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
Longitudinal Beam Dynamics in Circular Accelerators
本文介绍了圆形加速器的纵向束流动力学。在简要讨论了几种类型的圆形加速器后，它集中在同步加速器中的粒子运动。概述了运动方程，讨论了束流传输过程中的相空间匹配，并介绍了纵向运动的哈密顿量。
2020-11-04 physics.acc-ph
Longitudinal Momentum Mining of Beam Particles in a Storage Ring
我描述了一个新的计划，选择性地隔离高密度低纵向发射度束流粒子的存储环从其余的束流没有发射度稀释。我讨论的方法，称为纵向动量挖掘，束流动力学模拟和束流实验结果的一般原则。多粒子束流动力学模拟应用于费米实验室8 GeV回收器（储存环）令人信服地验证了该方法的概念和可行性，我已经证明了与束流实验中的回收器。这里提出的方法是同类方法中的第一种。
2004-07-27 physics.acc-ph
Conversion of a transverse density modulation into a longitudinal phase space modulation using an emittance exchange technique
我们报告的实验，以产生一个训练的亚皮秒微聚束使用横向到纵向的发射度交换技术。通过转换使用多狭缝掩模产生的初始水平调制来完成纵向相位空间上的调制的生成。初步的实验数据清楚地表明了转化过程。到目前为止，只测量了最终的能量调制。然而，数值模拟，在定性的协议与测量，表明转换过程中也应该引入一个时间调制。
2010-03-16 physics.acc-ph
Introduction to Non-linear Longitudinal Beam Dynamics
在大多数直线或圆形加速器中，带电粒子束与射频系统的相互作用是一个非线性过程。用于加速和纵向射束操纵的大纵向电场只能由于高质量振荡器（RF腔）中的场的谐振建立而产生，所述场由正弦且因此固有非线性激励驱动。本课程介绍了线性和非线性纵向梁动力学，推导出运动方程，以及纵向梁动力学的RF势和哈密顿量。从非线性动力学，纵向光束操纵控制聚束长度，距离与多个射频系统的利润作为例子。此外，由于所施加的RF电压的非线性，可以对聚束中的粒子的同步加速器频率的分布进行建模。双谐波甚至多谐波射频系统是提高高强度光束纵向稳定性的有力技术。
2021-08-10 physics.acc-ph
On the suitability of longitudinal profile measurements using Coherent Smith-Purcell radiation for high current proton beams
使用史密斯-珀塞尔辐射测量电子纵向分布已经在皮秒和亚皮秒范围内的几个设施中得到证明。发展强流质子束的非截断纵剖面诊断技术是当前的一个重要课题。我们在这里提出的预期产量的纵向轮廓监测器使用史密斯-珀塞尔辐射的质子束的模拟结果。
2014-07-08 physics.acc-ph
Longitudinal Beam Dynamics
本课程提供直线加速器和圆形加速器的纵向束流动力学的概要。在讨论了不同的加速方法和同步条件后，着重讨论了同步加速器中的粒子运动。
2016-01-19 physics.acc-ph
Pbar Beam Stacking in the Recycler by Longitudinal Phase-space Coating
屏障射频桶给同步加速器中带电粒子束的纵向束动力学带来了新的挑战，同时也为束流处理带来了许多新的显着前景。在本文中，我描述了一种新的同步加速器束流堆积计划使用障碍桶没有任何发射度稀释的束。首先，我讨论的方法，称为纵向相空间涂层的一般原则。将该方案应用于回收器的多粒子束动力学模拟，有力地验证了该方法的概念和可行性。然后，我在回收机中实验性地演示了该技术，并在操作中使用它。该方案的一个副产品是它的实用性在映射的非相干同步调谐光谱的光束粒子在障碍桶和产生一个干净的空心光束在纵向相空间。这两个都在这里详细描述与插图。这里提出的波束叠加方案是同类方案中的第一个。
2013-12-30 physics.acc-ph
Fast longitudinal beam dynamics optimization in x-ray FEL linear accelerators
对于下一代光源中的高效X射线自由电子激光（FEL）辐射来说，高峰值电流、平坦的纵向相空间电子束是理想的。为了获得这样的束流，需要包括线性和非线性效应的直线加速器（linac）的广泛设计。在本文中，我们提出了一个集总纵向束动力学模型的快速优化的电子束通过加速器的纵向相空间。该模型比现有的跟踪程序快得多，并且与全三维逐元素多粒子模拟也显示出良好的一致性。我们将此模型应用于一个并行的多目标差分进化优化程序，现有的LCLS-II超导直线加速器的设计，并获得了显着更高的核心峰值电流比原设计的最佳解决方案。
2019-08-09 physics.acc-ph
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
Longitudinal phase-space coating of beam in a storage ring
在这封信中，我报告了一个新的计划，束堆积没有任何束流发射度稀释使用的屏障射频系统在同步加速器。该计划的一般原则，称为纵向相空间涂层，验证的概念，通过多粒子束动力学模拟应用到费米实验室回收器，其实验演示。此外，它已被证明和说明，该方案中涉及的射频体操可用于测量的非相干同步调谐光谱的光束在障碍桶和在纵向相空间中产生一个干净的空心光束。本文提出的同步加速器束流堆积方法是同类方法中的第一种。
2015-10-29 physics.acc-ph
1D Longitudinal Beam Dynamics of Laser Plasma Wakefield Accelerator
本文给出了激光驱动下等离子体静电尾流的一维近似解析解，得到了经高阶非线性项修正后的尾流振荡频率，发现尾流振荡频率依赖于尾流和激光的振荡振幅，这是一种普遍的非线性现象。最后分析了静电尾流中的纵向束流动力学，发现高阶项并没有改变纵向相空间的拓扑结构。
2011-03-27 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
Incoherent horizontal emittance growth due to the interplay of beam-beam and longitudinal wakefield in crab-waist colliders
针对蟹腰对撞机中束束效应与纵向尾场耦合引发的水平同步-回旋共振，论文扩展理论形式体系并结合SuperKEKB多代码模拟，揭示非相干水平发射度增长机制并提出缓解策略。
2025-01-08 physics.acc-ph
Using Longitudinal Strong Focusing Principle to Lower Particle Beam Energy Spread Locally in a Storage Ring
Tsinghua University（清华大学）
本文提出利用纵向强聚焦原理在存储环中局部降低粒子束能量展宽，并通过可逆Echo SSMB在高功率EUV辐射生成中的应用示例展示了该方法的核心思想和主要贡献。
2026-05-19 physics.acc-ph
Analysis of the longitudinal space charge impedance of a round uniform beam inside parallel plates and rectangular chamber
本文用镜像电荷法分析了均匀圆形电子束在矩形和平行平板腔中的纵向空间电荷阻抗。这种分析对任意波长都是有效的，并且计算收敛快。研究表明，只需少量的像光束，就可获得小于0.1%的相对误差。分析中还讨论了光束偏移效应。
2014-10-24 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
Form Factor $g$ In Longitudinal Space Charge Impedance
在计算纵向空间电荷对纵向运动的影响时，横向电子束的尺寸以一个形状因子出现，通常写为$g=1+2\ln (b/a)$。事实上，这个表达式适用于在均匀横向分布的光束中，电子感应加速器振幅为零的粒子。有人认为，应使用横向分布的平均值，而不是轴上的值。它表明，对于现实的“二项式”分布的家庭中的1在上述表达式为$g$应被替换为一个值接近0.5，如果$a$被解释为两倍的均方根宽度的光束。
2015-08-01 physics.acc-ph
Improving the energy-extraction efficiency of laser-plasma accelerator driven free-electron laser using transverse-gradient undulator with focusing optics and longitudinal tapering
据报道，[Z。Huang等人，物理修订信函109，204801（2012）]，高增益自由电子激光（FEL）可以由来自激光等离子体加速器（LPA）的横向色散电子束产生，使用横向梯度波荡器（TGU），假设理想的恒定色散函数而没有聚焦光学器件。恒定的色散函数使超出共振能量带宽的电子仍然与自由电子激光辐射共振。相反，在本文中，在LPA驱动的自由电子激光使用TGU的情况下，与聚焦光学数值研究，其中的色散函数应沿波荡器单调递减。尽管在这种情况下，离能电子并不总是满足自由电子激光共振，但通过巧妙地优化初始色散和聚焦参数，可以获得与理想的恒定色散函数情况下相似的辐射功率，同时获得良好的横向相干性。此外，更高的辐射功率，可以预期，如果纵向锥形，横向梯度变化在不同的部分，这是证明了激烈的全球多参数优化的基础上GENESIS模拟。
2016-08-10 physics.acc-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
A Realistic Proportional-Integral RF Feedback Model for Longitudinal Beam Dynamics Simulation
National Synchrotron Radiation Laboratory USTC（国家同步辐射实验室 中国科学技术大学）
本文提出了一种用于纵向束流动力学模拟的现实比例-积分射频反馈模型，通过离散化连续电流和刷新腔体电压，提高模拟精度和效率。
2026-01-09 physics.acc-ph
Analytical Solutions for the Nonlinear Longitudinal Drift Compression (Expansion) of Intense Charged Particle Beams
为了在重离子聚变中获得高的焦斑强度，离子束在聚焦到靶上之前必须纵向压缩十到一百倍。纵向压缩是通过对漂移光束施加初始速度剖面倾斜来实现的。在本文中，强流带电粒子束的纵向漂移压缩的问题是解决解析的两个重要的情况下，对应于一个冷束，和一个压力占主导地位的束，使用一维的热流体模型描述的纵向束动力学。
2004-06-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A Fast 3D Poisson Solver with Longitudinal Periodic and Transverse Open Boundary Conditions for Space-Charge Simulations
具有纵向周期性和横向开边界条件的三维泊松方程在粒子加速器束流物理中具有重要的应用。本文提出了一种用谱有限差分法求解泊松方程的快速有效方法。该方法使用仅包含带电粒子束的计算域，并且具有$O(N_u(logN_{mode}))$的计算复杂度，其中$N_u$是未知数的总数，并且$N_{mode}$是纵向或方位角模式的最大数量。这节省了计算时间和内存的使用，通过使用人工边界条件在一个大的扩展计算域。
2016-10-29 physics.acc-ph physics.comp-ph
Description of longitudinal space charge effects in beams and plasma through dielectric permittivity
我们开发了一个通用的框架，它允许快速解决的纵向空间电荷效应在圆柱形几何光束和等离子体中的广泛的一类问题。我们引入了带电粒子束的纵向介电常数，它描述了它的集体空间电荷响应。分析产生一个有效的等离子体频率，这取决于系统的横向几何形状。该介电常数反映了等离子体的介电常数，并且一旦光束的横向尺寸较大，则与一维（1D）表达式相匹配。几种粒子种类可以作为描述每种物质敏感性的附加项包括在内。所开发的方法允许研究稳定性标准的集体束束和束等离子体不稳定性的任意横向分布的粒子密度。
2021-02-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Longitudinal and transverse cooling of relativistic electron beams in intense laser pulses
随着未来几年新一代高功率激光装置的出现，了解与强激光脉冲相互作用如何影响相对论电子束的整体性质变得越来越重要。电子辐射冷却的详细分析表明，经典的，相等的贡献相空间收缩发生在横向和纵向方向。在弱量子机制中，除了光束冷却的总体减少之外，这种对称性被打破，导致纵向的冷却比横向的冷却少得多。通过引入一种有效的新技术来研究粒子分布的演化，我们证明了光束冷却中的量子减少，并发现它取决于激光脉冲中的能量分布，而不仅仅是经典情况下的总能量。
2015-05-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
The coherent synchrotron radiation influence on the storage ring longitudinal beam dynamics
研究了电子束团产生的相干同步辐射（SR）自场对储存环光束动力学的影响。我们表明，在RF腔中的最大能量增益必须远远超过由于相干SR的电子的能量损失。
2004-04-30 physics.acc-ph physics.class-ph
Longitudinal Beam Dynamics -- Recap
本文对直线加速器和圆加速器的纵向束流动力学作了一个非常简要的总结。在讨论了直线加速器的同步条件后，着重讨论了同步加速器中粒子的运动。概述了运动方程，讨论了束流传输过程中的相空间匹配，并介绍了纵向运动的哈密顿量。
2020-04-29 physics.acc-ph physics.app-ph physics.ins-det
Longitudinal charge distribution measurement of non-relativistic ion beams using coherent transition radiation
纵向电荷分布测量或束团形状测量对于时间短的非相对论束团是一个挑战。场分布与这种束的电荷分布相比具有更大的纵向范围。这影响了场感测设备（诸如相位拾取器或壁电流监测器）测量电荷分布的能力。在这里，我们评估的可行性使用相干跃迁和衍射辐射的非相对论光束的束团形状测量。
2021-09-12 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Quantum-like approach to the transversal and longitudinal beam dynamics. The halo problem
本文根据类量子理论，用衍射模型解释了加速器中束晕的形成。纵向动力学的物理意义也进行了研究。
1999-10-18 physics.acc-ph physics.optics quant-ph
Nonlinear Longitudinal Waves in High Energy Stored Beams
我们解决了纵向分布函数的弗拉索夫方程，并找到驻波图案时，能量误差的分布是麦克斯韦。在长波极限下，得到了线性波的稳定性判据，并导出了相应的水动力量的Korteweg-de Vries-Burgers方程。
1999-07-26 nlin.PS patt-sol physics.acc-ph
Steady-State Micro-Bunching based on Transverse-Longitudinal Coupling
本文研究SSMB的纵向弱聚焦、强聚焦及GLSF三种情形，提出利用横向-纵向耦合产生1 kW平均功率EUV光的GLSF储存环方案。
2024-12-08 physics.acc-ph physics.app-ph physics.ins-det
