为了解决高能强流带电粒子束在稀薄介质中传输的问题,可采用等离子体通道的办法,即在稀薄介质中用激光打出等离子体通道,让带电粒子束从等离子体通道中通过,通过等离子体的电荷与电流中和效应来减小甚至抵消带电粒子束的自发电磁场。本文首先通过分析带电粒子的受力情况以及椭圆相图函数两种方法求出带电粒子束传输过程中外轮廓线的变化情况即包络方程,然后用数值计算的方法,对等离子体的电荷与电流中和效应的各种情况进行直观地说明,从而得出发射度、电荷中和因子、电流中和因子、电流强度等因素对束流传输的影响的重要结论。本文考虑的是均匀束、线性系统,采用傍轴近似,使问题得到简化,同时在吸收他人成果的基础上,力争在推导和描述方法上有所革新,更加简单明了,更加突出各物理量的意义,使它们在传输问题中的作用表现得更加清晰。进行较多的数值计算,同时与文献进行比较。 为了说明背景粒子对束流的散射问题,本文采用Fokker-Planck方程、维里方程等处理碰撞系统的有效手段进行处理。首先从单粒子的相对论动力学方程出发,采用傍轴近似,得到粒子横向运动方程。截取粒子束的一个切片,对输运方程的碰撞项进行近似,就使得输运方程变为Fokker-Planck方程。之后以Fokker-Planck方程为基础,推导出Fokker-Planck方程的三个矩方程,分别为:质量流方程、动量密度方程、能量密度方程。由这三个方程推导出维里方程、能量方程,再对束流的空间分布进行假设,推导出粒子束的包络方程,根据此方程定性、定量的说明各种因素对粒子束半径的影响。物理方程的推导过程中在吸收他人成果的基础上体现自己的一些思想,力争使问题简洁易懂。最后用数值计算的方法,合理的运用一些简化和技巧,对各种讨论的情况进行直观地说明,同时与文献进行比较。 本文对均匀束传输过程中的各种情况都进行了不同程度的探讨,力争对高能强流带电粒子束在等离子体通道中传输的问题有一个全面地阐述。