孔令寶，北京工商大學理學院物理繫，講師，

工作經歷

2016.7-至今   北京工商大學理學院物理繫

2014.4-2016.7  北京大學信息學院電子繫全職博士後.

2008.5-2014.4  北京化工大學，理學院電子科學與技術繫，講師

教育經歷：

2005/3-2008/3，中國科學院電子學研究所，物理電子學，博士，導師：劉濮鯤

2001/9-2004/7，北京大學，力學繫流體力學專業，碩士，導師：陳國謙

1995/9-1999/7，南京大學，物理繫微電子學與固體電子學專業，學士

科研工作：開展了物理電子學等領域的研究工作，已發表文章13篇，包括Scientific Reports影響因子：5.078；以及本領域知名的國際刊物 Physics of Plasmas、Applied Physics Letters等；累計發表SCI論文30餘篇。

第1章  緒論001

1.1引言/002

1.2電子回旋脈塞概述/003

1.3基於反常Doppler效應的電子回旋脈塞的研究現狀/004

1.3.1反常Doppler電子回旋脈塞理論方面的研究現狀/005

1.3.2反常Doppler電子回旋脈塞實驗方面的研究現狀/007

1.4本書的內容與安排/009

參考文獻/014



第2章  基於反常Doppler效應的電子回旋脈塞的機理、特點及應用020

2.1反常Doppler效應的初等量子解釋/021

2.2反常Doppler效應的經典解釋/024

2.3關於注-波互作用諧振條件的簡單說明/026

2.4關於注-波互作用過程中“群聚”的簡單說明/026

2.5反常Doppler電子回旋脈塞的一些特點/027

2.6反常Doppler效應的其他應用/028

參考文獻/028



第3章  相對論性電子在圓偏振電磁波中的運動031

3.1引言/032

3.2電子在沿外加磁場方向傳播的圓偏振電磁波中的運動/033

3.3非共振情形下電子位置、動量和能量表示成ξ的函數/034

3.4非共振情形下電子位置、動量和能量表示成z或 t的函數/036

3.4.1理論分析/036

3.4.2數值模擬及討論分析/038

3.5共振情形下電子運動的研究/052

3.5.1理論分析/052

3.5.2數值模擬及分析討論/053

參考文獻/059



第4章  大信號非線性理論062

4.1引言/063

4.2電子能量的非線性方程的推導/063

4.3注-波相互作用效率的研究/066

4.4注-波相互作用的數值模擬/068

4.5返波非線性相互作用過程的研究/069

參考文獻/071



第5章  自洽非線性理論073

5.1引言/074

5.2自洽非線性方程組的推導/074

5.3自洽非線性方程組的大信號近似/078

5.4數值模擬/080

5.4.1飽和效率與外加場之間的關繫/080

5.4.2飽和效率與電子注初始能量之間的關繫/081

5.4.3飽和作用距離與電子注初始能量之間的關繫/082

5.4.4作用效率及相位差隨作用距離的變化/082

5.4.5小信號情況下增益隨作用距離的變化關繫/084

參考文獻/085



第6章  小信號線性理論——冷流體近似法086

6.1引言/087

6.2普遍的色散關繫/087

6.3小信號冷流體近似法/089

6.4負能量波與反常Doppler效應/093

參考文獻/094



第7章  小信號線性理論——Vlasov方程096

7.1引言/097

7.2Vlasov方程的線性化及其解/097

7.3電子注動量為任意分布情形下的色散關繫/099

7.4電子注動量為Dirac Delta分布的情形/104

7.5電子注動量為相對論Lorentz分布的情形/105

參考文獻/106



第8章  電子束的速度零散對激發電磁波的影響108

8.1引言/109

8.2理論公式/109

8.3數值模擬及討論/112

參考文獻/115



第9章  漸變磁場法提高激發電磁波的效率117

9.1引言/118

9.2一般公式以及互作用效率提高機制/118

9.3數值驗證/122

參考文獻/125



第10章  漸變等效折射率方法提高效率127

10.1引言/128

10.2漸變折射率方法的一般公式/129

10.3數值計算及理論解釋/130

參考文獻/134



第11章  慢圓偏振電磁波對帶電粒子束的自洽非線性加速136

11.1帶電粒子加速過程的簡單介紹/137

11.2帶電粒子加速的機制以及相關方程組/137

11.3數值模擬結果/140

11.4本章總結/142

參考文獻/143



第12章  漸變等離子體折射率的帶電粒子加速144

12.1引言/145

12.2理論模型/146

12.3結果與討論/147

12.4小結/150

參考文獻/150



第13章  基於類表面等離電子加速152

13.1引言/153

13.2理論模型/154

13.3結果和討論/155

13.4SSP波加速連續注入電子束的物理機制/157

13.5本章總結/160

參考文獻/160



第14章  粒子加速器及理論機制簡介163

14.1與粒子加速器有關的早期物理進展/164

14.2加速器的粒子源/168

14.2.1輝光放電管/169

14.2.2Pierce電子槍/171

14.2.3Kino電子槍/175

14.2.4磁控注入槍/177

14.3粒子加速器的主體/177

14.3.1直線型加速器/178

14.3.2圓形加速器/186

參考文獻/196

本書是作者多年來在相關領域研究工作的成果總結。高功率微波是20世紀70年代興起的一門邊緣交叉學科，涉及等離子體物理、電磁場理論、微波電子學以及帶電粒子加速等多個學科。在高功率微波武器、大功率干擾設備和可控熱核反應研究等對更高頻率、更高能量微波源的強烈需求推動下，這門學科在國際上得到高度重視與迅速發展，成為研究前沿與熱點。因此高功率微波源的研究工作具有重要的意義。

本書主要闡述了Cherenkov自由電子脈塞的基本理論、數值計算方法及其應用。內容包括基於反常多普勒效應的電子回旋脈塞的大信號非線性理論、自洽非線性理論、小信號線性理論、互作用效率提高的理論與技術實現；相關理論在帶電粒子加速中的技術應用；粒子加速器及其理論等。相關理論給出了詳盡的處理過程，相應的數值計算也驗證了理論研究成果的可行性。

編入本書的部分內容得到了國家自然科學基金的資助(項目編號為：11575015)，在此對國家自然科學基金委表示感謝；本書還得到了北京工商大學學術專著出版資助項目的資助(項目編號：ZZCB2020-05)，在此對北京工商大學科技處表示感謝！

由於水平有限，書中難免存在一些疏漏之處，希望讀者不吝指出，以便再版改正。



著者

2020年11月