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內容簡介：
《X射线自由电子激光物理导论》描述了X射线波段自由电子激光（free electron laser，FEL）的兴起与发展，论述了电子束通过波荡器时发出的电磁辐射，介绍了低增益 FEL 理论；也论述了高增益 FEL理论中的基本知识，包括微群聚概念以及麦克 斯韦波动方程和弗拉索夫方程基本思想，同时根据傅里叶-拉普拉斯变换 来研究三维情况下的高增益 FEL 理论，可以考察电子回旋加速、横向效应 对增益长度的影响，可用于 FEL 功率饱和的非线性区。在第6章中，讨论了一维近似下处理高增益 FEL 的问题，推导了一阶耦合方程以及三阶方程， 以明了 FEL 物理过程，该三阶方程在 FEL 物理的线性区有效，此区的输出 电场与输入电场呈线性关系。在第 8 章简单地介绍了激光同步辐射光源。
目錄
目录 序第1章 引言 1 参考文献 9 第2章 波荡器辐射 11 2.1 电子轨道 11 2.1.1 螺旋型波荡器中的电子轨道 12 2.1.2 平面波荡器中的电子轨道 14 2.2 回旋振荡运动 16 2.2.1 平面波荡器中电子的回旋振荡运动 17 2.2.2 曲面波荡器中电子的回旋振荡运动 19 2.3 波荡器辐射及其谱形 21 2.4 波荡器辐射的角宽度 31 2.5 高次谐波 32 2.6 小结 35 参考文献 35 第3章 低增益 FEL 理论 37 3.1 电子束与光波的能量交换 38 3.2 电子束团内坐标 42 3.3 FEL 摆方程 44 3.4 相空间处理和 FEL 桶 473.5 高次谐波与修正波荡器参量K 49 3.6 谱形 51 3.7 低增益 FEL 的小增益 52 3.8 小结 54 参考文献 55 第4章 高增益 FEL 理论基本知识 56 4.1 微群聚的基本知识 56 4.2 麦克斯韦方程和电场波动方程 61 4.3 高增益 FEL 中电场波动方程的简化 62 4.4 电子分布函数和弗拉索夫方程 65 参考文献 68 第5章 高增益 FEL 理论 (I) 69 5.1 高增益 FEL 摆方程 69 5.2 耦合麦克斯韦–弗拉索夫方程 72 5.3 高增益 FEL 一维理论 77 5.4 FEL 一维理论的初值问题 81 5.4.1 FEL 放大器情况 81 5.4.2 SASE-FEL 情况 85 5.5 高增益 FEL 三维理论 94 5.6 回旋振荡对高增益 FEL 的影响 101 5.7 高增益 FEL 相干性 114 5.8 小结 116 参考文献 118 第6章 高增益 FEL 理论 (II) 119 6.1 FEL 中电场波动方程的简化形式 1196.2 FEL 中纵向电场及其与横向电场的关系 122 6.3 高增益 FEL 的摆方程 (一阶耦合方程) 123 6.4 电子分布函数和弗拉索夫方程 128 6.5 高增益 FEL 电场的积分微分方程和三阶方程 131 6.6 高增益 FEL 电场三阶方程之解 133 6.6.1 单能共振、无空间电荷效应的理想情况 133 6.6.2 单能非共振、不考虑空间电荷效应情况 134 6.7 高增益 FEL 的饱和 140 6.8 高增益 FEL 的线性区和非线性区 142 6.9 微群聚的模拟结果 145 6.9.1 空间电荷结构的变化情况 145 6.9.2 FEL 增益过程中的相位演变 149 6.10 高增益 FEL 电场的积分微分方程的低增益极限 154 6.11 高增益 FEL 增益函数及谱带宽度 155 6.12 小结 158 参考文献 158 第7章 FEL 亮度和电子束参量要求 159 7.1 亮度 159 7.2 束电子能量 163 7.3 束电流 165 7.4 束能散度 168 7.5 发射度 169 7.6 自发波荡器辐射和量子效应 175 7.7 非理想因素影响汇总 178 参考文献 179第8章 激光同步辐射光源 181 8.1 简述 182 8.2 强激光场中的电子运动 184 8.3 散射辐射 188 8.3.1 线偏振情况 189 8.3.2 圆偏振情况 196 8.4 散射辐射的性质 198 8.4.1 辐射功率 198 8.4.2 共振函数性质 199 8.4.3 超强行为 201 8.5 散射辐射的非理性效应 206 8.5.1 电子束能散度 206 8.5.2 电子束能量损失 207 8.6 激光同步辐射的通量和亮度 207 8.7 小结 209 参考文献 211 致谢 213
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