A Collimation System Baseline Design for the Electron Storage Ring at the Electron-Ion Collider
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
本文提出了一种电子离子对撞机电子存储环的束流校正系统基础设计，旨在减少高流强电子存储环中由于超导最终聚焦磁铁和敏感探测器引起的束流损失，通过降低束流-气体和Touschek散射引起的相互作用区域束流损失几个数量级，同时保持探测器背景和低温机柜热负荷在可接受范围内。
2026-06-03 physics.acc-ph
Studies of Beam Optics and Scattering in the Next Linear Collider Post-Linac Collimation System
我们提出了一个新的概念和光学设计的下一个直线对撞机后直线加速器准直系统。在具有大水平色散和垂直电子感应加速器功能的系统中实现了能量准直和对非能量束的被动保护。Betatron准直是在一个相对较低的β（FODO类）晶格中进行的，其中只有薄的扰流器在束芯附近拦截粒子，而厚的吸收体保持与束的大距离。两种可能的方案的扰流器被认为是：一个在其中的扰流器是能够容忍一定数量的破坏性的拦截每对撞机运行（“消耗”扰流器），和一个在其中的扰流器是潜在的损坏的每一个机器脉冲和自我修复（“可再生”扰流器）。系统的准直效率进行了评估，考虑到晕粒子被重新散射到光束和μ子secondaries通过相互作用区域。我们的结论是，新的设计是一个有前途的候选人的NLC后直线加速器系统。
2000-10-30 physics.acc-ph
Development of hollow electron beams for proton and ion collimation
磁约束空心电子束的控制晕消除在高能对撞机，如Tevatron或LHC可能会扩展传统的准直系统超出可容忍的材料损伤所施加的强度限制。它们还可以通过抑制由于光束抖动引起的损耗尖峰和通过增加捕获效率来改善准直性能。设计并制造了一种空心电子枪。它的性能和稳定性在费米实验室测试台上进行了测量。该枪将安装在现有的Tevatron电子透镜中，用于空心束准直器概念的初步测试，解决重叠质子和电子束的对准和不稳定性等关键问题。
2012-02-01 physics.acc-ph
Collimation of partially stripped ions in the CERN Large Hadron Collider
在对撞机之外的物理学研究范围内，伽马工厂倡议提出使用部分剥离的离子作为CERN大型强子对撞机（LHC）中新型高强度光子源的驱动器。2018年，LHC首次加速并储存了部分剥离的$^{208}\text{Pb}^{81+}$离子。在该测试期间记录的准直系统效率被发现是非常低的，使得只有非常低强度的光束可以被存储，而没有在发生常规的、微小的光束损失时触发光束收集器的风险。最严重的损失局限于电子感应加速器清洗插入的色散抑制器。本文通过分析来详细了解这些损失的来源。基于这种理解，可能的缓解措施，可以显着提高清洁效率，并使定期操作与部分剥离离子在未来的发展。
2020-07-24 physics.acc-ph
Crystal-Assisted Beam Extraction and Collimation at the U-70 Circular Accelerator
新的晶体技术--基于薄直板的弯曲条阵列和扇形反射器--已被用于U-70加速器中能量为50 GeV和1.3 GeV的循环束的提取和准直研究。它示出，新的设备可以有效地引导光束在很宽的能量范围内。对于能量为50 GeV的质子，提取和准直效率达到90%左右，这是该方法的最高记录。与通常的一级准直方案相比，在应用不同晶体的加速器中也观察到粒子损失减少2-3倍。
2011-02-14 physics.acc-ph
Multiple Bent Crystal Reflections for Efficient Beam Collimation in Frontier Colliders
大型强子对撞机（LHC）使用多级准直器系统来吸收不断增长的循环束晕，以保护和确保超导磁体的可靠运行。未来圆形对撞机（FCC）计划使用类似的系统。为配合大型强子对撞机的高亮度运行，正在研究改进准直系统。研究表明，改善光束准直的解决方案之一是在短弯曲晶体中使用沟道效应，该晶体充当初级准直器，通过沟道效应将粒子深深地抛入次级准直器中。该系统对晶体的角位置和不同性质的可能振动非常敏感。在本文中，我们提出了一种不同的方法，晶体准直的基础上，从弯曲的晶体平面在一系列的晶体粒子的体积反射。该方案的积极品质得到了证实，并提出了能够实现该方案的多条晶体器件。
2020-05-06 physics.acc-ph
New methods of particle collimation in colliders
准直系统是任何高功率加速器设计的重要组成部分。其功能包括保护组件免受意外和故意的能量沉积，减少背景和光束诊断。基于散射体和吸收体的传统多级系统提供鲁棒的屏蔽和有效的损耗收集。两个互补的概念已被提出来解决一些传统系统的局限性：沟道和弯曲晶体中的体积反射和空心电子束准直。本文的主要重点是空心电子束准直器，一个新的概念的基础上的相互作用的循环束与5千电子伏，磁约束，脉冲空心电子束在一个2米长的部分环。电子包围循环束流，横向踢晕粒子并使束流核心不受干扰。通过充当可调谐扩散增强器而不是硬孔径限制，中空电子束准直器将常规准直系统扩展到超出由可容忍损耗施加的强度限制。这个概念在费米实验室的Tevatron质子-反质子对撞机上进行了实验测试。本文介绍了980 GeV反质子准直的结果，并对未来作了展望。
2011-10-02 physics.acc-ph
Collimation of a Circulating Beam in the U_70 Synchrotron by Use of Reflections in Axially - Oriented Crystals
2010年秋季在U_70同步加速器上进行了实验研究，通过一种新的方法，由于轴向晶体中的粒子的反射，循环光束的提取和准直的可能性。这样的晶体具有积极的特点，因为轴向电位比平面电位大五倍。结果表明，由于晶体中的轴向效应，准直效率可达90%。循环束在准直器上的损失已经减少了几倍，这使得有可能抑制循环束的钢准直器附近的μ子喷注。
2011-03-28 physics.acc-ph
Channeling and Volume Reflection Based Crystal Collimation of Tevatron Circulating Beam Halo (T-980)
T980晶体准直实验正在Tevatron进行，以确定这种技术是否可以提高980 GeV束晕准直效率，如Tevatron和LHC等高能强子对撞机。T980还研究各种晶体类型和参数。在2009年夏天的停机期间，通过在水平测角仪中安装新的O形晶体，以及添加具有两个交替晶体（O形和多条）的垂直测角仪和额外的光束诊断，该设置得到了大幅增强。第一次测量与新系统是相当令人鼓舞的，与预测的二级准直器上观察到的通道和体积反射光束。研究了晶体在体反射和沟道模式下的准直效率，并与非晶主准直器进行了比较。系统性能的结果是为最终的商店的研究和整个对撞机商店。第一次调查碰撞光束准直同时使用晶体在垂直和水平面已在政权与水平通道和垂直体积反射光束。正在计划在FY10夏季关闭期间进行重大的硬件改进，并在Tevatron运行的最后一年进行专门的研究，以及“后对撞机束流物理运行”期间。
2012-02-07 physics.acc-ph
Low Space-Charge Intensity Beams in UMER via Collimation and Solenoid Focusing
马里兰大学电子环（UMER）的传统上在强空间电荷占主导地位的光束传输制度，但小电流束是可取的，以显着减少直接（非相干）的空间电荷调谐偏移以及调谐抑郁症。这个制度是感兴趣的模拟空间电荷效应在大型质子和离子环类似于那些用于核物理和spiral中子源，也为晶格的非线性动力学研究的启发上的集成光学测试加速器（IOTA）。我们回顾了空间电荷强度的定义，UMER和其他机器中的空间电荷参数的比较，并讨论了一个简单的方法，包括双准直和螺线管聚焦用于改变注入UMER的光束的空间电荷强度。
2018-10-09 physics.acc-ph
Observation of "volume reflection" effect in crystal collimation experiments
在Tevatron对撞机上进行的RHIC重离子和质子晶体准直实验中，观测到了强相干散射（“反射”）效应。为了理解观测结果并将其与晶体中光束相干散射物理联系起来，用蒙特卡罗程序CATCH进行了详细的模拟。A.M. Taratin和S.A.沃罗别夫在1987年预测了光束在弯曲晶体中的“体积反射”效应。所提供的数据是这一新物理现象在实验中的首次体现。
2006-02-01 physics.acc-ph
Simulations of heavy-ion halo collimation at the CERN Large Hadron Collider: benchmark with measurements and cleaning performance evaluation
质子和重离子束以前所未有的能量在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机中进行碰撞，以进行高能实验。LHC多级准直系统的设计是为了提供对常规和异常损失的保护，以减少超导磁体失超的风险，并保持实验中的本底处于受控状态。与质子相比，尽管存储的束能量较低，但重离子运行中的束准直更具挑战性，因为已经观察到用重离子进行清洁的效率要差两个数量级。这是由于光束和准直器之间的相互作用机制的差异。离子束在准直器处经历碎片化和电磁解离，这导致脱离准直系统的刚性粒子的大量通量。这些向外散射的原子核可能会在环周围丢失，最终对可实现的最大存储束能量施加限制。准确的模拟工具对于理解和控制这些损失至关重要。一个新的模拟框架已经开发的重离子准直的基础上耦合的Sixtrack跟踪代码和FLUKA Monte Carlo代码，模型的电磁和核相互作用的重离子与准直器材料的核。在本文中，新的仿真工具进行了描述。此外，Sixtrack-FLUKA耦合模拟，并与铅离子在大型强子对撞机的测量进行比较。模拟和测量之间的协议进行了讨论，结果用于了解和优化损失。模拟工具也被应用于预测高亮度LHC准直系统的性能。
2020-08-07 physics.acc-ph
Nonlinear Energy Collimation System for Linear Colliders
多TeV直线对撞机的后直线加速器能量准直系统的设计是为了实现一个重要的功能，即保护束流传输系统（BDS）免受可能由主直线加速器中的故障模式产生的漏控束流的影响。对于紧凑型直线对撞机（CLIC）的情况下，能量准直器需要承受的冲击，在故障的情况下，一个完整的束训练。这是一个非常具有挑战性的任务，假设标称CLIC束流参数在1.5 TeV的束流能量。使用非线性磁体增加准直器处的横向光斑尺寸是保证准直器的生存的潜在解决方案。在本文中，我们提出了一种替代的非线性光学的基础上，斜六极对的能量准直。性能仿真结果也。
2011-12-21 physics.acc-ph
Study on collimation and shielding of the back-streaming neutrons at the CSNS target
CSNS的溅射靶产生的回流中子非常强，对加速器-靶界面区的器件会造成严重的损伤问题。为了解决这一问题，研究了一种可能的方案，即为质子束线专门设计的光学系统产生两个束腰，并在两个腰部位置放置两个准直器，以最大限度地提高回流中子的准直效果。详细的蒙特卡罗模拟结果表明，准直系统的有效性，并在界面部分的辐射剂量率大大降低。这可以确保用于束流传输线中的最后磁体和其他装置的环氧树脂线圈具有合理的寿命，例如三十年。这种加速器-靶界面区域的设计原理也可以应用于其他高功率质子束应用。
2013-06-03 physics.acc-ph
Use of a Bent Crystal with a Decreasing Curvature to Increase the Efficiency of the Extraction and Collimation of a Beam in an Accelerator
已经表明，使用具有可变曲率半径的弯曲晶体使得可以将去通道颗粒的分数减少一个数量级。这种效应使得在环形加速器多圈引出束流时，准直器边缘或隔板隔板处的粒子密度大大降低。特别是，在U-70同步加速器和大型强子对撞机的光束提取效率可以分别提高到95%和99.65%。
2011-10-10 physics.acc-ph
Optimizing the Bent Crystal Parameters for High-Efficiency Beam Extraction and Collimation in Circular Accelerators
利用弯曲晶体中的沟道效应，确定了圆形加速器中光束引出和准直系统的效率。的提取效率的晶体的几何参数（其长度，厚度和弯曲角度），系统组件的方位角位置，和偏移的隔膜或刮刀的依赖关系。晶体缺陷（非晶层，取向差，和扭转）的系统的效率上的影响被认为是，并提出了他们的公差。结果表明，通过优化晶体参数和系统元件的位置，在2GeV ~ 7 TeV的宽能量范围内，可以获得>95%的提取效率。
2011-08-15 physics.acc-ph
Crystal Cleaning of the LHC Beam
准直晶体可作为大型强子对撞机准直系统的主刮刀。晶体刮刀多年来以高效、可预测、可靠的方式与非常高强度的光束一起工作，并满足LHC准直系统的技术要求。如果用作LHC准直系统的主要元件，晶体将使机器清洁10至40倍。
2003-07-03 physics.acc-ph
Status report of the baseline collimation system of CLIC. Part I
近年来，紧凑型直线对撞机（CLIC）的直线加速器后准直系统的设计得到了很大的改进。该系统由两部分组成：一部分专门用于离能粒子的准直，另一部分用于电子感应加速器准直。能量准直系统被进一步设想为防止由偏离光束造成损害的保护系统。在这方面，特别注意能量准直器设计的优化。能量准直器的材料和物理参数被选择为承受整个束流训练的冲击。关于电子感应加速器准直部分，设计的不同方面已经被优化：横向准直深度已经被重新计算，以减少准直器尾场效应，同时保持良好的效率，在清洁不希望的束晕;扰流器的几何设计已经被审查，以尽量减少尾场;此外，光学设计已经被优化，以提高准直效率。本文介绍了CLIC直线加速器后准直系统的现状。本报告的第一部分专门研究CLIC能量准直系统。
2011-04-13 physics.acc-ph
Status report of the baseline collimation system of CLIC. Part II
近年来，紧凑型直线对撞机（CLIC）的直线加速器后准直系统的设计得到了很大的改进。该系统由两部分组成：一部分专门用于离能粒子的准直，另一部分用于电子感应加速器准直。能量准直系统被进一步设想为防止由偏离光束造成损害的保护系统。在这方面，特别注意能量准直器设计的优化。能量准直器的材料和物理参数被选择为承受整个束流训练的冲击。关于电子感应加速器准直部分，设计的不同方面已经被优化：横向准直深度已经被重新计算，以减少准直器尾场效应，同时保持良好的效率，在清洁不希望的束晕;扰流器的几何设计已经被审查，以尽量减少尾场;此外，光学设计已经被优化，以提高准直效率。本文介绍了CLIC直线加速器后准直系统的现状。第二部分主要研究了电子感应加速器准直系统和准直器尾场效应。
2011-04-13 physics.acc-ph
Electron emission of stripping foil and collimation system for CSNS/RCS
在中国空间中子源快循环同步加速器（CSNS/RCS）中，电子发射对加速器的限制起着重要作用。研究了质子束与剥离箔的相互作用，并利用ORBIT和FLUKA程序模拟了电子散射过程。然后，可以给出电子的能量分布和电子产额率。此外，还研究了质子束与准直系统的相互作用，模拟了电子散射过程。然后，可以给出初级电子发射的能量分布，并可以得到初级电子的产额率。
2015-10-16 physics.acc-ph
Power deposition studies for standard and crystal-assisted heavy ion collimation inthe CERN Large Hadron Collider
本文通过追踪和FLUKA簇射模拟研究了LHC重离子运行中超导磁铁的功率沉积，对比了标准与晶体辅助准直系统，并基于2018年数据基准测试量化了未来运行的失超裕度。
2023-04-07 physics.acc-ph
Improved simulation of beam backgrounds and collimation at SuperKEKB
在SuperKEKB正负电子对撞机上进行的Belle~II实验中，束流本底的抑制是实验成功的关键。我们报告一个改进的模拟方法，其中包括一个精细的物理描述的准直器和束管，我们的第一个实施准直器尖端散射，并在现有的光束粒子跟踪软件已被嵌入到一个新的顺序跟踪框架。这些改进解决了长期以来Belle~II本底测量值与预测值之间的差异，并大大减少了模拟中优化准直系统所需的计算时间。最后，我们报告准直器孔径扫描，这证实了模拟的准确性，并提出了一种新的准直器对齐方法。
2021-04-06 hep-ex physics.acc-ph
Activation Products from Copper and Steel Samples Exposed to Showers Produced by 8 GeV Protons Lost in the Fermilab Main Injector Collimation System
在努力预测残留辐射水平在费米实验室主注入器，测量残留辐射与时间的历史损失。详细检查表明，用于拟合的放射性同位素清单不完整。我们将报告我们在费米实验室主注入器准直系统附近辐照的磁钢和铜样品的活化研究。我们的研究结果确定了几个额外的感兴趣的放射性同位素。使用简化模型的MARS 15研究与测量进行了比较。长半衰期同位素的重要性将随着操作延伸到第二个十年和损失率的上升而增加。这些研究使我们能够预测这些问题的局限性。
2015-02-05 physics.acc-ph
Beam Coupling Impedance of the LHC TCTP Collimators
作为LHC准直系统升级的一部分，建议使用8个TCTP和1个TCSG准直器来取代准直系统中现有的准直器。为了检查加速器综合体中放置的所有设备是否存在由于集体效应和射束-设备相互作用而产生的潜在副作用，在完整TCTP设计的时域和频域中进行了射束耦合阻抗模拟。特别注意的是被困模式，可能会导致光束不稳定性和光束引起的加热，由于腔模式的设备。
2012-07-16 physics.acc-ph
To the positive miscut influence on the crystal collimation efficiency
本文介绍了大型强子对撞机准直系统升级改造中的晶体准直技术。讨论了准直效率与沟道面和晶体表面不平行性的关系。在UA9晶体准直实验中，首次发现即使是较好的正向错切也会严重地降低沟道准直效率。我们证明，正的错切影响可以增加核反应率在完全对准晶体准直器的4.5倍。我们还讨论了未来的LHC晶体准直系统的性能可能的误切的影响，以及建议简单的估计光束扩散步骤，平均碰撞参量的粒子碰撞与准直器和碰撞粒子束部分的角发散。
2011-09-26 physics.acc-ph physics.ins-det
Optimization of the collimation system for CSNS/RCS with the robust conjugate direction search algorithm
采用鲁棒共轭方向搜索（RCDS）方法对中国空间中子源快循环同步加速器（RCS）准直系统进行了优化设计。优化了二次准直器的参数，以提高准直系统的性能。为了提高优化效率，采用了目标环束注入与跟踪（ORBIT）并行模块结合MATLAB并行计算，可同时运行多个ORBIT实例。本研究提出了一种方法，找出一个最佳的二次准直器的参数组合的机器模型，准备CSNS/RCS调试。
2016-08-24 physics.acc-ph
Hollow Electron Beam Collimator: R&D Status Report
磁约束空心电子束的控制晕消除在高能对撞机，如Tevatron或LHC可能会扩展传统的准直系统超出可容忍的材料损伤所施加的强度限制。它们还可以通过抑制由于光束抖动引起的损耗尖峰和通过增加捕获效率来改善准直性能。设计并制造了一种空心电子枪。它的性能和稳定性在费米实验室测试台上进行了测量。该枪将安装在现有的Tevatron电子透镜中，用于空心束准直器概念的初步测试，解决重叠质子和电子束的对准和不稳定性等关键问题。
2012-02-07 physics.acc-ph
CMS Pixel Telescope Addition to T-980 Bent Crystal Collimation Experiment at the Tevatron
在Tevatron上完成了T-980弯晶准直实验的改进。改进是在Tevatron的真空密封束管内安装了一个像素望远镜。该望远镜由六个CMS PSI 46像素板组成，布置为水平和垂直平面的三个站，CAPTAN系统用于数据采集和控制。像素望远镜的目的是测量在各种条件下弯曲晶体产生的光束轮廓。射束管内的望远镜电子设备最初没有充分屏蔽通过射束的图像电流。设计并安装了一种新的屏蔽方法，解决了这个问题。本文介绍了所遇到的噪声问题和缓解技术，以及望远镜的一些初步结果。
2012-09-25 physics.acc-ph physics.ins-det
Tevatron accelerator physics and operation highlights
Tevatron对撞机的性能在运行II期间持续增长，峰值亮度达到4 \times 1032 cm-2 s-1，每周积分率超过70 pb-1。本报告介绍了最重要的进展，有助于这一性能的改善，包括光束动力学建模，精密光学测量和稳定性控制，低β挤压期间的准直实施的审查。提出了光度积分优化的算法，并讨论了高光度运行的经验教训。本文介绍了在Tevatron上进行的新的加速器物理概念的研究，如采用晶体准直器和空心电子束的准直技术，以及束-束效应的补偿。
2012-02-24 physics.acc-ph
Crystal Collimation Cleaning Measurements with 6.5 TeV protons in the LHC
本文研究了在LHC 6.5 TeV质子束中插入短弯曲晶体作为主级准直器对束晕清洗效率的提升效果，通过实验测量并与理论预期对比验证了晶体准直的性能。
2025-07-17 hep-ex physics.acc-ph
Bending a Beam to Significantly Reduce Wakefields of Short Bunches
本文提出了一种在准直前使光束的光路略微弯曲的方法，以显著地减小在准直器上产生的尾场。这适用于短聚束，并且对于当今的自由电子激光和未来的对撞机，可以将尾场减小约7倍。
2011-08-23 physics.acc-ph
The Practical Pomeron for High Energy Proton Collimation
本文提出了一个描述从ISR到Tevatron能量的质子散射数据的模型，该模型可用于LHC和FCC等高能加速器的准直。准直器去除束晕粒子，使它们不会撞击机器的脆弱区域，例如超导磁体和实验区域。在模拟准直器钳口的效果时，关键是对小动量转移~ $t$下的质子散射进行建模，因为这些质子在丢失之前可以在环的几圈中存活下来。在高能量下，这些软过程很好地描述了Pomeron交换模型。我们研究了弹性和单衍射解离截面在很宽的能量范围内的行为，并表明，该模型可以用来作为一个全球性的描述各种各样的高能量弹性和衍射数据目前可用。特别是它的模型低质量衍射解离，在那里有丰富的共振结构，从而预测的差分和综合截面的运动学范围内适当的LHC.We纳入该模型的物理光束跟踪代码MERLIN和使用它来模拟所产生的损失地图的光束晕丢失在准直器中的LHC。
2016-04-25 hep-ph physics.acc-ph
Impact of Field Errors of Quadrupole Units on Beam Losses at SIS100 Injection
本报告讨论了重离子束的损失，由于名义上的横向空间电荷和磁场的缺陷，在SIS 100积累的基础上最近的冷测量的第一个10系列四极单元。它们与（压印的）系列第一个四极单元#2进行比较。
2022-04-13 physics.acc-ph
Beam Dynamics and Beam Losses - Circular Machines
本讲座将介绍横向和纵向光束动力学的基本介绍，以及圆机中最相关的光束损失机制。本讲座是为物理学家和工程师与很少或根本没有这个问题的知识。
2016-08-08 physics.acc-ph
Beam losses due to the foil scattering for CSNS/RCS
在中国散斑中子源快循环同步加速器（CSNS/RCS）中，由于箔片剥离散射，在注入过程中产生束晕，并引起附加束流损失。讨论了质子束与剥离箔的相互作用，研究了剥离箔的散射。考虑了一个简单的模型和实际情况的箔散射。利用ORBIT和FLUKA软件，对CSNS/RCS系统中存在剥离箔片散射的多圈相空间涂注过程进行了数值模拟，得到了箔片散射引起的束流损失。
2012-10-17 physics.acc-ph
Thermal analysis and cooling structure design of the primary collimator in CSNS/RCS
中国空间中子源（CSNS）的快循环同步加速器（RCS）是一台束流功率为100 kW的强流质子环。为了控制剩余激活以满足实际维护的要求，设计了一种两级瞄准系统。准直系统由一个薄金属制成的主准直器和四个作为吸收体的副准直器组成。热分析是评价准直系统可靠性的一个重要方面。利用ANSYS软件对不同材料的主平行光管的温度分布和热应力进行了计算。为了将主准直器的温升和热应力控制在合理的水平，拟采用空气冷却结构。介绍了冷却结构的机械设计，并分析了冷却结构在不同散热片数和风速下的冷却效果。最后，估计了准直器在热冲击下的疲劳寿命。
2013-05-07 physics.acc-ph
Collimation System
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）第5章：初步设计报告。大型强子对撞机（LHC）是有史以来最大的科学仪器之一。自2010年开辟新的能源探索前沿以来，它已聚集了由约7，000名从事基础粒子物理学以及极端温度和密度下强子物质物理学研究的科学家组成的全球用户社区。为了维持和扩大其发现潜力，LHC将需要在2020年代进行重大升级。这将使其亮度（碰撞率）增加到原来设计值的五分之一，并使积分亮度（产生的总碰撞）增加到原来的十分之一。LHC已经是一台高度复杂和精致优化的机器，因此必须仔细构思这种升级，并需要大约十年的时间才能实现。这种新的配置被称为高亮度LHC（HL-LHC），它将依赖于一系列关键的创新，推动加速器技术超越目前的极限。其中包括尖端的11-12特斯拉超导磁体、用于超精确相位控制的束旋转的紧凑型超导腔、用于束准直的新技术和物理过程以及能量耗散可忽略不计的300米长的高功率超导链路。本文件描述了将用于实现该项目的技术和组件，旨在作为HL-LHC详细工程设计的基础。
2017-05-26 physics.acc-ph
Tuning of LANSCE 805-MHz High-Energy Linear Accelerator with Reduced Beam Losses
抑制束流损失是高强度直线加速器成功运行的关键。从历史上看，侧耦合的805 MHz LANSCE直线加速器模块的场幅度和相位值是使用众所周知的delta-t调谐程序来保持的。通过使用匹配四极杆在具有加速器晶格的4D相空间中调整束椭圆来执行束与加速器的横向匹配。为了改善加速器的调谐性能和减少束流损失，需要对质子直线加速器束流能量沿加速器长度的斜坡进行控制。H-束能量的飞行时间测量现在被用于确认和改进沿着直线加速器的能量斜坡的总体控制。飞行时间方法利用在示波器处使用来自射束的直接信号的射束能量的绝对测量，以及当射束通过安装的delta-t拾取回路时测量的RF相位的差。采用了新研制的BPPM数据采集系统。沿着加速器的束流能量测量与相位扫描、速调管输出功率控制和Δ-t方法一起，允许加速器的调谐更接近于原始设计并减少直线加速器产生的损耗。文中详细介绍了改进后的整定过程以及整定和运行的结果。
2020-02-20 physics.acc-ph
Beam Loss Control for the Fermilab Main Injector
从2005年到2012年，费米实验室主注入器提供了120 GeV的质子束，以产生中微子束和反质子。硬件改进与改进的诊断相结合，使系统能够在400千瓦的光束功率下持续运行。损失是在或接近8 GeV的注入能量，其中95%的光束传输导致约1.5千瓦的光束损失。通过最小化和局部化损失，剩余辐射水平下降，而光束功率增加了一倍。丢失的射束被引导至准直系统或射束中止。增加了临界孔径，同时改进的仪器允许最佳地使用可用的孔径。我们将总结各种损失控制工具的影响以及主注入器中剩余辐射的现状和趋势。
2013-01-31 physics.acc-ph
Study of dust-induced beam losses in the cryogenic arcs of the CERN Large Hadron Collider
尘埃粒子与LHC质子束的相互作用占了LHC物理运行中观察到的不规则束流损失事件的主要部分。事件停止后，几个光束旋转，因为驱逐的尘埃粒子从光束一旦成为电离的横向束尾。尽管这些事件的瞬态性质，所产生的束流损失可以触发束流中止或引起超导磁体的猝灭。在本文中，我们研究了在低温弧中的束-尘埃粒子相互作用的特性，通过重建关键的可观测量，如核碰撞率，损失持续时间和每事件的积分损失。该研究基于6.5 TeV运行期间记录的事件，存储的束流强度高达每束流$\sim 3\times 10{^{14}}$质子。我们表明，非弹性碰撞率可以达到几乎每秒$10^{12}$碰撞，导致高达$\sim 1.6\times 10^{8}$质子的损失每一个事件。我们表明，实验分布和它们对光束参数的依赖性可以定量描述由先前开发的模拟模型，如果尘埃粒子被假定为被吸引的光束。后一项发现与最近的时间剖面研究相一致，并进一步证明尘埃粒子在进入光束时带有负电荷。我们还开发了不同的假设，在测量中没有较高的损失事件，虽然这样的事件理论上不排除的模拟模型。研究结果为预测未来运行的高亮度LHC在高强度光束存在下尘埃引起的光束损失提供了依据。
2021-12-21 physics.acc-ph
CRYSTAL Simulation Code and New Coherent Effects in Bent Crystal at the LHC
主要介绍了LHC晶体准直系统。介绍了一个晶体中粒子跟踪的模拟程序CRYSTAL。它的本质在于晶体中质子轨迹的充分和快速采样，这对于正确描述实验和定量预测新效应至关重要。模拟了CERN SPS上的H8单程实验和LHC上弯曲晶体偏转7TeV质子的实验。我们预测存在对应于平面沟道振荡的去离子峰，并描述了在高能量下观察它们的可能性，特别是计划于2015年进行的LHC晶体辅助准直实验。在沟道模式中的电离损失的非晶水平的过量的效果也被发现的LHC能量。此外，LHC晶体为基础的准直系统进行了模拟，以及其可能的改进布局与应用程序的切割和多个体积反射在一个弯曲的晶体。
2014-11-29 physics.acc-ph
Challenges in low losses and large acceptance ion beam transport
离子束传输模块的原型已经在休伯特·库里恩多学科研究所（IPHC）开发，并用作测试平台，以研究与离子束的有效传输相关的关键问题。这包括减少束流损失，增加接受度，以及定义评估性能所需的仪器。在全尺寸光束线上进行实验，并遵循标准光束分析、转向和聚焦程序。经过审查的发展进行了一些要求苛刻的设施和运输模块中实施的四极杆的设计，本文强调了测量保存横向相空间分布的挑战，具有较大的接受条件，即最高的光束填充比四极杆孔径。然后，公差的错误和风险的缓解进行了讨论，特别是通过考虑运输模块的电稳定性，光束行程，行为的尾巴和光环，和未对准误差。
2023-03-13 physics.acc-ph
Beam losses from ultra-peripheral nuclear collisions between Pb ions in the Large Hadron Collider and their alleviation
在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上，碰撞重离子之间的电磁相互作用将引起局部束流损失，这可能会使超导磁体失超，除了对光度衰减有显著贡献之外。为了量化它们对对撞机操作的影响，我们使用了三步模拟方法，该方法包括光学跟踪、蒙特卡罗簇射模拟和磁体内部热流的热网络模型。我们目前的模拟结果的情况下，铅离子操作的LHC，重点是ALICE相互作用区域，并表明，预期的热负荷在标称铅操作是40%以上的淬火水平。这限制了可达到的最大亮度。此外，我们还讨论了监测损失的方法和减轻损失的可能途径。
2009-08-18 physics.acc-ph
Effect of pulsed hollow electron-lens operation on the proton beam core in LHC
空心电子束准直是目前HL-LHC中最有前途的晕主动控制方案之一。为了进一步增加扩散速率以实现例如在挤压之前所期望的快速晕圈去除，电子透镜（e-透镜）可以以脉冲模式操作。在电子束中的轮廓缺陷的情况下，e-透镜的脉冲在质子束上引起噪声，这可以根据频率内容和强度导致发射度增长。为了研究对脉冲模式和振幅的敏感性，已提议在2016年8月在LHC进行束流研究（机器开发MD），我们在本说明中介绍了预备模拟和估计。
2016-11-08 physics.acc-ph
All-optical compact setup for generation of collimated multi-MeV proton beams with a "snail" target
本文提出一种全光学紧凑装置，利用激光在蜗牛靶中感应强磁场，准直约100 MeV质子束，数值模拟验证其有效性与磁场结构弱依赖性。
2025-01-26 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
Beam stripping interactions in compact cyclotrons
研究了氢离子束与残余气体和电磁场相互作用时的束剥离损失.这些过程在紧凑型回旋加速器中起着重要的作用，其中束在内部离子源上产生，并且它们在高磁场下操作。剥离相互作用的实施到束流动力学程序OPAL提供了一个足够的框架来估计剥离损失紧凑型回旋加速器，如AMIT。分析的重点是优化高能束流输送到目标。通过调整离子源的参数来调节加速器内部的真空度，并使束流剥离损失最小化。
2021-06-24 physics.acc-ph
Study of Nonlinearities and Small Particle Losses in High Power Linac
俄罗斯加速器中心开发的高功率直线加速器的概念是基于使用独立定相的SC谐振器，它们之间有四极透镜。谐振器的类型和参数以及聚焦结构沿着直线加速器变化，以优化束流动力学和直线加速器的特性。利用计算机模拟软件SPECIION，对直线加速器中束流在三维加速场和聚焦场中的演化进行了研究。模拟包括所有的非线性外部场和空间电荷力。基于粒子轨迹的光谱特性分析，对粒子束中的粒子损失进行了估算。
2000-08-22 physics.acc-ph
The UA9 experimental layout
UA 9实验装置于2009年3月安装在CERN-SPS上，目的是研究惯性模式下的晶体辅助准直。它的基本布局包括硅弯曲晶体作为安装在两个真空容器内的主准直器。一个可移动的60厘米长的钨块位于下游约90度相位提前拦截偏转束。闪烁器、气体电子倍增器室和其他束流损失监测器测量晶体中束晕相互作用引起的核损失率。罗马盆安装在偏转粒子的路径，并配备了Medipix检测器，以重建撞击束的横向分布。最后，UA 9利用安装在罗马锅附近的LHC准直器原型来帮助设置束流条件并分析偏转束流的效率。本文详细介绍了2010年为研究晶体准直而安装的硬件。
2011-06-29 physics.acc-ph
The Fermilab Main Injector: high intensity operation and beam loss control
从2005年到2012年，费米实验室主注入器提供了120 GeV的质子束，以产生中微子束和反质子。硬件改进与改进的诊断相结合，使系统能够在约400千瓦的光束功率下持续运行。传输是非常高的，除了在或接近8 GeV的注入能量的束损失，其中95%的束传输导致约1.5千瓦的束损失。通过最小化和局部化损失，剩余辐射水平下降，而光束功率增加了一倍。丢失的射束被引导至准直系统或射束中止。增加了临界孔径，同时改进的仪器允许最佳地使用可用的孔径。我们将总结实现高强度所需的改进，各种损失控制工具的影响以及主注入器中剩余辐射的现状和趋势。
2013-07-10 physics.acc-ph
Study of 50 GeV proton beam focusing by novel crystal device
弯曲晶体应用于大型加速器上，用于粒子束的引出和准直。近年来，提出了在大型强子对撞机上进行固定靶研究的建议。为了实现这一方案，不仅可以使用偏转，而且还可以使用通过弯曲晶体聚焦LHC束流。本文报道了用新型晶体器件聚焦50GeV质子束的实验结果。该装置的积极特性是有机会在加速器的循环束附近工作，包括LHC。
2012-10-04 physics.acc-ph
Probing the losses for a high power beam
Paul Scherrer研究所（PSI）的高强度质子加速器（HIPA）回旋加速器可提供590 MeV CW质子束，最大功率为1.42 MW。提取后，束流在一个120米长的通道中被转移到两个目标站（TgM和TgE），用于表面μ子生产，然后将其剩余的功率沉积在溅射靶SINQ用于中子生产。作为高强度μ子束线（HIMB）可行性研究的一部分，这些目标中的第一个将被替换为更厚的目标，从而提高表面μ子的生产率。然而，HIMB的一个关键挑战是将质子束损失保持在尽可能低的水平，这需要提高我们对沿MW级束线分布损失的理解。为此，开发了一种新的方法，其目的是将温度的实验值、束轮廓测量以及束电流测量与使用蒙特卡罗模拟工具的组合功率沉积计算和初级束损失相关联。
2022-06-02 physics.acc-ph physics.optics
Dechanneling Population at Extreme Crystal Bending with 6.5 TeV Proton Beam
利用LHC中不同曲率半径的弯曲晶体测量6.5 TeV质子束退道，发现退道随弯曲半径减小而增强，并接近临界值R_c，为未来晶体准直系统升级提供规格依据。
2025-07-17 hep-ex physics.acc-ph physics.app-ph
Beam-size effect and particle losses at Super$B$ factory (Italy)
在对撞机中，宏观上大的碰撞参量给$e^+ e^- \to e^+ e^- γ$过程的标准横截面的实质性贡献。这些碰撞参量可以比碰撞束的横向尺寸大得多。这意味着该工艺的标准截面必须进行实质性修改。在本文中，这样的束流尺寸效应计算的轫致辐射在超级$B$工厂在意大利开发。我们发现，这种效果减少了约40%，由于韧致辐射束的损失。
2009-03-17 hep-ph physics.acc-ph
Study of Beam Loss Monitors (BLM) in Storage Ring
束流损失测量仪（BLM）用于测量加速器中束流损失的位置和数量。本文研究了3GeV电子在储存环中的损失和束管上损失产生的次级粒子。我们比较了电离室、NaI和Si辐射探测器作为BLM，并选择了Si探测器作为进一步的研究。我们计算了由于双极磁铁、四极磁铁和六极磁铁中的磁场不匹配引起的电子偏转角，并假设电子束偏转并以相对于束轴成3度的角度撞击束管。本文用MCNP程序计算了束管和硅探测器中光子和二次粒子的数目和能量。
2021-01-11 physics.acc-ph
