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径向电场中带电粒子束的质量分离

原子能科学技术 2014年第S1期48卷 28-32页

作者：赵海龙贾柏森刘洪臣王春生江滨浩哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江哈尔滨150001

带电粒子束已广泛应用于科学、工程和国民经济的诸多领域,而质量色散及分离是电磁质量分离器和谱仪等领域中的关键科学问题。本文推导离子束流在径向电场中的运动轨迹解析表达式,应用MATLAB模拟特征质量离子的聚焦轨迹。从轨迹图中可看... 详细信息

带电粒子束已广泛应用于科学、工程和国民经济的诸多领域,而质量色散及分离是电磁质量分离器和谱仪等领域中的关键科学问题。本文推导离子束流在径向电场中的运动轨迹解析表达式,应用MATLAB模拟特征质量离子的聚焦轨迹。从轨迹图中可看出,不同质量离子在径向电场中按质量聚焦,具有明显的分离效果。本文的研究结果为等离子体光学质量分离装置的研制奠定了理论基础,同时对于特殊位形电磁场控制带电粒子束等相关领域的研究具有一定的借鉴意义。

关键词：带电粒子束质量聚焦径向电场

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带电粒子束在磁镜中约束规律的研究

带电粒子束在磁镜中约束规律的研究

作者：王芳平西北师范大学

学位级别：硕士

在许多磁化等离子体中都可以观察到磁镜结构,包括研究热核聚变的开端磁镜装置、地球磁层等。对核聚变开端装置的研究引起了等离子体在磁镜中约束规律的全面研究。单个带电粒子及常规等离子体在磁镜中的运动规律已经有非常全面的理论和... 详细信息

在许多磁化等离子体中都可以观察到磁镜结构,包括研究热核聚变的开端磁镜装置、地球磁层等。对核聚变开端装置的研究引起了等离子体在磁镜中约束规律的全面研究。单个带电粒子及常规等离子体在磁镜中的运动规律已经有非常全面的理论和实验研究。而非中性等离子体束流在磁镜中的运动也是磁镜等离子体研究的一个重点。非中性等离子体束流在磁镜中的约束、径向和轴向演化、不稳定性等都是磁镜物理研宄的重要内容。同时,在不同磁镜场位形下非中性等离子体束流的变化也是一个重要的研宄内容。本文主要运用Particle-In-Cell算法(粒子云网格算法)借助VSim软件模拟了漂移麦克斯韦分布的非中性等离子体束流在简单磁镜中的约束、径向和轴向演化等。本文第二章简要介绍了PIC算法及VSim软件。首先我们介绍了粒子模拟方法的基本概念和流程。其中包括对等离子体以及场量的离散化、网格划分、时间步长选取,及带电粒子在电磁场中的推动过程。其次我们介绍了VSim软件的基本框架。本文第三章和第四章首先介绍了模拟中所采用的物理模型。然后详细的从两方面对质子束流(第三章)和电子束流(第四章)在磁镜中的运动做了分析。(1)磁镜对束流的约束效果,其一是不同磁镜场位形下束流的泄漏率和约束时间,结果显示磁镜比越大,磁镜对束流的约束效果越好;其二为固定磁镜场位形对不同参数束流的约束时间,结果显示束流的发射方向、发射速度、数密度等对约束时间有显著影响,适当的束流参数下约束时间可以达到最优。(2)质子束流在磁镜中径向和轴向的演化,结果显示被磁镜约束的带电粒子绕磁感线做回旋运动的同时,被两镜来回反射。最终显示带电粒子沿磁感线做周期振荡,我们发现振荡周期和粒子的初始能量、位置、速度等有关。

关键词：带电粒子束磁镜 PIC方法 VSim软件

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带电粒子束聚焦装置中的图像信号采集与显示

真空电子技术 1996年第6期9卷 33-37页

作者：王学超汪健如汪荣军山东烟台大学物理系清华大学电子工程系

本文介绍了带电粒子束聚焦装置中样品图像的采集与显示系统，着重介绍了国产ＭＣＰ的特点及其在信号接收中的应用经验，介绍了信号的放大与耦合，信号可同时送模拟显示器（ＣＲＴ）和计算机显示，一次扫描便可获得很清晰的图像。

关键词：带电粒子束图像采集微通道极电子束器件

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带电粒子束的等时周期场聚焦

高能物理与核物理 1997年第11期21卷 1046-1051页

作者：郁庆长中国科学院高能物理研究所

在质子直线加速器中经常利用等时周期场对粒子束进行聚焦。这种周期场的特点是周期长度不等而粒子经过每一周期的时间为常数，本文讨论等时周期场聚焦的基本理论，并将它推广到周期长度缓慢变化的周期场。

关键词：带电粒子束等时周期场聚焦粒子加速器

带电粒子束武器:我们应该研究吗?我们可能搞成吗?

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现代防御技术 1980年第2期 23-30页

作者：威廉 E.赖特王鑫泉美国海军少校

本文研究了用带电粒子束代替火炮和导弹的防空系统对付反舰导弹所带来的战术结果。“弹药”供应不再是一个问题,瞄准可能不再需要那么精确;甚至作战部队本身的组成亦要起变化。但是,有一个问题比这些问题更为重要——即这个系统将会成功... 详细信息

本文研究了用带电粒子束代替火炮和导弹的防空系统对付反舰导弹所带来的战术结果。“弹药”供应不再是一个问题,瞄准可能不再需要那么精确;甚至作战部队本身的组成亦要起变化。但是,有一个问题比这些问题更为重要——即这个系统将会成功呢,或者它仅仅是一种可望而不可及的东西呢?

关键词：带电粒子束加速器核设施反舰导弹战术

带电粒子束中的离散空间电荷效应及其计算方法

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西安交通大学学报 1984年第1期 75-85页

作者：唐天同西安交通大学电子工程系

带电粒子束中的离散空间电荷效应近来引起了很大的理论兴趣,并对电子与离子束曝光技术有重大实际意义.本文讨论了离散空间电荷相互作用及其导致的Boersch效应及束斑扩宽效应的基本物理特征和计算方法.基于两体相互作用的简化理论分析得... 详细信息

带电粒子束中的离散空间电荷效应近来引起了很大的理论兴趣,并对电子与离子束曝光技术有重大实际意义.本文讨论了离散空间电荷相互作用及其导致的Boersch效应及束斑扩宽效应的基本物理特征和计算方法.基于两体相互作用的简化理论分析得出了具有一般意义的定性结果.基于多体相互作用的数值模拟方法对于实际的电子和离子束曝光系统可能给出较精确的、有实际应用价值的结果.

关键词：电子注带电粒子束空间电荷大气体电荷电荷效应离散空间计算方法

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高能强流带电粒子束在介质中的传输研究

高能强流带电粒子束在介质中的传输研究

作者：胡星国防科学技术大学

学位级别：硕士

为了解决高能强流带电粒子束在稀薄介质中传输的问题,可采用等离子体通道的办法,即在稀薄介质中用激光打出等离子体通道,让带电粒子束从等离子体通道中通过,通过等离子体的电荷与电流中和效应来减小甚至抵消带电粒子束的自发电磁场。本... 详细信息

为了解决高能强流带电粒子束在稀薄介质中传输的问题,可采用等离子体通道的办法,即在稀薄介质中用激光打出等离子体通道,让带电粒子束从等离子体通道中通过,通过等离子体的电荷与电流中和效应来减小甚至抵消带电粒子束的自发电磁场。本文首先通过分析带电粒子的受力情况以及椭圆相图函数两种方法求出带电粒子束传输过程中外轮廓线的变化情况即包络方程,然后用数值计算的方法,对等离子体的电荷与电流中和效应的各种情况进行直观地说明,从而得出发射度、电荷中和因子、电流中和因子、电流强度等因素对束流传输的影响的重要结论。本文考虑的是均匀束、线性系统,采用傍轴近似,使问题得到简化,同时在吸收他人成果的基础上,力争在推导和描述方法上有所革新,更加简单明了,更加突出各物理量的意义,使它们在传输问题中的作用表现得更加清晰。进行较多的数值计算,同时与文献进行比较。为了说明背景粒子对束流的散射问题,本文采用Fokker-Planck方程、维里方程等处理碰撞系统的有效手段进行处理。首先从单粒子的相对论动力学方程出发,采用傍轴近似,得到粒子横向运动方程。截取粒子束的一个切片,对输运方程的碰撞项进行近似,就使得输运方程变为Fokker-Planck方程。之后以Fokker-Planck方程为基础,推导出Fokker-Planck方程的三个矩方程,分别为:质量流方程、动量密度方程、能量密度方程。由这三个方程推导出维里方程、能量方程,再对束流的空间分布进行假设,推导出粒子束的包络方程,根据此方程定性、定量的说明各种因素对粒子束半径的影响。物理方程的推导过程中在吸收他人成果的基础上体现自己的一些思想,力争使问题简洁易懂。最后用数值计算的方法,合理的运用一些简化和技巧,对各种讨论的情况进行直观地说明,同时与文献进行比较。本文对均匀束传输过程中的各种情况都进行了不同程度的探讨,力争对高能强流带电粒子束在等离子体通道中传输的问题有一个全面地阐述。

关键词：带电粒子束等离子体包络方程 Fokker-Planck方程维里方程