[毕业论文] 基于CT算法的电子束相空间测量方法研究 [复制链接]

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毕业论文-基于CT算法的电子束相空间测量方法研究，共70页，22692字

中文摘要

加速器的应用领域中对高亮度电子束的需求日益增加，准确的测量出电子

束相空间分布有对高亮度电子束的产生有十分重要的意义。用 CT 算法重建电

子束相空间较四极透镜扫描法而言最大的有点在于无需对初始的相空间形状进

行假设，能够给出相空间的分布细节。

本文对 CT 算法的基本原理进行了研究，分别研究了滤波逆投影算法以及

代数重构算法，分析了各自算法的特点。紧接着介绍了束流传输的基本概念和

基本理论，以及强束流情况下使用 K-V 分布模型对束流传输矩阵进行线性空间

电荷力修正。而后阐述了 CT 算法重建相空间的基本原理，并给出了不考虑空

间电荷力的重建结果，同时也对空间电荷力较弱的情况进行了初步研究。

关键词：CT 算法；横向相空间；空间电荷力；相空间重建

ABSTRACT

Accelerator applications in high brightness electron beam increase the demand

for accurate measurement of beam phase space distribution. The computerized

tomography has been used to reconstruct the beam phase space distribution for years.

Compared to quadrupole-scanning technique, the advantage of this method is that it

has no assumption about the shape of phase space before measurement.

In this paper, we studied the principles of CT algorithms. We studied filtered

back-projection algorithm (FBA) and algebra reconstruct technique (ART). We also

analyzed the characteristics of each algorithm. Then we introduced the concept of

reconstruction phase space distribution by tomography. In order to take space charge

force into consideration we use the linear space charge force by introducing the K-V

distribution model. We give the reconstruction result of transverse phase space

without considering the space charge by simulation. And we give a preliminary

study on phase space reconstruction considering space charge force by program.

Keywords: CT algorithm; transverse phase space; space charge force; phase

space reconstruction

目录

第1 章

引言 ....... 1

1.1 电子束横向相空间测量的研究背景 . 1

1.1.1 短波长自由电子激光 ....... 1

1.1.2 国际直线对撞机 .... 1

1.2 CT 算法用于相空间测量的研究背景 .......... 2

1.3 论文主要内容 ..... 2

第2 章 CT 算法研究 .... 4

2.1 滤波逆投影算法 . 4

2.1.1 傅里叶切片定理 .... 4

2.1.2 滤波逆投影算法实现 ....... 6

2.1.3 滤波逆投影算法重建影响因素研究 .... 8

2.2 代数重建法........ 10

2.2.1 迭代算法基本概念 ..........11

2.2.2 加型 ART 算法 .... 12

2.2.3 乘型 ART 算法 .... 12

2.2.4 ART 算法重建影响因素研究 .. 12

第3 章 束流传输的基本理论 ......... 15

3.1 束流基本概念 ... 15

3.1.1 束流相空间 .......... 15

3.1.2 Liouville 定理....... 15

3.1.3 发射度 ........ 16

3.2 束流传输矩阵 ... 17

3.3 强流束的传输理论 ...... 19

3.3.1 K-V 分布特点 ...... 19

3.3.2 四极透镜中的强束流传输 ....... 20

3.3.3 方均根包络线方程 ......... 21

第4 章 CT 算法在横向相空间重建中的应用..... 22

4.1 重建基本原理 ... 22

4.2 程序模拟相空间重建 .. 24

4.2.1 相空间生成 .......... 25

4.2.2 相空间的传输 ...... 26

4.2.3 投影数据生成 ...... 27

4.2.4 未考虑空间电荷力的相空间重建 ...... 28

4.3 计算相空间旋转角 ........ 30

第5 章 考虑空间电荷力的相空间重建 ... 32

5.1 空间电荷力强弱判据 .. 32

5.2 程序模拟研究空间电荷力影响 ....... 32

5.3 考虑空间电荷力的重建方法 34

第6 章 结论 ..... 37

插图索引 .. 38

表格索引 .. 40

参考文献 .. 41

致谢....... 42

附录A 外文资料的调研阅读报告（或书面翻译） .... 44

附录B 模拟参数表 ... 62

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