科學(xué)著作
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北京正負電子對撞機和北京譜儀(謝家麟主編)
文章來源:高能所學(xué)術(shù)秘書室  2010-09-29
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  北京正負電子對撞機和北京譜儀=Beijing Electron-Positron Collider and Beijing Spectrometer/謝家麟主編,-浙江:浙江科學(xué)技術(shù)出版社,1996年,ISBN 7-5341-0721-0/O·18 (372頁,740千字)

  顧 問:

  嚴濟慈 王淦昌 張文裕 趙忠堯 盧鶴紱 朱洪元

  主 編: 謝家麟

  編寫人員:(以姓氏筆畫為序)

  丁大釗 于鴻璇 王泰杰 王德武 毛慧順 方守賢 葉銘漢 呂繼華

  朱樟震 李 金 李建國 劉鳳琴 劉世耀 劉德康 杜文甫 吳水清

  吳靖民 余書炎 張 闖 張良生 郁忠強 羅應(yīng)雄 鄭志鵬 鄭林生

  冼鼎昌 顧樹棣 席德明 唐鄂生 海 洋 黃 濤 黃開席 盛華義

  崔化傳 崔明啟 巢志瑜 蔣建華 謝家麟 魏開煜

  責(zé)任編輯:褚天福 周偉元

  裝 幀:潘孝忠

  前 言

  北京正負電子對撞機、北京譜儀和北京同步輻射裝置是我國的一個學(xué)科綜合、技術(shù)復(fù)雜、規(guī)模龐大的科研工程,它以高能物理實驗研究為主,兼顧同步輻射應(yīng)用。它的建成標志著我國在這方面步入科技先進國家之林,為取得開創(chuàng)性研究成果和培養(yǎng)高水平人才創(chuàng)造了條件。

  這個偉大的成就是得來不易的,它的成功首先歸功于鄧小平等中央領(lǐng)導(dǎo)高瞻遠矚的決策和強有力的支持。它是改革開放政策的結(jié)果,是全國100多個單位大協(xié)作的結(jié)果,也是中國科學(xué)院高能物理研究所數(shù)百名科技工作者日夜拼搏、忘我工作的結(jié)果。

  在它立項建造之初的論證過程中,不少關(guān)心我國高能物理事業(yè)的同志也懷有一些顧慮,其中最重要的是:原來設(shè)想的物理窗口到建成之時還會存在嗎?技術(shù)要求如此之高的尖端科研工作我們有能力建成嗎?提出的建造費用合乎實際嗎?當(dāng)時我們只能根據(jù)調(diào)研和分析來論證,但到后來工程在預(yù)期之內(nèi)建成,實現(xiàn)正負電子對撞,并且短期中取得了t輕子質(zhì)量測量的優(yōu)異成果,這才用事實回答了同志們的關(guān)注,證實了我們的預(yù)言。

  此項工程中,北京正負電子對撞機包括直線加速器、輸運線、儲存環(huán)和束流監(jiān)測、控制等;北京譜儀包括探測器和電子學(xué)系統(tǒng)等;同步輻射裝置則包括光束線和實驗站等。這三大組成部分涉及的學(xué)科有高能物理、加速器、同步輻射、自動控制、快電子學(xué)、計算機等,而涉及的技術(shù)領(lǐng)域有高頻、強微波、高真空、高穩(wěn)電源、磁場獲得、束流監(jiān)測、精密加工、快速數(shù)據(jù)獲取和處理、同步輻射應(yīng)用等等,構(gòu)成了一個典型的大科學(xué)系統(tǒng),這些前沿學(xué)科和先進技術(shù)與我國科技現(xiàn)代化密切相關(guān),想必會引起眾多讀者(大學(xué)生、研究生和科研人員)的興趣。編寫本書的一個主要目的,就是系統(tǒng)地、全面地介紹工程的設(shè)計思想、技術(shù)路線、運行情況和取得成果,已饗讀者。

  另一方面,此書綜合了廣闊的科技領(lǐng)域,專業(yè)人員也可籍此突破專業(yè)的局限,了解局部在整體中的作用,統(tǒng)觀全局,認識全貌,滲透交流,融會貫通,才能找到科研工程總體性能改進提高的途徑,只有不斷地改進提高,精益求精,才能保持一個裝置的生命力,才能充分地發(fā)揮它的作用。

  本書編寫的特點之一是作者都來自對撞機、譜儀和同步輻射裝置設(shè)計和建造的第一線,內(nèi)容是他們切身的體會和實際經(jīng)驗。另一特點是把我們自己的工作放在國際發(fā)展的背景中描述。這樣,既可了解國際發(fā)展趨勢,又闡明了自身工作的特色。為了適應(yīng)不同專業(yè)背景的讀者,本書各章、節(jié)的開始,都首先介紹有關(guān)科技的基礎(chǔ)知識,但重點則體現(xiàn)于各種科技在本裝置中的具體應(yīng)用。

  編寫工作從1992年開始,到1994年結(jié)束,由于時間限制和人員變動,我們不可能把裝置有關(guān)問題的最新進展都包括進來,幾十人分頭編寫,文筆、風(fēng)格難求一致,內(nèi)容取舍及重點掌握不能盡如人意,錯誤之處,也在所難免,尚望廣大讀者給予指正。書中個別采用實用單位表示的公式中,物理量后緊跟單位,并用括號注出,以便于閱讀和使用。

  此書在編寫過程中,曾得到中國科學(xué)院高能物理研究所的大力支持,在此謹致謝意。

  最后,愿以此書獻給北京正負電子對撞機、北京譜儀和北京同步輻射裝置的創(chuàng)業(yè)者和正在該裝置上拼搏奉獻的全體人員!

  謝家麟 1995年12月

  目 錄

  第一篇 加 速 器

  第一章 對撞機的工作原理

  第一節(jié) 對撞束方法

  第二節(jié) 對撞機的亮度

  第三節(jié) 北京正負電子對撞機

  第二章 注入器—直線加速器

  第一節(jié) 概述

  第二節(jié) 基本原理

  第三節(jié) 加速管

  第四節(jié) 電子槍

  第五節(jié) 聚束系統(tǒng)

  第六節(jié) 微波功率源

  第七節(jié) 束流的聚焦和導(dǎo)向

  第八節(jié) 真空系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)

  第九節(jié) 控制系統(tǒng)

  第十節(jié) 正電子源

  第十一節(jié) 試驗束

  第三章 輸運線和儲存環(huán)

  第一節(jié) 概述

  第二節(jié) 束流動力學(xué)

  第三節(jié) 高頻加速系統(tǒng)

  第四節(jié) 磁鐵系統(tǒng)

  第五節(jié) 磁鐵電源

  第六節(jié) 真空系統(tǒng)

  第七節(jié) 束流輸運線

  第八節(jié) 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及準直測量

  第四章 束流測量與自動控制

  第一節(jié) 束流診斷系統(tǒng)

  第二節(jié) BEPC控制系統(tǒng)

  第五章 輻射場的測量與防護

  第一節(jié) BEPC加速器輻射場的特征

  第二節(jié) 電離輻射測量技術(shù)

  第三節(jié) 輻射防護

  第二篇 北京譜儀

  第一章 北京譜儀概述

  第一節(jié) 高能物理

  第二節(jié) 北京譜儀概述

  第二章 北京譜儀探測系統(tǒng)

  第一節(jié) 中心漂移室

  第二節(jié) 主漂移室

  第三節(jié) 飛行時間計數(shù)器

  第四節(jié) 簇射計數(shù)器

  第五節(jié) m子計數(shù)器

  第六節(jié) 亮度探測器

  第七節(jié) 螺線管電磁鐵

  第八節(jié) 氣體系統(tǒng)

  第三章 北京譜儀電子學(xué)系統(tǒng)

  第一節(jié) 北京譜儀電子學(xué)系統(tǒng)的特點

  第二節(jié) 譜儀電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計

  第三節(jié) 漂移室電子學(xué)系統(tǒng)

  第四節(jié) 飛行時間計數(shù)器電子學(xué)系統(tǒng)

  第五節(jié) 簇射計數(shù)器電子學(xué)系統(tǒng)

  第六節(jié) m子計數(shù)器電子學(xué)系統(tǒng)

  第七節(jié) 環(huán)境參量監(jiān)測系統(tǒng)

  第八節(jié) 電子學(xué)系統(tǒng)的計算機校準

  第九節(jié) 系統(tǒng)總體安裝工藝

  第四章 物理實驗與物理分析

  第一節(jié) 在線數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)

  第二節(jié) 離線數(shù)據(jù)分析

  第三節(jié) 初步物理結(jié)果

  第三篇 同步輻射

  第一章 同步輻射光源

  第一節(jié) 同步輻射與電子儲存環(huán)

  第二節(jié) 彎轉(zhuǎn)磁鐵的同步輻射光源

  第三節(jié) 插入件(周期性的磁鐵結(jié)構(gòu))

  第四節(jié) BSRF上的插入件設(shè)計

  第二章 同步輻射的光學(xué)系統(tǒng)

  第一節(jié) 概述

  第二節(jié) 反射鏡系統(tǒng)

  第三節(jié) 光柵單色器系統(tǒng)

  第四節(jié) 晶體單色器

  第五節(jié) 光子探測器

  第三章 北京同步輻射實驗裝置

  第一節(jié) 前端區(qū)及扭擺磁鐵

  第二節(jié) 硬X光束線

  第三節(jié) 4B9與X光束線

  第四節(jié) 3B1與軟X光束線

  第四章 同步輻射的應(yīng)用

  第一節(jié) 同步輻射的發(fā)展及其重要性

  第二節(jié) X射線衍射和非彈性散射

  第三節(jié) X射線形貌術(shù)

  第四節(jié) 同步輻射X射線熒光分析

  第五節(jié) X射線吸收精細結(jié)構(gòu)

  第六節(jié) 同步輻射光電子能譜

  第七節(jié) 軟X射線光學(xué)多層膜及軟X射線顯微術(shù)

  第八節(jié) 同步X射線光刻

  主要參考文獻

  后 記

  


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