参数激励与大振幅近似下晶体摆动场的转动解

在经典力学框架内和偶极近似下,从势和场的观点出发,把晶体摆动场中的粒子运动方程化为了具有阻尼项和参数激励项的广义Mathieu方程,并对特殊情况下的Mathieu方程、摆方程和倒置摆方程进行了讨论.导出Mathieu方程的三种标准形式,分析了摆方程的三类轨道以及倒置摆的稳定区和不稳定区.用多尺度法找到了纯转动态的近似解和系统的临界曲线.指出了粒子的纯转动态就是准沟道态,准沟道粒子的电磁辐射就是准沟道辐射.     

周期场中片状束输运的分叉与混沌行为

强流技术的基本问题之一是它的空间电荷和束流的稳定性。利用片状束在周期场中的聚焦和输运可将问题减至最小。引入非线性和运动阻尼,在经典物理框架内,把周期场中片状束的冷腔运动方程化为广义的Mathieu方程。利用Melnikov方法分析了系统的次谐分叉和Smale马蹄混沌;并对系统的临界条件进行了讨论。结果表明,系统稳定性与它的参数有关,只需适当调节参数原则上可以保证系统的稳定性。     

倒置摆的有效势与晶体摆动场辐射的稳定性

在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为倒置摆方程.在线性近似下,分别用参数变易法和LP方法讨论了无阻尼情况下系统的一阶不稳定区.在非线性近似下,用有效势分析了系统的稳定性,并对普通摆和倒置摆进行了统一描述.结果表明,系统的稳定性与阻尼有关,阻尼越大稳定性越好;指出了普通摆描述的沟道粒子的运动行为,系统的平衡位置过支点垂直向下;倒置摆描述了带电粒子在周期弯晶中的准沟道行为,平衡状态过支点垂直向上.     

Mathieu方程的不稳定区及其晶体摆动场辐射的稳定性

从势和场的观点出发,在经典力学框架内和线性近似下,把粒子的运动方程化为Mathieu方程。利用多尺度方法求出了系统的周期解以及相应的过渡曲线,并讨论了系统的稳定性。结果表明,系统的稳定性与弯晶曲率有关,曲率越大稳定性越差。这就是说,试图利用晶体摆动场辐射作为短波长相干光源时,系统稳定性必须充分考虑。     

带电粒子面沟道辐射的混沌行为

考虑了带电粒子沟道辐射的衰减和晶格场的周期性,把粒子运动方程化为具有弱阻尼和弱激励的摆方程。讨论了带电粒子面沟道辐射的混沌(Chaos)行为,计算了系统的Melnikov函数,导出了系统的阈值和通向混沌的可能途径。     

混合激励与应变超晶格系统沟道运动的临界特征

从势和场的观点出发讨论了带电粒子在应变超晶格中的运动行为.在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为具有阻尼项和混合激励项的广义摆方程.利用Melnikov方法讨论了系统的临界性质与混沌行为.结果表明,系统的混沌行为与它的参数有关,适当调节参数,就可以原则上保证系统的稳定性.     

时空周期场与非相对论粒子的电磁辐射

寻找新光源,特别是短波长激光光源引起了人们的广泛兴趣.在时空周期场中运动的带电粒子表现出了预期的行为.指出了置于外场中的超晶格是典型的时空周期场.假设掺杂超晶格的导带底是周期调制的,在经典力学框架内,将非相对论粒子在时空周期场中的运动方程化为带有阻尼项和受迫项的摆方程.在无阻尼情况下,利用摄动法导出了系统的一阶近似解,讨论了高次谐波辐射和辐射强度;用Hamiltonian原理和相平面方法讨论了系统的稳定性.在阻尼情况下,利用Melnikov方法讨论了系统的临界特征和混沌行为.结果表明,非相对论粒子的高次谐波辐射存在局部极大,可望作为短波长激光光源.由于系统的稳定性与它的参数有关,只需适当调节这些参数,系统的稳定性就能得到保证.     

晶体摆动场辐射与共振线附近的动力学行为

在人们寻找新光源,特别是短波长激光光源的探索中弯晶起到了十分重要的作用,参数X-射线辐射射和晶体摆动场辐射引起了人们极大注意。为了成功获得参数X-射线辐射和晶体摆动场辐射,系统必须是稳定的。分析了晶体弯曲、辐射衰减、晶格热振动、电子多重散射和相互作用的非线性等因素对系统稳定性的影响。在经典力学框架内和小振幅近似下,把粒子运动方程化为了具有阻尼项、受迫项和固定力矩的广义摆方程。用摄动法讨论系统在1/2和1/3超共振附近的运动行为,发现了共振曲线的后弯和跳跃现象。临界条件的分析表明,系统的稳定性与它的参数有关,适当调节系统参数,就可以保证系统是稳定的。     

受迫摆方程与准沟道辐射的稳定性

从受迫摆方程出发导出了系统的频率响应,并从Mathieu方程的稳定区和不稳定区讨论了系统的稳定性。指出了粒子的准沟道运动可以用周期转动解来描述,并利用系统的周期倍分叉、跳跃现象和弛豫行为讨论了准沟道粒子运动的稳定性。结果表明,适当选择参数,系统的稳定性是可以保证的。     

周期弯晶摆动场辐射的混沌振荡

周期弯曲晶体中做沟道运动的带电粒子,在沟道辐射的同时,还将产生摆动场辐射.引入正弦平方势,并考虑运动阻尼和非线性影响,在经典力学框架内和偶极近似下,把粒子的运动方程化为具有阻尼项和受迫项的摆方程.利用梅利尼科夫(Melnikov)方法分析了异宿轨道的分叉与系统进入斯梅耳(Smale)马蹄意义下的混沌行为.结果表明,系统进入混沌的临界条件与它的具体参数有关,只需适当调节这些参数就可以原则上避免或控制混沌,从而进一步保证系统有效输出x-激光或γ-激光.     

应变超晶格中粒子运动的混沌不稳定性

利用Fourier展开,将应变超晶格中的粒子运动问题转化为多频激励的摆方程问题.用Melnikov方法和Lyapunov方法讨论了系统的稳定性,并对双频激励和单频激励进行了具体分析.结果表明,多频激励系统可通过奇阶次谐分叉进入混沌;当阻尼系数比较大或激励强度比较弱时系统是稳定的.     

基于电子的晶体摆动场辐射及其稳定性

在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为了具有阻尼项和受迫项的摆方程.用Hamiltonian原理和相平面方法讨论了系统的稳定性,并对系统的退道系数、退道长度进行了分析.结果表明,电子和正电子面沟道辐射除了能量适用范围不同外,二者非常类似.它们都可以利用声学方法、机械方法或梯度掺杂法等方法将晶体周期弯曲,而且可以利用现有的加速器提供所需要的粒子束.     

高频调制与储存环中粒子纵向运动的稳定性

考虑到运动阻尼、高频噪声和系统非线性等因素的影响,把储存环的同步运动方程化为含有阻尼项、受迫项和高阶相移因子的非线性微分方程。用摄动法导出了系统的近似解,并分析了系统在共振线附近的运动行为。揭示了系统跳跃现象和临界特征,分析了系统的数学稳定性和物理稳定性。结果表明,当三阶非线性相移因子小于零时,系统可以实现三束储存。     

非谐激励与周期弯晶中粒子运动的混沌行为

利用Melnikov方法讨论了非谐激励系统的混沌行为,并在极限情况κ→0下,把非谐激励转化为谐波激励,而运动方程化为倒置摆方程.倒置摆方程描写了带电粒子在周期弯晶中翻越势垒的横向运动行为.结果表明:系统的稳定性与参数有关,适当调整参数就能保证系统是稳定的;即使保持参数不变,调整系统初始状态也可以使系统完成从无序向有序,或者从有序向无序转换.