Tunable subpicosecond electron bunch train generation using a transverse-to-longitudinal phase space exchange technique
我们报告的实验产生的训练的亚皮秒电子聚束。束训练生成使用能够在水平和纵向自由度之间交换坐标的束线来完成。由一组水平分离的子束组成的初始束被转换成具有可调聚束持续时间和间隔的时间上分离的聚束的训练。这封信中报告的实验明确地证明了转换过程及其多功能性。
2010-11-04 physics.acc-ph
Stimulated excitation of an optical cavity by a multi-bunch electron beam via coherent diffraction radiation process
利用超导直线加速器实现的高重复频率低发射度短束团电子束，研究了太赫兹波段光腔的受激激发。电子束穿过腔镜上的小孔而没有被破坏。当扫描腔的往返长度时，观察到通过相干衍射辐射指示宽带受激发射的尖锐共振结构。
2018-07-17 physics.acc-ph
Simultaneous Detection of Longitudinal and Transverse Bunch Signals at a Storage Ring
为了理解和控制纵向相空间中的动态，需要对不同的聚束参数进行时间分辨测量。为了重建该相空间，检测器系统必须同步。这种重建可以用于例如微聚束不稳定性的研究。如果聚束与其自身辐射的相互作用导致在纵向聚束轮廓上形成子结构，则会发生这种情况。这些子结构可以迅速增长-导致一个锯齿状的行为的束。在KARA，我们使用快速选通增强相机进行能量扩散研究，肖特基二极管进行相干同步辐射研究，以及电光光谱解码进行纵向聚束轮廓测量。对于同步，使用补偿最终硬件延迟的硬件同步方案。在本文中，不同的实验装置和他们的同步进行了讨论，同步测量的第一个结果。
2018-10-02 physics.acc-ph
Ultimate bunch length and emittance performance of an MeV ultrafast electron diffraction apparatus with a DC gun and a multi-cavity SRF linac
提出了一种基于直流光电子枪和具有多个独立控制的加速和聚束腔的SRF直线加速器的高重复频率MeV能量超快电子衍射仪的设计。该设计是基于现有的康奈尔光电注入器，它可以很容易地应用到所提出的研究结果。使用粒子跟踪模拟结合多目标遗传算法优化，我们探索最小的束长度，发射度，和探针光斑尺寸可实现的。我们目前的结果为两个频闪条件（单电子每脉冲）和$10^5$电子/束，这可能是适合于单次拍摄衍射图像。在频闪的情况下，由多腔聚束和加速提供的灵活性允许纵向相空间线性化而无需更高次谐波场，从而在样品处提供亚fs聚束长度。鉴于低发射率光电发射条件下，这些小束长度可以保持与探针的横向尺寸在一微米尺度和以下。在每个脉冲$10^5$电子的情况下，我们模拟了最先进的5D亮度条件：均方根聚束长度为10 fs，归一化发射度为3 nm，同时现在允许重复频率高达1.3 GHz。最后，为了帮助设计新的基于SRF的UED机器，我们模拟了所使用的腔的数量和可实现的聚束长度和发射度之间的权衡。
2022-02-28 physics.acc-ph
Longitudinal Stability of Recycler Bunches; Part I: Thresholds for Loss of Landau Damping
我们研究的稳定性，激烈的平束在障碍桶中使用的回收。我们考虑了一些常见的平稳分布，并表明它们对刚性偶极振荡是不稳定的。然后，我们讨论的线密度，最好地描述测量聚束轮廓的分析模型。我们在这个模型中加入了空间电荷来预测朗道阻尼消失时的聚束强度。这个阈值上的束长度的依赖关系进行了研究，并与较短的束长度的实验研究的结果。估计了微波不稳定性的阈值。这些研究之后将进行更详细的数值研究。
2009-06-11 physics.acc-ph
On the Evolution of Ion Bunch Profile in the Presence of Longitudinal Coherent Electron Cooling
在存在纵向相干电子冷却的情况下，循环离子束团的线密度分布的演化可以用一维Fokker-Planck方程描述。我们表明，在没有扩散的情况下，1-D方程可以解析地解决一定的依赖冷却力的同步辐射振幅。对于更一般的情况下，任意扩散，我们解决了1-D福克-普朗克方程的数值解和数值解进行了比较，从宏观粒子跟踪的结果。
2019-05-08 physics.acc-ph
How can Ectrons be Accelerated by a Longitudinal Wake Field Excited in a Plasma
等离子体中由电子束团和电子束团训练列激发的纵向尾流场加速带电粒子的可能性。得到了单能相对论束团与冷等离子体稳态非线性自洽相互作用的精确解。结果表明，在一定条件下，束尾电子的自加速到高能量是可能的。
2022-10-22 physics.acc-ph
Van Kampen modes for bunch longitudinal motion
讨论了束流定态的存在性、唯一性和稳定性条件。对于解的存在唯一性问题，导出了简单的代数方程，给出了作用域分布和哈密顿域分布的结果。对于稳定性问题，使用van Kampen理论。离散van Kampen模的出现表明朗道阻尼的损失或不稳定性。这种方法可以适用于任意阻抗，射频形状和束流分布函数的强度发射度平面上的可用面积示出了电阻壁尾和单谐波，聚束缩短和聚束延长射频配置。
2012-07-24 physics.acc-ph
Generation of Relativistic Electron Bunches with Arbitrary Current Distribution via Transverse-to-Longitudinal Phase Space Exchange
本文提出了一种剪裁相对论电子束团电流分布的一般方法。该技术依赖于最近提出的方法来交换的纵向相空间发射度的横向发射度之一。该方法包括横向成形束，然后通过横向到纵向相空间交换束线将其横向轮廓转换为电流轮廓。我们表明，它是可以定制的电流分布遵循，在原则上，任何所需的分布。我们证明，通过计算机模拟，该方法的应用，以产生可调间距和线性斜坡电流分布的微聚束列车。我们还简要探讨了该技术的潜在应用。
2010-07-26 physics.acc-ph
Longitudinal mode-coupling instabilities of proton bunches in the CERN Super Proton Synchrotron
在本文中，我们研究了在欧洲核子研究中心超级质子同步加速器（SPS）中观察到的单束团不稳定性。根据线性化的Vlasov理论，径向或方位角模式耦合不稳定性是由聚束振荡模式的耦合引起的，所述聚束振荡模式分别属于相同或相邻的方位角模式。我们表明，这两种不稳定机制存在于SPS通过应用Oide-Yokoya方法来计算的SPS的现实纵向阻抗模型的van Kampen模式。结果与宏观粒子模拟和束流测量相一致。特别是，我们看到在最近的阻抗降低活动（2018-2021）之前观察到的单束团的不受控制的纵向发射度爆炸是由于径向模式耦合不稳定性。出乎意料的是，这种不稳定性是一样强的方位角模式耦合不稳定性，这是可能的，在SPS的聚束长度和强度的其他组合。我们还证明了射频非线性和势阱失真在确定这些不稳定阈值的重要作用。最后，我们讨论了最近的阻抗降低运动对单和双射频配置的束流稳定性的影响。
2022-09-30 physics.acc-ph
Suppression of the longitudinal coupled bunch instability in DA$Φ$NE in collisions with a crossing angle
在DAFNE，Frascati $e^+e^-$对撞机自1998年开始运行，一个创新的碰撞计划，蟹腰，已成功地实施了在2008-09年。在Siddharta实验的操作过程中，观察到了束-束碰撞引起的不寻常的同步振荡阻尼效应。实际上，当纵向反馈关闭时，由于耦合聚束不稳定性，正电子束在电流高于200-300 mA时变得不稳定。纵向不稳定性阻尼碰撞的正电子束与高电流电子束（2 A的顺序）。在剩余的同步辐射边带中观察到约-600Hz的位移。精确的测量已经通过使用商业频谱分析仪和诊断能力的纵向束束反馈。在DAFNE中首次观察到了与蟹腰方案碰撞时的阻尼效应。我们的解释，基于理论考虑和建模仿真，是一个大的交叉角的光束碰撞产生纵向调谐移位和传播，提供朗道阻尼的同步振荡。
2020-04-24 physics.acc-ph
Bucket Shaking Stops Bunch Oscillations In The Tevatron
Tevatron中的束团已知表现出无限期持续的纵向振荡。这些振荡被通俗地称为“舞蹈束”。虽然跳舞的聚束不会导致单聚束发射度增长或注入时的束流损失，但它会导致聚束在碰撞时变长。在操作中，纵向阻尼器已经建成，停止这种舞蹈和阻尼耦合束模式。最近的理论工作预测，舞蹈也可以停止在束分布的适当变化。本文展示了支持这一理论的Tevatron实验。
2011-11-02 physics.acc-ph
Multi-objective Optimizations of a Novel Cryo-cooled DC Gun Based Ultra Fast Electron Diffraction Beamline
我们提出了一个潜在的Single Shot超快电子衍射光束线的多目标遗传算法优化的结果，利用一个新的低温冷却的光阴极系统和聚束腔的225 kV直流电子枪。作为一个功能的横向投影发射度的优化提出并讨论了在电荷饱和极限导出的标度律。此外，优化的横向相干长度作为最终均方根聚束长度在样品位置的函数已被执行为三个不同的样品半径：50，100，200微米，两个最终聚束电荷：100 k和1000 k电子。分析的解决方案进行了讨论，是无序诱导加热的影响。特别地，对于100 k电子的最终聚束电荷和大约100 fs的最终rms聚束长度，获得了0.27nm/微米的每rms光斑尺寸的相干长度。对于1000 k电子的最终电荷，低温枪对于100-200 fs的rms聚束长度和50微米的最终光斑尺寸产生0.1 nm/微米的每rms光斑尺寸的相干长度。这些结果表明，在超快电子衍射光束线的设计和操作中使用遗传算法的可行性。
2015-10-27 physics.acc-ph
Generalized threshold of longitudinal multi-bunch instability in synchrotrons
针对纵向耦合束团不稳定性与单束团朗道阻尼损失，提出数值求解稳定性问题的新方法并推导解析阈值，发现LLD会降低CBI阈值，解释了CERN SPS观测结果并适用于未来加速器设计。
2023-09-12 physics.acc-ph
High throughput data streaming of individual longitudinal electron bunch profiles in a storage ring with single-shot electro-optical sampling
发展快速探测方法对电子束团进行综合监测是实现对MHz重复率储存环同步辐射综合控制的前提。在这里，我们提出了一个原理验证实验，详细描述了我们的实现，通过单发，近场电光采样在卡尔斯鲁厄研究加速器（KARA）检测纵向电子束分布。我们的实验配备了一个超快的线阵列相机提供高吞吐量的MHz数据流。我们表征所获得的数据集的统计特性，并给出了详细的描述的数据处理以及计算的电荷密度分布，其中测量的短聚束操作模式的KARA。最后，我们讨论了聚束轮廓动力学的一个著名的同步振荡的例子上的粗粒度的水平上的属性。
2018-09-20 physics.acc-ph
The feedback system for the longitudinal coupled-bunch instabilities in the J-PARC Main Ring
J-PARC主环（MR）于2018年5月实现了30 GeV质子束的传输，束流功率为500 kW，用于中微子实验。当束流功率超过470 kW时，在磁共振中观察到了纵向耦合团不稳定性。由于在更高的光束功率下观察到更显著的耦合束团振荡，因此对于超过500 kW的光束功率的稳定传输，耦合束团不稳定性的缓解是必要的。提出了一种新的反馈系统来抑制耦合团不稳定性。反馈系统由壁电流监测器、基于FPGA的反馈处理器、射频功率放大器和作为纵向冲击器的射频腔组成。由壁电流监测器拾取的光束信号的同步加速器边带分量由反馈处理器检测并用于反馈控制。在反馈处理器中采用单边带滤波技术，分别控制每个耦合聚束模式。为了适应加速过程中同步频率的变化，同步频率跟踪CIC滤波器被用作单边带滤波器中的低通滤波器。我们提出了初步的束流测试结果，以抑制束流振荡与开发的反馈系统。
2019-10-15 physics.acc-ph
A two-step method for retrieving the longitudinal profile of an electron bunch from its coherent radiation
由电子聚束发射的相干辐射提供可用于估计其纵向分布的诊断信号。通常只能测量强度谱的幅度，而必须计算相关的相位以获得聚束轮廓。最近提出了一种迭代方法来恢复这个阶段。然而，在相位恢复过程中，总是存在与解的非唯一性相关的模糊性。在这里，我们提出了一种方法来克服模糊性问题，首先执行多个独立运行的相位恢复过程，然后第二，排序的好的解决方案，通过互相关分析。与各种形状的模拟聚束和实验测得的光谱得到的结果，讨论和比较与建立Kramers-Kronig方法。它示出，即使当模糊性的效果是强的，如在配置文件中的双峰的情况下，互相关后处理是能够过滤掉不想要的解决方案。我们表明，与Kramers-Kronig方法不同，所提出的组合方法能够忠实地重建复杂的聚束轮廓。
2014-07-03 physics.acc-ph
Dependence of e-cloud on the longitudinal bunch profile: studies in the PS & extension to the HL-LHC
最近的研究表明，显着增加聚束强度的LHC的亮度升级（HL-LHC）的前景可能会受到严重限制，可用的低温冷却能力和电子云（EC）驱动的光束不稳定性。然而，计划在HL-LHC时代，LHC中的聚束强度将比LHC设计值增加近两倍。这促使人们探索除了已经存在的技术之外还可以采用的其他EC缓解技术。初步模拟表明，长的平坦聚束可以是有益的高斯聚束，以减少EC建立。严格的研究，使用现实束剖面从来没有做过。因此，我们在CERN 26 GeV PS中进行了深入的调查，看看我们是否可以验证以前的发现，特别是，如果平坦的束可以减轻EC。在这里，我们提出的结果，从专用EC测量在PS中使用各种束的形状和模拟比较。最后，我们调查，如果使用二次谐波射频腔整形聚束配置文件可以减轻EC在HL-LHC。
2013-06-19 physics.acc-ph
Theorems on Transverse-Longitudinal Coupling-Based Bunch Compression and Harmonic Generation Schemes
本文将基于横向-纵向耦合的束流操控方案的理论分析从4D相空间推广至6D相空间，证明了相关定理以支配束团压缩与高次谐波产生等场景。
2023-11-18 physics.acc-ph
Halo Formation in Spheroidal Bunches with Self-Consistent Stationary Distributions
本文构造了一类新的自洽6-D相空间平稳分布。然后，光束纵向和/或横向不匹配，我们探讨了光束的稳定性和晕形成的情况下，3-D轴对称束团使用粒子在细胞模拟。我们专注于束团的长宽比从1到5，这涵盖了APT直线加速器参数的典型范围内的光束。我们发现，纵向晕的形式第一可比的纵向和横向失配。一个有趣的耦合现象-纵向或横向晕观察，即使对于非常小的失配，如果在其他平面的失配是大的-被发现。
1998-07-20 physics.acc-ph
Longitudinal Losses Due to Breathing Mode Excitation in Radiofrequency Linear Accelerators
粒子束中的横向呼吸模式振荡可以将能量耦合到有限长度束团中的纵向振荡中，并导致显著的损失。我们开发了一个模型，说明了这种效果，并探讨了失配的大小，空间电荷调谐抑郁症，纵向聚焦强度，聚束长度和RF桶长度的依赖。
2010-11-19 physics.acc-ph
Longitudinal single-bunch instabilities driven by coherent undulator radiation in the cavity modulator of a steady-state microbunching storage ring
最近提出了一种基于稳态微聚束的储存环运行机制，该机制包含一个激光腔调制器，为循环微聚束提供纵向聚焦。本文分析了相干波荡器辐射对纵向单束团多圈集体动力学的影响，探讨了一种新的可能的不稳定性机制。我们制定的多匝运动方程的单个微束团作为两套差分方程的调制器和在剩余的存储环。色散方程可以通过引入波荡器平均相空间坐标得到。预测的不稳定性增长率显示出合理的协议与数值逐圈跟踪模拟提供的基本假设的有效性。该分析为研究相干波荡器辐射驱动的腔调制器多匝不稳定性提供了一定的理论依据。这种新的不稳定性机制和罗宾逊不稳定性在传统的基于射频的存储环之间的差异进行了讨论。
2022-05-31 physics.acc-ph
Longitudinal phase space reconstruction simulation studies using a novel X-band transverse deflecting structure at the SINBAD facility at DESY
横向偏转结构（TDS）是用于表征直线加速器中的电子聚束的纵向特性的公知装置。这种腔的标准使用涉及沿着横向轴线对束进行划线，并分析下游屏幕上的图像，以找到沿着另一横向轴线的束长度和切片特性。一种新的X波段偏转结构，它将允许偏转场的偏振进行调整，目前正在设计作为欧洲核子研究中心，DESY和PSI之间的合作的一部分。这种新的设计将允许聚束在腔内以任何横向角度条纹化，这将开辟新的测量技术的可能性，这些技术可以结合起来表征聚束的6D相空间分布。本文提出了一种利用TDS和偶极子相结合的方法来重建聚束团的纵向相空间分布。模拟这种技术的SINBAD-ARES光束线的时间分辨率和诱导的能量扩展相关的关键限制进行了讨论。
2018-02-14 physics.acc-ph
Improving temporal resolution of ultrafast electron diffraction by eliminating arrival time jitter induced by radiofrequency bunch compression cavities
亚相对论超快电子衍射（UED）的时间分辨率通常受到用于压缩电子脉冲的射频（RF）透镜的射频（RF）相位和幅度抖动的限制。我们从理论上展示了如何通过使用几个RF压缩腔的组合来规避这一限制。我们表明，如果由相同的RF源供电，并与适当选择的RF场强，RF相位和腔之间的距离，由于RF相位抖动的腔的组合到达时间抖动被取消在压缩点。我们还表明，时间分辨率上的RF幅度抖动的影响是可以忽略不计时，通过腔在RF相位最佳（解）压缩。这将允许UED实验中的时间分辨率提高到远低于100 fs。
2017-04-26 physics.acc-ph
Overview of the Micro-bunching Instability in Electron Storage Rings and Evolving Diagnostics
本文概述电子存储环中微聚束不稳定性的机理及其对束流参数和同步辐射的影响，并探讨逐圈、逐束团诊断技术进步如何深化对该现象的理解，为下一代光源和对撞机提供参考。
2021-06-02 physics.acc-ph
Optical Diffraction Radiation from a beam off a circular target
本文计算了一束高能粒子通过金属圆环内圆孔时产生的光学衍射辐射。我们推导出远场微分角谱和水平、垂直偏振强度的表达式。示出了光谱对光束尺寸和位置变化的灵敏度。计算来自聚束的总光子产额，并用于设定可检测波长的限制。
2008-08-28 physics.acc-ph
Diffraction at the Open-Ended Dielectric-Loaded Circular Waveguide: Rigorous Approach
本文提出了一种简洁、方便的求解圆形开口介质加载波导衍射问题的严格方法。它使用相应的Wiener-Hopf-Fock方程的解，并导致一个无限的线性系统的反射系数（S参数）的波导，后者可以有效地数值求解使用减少技术。作为一个具体的例子，直接适用于基于电介质内衬毛细管的光束驱动辐射源，考虑了具有均匀电介质填充的圆形波导的开口端处的慢TM对称模式的衍射。一系列这样的模式形成尾流场（切伦科夫辐射场）产生的带电粒子束在其通过沿波导轴。计算的S-参数进行了比较，从COMSOL模拟和一个很好的协议。在现代束驱动太赫兹发射器、太赫兹加速器和基于太赫兹的聚束操纵和聚束诊断系统的背景下，该方法预计将非常方便地分析研究太赫兹（THz）波（自由波和引导波）和具有慢波结构的带电粒子聚束的各种电磁相互作用。
2020-08-29 physics.acc-ph
Equilibrium of longitudinal bunch distributions in storage rings with arbitrary impedance sources and generic filling patterns
提出一种计算储存环中任意填充模式与阻抗源下稳态束流感应电压的自洽半解析方法，经SIRIUS参数验证，并用于评估宽带阻抗影响及被动高次谐波腔对Touschek寿命的改善。
2023-09-14 physics.acc-ph
Multi-objective Optimizations of a Normal Conducting RF Gun Based Ultra Fast Electron Diffraction Beamline
我们提出了一个潜在的Single Shot超快电子衍射束线的多目标遗传算法优化的结果，利用100 MV/m的1.6细胞正常传导射频（NCRF）枪，以及9细胞2 π/3聚束腔之间的两个二极管。作为一个功能的横向投影发射度的优化提出并讨论了在电荷饱和极限导出的标度律。此外，优化的横向相干长度作为最终的均方根聚束长度在样品位置的函数已被执行为1e6电子的电荷。分析的解决方案进行了讨论，是无序诱导加热的影响。特别地，对于$10^6$电子的电荷和大于或等于25微米的最终束尺寸，我们发现对于大约5、30和100 fs的最终聚束长度，相对相干长度分别为0.07、0.1和0.2 nm/微米。这些结果表明，在超快电子衍射光束线的设计和操作中使用遗传算法的可行性。
2016-04-13 physics.acc-ph
Longitudinal compression and transverse matching of electron bunch for external injection LPWA at ESCULAP
我们目前的理论和数值研究的纵向压缩和横向匹配的电子束注入到激光等离子体尾场加速器（LWFA）预见在ESCUESTO项目在ORSAY。利用束流光学理论设计了狗腿弯道，并利用ImpactT和CSRtrack对狗腿弯道中的光束动力学进行了研究，同时考虑了三维空间电荷（SC）和相干同步辐射（CSR）效应。模拟结果表明，在狗腿入口处的能量啁啾应小于标称光学设计值，以补偿纵向SC引起的负能量啁啾增加，而CSR在我们的情况下可以忽略。在优化的结构下，电子束团（$\sim$ 10 MeV，10 pC）从0.9ps RMS压缩到70 fs RMS（53 fs FWHM），峰值电流为152 A。采用双合线和三合线实现横向匹配，用Madx进行匹配，用ImpactT跟踪电子聚束，模拟结果与标称设计值相差不大，这是由于SC效应造成的。最后，通过简单地调整四极强度，已经实现了初步的优化配置，其匹配的Courant-Snyder（C-S）参数$α_{x}=0.01$，$α_{y}=-0.02$，$β_{x}=0.014$ m，$β_{y}=0.012$ m的等离子体入口处。
2017-12-05 physics.acc-ph
Theoretical models for longitudinal coupled-bunch instabilities driven by harmonic cavities in electron storage rings
本文提出统一理论框架分析双射频系统纵向耦合束团不稳定性，推导Lebedev方程，首次实现mode-1阈值与实验数据极好吻合，揭示PTBL不稳定性抗Landau阻尼机制，并在pycolleff中实现。
2024-12-26 physics.acc-ph
Longitudinal phase-space matching between radio-frequency systems with different harmonic numbers and accelerating voltages
我们描述了一个简单的机制，以转换束与匹配的纵向相空间分布从一个RF系统的匹配分布的第二个RF系统上运行的不同的谐波和不同的加速电压。该过程是可逆的，并且保持纵向发射度。给出了表征该过程的简单方程，并讨论了应用。特别地，该方法可用于快速缩短质子环中的聚束长度。
2021-12-28 physics.acc-ph
Temporal evolution of longitudinal bunch profile in a laser wakefield accelerator
由于其超短的持续时间和峰值电流在kA范围内，激光尾场加速电子束团是有前途的驱动器，用于超快X射线产生的紧凑型自由电子激光器（FEL），汤姆逊散射或电子感应加速器源。在这里，我们提出了第一个单次拍摄，高分辨率的测量的纵向聚束轮廓，而无需事先假设的聚束形状。我们的方法允许复杂的功能，如多束结构，被检测。改变气体目标的长度，从而改变加速长度，使得能够评估加速过程期间的聚束轮廓演变。我们发现一个最小的聚束持续时间为4.2 fs（半高全宽），拍摄到拍摄的波动为11%均方根。我们的研究结果表明，激光能量耗尽后，从激光驱动的粒子驱动的尾场发生的过渡，与二次聚束的注入。由此产生的双聚束结构可能作为一个优雅的方法，驾驶员见证型实验，即允许一个非失相限制加速的二次聚束在等离子体加力阶段。
2014-06-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Measurements of the Beam Longitudinal Properties in the Fermilab Linac
本研究通过BSM、BPM和WS测量Fermilab直线加速器400MeV H$^-$束流纵向参数，结合模拟推导纵向发射度和Courant-Snyder参数。
2025-09-16 physics.acc-ph
Simulation of longitudinal Landau damping in bunches with space charge
本文通过粒子跟踪模拟研究空间电荷作用下强子束团纵向偶极模的朗道阻尼损失，发现分支点和阻尼不依赖于远低于实际值的截断参数，并验证了网格与无网格求解器结果。
2024-10-17 physics.acc-ph physics.comp-ph
Longitudinal bunch profile diagnostics in the 50fs range using coherent Smith-Purcell radiation
我们已经考虑了使用相干Smith-Purcell辐射的50 fs（FWHM）长的电子聚束的纵向轮廓的单次射击测定的可能性。该长度对于目前由激光尾场加速产生的聚束是典型的，并且处于通过替代技术（例如电光采样）可实现的极限。它的结论是，有没有障碍，无论是理论上还是实验上，在实施这种技术。周期为15、85和500微米的一组三个光栅将在10-1000微米的波长范围内产生可检测的能量，这应该足以通过Kramers-Kronig技术重建聚束形状。对于109个电子或更多的聚束电荷，辐射能量可以由室温热释电探测器探测到。还考虑了该技术可能扩展到更短长度的限制。
2009-12-09 physics.acc-ph physics.ins-det
Time-Correlated Single-Photon Counting for versatile longitudinal diagnostics at the MAX IV Laboratory storage rings
MAX IV Laboratory（MAX IV实验室）
MAX IV实验室利用时间相关单光子计数技术提升存储环中电子束团纵向诊断能力，增强同步辐射光源的运行效率。
2025-01-10 physics.acc-ph
Beam Stabilization and Instrumentation Systems based on Internet of Things Technology
建立了一个纵向耦合聚束模式诊断，以识别和表征耦合聚束模式的最大IV 3 GeV环。识别了纵向耦合束流0型偶极子不稳定性，并建立了纵向0型偶极子阻尼器，消除了不稳定性。作为一个单独的项目，建造了一个射频电流互感器，作为直流电流互感器的紧急备用。所有的设备都是使用开源的Blinky-Lite物联网平台构建的，可以快速廉价地部署。
2019-10-17 physics.acc-ph
Longitudinal Bunch Diagnostics using Coherent Transition Radiation Spectroscopy
对渡越辐射的产生和性质作了较全面的论述。的频谱能量密度，所描述的金兹伯格-弗兰克公式，解析计算，并仔细分析了由有限尺寸的TR屏幕和近场衍射效应所造成的修改。概述了利用相干渡越辐射重建电子束团形状的原理。光谱测量仅产生纵向形状因子的大小，而不是其相位。两个相位恢复方法进行了研究，并与模型计算：分析相位计算的Kramers- Kronig色散关系，迭代相位恢复。特别注意的是支付的模糊性，这是不可避免的重建纵向电荷密度分布从光谱数据。这些模糊性的起源已被确定，并提出了一个彻底的数学分析。本文的实验部分包括我们的多通道红外和太赫兹光谱仪的描述和选择在FLASH测量，比较来自光谱数据与那些确定的横向偏转微波结构的聚束轮廓。克拉默斯-克罗尼希相位公式的严格推导见附录A。大量的分析模型计算可以在附录B中找到。附录C中讨论了正态高斯和截断高斯之间的差异。最后，附录D包含通过二维快速傅立叶变换对电磁波波前的传播的简短描述。这是一个强大的数学数值代码THzTransport的基础，它允许电磁波前沿通过由漂移空间，透镜，反射镜和孔径组成的光束线传播。
2018-03-01 physics.acc-ph
Inhibition of Current-spike Formation Based on Longitudinal Phase Space Manipulation for High-Repetition-Rate X-ray FEL
双喇叭电流分布的形成是实现高峰值电流电子聚束的一个挑战性问题，特别是对于高重复频率X射线自由电子激光（XFEL），其中涉及更多的非线性和复杂的束流动力学传输。在这里，我们提出了一个双模式聚束器来校正非线性光束的纵向相空间畸变的光电注入器部分。结合演化多目标束流动力学优化，该方法被证明是有效的操纵在注入器出口处的纵向相空间。此外，委员会认为，在上海高重复率XFEL和极光装置上进行的模拟结果表明，该方案在回波级联工作时，可使脉冲能量提高3倍以上。实现谐波产生和高增益谐波产生。此外，该方法还可以用于高重复率电子束的纵向相空间整形，以满足不同研究的具体需求。
2021-12-08 physics.acc-ph
Calculation of Longitudinal Collective Instabilities with mbtrack-cuda
宏观粒子跟踪是研究加速器中集体束流不稳定性的重要方法。然而，繁重的计算负荷往往限制了跟踪码的能力。一个广泛使用的宏观粒子跟踪程序来模拟储存环中的集体不稳定性是mbtrack。消息传递接口（MPI）已经在原始的mbtrack中实现，以加速模拟。然而，在mbtrack中需要许多CPU线程来分析耦合束团不稳定性。因此，需要具有许多CPU核心的计算机集群或台式机。由于这些并不总是可用的，我们采用作为替代的图形处理单元（GPU）与CUDA编程接口运行这样的模拟在一个独立的工作站。所有繁重的计算都转移到了GPU上。基准测试结果表明，mbtrack-cuda可用于分析最多484个束团的耦合束团不稳定性。与8核CPU、36核CPU和集群上的mbtrack相比，mbtrack-cuda在最多3个束的模拟上更快。对于363个集群，mbtrack-cuda需要大约6倍于集群的执行时间和两倍于36核CPU的执行时间。多束团不稳定性分析表明，离子清洗间隙的长度没有很大的影响，至少在填充到3/4。
2018-09-02 physics.acc-ph
Longitudinal bunch monitoring at the Fermilab Tevatron and Main Injector synchrotrons
费米实验室加速粒子束流纵向特性的测量对于粒子物理实验中粒子束流的优化和控制以及积分亮度的最大化具有重要意义。Tevatron和主注入器同步加速器中的纵向测量基于对来自电阻壁电流监测器的信号的分析。本文介绍了由2 GHz带宽示波器与运行LabVIEW程序的计算机一起执行的信号处理，该程序计算纵向束参数。
2011-10-13 physics.acc-ph physics.ins-det
Phase space exchange-based bunch compression with reduced CSR effects
通过理论和优化设计的相互作用，我们开发了一种新的基于非对称双发射度交换（DEEX）的聚束压缩方案，大大降低了相干同步辐射（CSR）效应。首先，我们讨论了基于相空间交换的聚束压缩器（BC）与基于弯道的对应物相比在线性单粒子动力学近似中以及在纵向空间电荷力驱动的微聚束不稳定性方面的优势。我们提出了模拟结果的非线性动力学在一个对称的DEEX BC占CSR效果的计划与直接和镜像的纵向相空间在出口处的光束线。后一种方案证明了CSR效应对纵向动力学的自补偿。接下来，我们优化的梁元件的参数与自适应反馈，导致在一个非对称配置的计划与补偿CSR和非线性效应的横向动力学，我们进一步提高了几个sextupoles依赖于本征发射度分析。最后，我们讨论了如何将这种方法推广到优化具有集体效应的非线性束动力学。
2018-09-14 physics.acc-ph
Diffraction at the Open End of Dielectric-Lined Circular Waveguide
本文提出了一种求解正则圆形开口衬介质波导衍射问题的严格方法。这是我们最近的论文[1]的继续，其中考虑了均匀介质填充的更简单的情况。在这里，我们处理的情况下，一个开放的圆形波导分层介质填充，这是更接近潜在的应用。该方法通过求解相应的Wiener-Hopf-Fock方程，导出了波导反射系数（S参数）的无限线性方程组，并利用降阶技术有效地数值求解。作为直接适用于基于电介质内衬毛细管的束驱动辐射源的具体示例，考虑了在所述波导的开口端处的慢TM对称模式的衍射。一系列这样的模式形成尾流场（切伦科夫辐射场）产生的带电粒子束在其通过沿真空通道轴。计算的S-参数进行了比较，从COMSOL模拟和一个很好的协议。在现代束驱动太赫兹发射器、太赫兹加速器和基于太赫兹的聚束操纵和聚束诊断系统的背景下，该方法预计将非常方便地分析研究太赫兹（THz）波（自由波和引导波）和具有慢波结构的带电粒子聚束的各种电磁相互作用。
2021-04-26 physics.acc-ph
A waveguide overloaded cavity kicker for the HLS II longitudinal feedback system
在合肥光源（HLS II）的升级改造工程中，为了有效抑制储存环中的耦合束团不稳定性，将研制一种新型的数字化纵向逐束团反馈系统。设计了一种新型的波导过载腔纵向反馈激励器作为反馈激励器。为了避免到八角形真空室的过渡部分，反冲器的束管为跑道形。利用HFSS软件对冲击器的中心频率和带宽进行了仿真和优化，达到了设计目标。通过使用鼻锥来降低反馈功率要求，可以获得更高的并联阻抗。在储存环中安装冲击腔之前，进行了各种测量以检查其性能。所有这些结果的模拟和测量。
2013-05-20 physics.acc-ph
Design criteria for a beam-driven resonant passive transverse deflector for longitudinal beam diagnostics
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器研究所）
提出一种无需外部射频源的束流驱动谐振无源横向偏转器设计准则，利用尾场零交叉实现高时间分辨率纵向诊断，在European XFEL布局中实现约33 fs分辨率。
2026-06-24 physics.acc-ph
Reinforcement Learning applied to Optimization of LHC beams in the CERN Proton Synchrotron
CERN（欧洲核子研究组织）
本研究将卷积神经网络与Soft-Actor-Critic强化学习智能体结合，实现CERN PS纵向三重分裂的自动化优化，其2025年部署的自主控制器为CERN注入器复合体首批强化学习束流质量优化系统之一。
2026-07-30 physics.acc-ph
Longitudinal phase space synthesis with tailored 3D-printable dielectric-lined waveguides
纵向相空间操纵是X射线自由电子激光加速概念、辐射源和性能改善的关键和必要组成部分。在这里，我们提出了一个简单而通用的方法，半任意形状的纵向相空间的带电聚束通过使用尾场产生的定制的介质内衬波导。我们应用模拟的概念，并提供辐射产生和聚束压缩的例子。最后，我们讨论了现代3D打印机的制造能力，并研究了打印限制以及输入LPS的形状如何影响设备的性能。
2020-09-25 physics.acc-ph
Longitudinal crossover and the dynamics of uniform electron ellipsoids focused by linear chirp
高分辨率单次激发非相对论超快电子显微术（UEM）依赖于自适应光学，利用射频（RF）腔压缩高强度聚束。我们提出了一个全面的讨论的分析方法，可用于表征聚束动力学的电子聚束经过一个纵向焦点后，空间电荷效应可以很大的RF腔。从库仑爆炸文献，加速器物理文献和解析高斯模型开发的UEM方法进行了比较，利用和扩展在某些情况下。特别是纵向焦点可能会发生在两个不同的制度，反弹制度和交叉制度，我们的特征在于分离这些制度的临界点的零发射率模型。使用高效的多极子方法从N粒子模拟的结果进行比较，揭示需要扩展的分析方法的功能的理论模型，特别是发射度的增长和转移的机制进行了讨论。
2020-06-24 physics.acc-ph
Conceptual Design of a Transverse Deflecting Structure for Longitudinal Diagnostics at DALI
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, HZDR（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心）
DALI加速器纵向诊断中，通过横向偏转结构与散射光谱仪结合，实现对电子束团纵向剖面和相空间的测量与重建。
2026-03-09 physics.acc-ph
A data acquisition system for longitudinal beam properties in a rapid cycling synchrotron
一个纵向束流特性数据采集系统已投入费米实验室助推器环运行。该系统捕获实时信息，包括束同步相位，束长，耦合束不稳定的幅度，作为束加速从400 MeV到8 GeV在33 ms。该系统使用现成的泰克示波器运行Labview软件和同步脉冲发生器。本文介绍了用于优化数据处理速率的硬件配置和软件配置。
2012-08-17 physics.acc-ph
Parametric (quasi-Cherenkov) cooperative radiation produced by electron bunches in natural or photonic crystals
利用数值模拟方法研究了在散粒噪声存在下，电磁波动态衍射条件下，电子束团通过晶体（天然或人工晶体）时产生的参量（准切伦科夫）合作辐射的特性。它表明，在劳厄和布拉格衍射的情况下，参量辐射由两个强脉冲：一个相对于粒子速度方向以小角度发射，另一个相对于粒子速度方向以大角度发射。在布拉格衍射条件下，以与粒子速度方向成小角度发射的参量辐射的强度在粒子数量充分小于参量辐射的强度时达到饱和以大角度发射的辐射。在劳厄衍射条件下，每个脉冲都包含两个强峰，这与聚束前端和后端的电磁波发射有关。噪声的存在导致在两个峰值之间的间隔中的混沌信号。
2013-04-03 physics.acc-ph physics.optics
Analytical Formulas for Short Bunch Wakes in a Flat Dechirper
我们为现实结构开发了轴上和轴外纵向和横向尾流的分析模型，然后将其与数值计算进行比较，通常发现一致性良好。这些解析"一阶"公式近似于纵向尾流和横向尾流斜率原点处的下垂;与早期的"零阶"公式相比，它们的精度有所提高。在使用典型参数的RadiaBeam/LCLS去啁啾器的示例计算中，我们发现与更简单的计算相比，在聚束尾部的能量啁啾中有16%的下降。当横梁从一个排液器段的一个夹爪移动到200 $μ$ m时，可以在30 $μ$ m的长度上实现3 MV的横向反冲差。
2016-03-24 physics.acc-ph
Coherent transverse instability of bunched beams in circular accelerators
研究了环形加速器中束团的相干横向振荡。使用了三种不同的聚束模型：方形势阱中的空心聚束、抛物形势阱中的方形聚束和抛物形势阱中的抛物形聚束。在所有的情况下，聚束空间电荷场，尾波场，和色度考虑。研究了聚束本征模和各种不稳定性。通过对结果的比较和分析，确定了模型的适用范围。朗道阻尼的作用，由于SC场的纵向坐标上的依赖进行了讨论。
2020-11-30 physics.acc-ph
