Higher order mode spectra and the dependence of localized dipole modes on the transverse beam position in third harmonic superconducting cavities at FLASH
进入加速腔的电子束激发尾流场。这种尾流场可以分解成一系列的多极或模式。横向尾流场的主要分量是偶极子。本报告总结了在各个阶段测量的FLASH的三次谐波腔的高阶模（HOM）信号：在费米实验室的单腔测试台，在CMTB（低温模块测试台）和FLASH的传输测量，和在FLASH的束激励测量。在第一个两个偶极带和第五偶极带的模式已被确定使用全球洛伦兹拟合技术。在大约4 GHz的束管模式和第五偶极带中的一些模式已被观察到作为本地化模式，而前两个偶极带，包含一些强耦合腔模式，传播。本报告还提出了依赖于横向光束位置的本地化偶极模式。已观察到各种模式的线性相关性。这使得它们适用于光束位置诊断。这些模式，连同一些传播，强耦合模式，已被认为是在一个专用的电子束诊断与HOM的第三谐波腔的设计。
2012-06-21 physics.acc-ph
Status of Higher Order Mode Beam Position Monitors in 3.9 GHz Superconducting Accelerating Cavities at FLASH
高次模（HOM）束流位置监测器（BPM）正在开发的3.9 GHz的三次谐波超导加速腔在FLASH。可以利用基于偶极分量的束激励HOM来确定腔中的横向束位置。用于HOM抑制的现有耦合器提供必要的信号。诊断原理类似于腔BPM，但在直线加速器上不需要额外的真空仪器。3.9 GHz腔体的HOM-BPM的挑战在于由低温模块ACC 39中的四个腔体中的大多数HOM的耦合引起的密集HOM频谱。使用频谱分析仪和具有各种数据分析技术的定制测试电子设备对具有特别有前途的诊断功能的HOM进行了评估，重点是数据简化。选择5GHz范围内的多腔模式，以提供整个模块上的全局位置，具有优异的分辨率（~20 μ m）而在9 GHz区域中的捕获模式提供了具有可比分辨率（~50 μ m）的每个腔中的局部位置。一个类似的HOM-BPM系统已计划用于欧洲XFEL 3.9 GHz模块，其中包括八个腔。本文综述了FLASH中3.9GHz腔HOM-BPM的研究现状和发展前景。
2013-05-22 physics.acc-ph
HOM Choice Study with Test Electronics for use as Beam Position Diagnostics in 3.9 GHz Accelerating Cavities in FLASH
在FLASH中的3.9 GHz加速腔中由光束激发的高阶模（HOM）可用于光束位置诊断，如在腔光束位置监测器中。在复杂的频谱内的模式选择的先前的研究已经揭示了几个选项：腔模式与光束的强耦合，因此具有更好的位置分辨率的潜力，但在所有4个腔中传播，和模式定位在腔或束管，这可以给本地化的位置信息，但提供较差的分辨率。为了更好地表征这些选项，已经建立了一套测试电子设备，可以将大约4和9 GHz之间的各种频率下变频到70 MHz。各种20 MHz频段的性能进行了估计。对某些传播模式的最佳分辨率为20 μm。根据这项研究，一个乐队在ca。选择5 GHz用于高分辨率位置监测，并选择约1.5 GHz的频带。9 GHz用于本地监控。
2012-10-14 physics.acc-ph
Beam-based HOM Study in Third Harmonic SC Cavities for Beam Alignment at FLASH
进入加速器腔的电子束激发高阶模（HOM）。这些被辐射到HOM耦合器并随后被阻尼。它们也可用于促进射束位置监测。离轴光束激发的模式是本文研究的重点。第一次分析的HOM依赖于光束位置的三次谐波腔在FLASH的结果。分析是基于束管和腔偶极子模式。各种分析方法的使用和比较，以满足这些模式的特点出现的需要。通过寻找不同光束位置的HOM信号的最小值来观察每个模式的电中心。每个RF脉冲使用单个电子聚束。
2011-05-22 physics.acc-ph
Compendium of eigenmodes in third harmonic cavities for FLASH and the XFEL
根据本设计的能带结构，计算了由FERMILAB与DESY [1]合作设计并安装在DESY FLASH中的9单元3.9GHz束团成形腔在10 GHz范围内的谐振模式。这种结构的模态性质以前已经被各方研究[1]。我们已经扩展了这项工作，包括一个模态的图像字典中的模式的性质可以很容易地确定，以及R/Q的每一个模式。在10 GHz以下，这种特殊的结构只存在四极、偶极、四极和六极带。在这里，我们只考虑频带本身的模态模式，而没有将束管模式包括在图像字典中。我们使用的R/Q定义是[2]的定义。除了有限元模拟，我们还利用电容-电感电路模型来实现腔的快速表征。
2012-04-02 physics.acc-ph
A Study of Beam Position Diagnostics with Beam-excited Dipole Higher Order Modes using a Downconverter Test Electronics in Third Harmonic 3.9 GHz Superconducting Accelerating Cavities at FLASH
加速腔中束流激发的高阶模（HOM）包含了束流横向位置信息。以前的研究已经缩小了三个模式的选择，在第三谐波3.9 GHz的腔在FLASH的光束位置诊断。发现束管中约4.1 GHz和第五腔偶极带中约9 GHz的局部模式，可以提供束位置的局部测量。相比之下，在4.2和5.5 GHz之间的第一和第二偶极频带中的传播模式可以达到更好的分辨率。所有的选择都是用费米实验室专门设计的测试电子设备进行评估的。目的是定义适合于HOM电子器件的模式或光谱区域。两个数据分析技术用于提取波束位置信息的偶极子HOM：直接线性回归和奇异值分解进行了比较。目前的实验表明，使用第五偶极带模式预测局部束流位置的分辨率为50 μm，整个模块的全局分辨率为20 μm。基于这些结果，我们决定为第二偶极带和第五偶极带构建HOM电子器件，以便我们可以对整个模块进行高分辨率测量，并对单个腔进行局部测量。原型电子器件正在由费米实验室制造，并计划于2012年底在Flash中进行测试。
2012-08-10 physics.acc-ph
Higher-order mode-based cavity misalignment measurements at the free-electron laser FLASH
在汉堡的自由电子激光（FLASH）和欧洲X射线自由电子激光中，超导TeV能量的超导直线加速器（TESLA）型腔用于加速电子束，产生强自由电子激光（FEL）束。一个长的射频脉冲结构允许一个加速长的聚束串，这大大提高了机器的效率。然而，束团串内的射频参数和射频结构的失调的变化引起显着的轨迹变化，可能会降低自由电子激光的性能。加速腔容纳在低温模块内，这限制了直接对准测量的能力。为了确定横向腔的位置，我们使用了一种基于腔中的束激励偶极模的方法。我们已经开发了一个有效的测量和信号处理例程，并提出了其应用程序的多个加速模块在FLASH。测量的均方根谐振腔偏移与TESLA模块的规格一致。首次测量了低温恒温器内TESLA腔的倾斜度。初步结果与我们用本征模模拟计算的偶极模的偏移和角度依赖性之间的比率吻合得很好。
2018-01-09 physics.acc-ph
Higher Order Modes for Beam Diagnostics in Third Harmonic 3.9 GHz Accelerating Module
一个国际团队目前正在研究在3.9 GHz腔中使用高阶模（HOM）进行光束诊断的最佳方法。HOM在通过加速结构时被带电粒子激发。工作在3.9 GHz的三次谐波腔已被安装在FLASH中的线性化聚束能量分布。一个证明的原则，使用HOM的光束监测已在FLASH在TESLA 1.3 GHz的腔。由于在3.9 GHz腔中产生的尾场明显较大，因此应小心地将其对波束的影响降至最低。因此，我们的目标是监测HOM，并通过将光束对准腔轴来最小化它们。困难在于，与1.3 GHz腔相比，HOM频谱密集，使得难以识别各个模式。此外，大多数模式通过包含多个腔的整个低温模块传播，使得难以测量局部光束特性。本文讨论了基于HOM的束流位置监测器的选择。
2012-06-19 physics.acc-ph
Simulations of higher order modes in the ACC39 module of FLASH
本研究的重点是开发一个基于HOM的BPM系统的ACC39模块目前安装和运行在FLASH。预计将在XFEL安装类似的系统。耦合腔间模式一起模拟了有限带的捕获模式。一套有限元计算机代码（包括HFSS和ACE3P）和全球化散射矩阵计算（GSM）被用来调查这些腔中的模式，以期提供指导，他们使用作为腔束诊断。
2012-05-21 physics.acc-ph
Efficient model for low-energy transverse beam dynamics in a nine-cell 1.3 GHz cavity
FLASH和欧洲XFEL是SASE-FEL用户设施，在那里超导TESLA腔以脉冲模式运行，以加速长束流。几个腔由一个速调管供电。虽然低水平射频系统能够稳定的加速梯度的一个射频站的矢量和足够的，单个腔的射频参数变化的聚束串。在与未对准的相关性中，引起束内串轨迹变化。一个有效的模型来描述在低光束能量的效果，分别使用数值调整的传输矩阵和离散耦合器踢系数。将显示与开始到结束的跟踪和专用实验在FLASH注射器的比较。推导出的模型的计算时间短，允许全面的数值研究的影响，失调和可变射频参数的横向内束团训练束流稳定性在注入器模块。从这两个，统计多聚束性能的研究和推导失调多聚束实验的结果。
2017-10-13 physics.acc-ph
Performance of a Downconverter Test-electronics with MTCA-based Digitizers for Beam Position Monitoring in 3.9 GHz Accelerating Cavities
在欧洲XFEL上，计划使用3.9GHz加速腔中的束流激发高阶模（HOM）来监测束流位置。所选的HOM位于5440 MHz附近，带宽为100 MHz和9060 MHz，带宽为50 MHz。一个下变频器电子，建立在闪存测试，转换的HOM到70 MHz的中频。MTCA（微型电信计算架构）标准将用于XFEL。因此，使用MTCA数字转换卡SIS 8300对下变频器测试电子设备进行性能研究非常重要。该数字转换器采用108 MS/s的时钟频率对70 MHz的中频进行欠采样。本文介绍了数字化仪的性能以及测试电子学。并与216 MS/sVME（Versa Module Eurocard）数字化仪进行了比较。
2012-10-15 physics.acc-ph
Third Harmonic Cavity Modal Analysis
FNAL设计并制造了三次谐波腔，用于DESY的FLASH/XFEL设施，以最大限度地减少沿聚束的能量传播。这些腔中的模式进行了分析和频率误差的敏感性进行了评估。电路模型被用来模拟微带。增强的双稳态电路模型，包括连续的细胞耦合，除了通常的最近邻耦合。模式匹配代码是用来促进快速模拟，将制造误差。用一系列突变点逼近曲线曲面，并检验了这种方法的有效性
2009-10-07 physics.acc-ph
Calculation of Asymptotic and RMS Kicks Due To Higher Order Modes in the 3.9GHz Cavity
FLASH计划使用“三次谐波”（3.9GHz）超导腔来补偿由于TESLA 1.3GHz腔的腔电压的正弦弯曲而引起的纵向相位空间的非线性失真。3.9GHz的高阶模对长聚束训练中电子聚束的动力学特性有重要影响。由于偶极模式的反冲可以沿着聚束训练增强，这取决于模式的频率和Q值。计算了光束相对于腔体的恒定偏移的增强因子。一个简单的Monte Carlo模型，这些影响，允许在HOM频率的分散，由于制造的差异，也已实施和结果为FLASH和XFEL样配置。
2008-09-10 physics.acc-ph
Design and test of 704 MHz and 2.1 GHz normal conducting cavities for Low Energy RHIC electron Cooler
低能RHIC电子冷却器（LEReC）目前正在BNL调试，以提高RHIC的亮度低于10 GeV/核子的重离子束能量。LEReC直线加速器由直流光电电子枪、704 MHz超导射频（SRF）加速腔和三个正常导电腔组成。它被设计为提供1.6 MeV至2.6 MeV的电子束，峰-峰动量扩散dp/p小于7 e4。LEReC将使用三个正常导电腔中的两个进行能量扩散校正。单单元704 MHz腔用于能量去啁啾，三单元2.1 GHz三次谐波腔用于RF曲率校正。本文介绍了这两种谐振腔的设计和射频测试结果。
2018-04-05 physics.acc-ph
A Semi-Analytical Modelling of Multistage Bunch Compression with Collective Effects
本文介绍了一个无集体效应的多级束团压缩和加速系统的解析解（直到三阶）。在此分析结果的基础上，通过迭代求解得到了具有集体效应的系统的解。开发的形式主义被应用到FLASH设施在DESY。给出了射频容差的分析估计。
2010-07-06 physics.acc-ph
Next-Generation Superconducting RF Technology based on Advanced Thin Film Technologies and Innovative Materials for Accelerator Enhanced Performance and Energy Reach
超导射频是未来粒子加速器的关键技术，现在依靠先进的表面超过散装铌的性能和效率的飞跃。SRF薄膜战略旨在通过使用高功能材料来改变当前的SRF技术，解决所有必要的功能。该社区正在三个研究方向上努力开发下一代基于薄膜的腔体。开发了Cu上的Nb腔体，以在降低的成本和更好的热稳定性下表现得与本体Nb一样好或更好。最近的结果表明，改善加速场和显着降低Q斜率显示了许多应用的潜力。第二个研究重点是开发覆盖有材料的腔体，这些材料可以在更高的温度下工作或承受更高的磁场。对铌锡在SRF应用中的优点进行了原理论证。现在需要研究进一步利用这种材料，并利用新的沉积技术充分发挥其潜力。研究的第三条线是将SRF性能推到仅具有多层涂层的超导体的能力之外。与此同时，还需要开发出适合于薄膜腔体的高质量基板、冷却方案和低温制冷设计。这三个研究方向的最新结果表明，SRF薄膜技术正处于技术革命的前夜。为了使它们成熟，需要积极的社区支持和持续的资金，以解决支持材料沉积技术，表面和RF研究的基本发展，以及与规模和工业化相关的技术挑战。通过专门和持续的投资，下一代基于薄膜的腔体将成为现实，具有高性能和高效率，促进能源可持续科学，同时实现更高的亮度和更高的能量。
2022-04-06 physics.acc-ph
Lower Critical Field Measurement System based on Third-Harmonic Method for Superconducting RF Materials
我们开发了一个低临界场（HC 1）的测量系统，使用的三次谐波响应的AC磁场从螺线管线圈位于超导样品上方。通过检测三次谐波分量来测量参数Hc 1，当涡旋开始穿透超导体时，三次谐波分量随着温度的升高而急剧变化。局部施加到样品一侧的磁场模仿超导射频（SRF）腔内的磁场，并防止超导样品的边缘效应。通过这种方法，我们的测量系统可以潜在地表征表面工程SRF材料，如超导体-绝缘体-超导体多层结构（S-I-S结构）。作为验证测试，我们测量了两个高RRR块体Nb样品的Hc 1的温度依赖性，并获得与文献一致的结果。我们还确认，我们的系统可以在4-5 K下施加至少120 mT的磁场，而不会产生线圈发热的任何问题。这个字段值高于以前的作品中报道的，并使其能够更准确地估计在较低的温度下的Hc 1。
2019-06-20 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
