Введение
ГЛАВА 1. Задача оптимизации систем формирования нерелятивистских пучков заряженных частиц 17
1.1. Постановка задачи оптимизации 17
1.2. Методы поиска экстремума функционала качества 20
1.2.1. Метод усредненного градиента 20
1.2.2. Метод Бокса-Уилсона 21
1.2.3. Метод оврагов 30
1.3. Методика оптимизации систем формирования 32
ГЛАВА 2. Моделирование электрических полей 33
2.1. Учет кулоновского взаимодействия методом макрочастиц 33
2.2. Расчет внешних полей 41
2.2.1. Метод сеток 42
2.2.2. Метод Монте-Карло 50
ГЛАВА 3. Проблема минимизации роста эмиттанса низкоэнергетического пучка заряженных частиц на выходе системы формирования 52
3.1. Аксиально-симметричный пучок 52
3.1.1. Математическая модель 52
3.1.2. Минимизация роста эмиттанса протонного пучка 57
3.2. Пучок произвольного поперечного сечения 68
3.2.1. Математическая модель 68
3.2.2. Минимизация роста эмиттанса пучка ионов Н~ на выходе согласующей ионно-оптической системы инжектора линейного ускорителя при двух управляющих параметрах 73
ГЛАВА 4. Проблема согласования низко энергетического пучка заряженных частиц на выходе системы формирования с аксептансом последующей ускоряюще-фокусирующей структуры 75
4.1. Математическая модель 76
4.2. Согласование пучка ионов Н~ на выходе оптического канала системы инжекции с аксептансом линейного ускорителя 79
4.3. Сравнительный анализ характеристик согласующей системы инжектора ионов Я" в линейный ускоритель, состоящей из круглых или эллиптических электродов 84
4.4. Согласование пучка ионов Н~ на выходе оптического канала системы инжекции с аксептансом циклотрона TRIUMF 87
4.5. Моделирование трехмерной динамики пучка ионов Н~ в
системе инжекции циклотрона TRIUMF при различных токах 90
ГЛАВА 5. Комплекс программ для решения задач анализа, расчета и оптимизации систем формирования нерелятивистских пучков заряженных частиц 94
5.1 Описание комплекса программ 94
5.2 Тестирование подпрограмм, входящих в комплекс 100
Заключение 106
Литература
