[科普中国]-束流亮度

束流亮度，表示束流在相空间的密度。是衡量束流品质的重要标志之一。

相空间，描述动态系统状态运动的抽象空间。其各个坐标分别代表系统各状态变量。质点一维运动的状态可以用它的位置x和它的速度x'两个变量来描述，此时相空间(x，x')是二维的，可称为相平面。同理一般具n个质点的系统，其相空间为2n维。

对单摆等往复周期运动的系统，其相空间亦可为圆柱面、锥环面等。1

定义强度相同的束流可以有不同的发射度，而发射度大的束流，大部分粒子不能顺利加速到预定能量，因此有用部分的强度并不高。反之，发射度小的束流，粒子有效的利用率就高。

因此引入亮度B的概念。亮度表示束流在相空间的密度。

对于连续束，在四维相空间(x，y，x'，y')中，定义亮度B为该位置上的束流强度I与相体积V之比：

对于轴对称束流，亮度B与发射度之间有如下关系：

同样，为了便于比较不同能量的束流亮度，引入规一化亮度：

Bn值与束流能量无关。亮度的单位为。

束流的亮度越高，表明束流的品质越好。

为了提高束流传输效率，获得强束流，必须提高粒子源的亮度。一般规一化亮度总在109—1010范围中。高亮度的粒子源已经达到1011水平。2

相关概念束流强度束流强度，即单位时间内提供的粒子数，取决于粒子源的发射强度、俘获效率、加速机理、加速过程损失情况及电源的伏安容量等因素。

一般说来，低能加速器的平均流强比高能加速器高得多，直线型加速器平均流强比圆轨道加速器高得多。直接加速方法可获得连续束，平均流强一般都比较高。高频共振加速器，每一个高频周呈现一个微观的小脉冲束。而所有的磁场或电场参数调变的加速器，每一调变周期呈现一个宏观的大脉冲束。因而这一类加速器中平均流强又比脉冲流强低得多。

束流能散度能散度表示束流中带电粒子能量不均匀的程度。物理实验大多要求束流能散度小。在研究核与核相互作用的微观性质时，为了保证核反应和其它物理测量的精确度，为了使尖锐而密集的核反应共振峰得以分开，往往要求轰击靶子的束流（通过分析器的分析束）能散度达到10-4量级。原则上任何一种加速器所提供的束流通过分析器后，均可达到这一量级的能散度水平。但当对分析束的能散度要求一定时，未分析束的能散度愈大，分析束（即符合要求的粒子束）所占比例就愈小。因此就要求加速器提供的束流能散度不大于10-3量级。能散度过大时，通过分析器的大部分束流将打在分析器装置上而产生严重的辐射本底，这将降低测量的精度；有时甚至会达到使某些实验难以进行的地步。

束流发射度它表示，在能量一定的条件下，若总束流不损失，束斑和张角是相互制约的，无论采取任何聚束手段都不可能同时减小束斑和张角。发射度越小，表示束流中粒子运动状态的分散性越小，在横向动量相同的条件下，束腰的半径就越小。这是束流品质好的主要标志之一。2

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学