强流相对论电子束的产生和聚焦_蔡红春_9787118109856

内容简介
本书是俄罗斯库尔恰托夫原子能研究院LIRudakov主编的一部论述相对论电子束和磁绝缘方面的专著。内容叙述从大型高功率脉冲装置建造问题开始，介绍了磁绝缘传输线的基本概念、基本理论、主要问题和实际应用，然后系统地讲述了强流脉冲相对论电子束的产生、传输、聚焦以及应用等物理和技术问题，*后结合实验研究结果介绍了强流相对论电子束的在凝聚态介质中产生冲击波和模拟高速冲击中的应用。
本书可供从事高功率脉冲技术、加速器、相对论电子学、强流束物理的理论研究和工程应用人员以及相关专业的高等院校教师、研究生参考。

前言
给读者呈送此书的同时，我们深信：在不久的将来，强流脉冲相对论电子束将会像
今天千伏电子束和激光那样在物理实验与生产中占据同样显著的位置。此前，需要
掌握建造简单且使用可靠的相对论电子束发生器，并充分地研究它们各种可能的应用。
本书没有打算叙述强流脉冲相对论电子束涉及的所有问题，这是一个正在发展的领域。本书是库尔恰托夫原子能研究院在此领域集体研究成果的反映。在20世纪70年代，库尔恰托夫原子能研究院就开始从事相对论电子束作为惯性热核聚变能源可能性的研究。通过与Efremov电物理所、苏联科学院西伯利亚分院强流电子学研究所等单位合作，并参考美国、日本、法国实验室的经验，库尔恰托夫原子能研究院提出了产生与传输太瓦级功率，以及相对论电子束产生、传输和聚焦的方法。本书的目的是介绍此领域的技术和物理现状，以及发展和应用前景。
19741984年，国内外出现了许多专著和概述，介绍产生高功率纳秒(脉冲)
电子束的技术问题、真空和低密度气体中强流相对论电子束的物理基础及其各种应用，
如超高频辐射的产生、离子的集体加速和受控热核聚变。
本书重点关注高电流密度和高功率密度粒子束物理，以及这些粒子束与稠密等离子
体的相互作用。在这些过程中可以将等离子体考虑为准中性的导电介质，这样就可以忽
略很多现象，如入射粒子束作用下气体的电离阶段、强流粒子束输出到真空或稀薄等
离子体时的截止。本书适合对用强流相对论电子束发生器来开展受控热核聚变研究、建造脉冲激光器和X射线辐射源、通过与物质的相互作用来进行材料的改性、高功率冲击波的产生等感兴趣的研究人员阅读。
本书第1章由M V Babeikin编写，第2章和56～59节由V D Korolev编写，第3章、47节和51～55节由A V Gordeev编写，第4章(除47节)由E Z Tarumov编写，第6章由B A Demidov编写，绪论和第5章部分章节由L I Rudakov编写。全书由L I Rudakov统稿。
作者

库尔恰托夫原子能研究院最早的名称是原子能研究所，在本书中多次使用了
上述两不同的名称，为了与原文保持一致，译文也分别使用对应的中文名称。

目录

第0章绪论
第1章高功率脉冲粒子束加速器建造的问题
1.1 引言
1.2 电磁储能
1.3 电场储能和形成线
1.4 电感储能脉冲发生器
1.4.1 电流准稳态输入的电感储能
1.4.2 由行波线馈能的电感储能
1.5 提高强流脉冲加速器电功率的途径
1.5.1 电介质特性比较
1.5.2 圆盘形传输线
1.6 提高强流加速器形成线和传输线输出功率的方法
1.6.1 真空磁绝缘线能流密度的提高
1.7 建造高功率加速器装置需解决的问题
第2章真空磁绝缘传输线
2.1 磁绝缘的物理概念
2.2 磁绝缘准稳态模式
2.2.1 小圆柱度均匀同轴线
2.2.2 锥形线
2.3 磁绝缘的波模式
2.3.1 磁绝缘波的传播
2.3.2 磁绝缘波峰结构
2.3.3 磁绝缘波的反射
2.3.4 能量传输效率
2.4 传输线中的损失
2.4.1 几何不均匀性
2.4.2 传输线中等离子体的运动
2.4.3 传输线中的离子流
2.4.4 非波动模式时传输线中能量的传输
2.5 磁绝缘传输线的应用
第3章磁绝缘理论
3.1 磁绝缘的动力学和流体动力学模型
3.2 电子流的布里渊模型
3.3 传输线中损失的分布
3.4 真空磁绝缘传输线中离子的运动
3.5 广义布里渊流
3.6 真空磁绝缘传输线中的不稳定性
3.7 短传输线中的非稳态模式和电报方程
3.8 真空传输线中的磁绝缘波和磁化电流
3.9 传输线中波的反射
3.10 传输线中磁绝缘波的演化和波阵面上的耗散作用
3.11 低密度等离子体磁绝缘传输线中的几个物理过程
第4章二极管中强流相对论电子束的产生与聚焦
4.1 问题的几个物理特性
4.2 阴、阳极等离子体的形成及其在强流二极管中的作用
4.3 平面电极强流二极管
4.3.1 无外磁场的二极管
4.3.2 处于外部纵向磁场中的二极管
4.4 刀边型强流二极管
4.4.1 处于外部磁场中的二极管
4.4.2 无外部磁场时的二极管
4.5 对称馈能环形强流二极管
4.6 强流二极管中相对论电子束的聚焦
4.6.1 小R/d二极管中的聚焦
4.6.2 大R/d二极管中的聚焦
4.6.3 二极管中有阴极凸起和等离子体射流时的聚焦
4.7 强流二极管理论
4.7.1 Child-Langmuir二极管
4.7.2 大长径比相对论二极管
4.7.3 外部磁场对相对论二极管的影响
4.7.4 强外磁场中的刀边型二极管
4.7.5 真空相对论二极管的数值计算
第5章强流相对论电子束在等离子体中传输
5.1 基本概念和理论
5.2 等离子体-粒子束系统中的螺旋型不稳定性
5.3 强流相对论电子束的共振电阻不稳定性
5.3.1 H=0时的共振电阻不稳定性
5.3.2 H0时的共振电阻不稳定性
5.4 等离子体-粒子束系统中的螺旋形共振电阻不稳定性
5.5 纵向强磁场下稠密等离子体中粒子束的不稳定性
5.6 相对论电子束的平衡
5.7 强流相对论电子束的共振电阻不稳定性（实验)
5.8 纵向强磁场中粒子束的共振电阻不稳定性（实验)
5.9 强流电子束沿等离子体通道的传播
第6章相对论电子束的应用
6.1 凝聚态介质中冲击波的激发和高压的产生
6.1.1 凝聚态介质中相对论电子束激发冲击波产生过程分析
6.1.2 电子束能量吸收区深度对冲击波特性的影响和相对论电子束焦斑上压力评估的定标率
6.1.3 冲击波参数测量方法和冲击波产生实验
6.1.4 氮化硼转变成类金刚石的相变实验
6.1.5 用现代强流加速器获得高压区状态方程可能性的评估
6.2 用强流相对论电子束模拟物体高速撞击障碍物
6.2.1 用强流相对论电子束模拟高速冲击的原理
6.2.2 强流相对论电子束模拟宇宙飞行器织女防护罩的破坏
附录符号表
参考文献

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