| 摘要 | 第3-4页 |
| abstract | 第4-5页 |
| 第1章 引言 | 第11-19页 |
| 1.1 引言 | 第11页 |
| 1.2 基于等离子体的新型加速器 | 第11-13页 |
| 1.3 尾场中的电子注入 | 第13-15页 |
| 1.4 粒子模拟简介 | 第15-16页 |
| 1.5 论文意义及组织结构 | 第16-19页 |
| 第2章 尾波加速电子注入与束流品质概述 | 第19-27页 |
| 2.1 注入过程的哈密顿力学 | 第19-21页 |
| 2.2 描述束流品质的参数 | 第21-24页 |
| 2.2.1 发射度与Twiss参数 | 第22-23页 |
| 2.2.2 束流亮度 | 第23页 |
| 2.2.3 能散 | 第23-24页 |
| 2.3 束流品质的影响因素 | 第24-26页 |
| 2.3.1 横向发射度的影响因素 | 第24-25页 |
| 2.3.2 能散的影响因素 | 第25-26页 |
| 2.4 小结 | 第26-27页 |
| 第3章 基于电离注入高品质电子束的产生 | 第27-55页 |
| 3.1 激光电离注入简介 | 第27-28页 |
| 3.2 光致电离过程 | 第28-29页 |
| 3.3 束流驱动尾场中的横向激光对撞注入 | 第29-44页 |
| 3.3.1 注入的基本物理图像 | 第29-31页 |
| 3.3.2 三维PIC模拟结果 | 第31-32页 |
| 3.3.3 激光-电子束作用导致的热发射度 | 第32-37页 |
| 3.3.4 注入过程中的相混合 | 第37-38页 |
| 3.3.5 驱动束流强与等离子体参数的约束条件 | 第38-39页 |
| 3.3.6 激光光强抖动对于注入的影响 | 第39-40页 |
| 3.3.7 注入中的束团压缩机制 | 第40-44页 |
| 3.4 低能散单脉冲激光电离注入 | 第44-54页 |
| 3.4.1 中性气体原子的电离度 | 第44-45页 |
| 3.4.2 高斯激光束的电离注入程 | 第45-49页 |
| 3.4.3 电离电荷量的估计 | 第49页 |
| 3.4.4 紧聚焦近电离阈的电离注入 | 第49-54页 |
| 3.5 小结 | 第54-55页 |
| 第4章 基于密度调变注入高品质电子束的产生 | 第55-75页 |
| 4.1 密度调变注入简介及研究现状 | 第55-56页 |
| 4.2 束流驱动密度调变注入中高品质电子束的产生 | 第56-67页 |
| 4.2.1 注入过程的动力学 | 第56-63页 |
| 4.2.2 高品质束流的产生 | 第63-67页 |
| 4.3 级联的密度调变注入 | 第67-72页 |
| 4.3.1 自相似性与束流参数标度律 | 第67-69页 |
| 4.3.2 束流驱动的级联模拟 | 第69-71页 |
| 4.3.3 激光驱动的级联模拟 | 第71-72页 |
| 4.4 小结 | 第72-75页 |
| 第5章 抑制数值切伦科夫不稳定性的高阶FDTD算法及实现 | 第75-103页 |
| 5.1 数值切伦科夫不稳定性理论 | 第76-77页 |
| 5.2 现有抑制不稳定性的算法 | 第77-81页 |
| 5.2.1 谱空间电磁场求解器 | 第78-79页 |
| 5.2.2 有限差分-谱空间混合电磁场求解器 | 第79页 |
| 5.2.3 两种求解器的NCI特性及其局限性 | 第79-81页 |
| 5.3 改进型的高阶FDTD电磁场求解器 | 第81-89页 |
| 5.3.1 标准高阶FDTD电磁场求解器的NCI特性 | 第82-85页 |
| 5.3.2 改进型高阶FDTD电磁场求解器的构造方法 | 第85-87页 |
| 5.3.3 改进型高阶FDTD电磁场求解器的NCI特性 | 第87页 |
| 5.3.4 Courant稳定性条件 | 第87-89页 |
| 5.4 高阶FDTD电磁求解器中实现电荷连续性的方法 | 第89-90页 |
| 5.5 算法的并行化方案 | 第90-93页 |
| 5.6 并行模拟算例 | 第93-100页 |
| 5.6.1 相对论自由漂移等离子体 | 第93-94页 |
| 5.6.2 激光驱动的等离子体尾场 | 第94-96页 |
| 5.6.3 束流驱动的密度调变注入 | 第96-97页 |
| 5.6.4 相对论非碰撞等离子体激波 | 第97-100页 |
| 5.7 改进型的高阶FDTD电磁求解器的其他应用 | 第100-102页 |
| 5.8 小结 | 第102-103页 |
| 第6章 基于高梯度永磁四极铁组的发射度测量研究 | 第103-139页 |
| 6.1 激光尾场加速中横向发射度测量方法简介 | 第104-107页 |
| 6.1.1 微结构测量法 | 第104-105页 |
| 6.1.2 基于Betatron辐射的方法 | 第105-106页 |
| 6.1.3 高梯度永磁四极铁扫描法 | 第106-107页 |
| 6.2 高梯度永磁四极铁的设计与标定 | 第107-115页 |
| 6.2.1 Halbach型磁铁简介 | 第107-109页 |
| 6.2.2 磁铁设计 | 第109-110页 |
| 6.2.3 磁铁参数标定 | 第110-115页 |
| 6.3 误差及可靠性分析 | 第115-118页 |
| 6.3.1 磁铁高阶场的影响 | 第115页 |
| 6.3.2 磁铁组安装误差的影响 | 第115-118页 |
| 6.3.3 电子束指向抖动的影响 | 第118页 |
| 6.4 电离注入与发射度测量初步实验 | 第118-138页 |
| 6.4.1 实验平台及布局 | 第119-120页 |
| 6.4.2 测量束线设计 | 第120-122页 |
| 6.4.3 激光参数诊断 | 第122-124页 |
| 6.4.4 超音速气体喷嘴密度标定 | 第124-125页 |
| 6.4.5 成像系统分辨率测量 | 第125-129页 |
| 6.4.6 电荷量的估计 | 第129-130页 |
| 6.4.7 激光尾场加速稳定电子束的产生 | 第130-135页 |
| 6.4.8 发射度测量实验初步结果 | 第135-138页 |
| 6.5 小结 | 第138-139页 |
| 第7章 总结与展望 | 第139-142页 |
| 7.1 论文成果总结及创新点 | 第139-140页 |
| 7.2 未来工作展望 | 第140-142页 |
| 参考文献 | 第142-153页 |
| 致谢 | 第153-155页 |
| 附录A 关于物理量归一化的约定 | 第155-156页 |
| 附录B 公式(3-12)-(3-14)的推导 | 第156-159页 |
| 附录C 高斯脉冲激光注入程及电离电荷量推导 | 第159-164页 |
| C.1 Laplace渐进展开 | 第159页 |
| C.2 电离度的推导 | 第159-161页 |
| C.3 电子单位距离产额的推导 | 第161-162页 |
| C.4 注入程及电离电荷量的推导 | 第162-164页 |
| 附录D 色散微扰在改进型电磁求解器中的实现 | 第164-166页 |
| 附录E PSATD真空色散关系在改进型电磁求解器中的实现 | 第166-168页 |
| 附录F 永磁四极铁磁场测量中二极场的修正 | 第168-170页 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 | 第170-172页 |
