- •Часть II
- •ЦИКЛИЧЕСКИЕ УСКОРИТЕЛИ
- •ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
- •ОПИСАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
- •Варианты заданий
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
- •ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
- •ОПИСАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
- •ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •4.1. Матричная форма решения уравнений движения
- •Для частицы с равновесной энергией уравнение радиальных бетатронных колебаний в линейном приближении имеет вид [1–2]:
- •где h = 1/r0 – кривизна траектории, т.е. при рассмотрении канала без поворотных магнитов h = 0; p – импульс частицы; q – заряд частицы.
- •Для простоты рассмотрим только горизонтальное движение, а полученные выводы можно применять к вертикальному движению с учетом различия периодических коэффициентов фокусировки.
- •Тогда производная (4.26) примет вид
- •Приведя подобные члены в (4.40) и сравнив полученное выражение с левой частью равенства (4.37), легко получить следующие выражения:
- •Легко видеть, что (4.41) можно представить в матричном виде
- •5.3. Псевдогармонические бетатронные колебания
- •Рис. 5.4. Бетатронные функции структуры FODO:
- •6.3. Критическая энергия
- •ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
- •Быстрые клавиши Mathcad
- •Встроенные функции Mathcad
- •Тригонометрические функции
- •Функции Бесселя
- •Функции округления
- •Встроенные численные методы
|
|
|
|
Продолжение табл. П.2 |
|
|
|
|
|
Функция |
|
Обращение |
|
Описание |
|
Функции Бесселя |
|
||
Функция Бесселя: |
|
J0(x) |
|
|
- нулевого порядка |
|
|
х – аргумент |
|
- первого порядка |
|
J1(x) |
|
|
|
|
|
||
- произвольного порядка |
|
Jn(n, x) |
|
х – аргумент, n – порядок |
|
|
|
|
|
Модифицированная функция |
|
|
|
|
Бесселя: |
|
I0(x) |
|
|
- нулевого порядка |
|
|
х – аргумент |
|
- первого порядка |
|
I1(x) |
|
|
|
|
|
||
- произвольного порядка |
|
In(n, x) |
|
х – аргумент, n – порядок |
|
|
|
||
Логарифмические |
и потенциальные функции |
|||
Натуральный логарифм |
|
ln(x) |
|
х – аргумент |
|
|
|
|
х – аргумент, а – показа- |
Логарифм |
|
log(x, [a]) |
|
тель, если а=0, то вычис- |
|
|
|
|
ля-ется десятичный лога- |
|
|
|
|
рифм |
Экспонента |
|
exp(x) |
|
х – аргумент |
|
Функции округления |
|||
|
|
|
|
х – аргумент, n – порядок |
|
|
|
|
округления; если n=0, то |
Округление |
|
round(x, n) |
|
округление до целой вели- |
|
|
|
|
чины; если n<0, то округ- |
|
|
|
|
ление проводится до де- |
|
|
|
|
сят-ков, сотен, тысяч и т.д. |
Округление до целого |
|
trunc(x, n) |
|
х – аргумент |
Встроенные численные методы
Решение систем дифференциальных уравнений
|
|
у – вектор начальных дан- |
Метод Рунге – |
|
ных, [х1, x2] – диапазон ин- |
Кутта 4-го по- |
rkfixed(y,x1,x2,N,D) |
тегрирования, N – число |
рядка с посто- |
|
точек сетки, D – система |
янным шагом |
|
дифференциальных уравне- |
|
|
ний (или одно уравнение) |
|
158 |
|
|
|
Окончание табл. П.2 |
|
|
|
|
|
Функция |
Обращение |
Описание |
|
|
|
у – вектор начальных дан- |
|
Метод Рунге – |
|
ных, [х1, x2] – диапазон ин- |
|
|
тегрирования, N – число |
||
Кутта 4-го |
|
||
Rkadapt(y,x1,x2,N,D) |
столбцов в матрице, отобра- |
||
порядка с пе- |
|||
ременным |
|
жающей результат интегри- |
|
|
рования, D – система диффе- |
||
шагом |
|
||
|
ренциальных уравнений (или |
||
|
|
||
|
|
одно уравнение) |
|
|
|
у – вектор начальных дан- |
|
|
|
ных, [х1, x2] – диапазон ин- |
|
Метод |
|
тегрирования, N – число |
|
Bulstoer(y,x1,x2,N,D) |
столбцов в матрице, отобра- |
||
Булирха – |
|||
Штоера |
|
жающей результат интегри- |
|
|
рования, D – система диффе- |
||
|
|
||
|
|
ренциальных уравнений (или |
|
|
|
одно уравнение) |
|
|
Преобразования |
Фурье |
|
Прямое |
fft(v) |
v – вектор, содержащий 2n |
|
|
|
элементов, n – целое |
|
Обратное |
cfft(v) |
v – вектор, содержащий |
|
2n−1 +1 элементов, n – целое |
|||
|
|
||
|
Решение уравнений (систем уравнений) |
||
Системы ли- |
lsolve(M , v) |
Возвращает решение х сис- |
|
нейных урав- |
темы уравнений вида |
||
нений |
|
M x = v |
|
|
|
f (x ) – функция, корни ко- |
|
Поиск корней |
root(f (x), x,[a,b]) |
торой будут найдены, х – |
|
переменная, [a,b] – диапа- |
|||
уравнений |
|||
|
зон, в котором будет произ- |
||
|
|
||
|
|
водиться решение |
159
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Предисловие .................................................................................. |
3 |
|
Работа 1. Бетатрон......................................................................... |
5 |
|
Работа 2. Циклотрон...................................................................... |
24 |
|
Работа 3. Микротрон .................................................................... |
38 |
|
Работа 4. Фокусировка пучков заряженных частиц .................. |
50 |
|
Работа 5. |
Знакопеременная фокусировка пучков |
|
заряженных частиц. Фокусировка пучков |
|
|
в циклических ускорителях ...................................................... |
65 |
|
Работа 6. |
Синхротрон ................................................................... |
84 |
Работа 7. |
Электронный диод ....................................................... |
109 |
Работа 8. |
Ионный диод ................................................................ |
128 |
Приложение. Методические указания по пользованию |
|
|
математическим пакетом Mathcad ........................................... |
146 |
Редактор Е.Н. Кочубей
Подписано в печать 26.10.2007. |
Формат 60×84 1/16 |
Объем 10 п.л. Уч. изд. л. 10,5. |
Тираж 150 экз. |
Изд. № 3/8. |
Заказ |
Московский инженерно-физический институт (государственный университет). 115409, Москва, Каширское шоссе, 31 Типография издательства «Тровант», г. Троицк Московской обл.
160