周期聚焦通道中自洽粒子相空间分布问题

在通过传输通道时保持稳态的带电粒子束由“自洽”相空间分布表示。作为出发点，我们假设外部聚焦力连续作用于束流。若刘维尔定理适用，则存在无穷多种自洽粒子相空间分布。本文回顾了针对给定相空间密度函数确定聚焦系统哈密顿量的方法。随后，对该哈密顿量进行正则变换，得到适用于通过非连续传输系统的束流所对应的适当哈密顿量。研究表明，若束流沿通道保持旋转对称，则总横向束流能量为守恒量。由此可得出结论：带电粒子束可无质量损失地通过周期螺线管通道传输。我们在论文第二部分给出的计算机模拟证实了这一结果。相比之下，周期四极通道的模拟显示出 rms（均方根）发射度存在微小但恒定的增长率。