基于Cherenkov自由电子脉塞的理论及应用研究

　　《基于Cherenkov自由电子脉塞的理论及应用研究》系统阐述了Cherenkov自由电子脉塞的基本理论、数值计算方法及其应用。本书内容包括基于反常多普勒效应的电子回旋脉塞的大信号非线性理论、自洽非线性理论、小信号线性理论、互作用效率提高的理论与技术实现；对这些理论在带电粒子加速中的技术应用做了介绍；对粒子加速器及其理论也做了简要介绍。 本书可供高等院校电子科学与技术、电磁场与电磁波相关专业的本科生和研究生查阅使用，也可供电磁场与电磁波、电子科学与技术的相关研究人员、技术人员参考。

　　孔令宝，北京工商大学理学院物理系，讲师， 工作经历 2016.7-至今 北京工商大学理学院物理系 2014.4-2016.7 北京大学信息学院电子系全职博士后. 2008.5-2014.4 北京化工大学，理学院电子科学与技术系，讲师 教育经历： 2005/3-2008/3，中国科学院电子学研究所，物理电子学，博士，导师：刘濮鲲 2001/9-2004/7，北京大学，力学系流体力学专业，硕士，导师：陈国谦 1995/9-1999/7，南京大学，物理系微电子学与固体电子学专业，学士 科研工作：开展了物理电子学等领域的研究工作，已发表文章13篇，包括Scientific Reports影响因子：5.078；以及本领域知名的国际刊物 Physics of Plasmas、Applied Physics Letters等；累计发表SCI论文30余篇。

第1章 绪论001
1.1引言/002
1.2电子回旋脉塞概述/003
1.3基于反常Doppler效应的电子回旋脉塞的研究现状/004
1.3.1反常Doppler电子回旋脉塞理论方面的研究现状/005
1.3.2反常Doppler电子回旋脉塞实验方面的研究现状/007
1.4本书的内容与安排/009
参考文献/014

第2章 基于反常Doppler效应的电子回旋脉塞的机理、特点及应用020
2.1反常Doppler效应的初等量子解释/021
2.2反常Doppler效应的经典解释/024
2.3关于注-波互作用谐振条件的简单说明/026
2.4关于注-波互作用过程中“群聚”的简单说明/026
2.5反常Doppler电子回旋脉塞的一些特点/027
2.6反常Doppler效应的其他应用/028
参考文献/028

第3章 相对论性电子在圆偏振电磁波中的运动031
3.1引言/032
3.2电子在沿外加磁场方向传播的圆偏振电磁波中的运动/033
3.3非共振情形下电子位置、动量和能量表示成ξ的函数/034
3.4非共振情形下电子位置、动量和能量表示成z或 t的函数/036
3.4.1理论分析/036
3.4.2数值模拟及讨论分析/038
3.5共振情形下电子运动的研究/052
3.5.1理论分析/052
3.5.2数值模拟及分析讨论/053
参考文献/059

第4章 大信号非线性理论062
4.1引言/063
4.2电子能量的非线性方程的推导/063
4.3注-波相互作用效率的研究/066
4.4注-波相互作用的数值模拟/068
4.5返波非线性相互作用过程的研究/069
参考文献/071

第5章 自洽非线性理论073
5.1引言/074
5.2自洽非线性方程组的推导/074
5.3自洽非线性方程组的大信号近似/078
5.4数值模拟/080
5.4.1饱和效率与外加场之间的关系/080
5.4.2饱和效率与电子注初始能量之间的关系/081
5.4.3饱和作用距离与电子注初始能量之间的关系/082
5.4.4作用效率及相位差随作用距离的变化/082
5.4.5小信号情况下增益随作用距离的变化关系/084
参考文献/085

第6章 小信号线性理论——冷流体近似法086
6.1引言/087
6.2普遍的色散关系/087
6.3小信号冷流体近似法/089
6.4负能量波与反常Doppler效应/093
参考文献/094

第7章 小信号线性理论——Vlasov方程096
7.1引言/097
7.2Vlasov方程的线性化及其解/097
7.3电子注动量为任意分布情形下的色散关系/099
7.4电子注动量为Dirac Delta分布的情形/104
7.5电子注动量为相对论Lorentz分布的情形/105
参考文献/106

第8章 电子束的速度零散对激发电磁波的影响108
8.1引言/109
8.2理论公式/109
8.3数值模拟及讨论/112
参考文献/115

第9章 渐变磁场法提高激发电磁波的效率117
9.1引言/118
9.2一般公式以及互作用效率提高机制/118
9.3数值验证/122
参考文献/125

第10章 渐变等效折射率方法提高效率127
10.1引言/128
10.2渐变折射率方法的一般公式/129
10.3数值计算及理论解释/130
参考文献/134

第11章 慢圆偏振电磁波对带电粒子束的自洽非线性加速136
11.1带电粒子加速过程的简单介绍/137
11.2带电粒子加速的机制以及相关方程组/137
11.3数值模拟结果/140
11.4本章总结/142
参考文献/143

第12章 渐变等离子体折射率的带电粒子加速144
12.1引言/145
12.2理论模型/146
12.3结果与讨论/147
12.4小结/150
参考文献/150

第13章 基于类表面等离子体激元电子加速152
13.1引言/153
13.2理论模型/154
13.3结果和讨论/155
13.4SSP波加速连续注入电子束的物理机制/157
13.5本章总结/160
参考文献/160

第14章 粒子加速器及理论机制简介163
14.1与粒子加速器有关的早期物理进展/164
14.2加速器的粒子源/168
14.2.1辉光放电管/169
14.2.2Pierce电子枪/171
14.2.3Kino电子枪/175
14.2.4磁控注入枪/177
14.3粒子加速器的主体/177
14.3.1直线型加速器/178
14.3.2圆形加速器/186
参考文献/196