     

六极磁铁的三级Lie映射

用Lie代数方法分析了相对论带电粒子在六极磁铁中的运动,得到在六维相空间中粒子的三级近似轨迹.     

螺线管透镜的三级李映射

用李代数方法分析了带电粒子在螺线管透镜中的运动,得到六维相空间中粒子轨迹的三级近似解,并包含了运动的相对论效应.当需要时,还可以扩展到更高级像差.     

强流直流束在螺线管透镜中传输的Lie映射

用Lie代数方法分析了强流直流束在螺线管透镜中的传输, 考虑了两种情况：一种情况是外磁场力大于空间电荷力, 另一种情况是外磁场力小于空间电荷力. 得到两种情况下的传输矩阵. 分析结果编制成了程序, 并计算了ECR离子源之后的束流传输系统.     

Beam Shaping Optics for YAG Laser Processing Fabricated by Computerized Numerical Control Lathe

A method for a beam shaping optics is proposed to convert a laser beam profile into arbitrary required intensity distribution. Surface profile of the beam shaping optics is designed by using Snell's law to convert the required intensity distribution at the beam irradiation plane from the input intensity distribution. A computerized numerical control (CNC) lathe is employed to fabricate the beam shaping optics, and acrylic resin is used for the material. The acrylic resin plate is cut by a ball type of grinding wheel tool consisted on diamond powder and polished by a cone type felt buff with alumina ceramics powder. The CNC lathe is powerful tool to control the position of these tools. The fabricated beam shaping optics is aspheric shape with 4 mm of thickness and it works to convert the intensity distribution of multi-mode beam profile with 13 mm of diameter into a flat top cylinder with 1 mm of diameter. A working distance of the beam shaping optics is 60 mm, and its transmittance is over 98%. It succeeds to fabricate uniform melting mark of 0.6 mm diameter on a steel target by the YAG laser process.     

Effect of Higher Order Axial Electron Temperature on Self-Focusing of Electromagnetic Pulsed Beam in Collisional Plasma

Effect of higher order axial electron temperature on self-focusing of electromagnetic pulsed beam in collisional plasma is investigated. It is shown that higher order axial electron temperature T_p4 is not trivial than T_p0 and T_p2, which can modify slightly radial redistribution of electron density and increases effective dielectric constant. As a result, on one hand, slightly reduce electromagnetic beam self-focusing in the course of oscillatory convergence, on the other hand, quicken beam divergence in the course of steady divergence, i.e., higher order axial electron temperature T_p4 can decrease the influence of collisional nonlinearity in collisional plasma.     

超越阿贝尔优势近似和色等离子体的输运系数计算

给出了一种超越阿贝尔优势近似求解夸克胶子等离子体输运方程的方法，并用它计算了夸克、反夸克等离子体的输运系数，讨论了输运系数的非阿贝尔修正．     

Electron Beam Optics System PIC Simulation for MMW TWTs

The basic feature and design method of MMW TWTs electron optics are analyzed in this paper. With the increasing area convergence ratio of the electron gun in TWTs, the initial thermal velocity of electrons at cathode and the non-magnetic shielded effect can no longer be neglected. It brings new challenge for the design and simulation of MMW TWTs electron optics. A method of investigation the beam DC characteristics is described using particle-in-cell (PIC) simulation and incorporate electron beam optics model integrated electron gun with periodic permanent magnetic focusing system. It is valuable for achieving the goal of first-pass design success and the electron optics engineering design and optimization.     

三阶矢量有限元方法精确计算轴对称谐振腔高阶模

为了进一步提高数值求解谐振腔高阶模的精度，本文提出了三阶矢量有限元方法，并针对二阶矢量有限元轴对称谐振腔高阶模计算程序Cafe对曲线边界的计算能力较差和计算速度较慢的缺点做了改进. 在这些改进的基础上编制了三阶矢量有限元轴对称谐振腔高阶模计算程序meshmatrix3，得到了很好的结果.