束晕-混沌的复杂性理论与控制方法及其应用前景

本文系统论述涉及强流加速器等强流离子束装置中产生的束晕-混沌的复杂性理论与控制方法及其应用前景。强流离子束在核材料生产与增殖、洁净核能、放射性废物嬗变、放射性药物生产、重离子聚变、高能物理、核科学与工程、国防与民用工业和医疗等许多方面都有极其重要的应用潜力和诱人的发展前景。尤其是，近年来强流加速器驱动的放射性洁净核能系统是国内外关注的热门课题，因为它比常规核电更安全、更干净、更便宜。但是，强流离子束形成的束晕-混沌的复杂性现象已引起了国内外广泛关注，需要加以抑制、控制和消除这类现象，解决这一难题已经成为强流离子束应用中的关键问题之一。目前不仅必须深入研究这类束晕-混沌的复杂特性及其产生的物理机制，而且需要研究如何实现对束晕-混沌的有效控制，并寻求和发展其新理论、新方法和新技术。这就向强流离子束物理和非线性-复杂性科学及其技术提出了一系列极富挑战性的新课题。本文结合国内外的研究概况，根据我们多年来的研究成果，特别是我们首创性地提出了一些束晕-混沌的有效控制方法，它们包括：非线性反馈控制法，小波反馈控制法，变结构控制法，延迟反馈控制法，参数自适应控制法等，进行重点的介绍。对上述课题当前的主要进展及相关问题进行系统的总结和比较全面综述的评论。最后，指出该领域今后的研究方向，以推动这个崭新领域的深入研究和应用发展。     

强流束晕-混沌的外部磁场开关控制

研究了强流离子束在周期聚焦磁场通道中束晕-混沌的外部磁场开关参数控制方法. 将该方法应用在多粒子模型中，实现了对5种不同初始分布质子束的束晕-混沌的有效控制，得到了消除束晕及其再生现象的理想结果.在强流加速器系统中，由于外部磁场是可测和可调 的物理量，因此该控制方法有利于实验研究，可为强流质子加速器中周期聚焦磁场的设计和实验提供参考. 关键词： 强流离子束 周期聚焦磁场通道 束晕_混沌 混沌控制 开 关控制     

强流离子束离子径向密度分布的模拟研究

对初始分布为K-V分布的离子束进行模拟研究.除观察到存在束晕现象外，还发现离子束在通 道内运行过程中，离子沿径向密度分布发生了变化. 通过延迟反馈控制，不仅可以消除束晕 ，而且只要控制参数适当，也可以使束中心部分呈均匀分布状态. 关键词： 强流离子束 束晕 填充因子 离子密度分布     

静电加速管中强流空间电荷效应的研究

 对一种工业用大功率电子加速器(450kW)的加速管中的空间电荷效应作了5点假设，建立了物理模型。对模型的束内外径向电位分布、空间电荷对轴上电位的影响，以及空间电荷力对束流传输的影响等进行了理论分析，得到了束内径向电位分布。结果表明：束流内部径向电位沿径向均呈抛物线变化，并在轴上达到最小值；而空间电荷产生的束内电场与半径呈线性变化；空间电荷不仅会引起轴上电位的跌落，而且对束流有发散作用，特别是在电子速度较低时更为明显。在考虑了空间电荷效应后，强流静电加速管的电场设计关键在加速管的前端，与弱流加速管相比，强流加速管的电场变化要大得多。     

强流束在二极磁铁中的非线性传输—Lie代数分析

 用Lie代数方法分析了带电粒子束在二极磁铁中的非线性传输，包含了空间电荷效应。粒子在相空间中的分布采用K V分布。轨迹分析的结果做到二级近似，根据需要，还可以扩展到三级或更高级近似。在分析中，将磁铁沿中心轨道分成若干小段。在每个小段上利用所得公式进行轨迹计算，得到自洽的解。然后重复此过程，作下一小段的计算，直到最后一个小段为止。     

战略防御与太空武器

 透过海湾战争的硝烟,人们惊奇地发现现代高科技已悄悄地渗透进了战争体系.不仅“电子对抗战”之类的新名词使人们大开眼界,而且在防御上也出现了新的突破.美国耗费了25年时间,22亿美元研制的“爱国者”反导弹导弹以80%的成功率拦截了伊拉克射向沙特与以色列的“飞毛腿”导弹.这是数千年战争史上矛与盾的竞争中,盾占了上风的一个例子.矛与盾这是战争双方必备的武器.在当今世界上,核战争的威胁并没有完全消失.世界的武器库中保存着足于毁灭人类文明的核武器.核打击力量加上各类中长程导弹、火箭、航天飞机、卫星、空间站等运载工具,已形成了战略上的进攻性威胁.作为一般战争规律,有矛必有盾,战略防御概念也必然会应运而生.因此有人说,这是新一轮的扩张军备的竞赛,也不算为过.     

投稿须知北大核心CSCD

1．投稿著作所有列名作者皆同意在投稿文章经本刊刊登后，其著作财产权即转让与《强激光与粒子束》编辑部，但作者仍保有著作人身权，并保有本著作未来自行集结、教学等个人使用之权利。论文发表前作者需和编辑部签署《著作权让与合同》。本刊审稿周期为一般为90天，在此期间请勿一稿两投；签署《著作权让与合同》后一稿两投将追究法律责任。超过6个月没有审稿结果，作者可自行处理。     

重要声明

<正>凡投《强激光与粒子束》杂志的论文必须担保系著作人之原创性著作,并且不涉及泄密问题和保密科研项目。若发生侵权或泄密问题,一切责任由著作人承担。因此投稿时请附论文作者所在单位保密委员会的论文《保密审查证明》(或介绍信等证明论文不涉及保密问题的材料)原件,由审查者签名并加盖单位公章。     

强流脉冲电子束处理亚稳β钛合金的组织演化北大核心CSCD

采用强流脉冲电子束对含有α+β两相的亚稳β钛合金进行了表面处理。处理使用的电子束加速电压为27 k V,脉冲次数分别为5,10和25次,脉冲持续时间为2μs。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射和X射线衍射等技术对处理后的样品表面形貌和组织结构进行分析。结果表明,5次脉冲处理样品表面呈现波状特征,增加脉冲处理,样品表面变得较为平坦且出现了层片状特征;处理后样品表层α相逐渐消失,出现了应力诱发的α′′马氏体组织。     

绝缘环打火研究

绝缘问题是高电压、高场强器件和设备中不可回避的问题,是决定器件、设备运行参数和稳定性的重要因素。针对一台直线感应加速器调试中出现的加速腔绝缘环在带束负载情况下的真空沿面闪络现象,进行了分析和研究。分析表明,在排除设计、材料、加工、洁净和真空度等常规异常因素后,导致绝缘环真空沿面闪络的可能因素是电子在绝缘环表面的吸附和累积,绝缘环上累积的电子来源和加速器中加速、传输的电子束的丢失有关。从加速腔工作状态出发,分析绝缘环表面积累电荷和丢失电子束的相关途径,进而提出相应的技术措施,以提高加速腔运行稳定性。