The Sixth Overseas Chinese Physics Association ACCELERATOR SCHOOL Beijing,China,July 29 Augusr 72010 束流传输和束流操纵 (Beam Transport and Manipulation) 中国科学院高能物理研究所 唐靖宇 0CPA2010,北京，J1.YTag
束流传输和束流操纵 （Beam Transport and Manipulation) Beam Transport and Manipulation) 中国科学院高能物理研究所 唐靖宇 OCPA 2010， 北京， J. Y. Tang
主要内容 了引言 了束流光学的基本理论 了输运线线性光学设计的一般方法 了横向相空间的匹配 了纵向相空间的匹配 了束流的多路分束 了束晕刮除和动量分析 了 束流分布变换 CSNS输运线设计的例子 0CPA2010,北京，J.Y.Tang
主要内容 引言 束流光学的基本理论 输运线线性光学设计的一般方法 横向相空间的匹配 纵向相空间的匹配 束流的多路分束 束晕刮除和动量分析 束流分布变换 CSNS输运线设计的例子 OCPA 2010， 北京， J. Y. Tang
§1引言 束流传输 ●大型加速器的不同加速段之间通常需要束流输运线进行连 接，将从加速器引出的束流传送到各实验终端或靶站也需 要通过束流传输系统和束流分配系统来进行。 ●通常束流输运线的光学设计较环形加速器要简单一些，主 要是因为束流只是一次性通过（线性光学设计） ●没有束流加速问题 ·相空间匹配问题：横向相空间和纵向相空间中的匹配 ●空间位置安排相对来说也较环中的要轻松一些 束流操纵 ·束流至不同的后级加速器或实验站的分束 ●束晕的刮除 ·束流分布变换 ●电荷态分析和选择（特别是重离子束） 0CPA2010,北京，J.YTag
§1 引言 束流传输 大型加速器的不同加速段之间通常需要束流输运线进行连 接，将从加速器引出的束流传送到各实验终端或靶站也需 要通过束流传输系统和束流分配系统来进行。 通常束流输运线的光学设计较环形加速器要简单 通常束流输运线的光学设计较环形加速器要简单 些一 ，主 要是因为束流只是一次性通过（线性光学设计） 没有束流加速问题 相空间匹配问题：横向相空间和纵向相空间中的匹配 空间位置安排相对来说也较环中的要轻松一些 束流操纵 束流至不同的后级加速器或实验站的分束 束晕的刮除 束流分布变换 电荷态分析和选择（特别是重离子束） OCPA 2010， 北京， J. Y. Tang 电荷态分析和选择（特别是重离子束）
§2束流光学的基本理论 束流光学与束流动力学 。束流光学(beam optics):通常是处理加速器中的束流传输 段和电子显微镜（电子光学）中束流的运动规律，一般不 处理加速问题和多次循环问题，一般也不处理高阶场不稳 定性问题和束流集体不稳定性问题；采用与几何光学类似 的方法即线性矩阵方法的描述为主，配合一些色差和像差 的校正。 ●束流动力学(beam dynamics):通常是处理加速器中束流的 运动，包括加速过程、各种高阶场不稳定性和集体不稳定 性。在不考虑空间电荷效应和集体不稳定性的情况下，以 采用单粒子的跟踪方法为主。 ●二者之间是有交叉的，基本原理也是相近的。 束流光学的研究方法 ●描迹法 ●传输矩阵法 0CPA2010,北京，J1.YTag
§2 束流光学的基本理论 束流光学与束流动力学 束流光学(beam optics)：通常是处理加速器中的束流传输 段和电子显微镜 段和电子显微镜（电子光学）中束流的运动规律 中束流的运动规律，一般不 处理加速问题和多次循环问题，一般也不处理高阶场不稳 定性问题和束流集体不稳定性问题；采用与几何光学类似 的方法即线性矩阵方法的描述为主，配合一些色差和像差 的校正。 束流动力学(beam dynamics)：通常是处理加速器中束流的 运动，包括加速过程、各种高阶场不稳定性和集体不稳定 性。在不考虑空间电荷效应和集体不稳定性的情况下，以 采用单粒子的跟踪方法为主。 二者之间是有交叉的，基本原理也是相近的。 束流光学的研究方法 描迹法 OCPA 2010， 北京， J. Y. Tang 传输矩阵法
束流发射度、C-S不变量和刘 维定理 ●束流发射度： ·在相空间中包含一定粒子数比例 的相椭圆面积（π）。 [rms,95%,100%] 。椭圆方程： a.(22 6,(22)x2-26,12)x'+6,110x2=8 7 。束流矩阵的表示 01 a.-0.0wo.m 0,(11)0.12) (】 1o,1 V(22 ●刘维定理[横向运动中已有介绍] ·束流发射度在由电场和磁场组成 的加速器中运动时通常保持不变。 0CpA2010,北京，J.YTag
束流发射度、C-S不变量和刘 维定理 束流发射度： 在相空间中包含一定粒子数比例 的相椭圆面积（/π）。 [rms, 95%, 100%] 椭圆方程： 束流矩阵的表示 刘维定理[横向运动中已有介绍] 束流发射度在由电场和磁场组成 OCPA 2010， 北京， J. Y. Tang 的加速器中运动时通常保持不变