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第一章 引论1

1.1 背景1

1.2 脉冲功率技术3

1.2.1 马克斯发生器5

1.2.2 脉冲形成线7

1.2.3 开关14

1.2.4 真空二极管19

1.3 带电粒子束的定性行为21

1.3.1 真空螺线管磁场中的传输24

1.3.2 本底等离子体引起的电荷和电流中和26

1.4 宏观流体描述27

第二章 强流电子束和离子束的产生32

2.1 引言32

2.2 电子发射过程34

2.2.1 热阴极发射和光电发射34

2.2.2 场致发射35

2.2.3 爆炸电子发射39

2.3 高功率二极管中的电子流42

2.3.1 相对论性平面二极管44

2.3.2 顺电势流47

2.3.3 无箔二极管52

2.4 高功率二极管中的离子流57

2.4.1 空间电荷限制的双向流58

2.4.2 反射三极管60

2.4.3 磁绝缘离子二极管67

2.4.4 箍缩电子束二极管中时间相关的电子流和离子流71

2.5 提要75

第三章 强流粒子束在真空中的传输83

3.1 引言83

3.2 层流平衡的一般方程84

3.3 空间电荷限制电流91

3.3.1 无限长漂移空间内的薄环形束92

3.3.2 无限大一维漂移空间94

3.3.3 长漂移空间内求解极限电流的迭代方法96

3.3.4 任意几何形状漂移空间中空间电荷限制电流的上限97

3.3.5 一维漂移空间内非相对论性束波的频谱100

3.4 虚阴极的形成106

3.4.1 经典的静态理论106

3.4.2 不稳定流的预测108

3.4.3 单电荷层模型109

3.4.4 虚阴极的时间相关行为112

3.5 非中和相对论性电子束的层流平衡115

3.5.1 相对论性的刚性转子平衡115

3.5.2 相对论性的空心束平衡117

3.5.3 一般层流束平衡117

3.6 电子中和的强流离子束的真空传输126

3.6.1 共直线电子中和127

3.6.2 横向电子注入129

3.7 强流相对论性电子束的静电稳定性131

3.7.1 刚性转子平衡的稳定性134

3.7.2 空心束平衡的稳定性(吉卡特朗不稳定性)138

3.7.3 电子电子双流不稳定性142

3.8 提要145

第四章 强流束在等离子体中的传输153

4.1 引言153

4.2 电流中和154

4.3 宏观的束-等离子体平衡164

4.3.1 Bo=0时的温流体平衡165

4.3.2 放电通道中的温流体平衡167

4.3.3 具有轴向磁场的冷流体平衡168

4.4 宏观的束-等离子体不稳定性170

4.4.1 电阻性蛇管不稳定性171

4.4.2 腊肠不稳定性181

4.5 微观不稳定性186

4.5.1 电荷中和的电子束的稳定性(邦内曼不稳定性)187

4.5.2 稠密等离子体中电子束的稳定性(双流和回旋不稳定性)188

4.5.3 电磁丝裂[怀布尔(Weibel)]不稳定性194

4.6 线性相对论性电子束用于等离子体加热198

4.6.1 返回电流相互作用200

4.6.2 束电子流-等离子体电子流相互作用202

4.7 提要205

第五章 强流束通过中性气体的传输211

5.1 引言211

5.2 束引起的中性气体电离过程212

5.2.1 电子碰撞电离212

5.2.2 电子雪崩213

5.2.3 离子电离214

5.3 Ib／I1＜1 中性气体传输214

5.3.1 低气压范围214

5.3.2 中等气压范围216

5.3.3 高能束在高气压范围的传输217

5.4 ？中性气体传输220

5.4.1 低气压范围220

5.4.2 中等气压范围223

5.4.3 高气压范围227

5.5 Ⅰb＞ⅠA中性气体传输228

5.6 提要229

第六章 高功率相干辐射源232

6.1 相对论性微波磁控管232

6.1.1 起振现象235

6.1.2 阳极电路238

6.1.3 电子空间电荷与射频场的相互作用248

6.2 电子回旋脉塞(ECM)259

6.2.1 电子回旋脉塞的物理机制261

6.2.2 ECM机制的线性理论263

6.2.3 ECM不稳定性的非线性饱和机制271

6.3 自由电子激光(FEL)273

6.3.1 自由电子激光的物理机制275

6.3.2 喇曼散射范围的自由电子激光的线性理论283

6.3.3 自由电子激光的非线性饱和机制289

6.4 提要291

第七章 线性强流相对论性电子束的集体离子加速294

7.1 引言294

7.2 中性气体和真空二极管系统实验结果简介296

7.2.1 中性气体漂移管中的集体离子加速296

7.2.2 真空漂移管中的集体离子加速303

7.3 电离前沿加速器(IFA)305

7.4 波集体离子加速机制309

7.4.1 自共振加速器(ARA)311

7.4.2 会聚波导加速器(CGA)316

7.5 提要319

8.1 引言323

第八章 粒子束聚变概念323

8.2 靶丸内爆判据325

8.2.1 带电粒子的能量沉积329

8.2.2 靶丸压缩335

8.2.3 瑞利-泰勒不稳定性337

8.2.4 带电粒子束惯性约束聚变靶的设计338

8.3 电子束聚变概念347

8.3.1 真空二极管中的电子束聚变347

8.3.2 多路电子束叠加方案348

8.4 离子束聚变概念352

8.4.1 轻离子聚变途径353

8.4.2 重离子聚变途径362

8.5 提要364

参考文献367

索引395