加速管中离子运动轨迹的计算Ξ-强激光与粒子束.PDF

　第 12 卷　第 1 期 强 激 光 与 粒 子 束 . 12, . 1　 V o l N o 　2000 年 2 月 H IGH POW ER LA SER AND PA R T ICL E BEAM S Feb. , 2000　 ( ) 文章编号: 1001- 4322 2000 01- 0103- 04 加速管中离子运动轨迹的计算 詹福如, 余增亮 ( 中国科学院等离子体物理研究所离子束研究室, 合肥 230031) 　　摘　要: 　根据静电透镜的聚焦规律, 采用微元模型进行积分, 导出了加速管中离子的运 动轨迹, 并根据轨迹特性对加速管的聚焦效应进行了讨论。结果显示, 加速管对离子轨迹的聚 焦效应受离子入射角和电极粗细的影响很大, 但几乎与其电极数量无关。 　　关键词: 　静电透镜; 加速管; 离子轨迹 + + 　　中图分类号: TL 501 . 7; O 463 . 2　　　　文献标识码:A 　　由多节圆筒电极所组成的加速管是一个静电透镜系统。离子在其中的运动轨迹与光学透镜系统中 的光路相似, 对此已早有研究, 但对加速管聚焦特点的讨论还不够明确[ 1～ 3 ] , 对离子轨迹的计算极为鲜 [ 4 ] 见 。本文先采用微元模型积分方法对加速管中的离子轨迹进行了比较简单的计算, 然后根据轨迹对加 速管的聚焦效应进行了讨论。 1　基本方程 　　由同轴相接的两个圆筒电极即组成一个单元静电透镜。若其连接缝隙很小, 则在短弱透镜近轴近似 下, 透镜的基本属性如下[ 2 ] 主点: Z (H ) = Z (H 1) = Z (H 2 ) = - 4x w ( 1) 焦点: Z (F 1) = - 16x 2w , 　Z (F 2 ) = 16x 2w (2) 系统焦距: f = 16x 2w (3) 其中 x = V (4) ( 且 w = 3; 是轴线上的电势; V 是两圆筒电极间的电位差, 这里已将圆筒电极直径作为单位长度 下 ) 同 , 坐标系的建立与几何光学的一致; Z 表示对应点的轴向坐标; 下标 1 表示物方, 下标 2 表示象方, 见 图 1。 ( ) ( ) 　　由方程 1 到 4 , 可求得焦距 1、2 f f f 1 = Z (H 1) - Z (F 1) = ( 1 - 14x )f (5)