《X射線(xiàn)自由電子激光物理導(dǎo)論》描述了X射線(xiàn)波段自由電子激光（free electron laser，F(xiàn)EL）的興起與發(fā)展，論述了電子束通過(guò)波蕩器時(shí)發(fā)出的電磁輻射，介紹了低增益 FEL 理論；也論述了高增益 FEL理論中的基本知識(shí)，包括微群聚概念以及麥克 斯韋波動(dòng)方程和弗拉索夫方程基本思想，同時(shí)根據(jù)傅里葉-拉普拉斯變換 來(lái)研究三維情況下的高增益 FEL 理論，可以考察電子回旋加速、橫向效應(yīng) 對(duì)增益長(zhǎng)度的影響，可用于 FEL 功率飽和的非線(xiàn)性區(qū)。在第6章中，討論了一維近似下處理高增益 FEL 的問(wèn)題，推導(dǎo)了一階耦合方程以及三階方程， 以明了 FEL 物理過(guò)程，該三階方程在 FEL 物理的線(xiàn)性區(qū)有效，此區(qū)的輸出 電場(chǎng)與輸入電場(chǎng)呈線(xiàn)性關(guān)系。在第 8 章簡(jiǎn)單地介紹了激光同步輻射光源。
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目錄
序
第1章 引言 1
參考文獻(xiàn) 9
第2章 波蕩器輻射 11
2.1 電子軌道 11
2.1.1 螺旋型波蕩器中的電子軌道 12
2.1.2 平面波蕩器中的電子軌道 14
2.2 回旋振蕩運(yùn)動(dòng) 16
2.2.1 平面波蕩器中電子的回旋振蕩運(yùn)動(dòng) 17
2.2.2 曲面波蕩器中電子的回旋振蕩運(yùn)動(dòng) 19
2.3 波蕩器輻射及其譜形 21
2.4 波蕩器輻射的角寬度 31
2.5 高次諧波 32
2.6 小結(jié) 35
參考文獻(xiàn) 35
第3章 低增益 FEL 理論 37
3.1 電子束與光波的能量交換 38
3.2 電子束團(tuán)內(nèi)坐標(biāo) 42
3.3 FEL 擺方程 44
3.4 相空間處理和 FEL 桶 47
3.5 高次諧波與修正波蕩器參量K 49
3.6 譜形 51
3.7 低增益 FEL 的小增益 52
3.8 小結(jié) 54
參考文獻(xiàn) 55
第4章 高增益 FEL 理論基本知識(shí) 56
4.1 微群聚的基本知識(shí) 56
4.2 麥克斯韋方程和電場(chǎng)波動(dòng)方程 61
4.3 高增益 FEL 中電場(chǎng)波動(dòng)方程的簡(jiǎn)化 62
4.4 電子分布函數(shù)和弗拉索夫方程 65
參考文獻(xiàn) 68
第5章 高增益 FEL 理論 (I) 69
5.1 高增益 FEL 擺方程 69
5.2 耦合麥克斯韋–弗拉索夫方程 72
5.3 高增益 FEL 一維理論 77
5.4 FEL 一維理論的初值問(wèn)題 81
5.4.1 FEL 放大器情況 81
5.4.2 SASE-FEL 情況 85
5.5 高增益 FEL 三維理論 94
5.6 回旋振蕩對(duì)高增益 FEL 的影響 101
5.7 高增益 FEL 相干性 114
5.8 小結(jié) 116
參考文獻(xiàn) 118
第6章 高增益 FEL 理論 (II) 119
6.1 FEL 中電場(chǎng)波動(dòng)方程的簡(jiǎn)化形式 119
6.2 FEL 中縱向電場(chǎng)及其與橫向電場(chǎng)的關(guān)系 122
6.3 高增益 FEL 的擺方程 (一階耦合方程) 123
6.4 電子分布函數(shù)和弗拉索夫方程 128
6.5 高增益 FEL 電場(chǎng)的積分微分方程和三階方程 131
6.6 高增益 FEL 電場(chǎng)三階方程之解 133
6.6.1 單能共振、無(wú)空間電荷效應(yīng)的理想情況 133
6.6.2 單能非共振、不考慮空間電荷效應(yīng)情況 134
6.7 高增益 FEL 的飽和 140
6.8 高增益 FEL 的線(xiàn)性區(qū)和非線(xiàn)性區(qū) 142
6.9 微群聚的模擬結(jié)果 145
6.9.1 空間電荷結(jié)構(gòu)的變化情況 145
6.9.2 FEL 增益過(guò)程中的相位演變 149
6.10 高增益 FEL 電場(chǎng)的積分微分方程的低增益極限 154
6.11 高增益 FEL 增益函數(shù)及譜帶寬度 155
6.12 小結(jié) 158
參考文獻(xiàn) 158
第7章 FEL 亮度和電子束參量要求 159
7.1 亮度 159
7.2 束電子能量 163
7.3 束電流 165
7.4 束能散度 168
7.5 發(fā)射度 169
7.6 自發(fā)波蕩器輻射和量子效應(yīng) 175
7.7 非理想因素影響匯總 178
參考文獻(xiàn) 179
第8章 激光同步輻射光源 181
8.1 簡(jiǎn)述 182
8.2 強(qiáng)激光場(chǎng)中的電子運(yùn)動(dòng) 184
8.3 散射輻射 188
8.3.1 線(xiàn)偏振情況 189
8.3.2 圓偏振情況 196
8.4 散射輻射的性質(zhì) 198
8.4.1 輻射功率 198
8.4.2 共振函數(shù)性質(zhì) 199
8.4.3 超強(qiáng)行為 201
8.5 散射輻射的非理性效應(yīng) 206
8.5.1 電子束能散度 206
8.5.2 電子束能量損失 207
8.6 激光同步輻射的通量和亮度 207
8.7 小結(jié) 209
參考文獻(xiàn) 211
致謝 213
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