Mechanical Design of Superconducting Accelerator Magnets
本文是关于超导加速器磁体的机械设计。首先，我们简要回顾了基本概念和术语。在下面的章节中，我们描述了不同类型的超导加速器磁体的机械设计的特殊性：超导体，cos-theta，超导体和环形线圈。特别注意的预应力原则，其目的是避免在超导线圈的拉伸应力的出现。以一台小型超导回旋加速器为例，总结了机械设计的主要步骤和应遵循的原则。最后，我们提出了一些意见的测量技术。
2015-01-13 physics.acc-ph
Cavity beam position monitor system for the Accelerator Test Facility 2
加速器试验设备2（ATF 2）是一个用于线性高能对撞机最终聚焦光束线的缩比演示系统。本文介绍了作为ATF2诊断系统一部分的高分辨腔束流位置监测系统。使用两种类型的腔BPM，C波段工作在6.423 GHz，S波段工作在2.888 GHz，具有增加的波束孔径。描述了腔体、电子器件和数字处理。具有衰减器的C波段系统的分辨率被确定为大约250 nm，S波段系统的分辨率为1 m。在没有衰减的情况下，最佳记录的C波段腔分辨率为27 nm。
2013-01-23 physics.acc-ph
Nb3Sn Superconducting Radiofrequency Cavities: a Maturing Technology for Particle Accelerators and Detectors
Nb3Sn超导射频（SRF）腔具有使用于高能物理（HEP）的粒子加速器以及用于暗物质、引力波和其他量子传感应用的基于RF腔的探测器具有新性能能力的巨大潜力。在HEP之外，Nb3Sn SRF腔也可以使核物理，基础能源科学和工业加速器受益。在Snowmass 2021的这篇文章中，我们概述了Nb3Sn SRF腔的潜力，现状和前景。
2022-03-13 physics.acc-ph
Coherent stacking of laser pulses in a high-Q optical cavity for accelerator applications
本文对高Q法布里-珀罗腔中的稳态相干脉冲堆积过程进行了谐波分析。堆叠脉冲形状的表达式作为激光腔和脉冲堆叠腔参数的函数获得。我们还估计了NESTOR储存环，这是在哈尔科夫物理与技术研究所正在开发的激光光学系统中可达到的脉冲功率增益。它表明，高功率增益（~10000），原则上，可以实现在一个腔中，形成低吸收，高反射率（R~0.9999）的镜子，如果激光载波频率将匹配的脉冲堆叠腔的二次谐波频率。这意味着发展复杂的频率稳定回路，以保持腔长在亚纳米范围内恒定。
2004-07-06 physics.acc-ph physics.optics
Methods of phase and power control in magnetron transmitters for superconducting accelerators
各种方法的相位和功率控制的超导加速器的磁控管RF源的ADS级项目的目的是最近开发和研究与传统的2.45 GHz，1千瓦，CW磁控管脉冲和CW制度。磁控管发射机由谐振（注入锁定）相位调制信号激励，可以提供相位和功率控制所需的速率，以精确稳定强度前沿加速器超导RF（SRF）腔中加速场的相位和幅度。一种创新的技术，可以显着提高磁控管发射机的效率，在宽范围的功率控制所需的超导加速器的开发和验证与2.45 GHz的磁控管工作在CW和脉冲制度。这种类型的高效率磁控管发射机可以显着降低ADSclass加速器项目的资本和运营成本。
2018-03-23 physics.acc-ph
Precision Vector Control of a Superconducting RF Cavity driven by an Injection Locked Magnetron
本文提出的技术能够在窄带设备中调节射频幅度和相位，例如由恒定功率输出设备（即磁控管）驱动的超导RF（SRF）腔。与当前的RF功率系统技术相比，将低成本高效率磁控管用于加速器RF功率系统的能力（具有严格的矢量调节）在构造和操作成本方面呈现出显著的成本节省。实验研制了一个工作在2.45 GHz的连续波系统。注入锁定磁控管的矢量控制已被广泛测试，并以SRF腔作为负载。幅度动态范围为30 dB，幅度稳定性为0.3% r.m.s，相稳定性为0.26度r.m. s。已经被证明了。
2014-11-21 hep-ex physics.acc-ph
R&D works for Superconducting Magnet for Future Accelerator Applications in Japan
KEK低温科学中心正在为未来的加速器科学开发超导磁体技术。三个主要的技术类别是重点：1）高精度三维磁场技术的基础上的g-2/EDM磁铁的发展，2）抗辐射超导磁铁技术的基础上的彗星磁铁的发展，和3）高磁场超导磁铁技术的基础上的未来对撞机的LHC MQXA和HL-LHC D1磁铁的发展。广泛的研究，包括Nb 3Sn导体和磁体的高场磁体和高温超导抗辐射超导磁体的发展正在进行各种合作计划，如美日研究合作。
2022-03-23 physics.acc-ph
Superconducting Accelerator Magnets
Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
本课程介绍超导磁体技术，涵盖材料、结构、制造方法及核心挑战，通过实例展示其在加速器中的应用与优势。
2026-02-23 physics.acc-ph
Noninvasive cavity-based charge diagnostic for plasma accelerators
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Universität Hamburg（汉堡大学）
本文提出了一种非侵入式腔体基于的电荷诊断方法，用于测量等离子体加速器中的电子束电荷，展示了其高灵敏度和抗电磁脉冲能力。
2024-03-11 physics.acc-ph
Medium-Grain Niobium SRF Cavity Production Technology for Science Frontiers and Accelerator Applications
本研究提出从锻造退火坯料直接切片制备亚毫米级中晶粒铌圆片的低成本方法，验证了其洁净表面与可靠力学性能，探讨了其在科学（脉冲模式高场梯度）与工业（连续波模式高Q0值）前沿粒子加速器中的应用前景。
2022-03-11 physics.acc-ph
Phase and Power Control in the RF Magnetron Power Stations of Superconducting Accelerators
通过简化的磁控管动力学模型，研究了满足超导加速器对磁控管射频源要求的相位和功率控制方法。模型预测和解释的稳定，低噪声操作的管低于阈值的自激（Hatrree电压在自由运行模式下）在最高效率，宽范围的功率控制和宽带相位控制，以及在实验中得到验证，证明能力的磁控管发射机的最先进的超导加速器的供电。本文叙述了加速器的动力学模型、实验验证和高效率磁控管射频发射机的概念方案。
2017-09-13 physics.acc-ph
New Method to Improve the Accelerating Gradient of Superconducting Cavity
失超是超导腔中的一种常见现象，它限制了腔的加速梯度。通过二次声音检测可以准确定位失超部位。对于多腔超导腔，一个缺陷可能导致有缺陷的腔失超，进而导致整个腔失超。本文提出了一种新的方法来消除失超单元对整个腔体的不利影响。
2013-08-16 physics.acc-ph
Understanding training in superconducting accelerator magnets using acoustic emission diagnostics
在超导加速器磁体发展中的各种长期存在的问题中，培训是影响磁体性能的最古老和众所周知的问题之一。了解训练过程背后的物理学对于在新磁体设计中适当缓解和消除这种现象至关重要。本文讨论应用声发射（AE）诊断定位和分类的瞬态机械事件在超导磁体和表征的瞬态能量释放负责过早淬火，记忆效应，并最终，培训。结合美国磁体发展计划的目标，展望了未来声发射诊断技术的发展。
2022-03-16 physics.acc-ph
Simulation of conduction cooling of a 650MHz 5-cell cavity
该研究报告介绍了一个低温冷却器传导冷却的650 MHz SRF腔体的耦合RF和热模拟的结果，该腔体由大块铌制成，并在RF表面上涂覆有Nb3Sn。该腔是粒子加速器设计的一部分，能够产生10 MeV，1000 kW的电子束，用于废水处理。加速器设计的更多细节在R.C. Dhuley等人（2022）Phys. Rev. Accel.梁25，041601。
2022-10-24 physics.acc-ph
Manufacturing and Testing of Accelerator Superconducting Magnets
用于加速器的超导磁体的制造是一个相当复杂的过程，尚未完全工业化。在本文中，经过一个简短的历史演变的磁铁设计和建设，我们审查的主要特点加速器磁铁的建设技术的影响。我们证明了设计和组件质量如何影响施工，以及为什么最终产品需要全面质量的方法。LHC的经验被广泛讨论，并阐明了主要的教训。然后，新的Nb3Sn技术，下一代磁铁建设的发展，概述。最后，我们简要回顾了加速器超导磁体的测试过程，强调了与设计验证和制造过程的密切联系。
2015-01-28 physics.acc-ph
Superconducting Low-beta Nb$_3$Sn Cavity for ATLAS and Future Ion Accelerators
本研究开发了一款用于ATLAS及未来离子加速器的Nb₃Sn镀膜低β超导射频腔，射频损耗较同频铌腔低一个数量级，峰值表面磁场达105 mT，并解决了脆质Nb₃Sn腔的机械调谐难题。
2025-10-03 physics.acc-ph
Case Studies on Superconducting Magnets for Particle Accelerators
在CERN加速器学校的“加速器的超导性”中，学生被分成18组，并分配了6个不同的练习（案例研究），涉及超导磁体和RF腔的设计和分析。这些问题涵盖了广泛的主题，从超导材料的性能到操作条件和组件的一般尺寸。学生们进行的工作被证明是一个非常有用的机会，可以复习讲座中解释的材料，熟悉关键参数的数量级，并理解和比较不同的设计方案。我们在本文中提供了一个总结的活动有关的超导磁体的案例研究，并提出了主要成果。
2015-01-28 physics.acc-ph
Analysis of longitudinal bunching inan FEL driven two-beam accelerator
最近的实验[1]探索了使用自由电子激光（FEL）作为微波双束加速器的聚束器，以及随后的驻波射频输出腔的驱动。在这里，我们提出了一个更深入的分析的电子束团的纵向动力学，因为它们是从自由电子激光的末端，并通过输出腔传输。特别是，我们研究的效果的传输区域和腔孔过滤光束的聚束部分。[1]T. Lefevre，et.例如，物理修订信函84（2000），1188。
2000-08-17 physics.acc-ph
Electromagnetic Oscillations in a Spherical Conducting Cavity with Dielectric Layers. Application to Linear Accelerators
本文分析了同心填充介质层或真空层的球形导电腔中的电磁振荡。场解析地给出，并且数值地确定谐振频率。一个重要的特殊情况下，一个较小的介质球在其中心的球形导电腔被处理得更详细。通过对运动方程的数值积分，我们证明了这种腔中的横向电振荡可以用来加速强相对论电子。电子的轨迹被假定为几乎是切向的电介质球。我们证明了这种电子与振荡磁场的相互作用使它们的轨迹从直线上稍微偏转。这种谐振器的Q因子仅取决于电介质中的损耗。对于现有的超低损耗谐振腔，Q可以比在现有的圆柱形腔中获得的Q好三个数量级。
2013-02-28 physics.acc-ph
Improved Magnetron Stability And Reduced Noise In Efficient Transmitters For Superconducting Accelerators
最先进的高电流超导加速器需要具有快速动态相位和功率控制的高效RF源。这使得补偿的相位和振幅偏差的加速电压在超导RF（SRF）腔所造成的颤噪，等高效的磁控管发射机与快速相位和功率控制是有吸引力的RF源，这种应用。它们比传统的射频源更具成本效益，如用于大规模加速器项目的速调管、物联网和固态放大器。然而，与传统的RF源不同，受控磁控管作为强制振荡器操作。因此，研究控制信号对磁控管稳定性、噪声和效率的影响是重要的。本文讨论了2.45 GHz，1 kW管的实验和验证我们的分析模型，这是基于电荷漂移近似。
2018-06-20 physics.acc-ph
Cavity types
在粒子加速器领域中，射频腔最常见的用途是增加穿越粒子的粒子速度。这一特性使它们成为每个加速器的核心成分之一，在直线加速器中，它们甚至是主要的机器部件。由于存在许多不同类型的加速器，因此已经针对不同的目的和不同的能力对RF腔进行了优化，例如，具有固定或可变RF频率的腔、用于短或长脉冲/CW操作的腔、超导和正常导电腔。本讲座首先简要介绍了历史，并解释了如何从麦克斯韦方程组到一个简单的腔。然后，空腔将被分类的模式，用于加速的类型，并解释为什么某些模式被用于特定的空腔类型。讲座结束时将比较正常与超导腔和几句话的超导腔的实际功耗。
2011-11-21 physics.acc-ph
Proceedings of the CAS - CERN Accelerator School: Superconductivity for Accelerators, Erice, Italy, 24 Apr - 4 May 2013
这些会议记录整理了CERN加速器学校（CAS）组织的第27期专业课程的讲座。该课程于2013年4月24日至5月4日在意大利埃里切的埃托雷·马约拉纳基金会和科学文化中心举办。在关于基本加速器物理学和超导性的概括性讲座之后，课程涵盖了与加速器用超导射频系统和超导磁体的设计、生产和操作有关的主题。与会者进行了六个案例研究之一，以获得与超导系统设计有关的问题的“实践”经验。一系列专题讨论会结束了该方案。
2015-02-10 physics.acc-ph
Business models to assure availability of advanced superconductors for the accelerator sector and promote stewardship of superconducting magnet technology for the US economy
本文提出通过公私合作伙伴关系发展国内超导磁体与先进超导体供应能力，以保障加速器领域需求并促进美国超导技术生态。
2023-08-06 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
SINAP surface preparation processing for 500MHz superconducting cavity
本文介绍了上海应用物理研究所500MHz超导腔表面处理系统的设计、制作和实验结果。建立了一套无尘室、缓冲化学抛光设备、高压超纯水冲洗设备。整个表面制备过程已成功运行，并通过500MHz单电池超导腔的垂直测试得到了成功的验证。
2014-08-26 physics.acc-ph
Superconducting Accelerators for High-Power X-ray production
迄今为止，作为用于产生用于工业目的的电离辐射的电子源的直线加速器（直线加速器）被限制为小于100 kW。当直接使用电子束时，这对于大多数潜在的应用是足够的。然而，当电子束用于产生光子（X射线），然后在应用中使用时，这不足以与其他光子源（来自钴-60的伽马射线）竞争。本文将讨论一个紧凑的超导RF（CSRF）加速器系统，依赖于新兴技术，将能够产生电子束功率到100千瓦的效率比目前的直线加速器。重点是产生用于医疗器械灭菌的X射线束，以提供目前用于此目的的钴-60的替代品。
2022-02-15 physics.acc-ph
A Study of Magnetic Shielding Performance of a Fermilab International Linear Collider Superconducting RF Cavity Cryomodule
本说明提供了支持以下结论的测量结果：在现实和代表性的周围磁场环境中，低温恒温器可实现5毫高斯水平的磁场值。
2014-09-02 physics.acc-ph
Superconducting RF Technology R&D for Future Accelerator Applications
超导射频技术（SRF）发展迅速，其应用也是如此。虽然人们正在积极利用可称之为目前的实践状况，但在几个方面扩大可获得和有用的参数空间方面也取得了迅速进展。虽然最先进的性能有时会超过全面的理解，但从积极的SRF研究中不断提高的科学理解正在澄清从现有材料中获得最佳性能的途径，并开辟超越标准散装铌的途径。不断提高的技术基础理解使工艺工程能够提高性能置信度和可靠性，并提高单位实施成本。对技术的信心不断增强，使新的创造性应用设计工程成为可能。我们试图调查这一景观，以突出未来加速器应用的潜力。
2012-12-17 physics.acc-ph
Dual fast-cycling superconducting synchrotron at Fermilab and a possible path to the future of high energy particle physics
我们简要概述了短期和长期的物理动机，在费米实验室的Tevatron隧道中建造一个双，快循环超导同步加速器（DSFMR -双超铁主环）。我们讨论了使用该加速器作为高强度双中微子束源的长基线中微子振荡搜索实验，也作为一个快速，双预注入加速器的VLHC（甚大强子对撞机）。
2010-05-06 physics.acc-ph
Design of a 325MHz Beta=0.12 superconducting single spoke cavity for China-ADS
China-ADS直线加速器注入器Ⅰ采用12个β = 0.12（Spoke 012）的超导单辐腔，工作频率325 MHz。这种类型的轮辐腔被认为是其非常低的几何Beta的关键挑战之一。到目前为止，原型腔已经设计、制造和测试成功。利用CST-MWS和ANSYS软件进行了设计工作，并进行了RF和力学性能的优化。本文介绍了辐条012原型腔的最终设计细节。
2013-10-05 physics.acc-ph
Operation of the 56 MHz Superconducting RF Cavity in RHIC with Higher Order Mode Damper
设计了一个56 MHz超导射频腔，并将其安装在相对论重离子对撞机（RHIC）上.这是第一个在高能储存环中运行的超导四分之一波谐振器（QWR）。本文讨论了Au+Au碰撞和Au+ He ~ 3非对称碰撞的腔运转。该腔是一个存储腔，这意味着它只在加速循环完成后，在实验能量下才变得活跃。在300 kV的腔，从直接测量中检测到亮度的改善，并且聚束长度已经减小。QWR的独特性要求具有高通滤波器的高阶模式阻尼器的创新设计，以及独特的基模阻尼器，该基模阻尼器能够在加速阶段期间绕过腔体。
2018-05-03 physics.acc-ph
Design of a 200-MHz Continuous-Wave Radio Frequency Quadrupole Accelerator for Boron Neutron Capture Therapy
设计了一台用于硼中子俘获治疗（BNCT）的高强度连续波（CW）射频四极杆（QRF）加速器。在200 MHz工作频率下，20 mA质子束从30 keV加速到2.5 MeV时的传输效率可达98.7%。束流动力学具有良好的误差容限。通过比较四边形和八角形两种不同截面的高频参数，选择了具有相同频率下截面较小、易于加工等优点的四边形结构的四叶片腔体。此外，调谐器和底切被设计成调谐腔的频率并实现沿腔的平坦电场分布。本文详细介绍了束流动力学仿真和电磁设计。
2021-03-12 physics.acc-ph
Design of a medium energy, high average power superconducting e-beam accelerator for environmental applications
我们提出的技术和工程设计的中等能量（10兆电子伏）和高平均功率（1兆瓦）的电子束加速器用于辐照处理大容量的工业和城市污水。该加速器采用超导射频（SRF）腔技术产生高平均束流功率，射频束流效率为$>$ 90%。加速器的设计是简化和定制的工业设置通过采用制冷机传导冷却技术的SRF腔，而不是一个传统的液氦浴低温系统。技术设计的补充与加速器的资本和运营成本的详细分析。设计的加速器每天可处理高达1200万加仑的废水，需要$\sim\$$ 8M的建设资金，材料处理成本为$\sim$ 13.5美分/吨/kGy。
2021-12-27 physics.acc-ph physics.ins-det
The Conversion of CESR to Operate as the Test Accelerator, CesrTA, Part 4: Superconducting Wiggler Diagnostics
康奈尔大学的电子/正电子储存环（CESR）在2008年5月开始的一系列加速器关闭过程中进行了修改，这大大提高了其粒子加速器的研发能力。CESR的能量跨度从1.8到5.6 GeV，电子和正电子都有，这使得它适合于研究与当前光源和未来轻子阻尼环有关的各种加速器物理问题和仪器。此外，其中一些也与质子加速器的束流物理有关。本文是四篇文章中的最后一篇，介绍了超导摇摆器的真空系统改造，以适应研究摇摆器内电子云（EC）行为的诊断仪器。早期的论文提供了一个概述的加速器物理程序，一般修改CESR，必要的转换CESR的测试加速器，CesrTA，增强研究低发射度调谐方法，EC效应，束内散射，快离子不稳定性，以及一般改进束仪器的真空系统的修改。虽然CesrTA最初的研究集中在与国际直线对撞机阻尼环设计有关的问题上，但CESR是一个非常通用的储存环，能够研究广泛的加速器物理和仪器问题。
2016-10-18 physics.acc-ph
A New Method for Compensation and Rematch of Cavity Failure in C-ADS Linac
对于在诸如加速器驱动系统的应用中使用的质子直线加速器，由于操作的性质，束流故障率必须比类似加速器的通常性能低几个数量级。为了保持短的恢复时间、高的重复性和极低的束流丢失频率，必须强制性地施加容错机制。本文提出了一种创新的和具有挑战性的方式补偿和重新匹配的腔失败使用快速电子器件和现场可编程门阵列（FPGA）代替嵌入式计算机来完成的束流动力学的计算。示出了使用遗传算法进行优化的FPGA的等效模型的构建方法。通过与TRACEWIN仿真结果的比较，验证了该机制的准确性和正确性。
2016-01-26 physics.acc-ph
Efficient Design Scheme of Superconducting Cavity
对于许多下一代高强度质子加速器应用，包括超导中子源（SNS），超导（SC）RF为直线加速器提供了技术选择。在设计超导腔时，需要考虑若干特征，例如峰值场、单元间耦合、机械刚度、场平坦度、外部Q、可制造性、分路阻抗、高阶模（HOM）等，应该一起考虑。通过探索整个腔体的几何空间，找到了一种确定最佳腔体形状的系统方法，通过调整单元形状，可以实现RF能量的最有效利用。在参数空间中找到了一个满足所有合理设计准则的小区域，简化了最优形状的选择。本文详细阐述了该优化方案的整个设计过程，并将其应用于SNS谐振腔的设计。
2000-08-21 physics.acc-ph
Status and Plans for a Superconducting RF Accelerator Test Facility at Fermilab
先进超导试验加速器（ASTA）正在费米实验室建造。现有的新μ子实验室（NML）大楼正在为该设施进行改造。加速器将包括一个电子枪，注入器，由3个TTF型或ILC型低温模块组成的束加速部分，用于测试诊断和进行各种束测试的多个下游束线，以及一个高功率束流收集器。完成后，据设想，该设施最初将能够产生750 MeV的电子束与ILC束强度。最近完成了对该设施的扩建，将有能力将加速器升级到1.5 GeV的总束流能量。在ASTA设施附近还建造了两座新建筑，以容纳新的低温工厂和多个超导RF（SRF）低温试验台。除了测试加速器组件外，该设施还将用于测试未来SRF加速器（如ILC和Project-X）的RF功率系统、仪器和控制系统。本文介绍了该设施的现状和总体规划。
2013-01-29 physics.acc-ph
Analytical study of superconducting RF cavity detuning compensation
超导直线加速器中的腔体倾向于以窄带宽操作，该窄带宽与来自外力的颤噪感生失谐相当。比例-积分（PI）反馈回路用于响应于变化的腔谐振频率来稳定腔电压。在没有反馈的情况下，腔电压随失谐的变化是非线性的，但在本文中，我们表明，在失谐幅度小于失谐频率的情况下，这是典型的情况，响应可以线性化，以便提供简单的分析表征PI环性能作为所涉及的各种参数的函数（积分和比例增益、噪声和低通滤波器带宽）。
2019-09-20 physics.acc-ph
Project X with Rapid Cycling and Dual Storage Superconducting Synchrotrons
研究中微子振荡和稀有介子衰变是X计划的主要物理目标。成功的物理结果依赖于高强度中微子和介子（K+和μ）束的可行性。为了实现这一目标，我们提出了由同步加速器主导的加速器系统（选项A），作为由直线加速器主导的加速器系统（选项B）的技术上更容易和更具成本效益的替代方案。概述了基于同步加速器的加速器系统及其主要组成部分，并提出和讨论了中微子和介子束生产的预期质子束功率。
2012-05-07 physics.acc-ph
Advances in Nb3Sn superconducting radiofrequency cavities towards first practical accelerator applications
Nb 3Sn是一种很有前途的下一代超导射频腔体材料，在大规模和紧凑型加速器应用中具有巨大的潜力。然而，到目前为止，Nb 3Sn腔仅限于cw加速场<18 MV/m。在本文中，新的结果提出了显着更高的领域，高达24 MV/m的单细胞腔。结果还提出了从有史以来第一个Nb 3Sn涂层的1.3 GHz 9细胞腔，一个全面的示范腔类型用于生产欧洲XFEL和LCLS-II。结果与散热曲线一起提出，以强调使用基于制冷机的冷却系统的工业加速器应用的潜力。研究的腔有一个非典型的闪亮的视觉外观，和显微镜研究的见证样品显示显着降低表面粗糙度和较小的膜厚度相比，典型的Nb 3Sn膜超导腔。增加最大场的可能机制进行了讨论，以及在低相干长度制度的RF超导物理的影响。展望了可持续发展。
2020-08-12 physics.acc-ph
Design of a HOM-Damped 166.6 MHz Compact Quarter-Wave beta=1 Superconducting Cavity for High Energy Photon Source
高能光子源（High Energy Photon Source，HEPS）的主加速器需要具有低射频频率和高次模阻尼（High Order Modes，HOM）的超导腔体。提出了一种紧凑的166.6MHz超导腔，采用四分之一波长β = 1的几何形状。在原理验证腔研制成功的基础上，设计了一个HOM阻尼的166.6 MHz紧凑型超导腔。在束管上安装了铁氧体阻尼器，以将HOM阻抗降低到耦合束团不稳定性的严格阈值以下。由于结构紧凑，对腔体真空密封的射频场加热进行了仔细的研究，以防止NbTi凸缘的淬火。后来用氦容器装饰了腔，调谐机制也得以实现。最终实现了优异的RF和机械性能。最后，设计了双腔串，以确保组件之间的平滑过渡和同步光的适当屏蔽。本文提出了一种用于HEPS的全修饰HOM阻尼低频β = 1超导腔的完整设计。
2021-09-14 physics.acc-ph
High Gradient Superconducting Cavity with Low Surface EM Fields and Well-Suppressed HOMS for the ILC
我们提出了一个优化的几何形状为1.3 GHz的超导腔，其中的表面电磁场已被最小化和基模的带宽已被最大化。我们把这种设计称为新的低表面场（NLSF）腔。早期的工作集中在基本模式的属性。在这里，我们还研究了高阶模式（HOM），阻尼它们的手段，以及短距离尾流场。一个两波段的电路模型，以促进腔HOMs的快速表征。
2010-06-01 physics.acc-ph
Analysis and Measurement of the Transfer Matrix of a 9-cell 1.3-GHz Superconducting Cavity
超导直线加速器能够产生高强度、稳定、高质量的电子束，在科学和工业中得到了广泛的应用。为$e^+/e^-$直线对撞机研制的9室1.3GHz超导驻波加速腔[B. Aunes，{ \em等}物理修订版ST加速Beams { \bf 3}，092001（2000）]已广泛用于各种超导直线加速器设计中。在本文中，我们讨论了这种腔的传输矩阵，并提出了在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施进行的测量。实验结果与理论计算和数值模拟结果相吻合。
2017-04-23 physics.acc-ph
Preliminary design of a Cavity Tuner for Superconducting Radio-Frequency Cavity
本文提出一种用于超导射频腔的新型调谐器，通过电磁线圈驱动机械调谐并耦合外部谐振腔，实现快速、亚毫赫兹高精度及宽范围调谐，简化结构并提升可靠性。
2025-04-23 physics.acc-ph
The Test of LLRF control system on superconducting cavity
IMPCAS自主研发的第一代低电平射频控制系统，工作频率为162.5MHz，由超导腔幅值稳定控制、相稳定性控制和腔谐振频率控制组成。LLRF控制系统基于四采样IQ正交解调技术，包括全数字闭环反馈控制。本文完成了第一代ADS LLRF控制系统中低温超导腔LLRF稳定性和性能的在线测试。通过测试，验证LLRF控制系统的性能，分析出现的问题，并根据实验数据，总结LLRF控制系统的性能，为今后超导腔体的控制积累经验。
2014-06-05 physics.acc-ph
Plasma cleaning: A new possible treatment for niobium superconducting cavity after nitrogen doping
氮掺杂处理与随后的铌超导腔的电抛光（EP）可以显着增加腔的品质因数高达3倍。但是，在去除电介质的过程中，可能会在腔体表面重新引入氢，从而影响腔体的射频性能。在北京大学进行了用氩氧混合气体对铌样品进行等离子体清洗的研究，旨在去除腔体表面的污染物（碳氢化合物和微粒），以避免场发射。用飞行时间二次离子质谱仪（TOF-SIMS）对铌样品进行了分析，测量了H、C、O、F、P和Nb的深度分布。测量结果表明，采用氩氧混合气体，在20 Pa左右，功率100 W的条件下进行等离子体清洗，可以在不引入氢的情况下，显著地降低30 nm左右深度的杂质元素含量。因此，等离子体清洗被认为是铌超导腔掺氮后可能的一种新的处理方法。
2015-08-26 physics.acc-ph
The study and design of RF coupler for Chinese ADS HWR Superconducting Cavity
射频功率耦合器是中国ADS质子直线加速器I号超导加速系统的关键部件，用于将15kW的射频功率从电源传输到超导重水堆腔体。根据耦合器的工作频率、功率水平、传输能力和冷却条件等要求，完成了耦合器的物理设计，包括射频结构优化、热仿真、热应力分析等，并在此基础上制作出了HWR耦合器样机，成功通过了大功率测试。
2013-12-05 physics.acc-ph
Physics of stabilization and dynamic control of CW magnetrons for superconducting accelerators
Muons, Inc（Muons公司）；Fermilab（费米国家加速器实验室）；JLab（杰斐逊实验室）
本研究针对连续波磁控管用于超导加速器时的再生不稳定性与噪声问题，结合分析、PIC模拟及实验数据，开发出适配超导射频加速器的稳定与动态控制方法。
2026-10-12 physics.acc-ph
Design, prototyping and testing of a compact superconducting double quarter wave crab cavity
美国布鲁克海文国家实验室提出并设计了一种新型的超导蟹状腔。新的腔形状是双四分之一波或DQWCC。在制造和表面处理之后，在垂直低温恒温器中对铌原理验证腔进行低温测试。该腔体非常紧凑，但具有400 MHz的低频，这是大型强子对撞机亮度升级服务的基本属性。腔体的电磁特性也很好地匹配了这一要求苛刻的任务。4.6 MV的偏转电压远高于未来高亮度LHC中3.34 MV的蟹状腔的要求。在本文中，我们提出的设计，原型和测试结果的DQWCC。
2015-02-13 physics.acc-ph
Proof of Concept of High-Temperature Superconducting Screens for Magnetic Field-Error Cancellation in Accelerator Magnets
加速器磁铁必须有最小的磁场缺陷，以减少粒子束的不稳定性。在由高温超导（HTS）带材制成的线圈的情况下，需要仔细评估持续电流引起的场缺陷。在本文中，我们研究了使用超导屏蔽的基础上，高温超导磁带，以减少加速器磁铁的磁场缺陷。屏幕利用持续电流的磁化来消除磁场误差。屏幕与主要场分量对齐，使得仅补偿不期望的场分量。屏幕是被动的，自我调节的，不需要任何外部能源。在液氮中的测量在77开尔文显示偶极场配置的磁场误差的显着减少到四个因素。通过数值模拟，解释了在高温超导屏幕的几何缺陷的残余误差，从而达到满意的协议与实验结果。模拟结果表明，如果屏幕的宽度和厚度增加，并在4.5开尔文，场误差几乎可以完全消除加速器磁铁的典型的激励周期。
2021-03-26 physics.acc-ph
Status Report on Multi-Cell Superconducting Cavity Development for Medium-Velocity Beams
我们研制了三个六腔超导加速腔，加速范围为0.40 ~ 0.53倍光速。第一个原型腔的品质因数（Q）在加速梯度高达11 MV/m时高于1 E10。达到的最高梯度约为16 MV/m;在最大梯度下，Q约为3E 9。
2003-11-20 physics.acc-ph
Systematic Uncertainties in RF-Based Measurement of Superconducting Cavity Quality Factors
基于RF功率测量的Q0确定受到至少三个先前未认识到的潜在大系统效应的影响。仪器因素，可以系统地偏置基于RF的测量Q0的量化和步骤，可以采取措施，以提高Q0的测定进行了讨论。
2016-05-09 physics.acc-ph
Nb3Sn multicell cavity coating system at JLAB
SRF铌腔是现代科学应用加速器的基石。更低的表面电阻、更高的磁场和更高的工作温度，推动了未来加速器在科学发现方面的应用，并可能实现具有成本效益的工业解决方案。我们描述了Nb $_{3}$ Sn涂层系统的设计和性能，该系统将铌腔的内表面转化为Nb $_{3}$ Sn膜。在热循环期间，通过来自铌蒸馏罐的辐射加热的铌表面暴露于Sn和SnCl $_{2}$蒸气，这导致在铌表面上形成约2 $μ$ m Nb $_{3}$ Sn膜。介绍了薄膜的组成、结构以及在单室R &D腔和五室实际加速器腔中的射频特性。
2020-01-12 physics.acc-ph
Resonant interaction of the electron beam with a synchronous wave in controlled magnetrons for high-current superconducting accelerators
为了优化驱动磁控管的射频谐振注入信号的参数，以管理超导强流加速器所需的射频源的相位和功率，建立了一个简化的解析模型，分析了在磁控管的交叉恒定场中漂移的Larmor电子束与提供漂移电荷相位分组的同步波的谐振相互作用。该模型，它认为注入到磁控管的注入锁定管的操作上的RF谐振信号的影响，证实了最近开发的磁控管的快速功率控制的方法在高达10 dB的范围内的最高生成效率，低噪声，精确的载波频率的稳定性，和宽带相位控制的可能性。用连续波2.45 GHz，1 kW微波炉磁控管的实验验证了这些管的行为与分析模型的对应性。在磁控管中的功率控制的新方法的原理的证明，基于所开发的模型，在实验中被证明。该方法对强流超导射频加速器具有吸引力。本文还讨论了超导加速器所需速率的功率控制的矢量方法，注入磁控管的射频谐振信号对注入锁定管的相位控制速率的影响，以及高效率的磁控管发射机的概念方案。
2018-07-26 physics.acc-ph
Structural Analysis of Superconducting Accelerator Cavities
通过有限元结构分析，确定了各种工程超导腔体的静态和动态结构性能。详细研究了中子科学项目的b = 0.61腔体形状，发现如果用5毫米厚的材料和单个环形加强件制造，则满足所有设计要求。该600 MHz谐振腔的洛伦兹系数为-1.8 Hz/（Mv/米）2，最低结构谐振频率超过100 Hz。在b = 0.48，0.61和0.77的腔进行了分析，中子科学项目的概念，将纳入7细胞腔。发现中等和高β空腔满足所有标准，但不可能产生b = 0.48且洛伦兹系数小于-3 Hz/（Mv/米）2的空腔。
2000-08-21 physics.acc-ph
