Status of MERLIN
MERLIN是一个用C++编写的加速器物理库，可用于一系列加速器跟踪模拟，包括强子对撞机中的准直。最近，MERLIN已经升级，为HL-LHC准直提供了一个强大的工具，包括复合材料的处理和空心电子透镜过程。我们描述了MERLIN的特点，用于准直模拟。
2019-03-20 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
Verification of crystal collimation model in experiment
在相对论重离子对撞机和Tevatron上的实验和计算机模拟中对晶体准直的研究表明，在很宽的角度范围内观察到了强的相干效应。我们的理论解释了相干散射对弯曲晶体原子平面的势的影响，它放大了加速器中的束扩散的数量级。弯曲晶体中的这种相干散射正在CERN SPS实验中进行研究。我们目前的SPS和Tevatron实验的Monte Carlo预测，并显示在大型强子对撞机晶体准直相干散射效应的影响。
2006-09-23 physics.acc-ph
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
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
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
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
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
An Algorithm for Calculating the Spin Tune in Circular Accelerators
本文提出了一种计算圆形加速器自旋调谐和n轴的新算法。该方法类似于在现有的程序代码SODOM中使用的一个，在等距轨道角变量的单圈数值自旋映射，但它比后者更有效。此外，它是适用于在n轴的大开角，而现有的SODOM只收敛于小角度。
1999-02-24 physics.acc-ph
Cylindrical Circular and Elliptical, Toroidal Circular and Elliptical Multipoles Fields, Potentials and their Measurement for Accelerator Magnets
粒子加速器跟踪的最新进展表明，场表示是预测精度的主要限制之一，特别是对于机器，其孔径完全由束填充，因此必须彻底理解高阶模式产生的伪影。由于圆柱形多极子直接对应于笛卡尔坐标，因此今天用于场演示的标准工具是圆柱形圆形多极子。在本文中，我们将标准方法扩展到其他坐标系，展示了如何在FAIR项目中测量SIS100磁体时测量这些坐标系。
2014-10-29 physics.acc-ph
Resonant Laser Cooling of Circular Accelerator Beams
研究了相对论带电粒子环形加速器束流的共振激光冷却。结果表明，在给定外加电磁波振幅（小增益自由电子激光）的近似下，带电粒子束的发射度减小。在质量能量单位约为100的粒子能量场中，束流能量损失可以忽略不计。所发现的效应可用于各种加速器中带电粒子束的冷却。通过将冷却装置放置在加速器轨道的适当点中，可以实现显著的冷却速率。考虑了各种情况下的谐振激光冷却。这种带电粒子束冷却方法可以应用于电子和各种相对论重粒子束的圆形加速器，并且与任何其他冷却方法相比，具有显著的约3-4个数量级的冷却时间。
2004-11-01 physics.acc-ph
Analytical estimation of the dynamic apertures of circular accelerators
通过考虑δ函数的六极、八极和十极扰动，并利用差分作用角变量方程，我们得到了估算单六极、单八极和单十极（一般为单2 $m$极）圆加速器动态孔径的一些有用的解析公式。它们的组合效应是根据奇里科夫随机运动的发病标准。并与数值模拟结果进行了比较，两者吻合较好.这些公式已用于确定圆形对撞机中束-束限制动态孔径。
2000-05-09 physics.acc-ph
Crystal Channelling in Accelerators
晶格可以沿着主要的晶体学方向捕获和引导粒子束。在弯曲的晶体中，有通道的粒子跟随弯曲。这使得一个优雅的技术束转向的弯曲通道晶体，实验证明从3兆电子伏到1 TeV的基础。这种技术在CERN、FNAL、IHEP和BNL的最近研究中得到了大力发展，并且可以在LHC上产生有趣的应用，例如晶体准直使对撞机更干净一个数量级。我们回顾了该领域的最新发展，并展望了未来。
2006-07-30 physics.acc-ph
Device on basis of a bent crystal with variable curvature for particle beams steering in accelerators
最近有人提出在粒子加速器中采用曲率逐渐减小的弯曲单晶代替均匀弯曲单晶来改善循环束的引出和准直。在给定的文件中创建的晶体设备具有可变曲率，实现这一想法进行了说明.告知沿着晶体板的曲率的测量结果。它示出，与发达国家的设备的帮助下，也可以进行高能量束聚焦。提出了这一过程的数学描述。
2012-03-26 physics.acc-ph
Quantum Ground State and Minimum Emittance of a Fermionic Particle Beam in a Circular Accelerator
在加速器物理学的通常参数范围内，粒子系综可以被视为经典的。然而，如果我们接近一个区域，其中$ε_xε_yε_s \approx N_{particles} λ_{Compton}^3，那么量子力学相空间的颗粒结构就成为一个问题。特别是，我们必须考虑泡利不相容原理，它将限制费米子束的最小可达发射度。我们计算了这些最低的情况下的群聚和惯性光束在零温度和它们的一阶变化率在有限的温度下的发射度。
2001-07-04 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
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
Dynamical Effects Due to Fringe Field of the Magnet in Circular Accelerators
从哈密顿系统的矢势出发，导出了单多极子和螺线管硬边边缘场的主要Lie发生器，包括色效应。这些非线性发生器被应用到PEP-II的相互作用区域，以分析由于偏心四极杆和螺线管的反馈而引起的线性误差。研究了大幅度调谐漂移的非线性效应、半整数附近的同步电子感应加速器边带及其对动态孔径的影响。
2005-05-23 physics.acc-ph
Probing the diffusive behaviour of beam-halo dynamics in circular accelerators
能量前沿的圆形粒子加速器基于超导磁体，超导磁体对束流损失非常敏感，因为这些可能会引起猝灭，即转换到正常导电状态。此外，存储在循环束中的能量是如此之大，以至于硬件完整性处于严重的危险之中，并且机器保护对于达到标称加速器性能变得至关重要。在这种具有挑战性的背景下，束晕成为性能限制的潜在来源，需要详细了解其动力学，以评估它是否会成为加速器的一个问题。在本文中，我们详细讨论了一种新的框架，基于扩散的方法，模拟束晕动力学。由Nekhoroshev定理给出的扰动级数的最优估计的函数形式被用来提供作用扩散系数的函数形式。我们的目标是提出一个有效的束晕动力学模型，并设计一个有效的实验程序，以获得一个准确的测量扩散系数。
2022-02-21 physics.acc-ph
Simulation on Buildup of Electron Cloud in Proton Circular Accelerator
电子云与高能正束流的相互作用被认为是导致高功率质子环形加速器真空退化、集体束流不稳定甚至束流损失等各种不良效应的原因。预测电子云不稳定性的一个重要不确定性在于电子云产生和积累的详细过程。对电子云的建立过程进行数值模拟是进一步研究电子云引起的束流不稳定性的必要条件。中国空间中子源（CSNS）是正在建设中的最大的科学工程，其加速器组合体包括两个主要部分：H-直线加速器和快循环同步加速器（RCS）。RCS积累80 MeV质子束，并以25 Hz的重复频率将其加速到1.6GeV。在低能束流注入过程中，出现的电子云会引起真空管的严重不稳定和束流损失。开发了CSNS/RCS中电子云的建立、分布和密度的仿真程序。
2015-08-01 physics.acc-ph
Exploring the Potential of Resonance Islands and Bent Crystals for a Novel Slow Extraction from Circular Hadron Accelerators
本研究探讨结合共振岛与弯曲晶体技术，设计圆形强子加速器新型慢引出方法的潜力，该方法有望大幅降低强流束应用中引出装置的束流损失。
2024-09-17 physics.acc-ph
Studies of Nanotube Channeling for Efficient Beam Scraping at Accelerators
虽然粒子束转向（特别是“刮”）在加速器弯曲通道晶体是一个成熟的技术广泛测试在IHEP Protvino和其他主要的高能实验室，一个有趣的问题是如何可以提高通道能力通过应用现代纳米技术。纳米管沟道效应的理论研究是近年来发展起来的。在这项工作中，我们评估了真正的加速器系统的纳米管沟道的潜在好处。我们报告模拟研究的纳米结构材料（碳单壁碳纳米管和多壁碳纳米管）测试可能作为一个主要的刮刀的强子对撞机准直系统。纳米结构材料的优点作为一个潜在的选择，在高能加速器，如大型强子对撞机或Tevatron的主要刮刀进行了讨论相比，晶格和非晶材料。我们评估与此应用相关的物理过程，并揭示纳米技术的要求。
2005-02-25 physics.acc-ph
Re-evaluation of Spin-Orbit Dynamics of Polarized e+ e- Beams in High Energy Circular Accelerators and Storage Rings: an approach based on a Bloch equation
我们给出了一个概述，我们目前/未来的分析和数值计算工作的自旋极化在高能电子储存环。我们的目标是研究CEPC和FCC-ee的偏振可能性，我们的工作是基于Derbenev和Kondratenko在1975年提出的偏振密度的Bloch方程。我们还给出了一个大纲的标准方法，后者是基于Derbenev-Kondratenko公式。
2021-01-22 physics.acc-ph
Linear-circular proton accelerator with energy 0.8 GeV based on a rectangular cavity with E110 wave
本文研究了长l = 10 m，宽b = 20 m，高a = 1.01 m的腔体中质子的加速问题，腔体位于两个弯曲（180）度的等磁磁场磁体之间。该腔装有成排的漂移板（管），由频率fo = 148.5MHz的E110型波激励，激励功率P1 = 5.65MW。此外，腔体被馈入功率P2 = 8 MW，传输到具有诸如最终能量0.8GeV、脉冲束流I = 10 mA、脉冲宽度25微秒、重复频率10 Hz的参数的质子束中。我们讨论了在这种加速器的基础上建立一个强度为In = 3e ~（14）中子/s的脉冲中子源的可能性。
2011-01-14 physics.acc-ph
Numerical simulations of electron-cloud build up in circular accelerators in the presence of multimode-distribution beams
电子云效应已成为正电荷束运行的圆形粒子加速器的主要性能限制之一。在世界各地的其他机器中，欧洲核子研究中心的超级质子同步加速器（SPS）以及大型强子对撞机（LHC）都受到这些现象的影响。近年来，人们一直致力于提高对电子云（EC）产生的理解，以找到有效的缓解措施。在加速器物理学的不同领域，横向相空间中的非线性共振已经被提出作为操纵带电粒子束的新手段。虽然最初的目标是从CERN质子同步加速器（PS）执行多圈提取，但已经提出了其他几种应用。本文研究了水平多模分布的带电粒子束产生EC的问题。这种特殊的分布可以通过不同的方法产生，其中之一包括通过穿过非线性共振来分裂初始高斯光束分布。在本文中，详细的数值模拟的结果进行了介绍和讨论。
2020-01-20 physics.acc-ph
Novel Concept of Circular-Linear Energy Recovery Accelerator to Probe the Energy Frontier
能源前沿加速器提供了强大的工具，可以进行高精度测量，确认物理学的基础知识，并拓宽新的研究视野。这种机器由环形加速器或直线加速器驱动。具有达到200 GeV（对于轻子）和更高的中心质量（CM）能量值的圆形机器例如由于同步辐射而经历射束能量损失和质量稀释，从而限制了可实现的总CM能量并且需要恒定的能量补充以补偿损失和射束质量稀释。线性对撞机克服了这些限制，而产生高平均电流束的有限能力限制了亮度。这部分地由碰撞光束的质量补偿。在这项工作中，我们提出了一种新的设计的圆直线加速器的基础上合并的“非发射”，低能量存储环和能量回收直线加速器。我们建议使用最近考虑的双轴非对称腔，使这样一个系统的操作，特别是能量回收用过的，高强度的光束。在SNOWMASS-2021计划的范围内，这台机器可能被用于达到高能物理学的终极能源前沿，以及驱动下一代光源。圆形和线性系统的合并，以及双轴腔的应用，应该允许保持高光束质量，高亮度和高能量效率-“两全其美”。它还提供了灵活的能源管理，为降低运行成本提供了明确的机会。我们注意到，文件中显示的数字是为了说明目的，可以进一步改进。
2021-08-20 physics.acc-ph
Error analysis of linear optics measurements via turn-by-turn beam position data in circular accelerators
在过去的几十年里，世界上几乎所有的圆形加速器都开发、测试和实施了许多先进的技术来测量线性光学。然而，更大的可用性和准确性的光束诊断和线性磁晶格缺陷的更好的校正（β跳动在1%的水平和耦合在0.1%）正在达到什么似乎是不同的测量技术的内在准确性和精度。本文的目的是突出和量化，如果可能的话，一个标准的方法，谐波分析轮流光束位置数据的局限性。为此，新的解析公式的评价修改聚焦误差的晶格参数。这项研究的意外结论是，对于ESRF储存环（以及可能在超低耦合和类似诊断下运行的任何第三代光源），通过轨道光束位置数据测量和校正线性光学器件比逐圈数据分析更可取。
2018-04-17 physics.acc-ph
Single bunch transverse instability in a circular accelerator with chromaticity and space charge
本文阐述了圆加速器中束团的横向不稳定性。提出并发展了一种新的三模模型来描述束团中最不稳定的模式。这个简单而灵活的模型包含了色品和空间电荷，并且可以用于任何束团和尾流形式。得到了三阶代数方程形式的本征色散方程。已知的头-尾和TMCI模式出现的极限情况下，明显地限制在零色度。结果表明，不稳定性参数对束流模型的依赖性很小，但对尾流形状很敏感。特别是，空间电荷效应的文件进行了研究，它表明，它们的影响取决于符号的尾流场增强聚束稳定性，如果尾流是负的。详细地考虑了阻性壁尾流，包括单个效应和集体效应的比较。与早期出版物的结果进行了比较。
2015-09-16 physics.acc-ph
Modern success in channeling study and applications at the U-70 accelerator of IHEP
本文概述了在IHEP的U-70加速器上利用弯曲晶体进行高能质子束流控制的结果。相当多的注意力放在晶体的实际应用上，以创建从加速器中提取束流的新模式，以确保高能物理实验。结果表明，使用晶体偏转器时，效率达到约90%，强度高达10^12个质子/U-70循环。实验结果的使用晶体，以提高未使用的光束的吸收的有效性，以及使用晶体准直束晕。最后讨论了利用弯曲晶体从U-70中提取低能轻离子的前景。
2011-10-17 physics.acc-ph
Manipulation of transverse emittances in circular accelerators by crossing non-linear 2D resonances
在圆形加速器中控制带电粒子束横向动力学中的非线性效应为控制某些束流特性开辟了新的可能性。通过跨越稳定的一维非线性共振进行光束分裂是CERN质子同步加速器常规操作的一部分。光束在水平面上创建的稳定岛内进行捕获和传输，以允许多圈提取到超级质子同步加速器，光束用于固定目标实验。该过程仅作用于水平束流发射度，引起其初始值的减小。在本文中，我们提出了一个概括的这种方法，其中两个横向平面所提出的技术的影响。我们将详细讨论如何操纵的横向发射度通过一个受控的交叉的2D非线性谐振。新的技术将通过讨论的哈密顿模型的理论分析，以及使用更现实的非线性辛映射模拟所提出的操作的性能。
2022-02-09 physics.acc-ph
Report of the ICFA Beam Dynamics Workshop 'Accelerators for a Higgs Factory: Linear vs. Circular' (HF2012)
本文是ICFA束流动力学研讨会“希格斯工厂加速器：线性与圆形”（HF 2012）的总结报告。它讨论了四种类型的加速器作为希格斯工厂的可能候选者：线性e+e对撞机，圆形e+e对撞机，μ子对撞机和光子对撞机。比较包括：物理范围、性能（能量和亮度）、升级潜力、技术成熟度和准备程度以及需要进一步研发的技术挑战。
2013-02-15 hep-ex physics.acc-ph
A novel non-adiabatic approach to transition crossing in a circular hadron accelerator
跃迁能量的穿越是一个微妙的过程，是强子环形加速器中带电粒子束动力学强扰动的潜在来源。自第一代多GeV环以来，人们一直在进行深入的研究，以了解跃迁穿越中可能涉及的有害机制，并制定缓解措施。目前，已有几台圆形粒子加速器成功地实现了跨跃变，并对这一过程进行了较好的掌握。在一个完全不同的背景下，横向相空间的稳定共振已经被提出作为操纵带电粒子束的新手段。虽然这种提议的最初目的是从CERN质子同步加速器到超级质子同步加速器的多圈提取，但已经提出并详细研究了更多的应用。在本文中，这两个主题，即过渡跨越和稳定的共振，已被带到一起的目标是提供一种新的和非绝热的方法来执行一个干净的过渡跨越。这里提出的想法是，通过明智地使用六极和八极，可以生成水平相空间的稳定岛。这些岛表示第二闭合轨道，其属性可以独立于标准闭合轨道（即中央闭合轨道）的属性进行选择。这提供了一种通过在两个闭合轨道之间移动射束来执行带电粒子所经历的跃迁能量的非绝热变化的手段。
2021-09-01 physics.acc-ph
Transverse-Longitudinal Emittance Transfer in Circular Accelerators Revised
我们修改了本文的前一个版本，提出了一种方法来转移发射度从横向平面的纵向。结果表明，该系统表现出非哈密顿行为，因为在横向谐振器的端部处的横向电场的纵向分量没有包括在模型中。包括那些场，6D发射度是守恒的。我们回顾背后的发射度守恒的机制。仍然可以产生发射度转移，其中RF四极场在短时间段内将调谐设置在同步电子感应加速器谐振上，然后将横向RF场减小到零。我们发现，即使在加速器中没有特殊的装置来激发横向和纵向平面之间的耦合，横向RF场的作用是快速地改变横向调谐，使系统在短时间内进入同步感应加速器共振。发射度有从发射度大的平面流向发射度小的平面的趋势。
2008-12-04 physics.acc-ph
Studies and application of bent crystals for beam steering at 70-GeV IHEP accelerator
本文综述了近二十年来在IHEP-Protvino的U 70质子同步加速器上完成的研究工作。主要注意的是从机器中提取光束的弯曲晶体的常规应用。实验证实，对于强度高达1012个质子/周期的质子束，晶体偏转器的束提取效率为85%左右是可行的。另一个趋势是在高能对撞机中使用弯曲晶体进行晕准直。最近在IHEP的U 70（50 GeV）和CERN的SPS（400 GeV）的机器研究运行中发现了基于“体积反射”效应的LHC和ILC的新的有前途的选择。
2011-10-24 physics.acc-ph
Dealing with megawatt beams
兆瓦质子、电子和重离子束的下一代加速器对粒子产生预测的准确性、规划新加速器设施和实验所用代码的能力和可靠性、机器、目标和准直系统、探测器和辐射屏蔽的设计以及尽量减少对环境的影响提出了前所未有的要求。代码开发的最新进展，描述了与这些挑战有关的关键模块。举例说明了要求最高的领域：目标、准直器、光束吸收器、辐射屏蔽、感应放射性和辐射损害。
2012-02-07 physics.acc-ph
Machine Protection and Interlock Systems for Circular Machines - Example for LHC
本文介绍了圆形粒子加速器的束流意外损失防护。费米实验室的TEVATRON和欧洲核子研究中心的超级质子同步加速器（SPS）等加速器的光束中储存的能量已经在不受控制的光束损失的情况下造成了严重的损害。随着欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC），储存在粒子束中的能量已经达到了比以前的加速器高出两个数量级的数值，并对储存在粒子束中的能量的危害构成了新的威胁。一次损坏加速器关键部件的事故可能会中断多年的运行。必须对设备进行束流事故防护。设计机器保护系统需要对加速器物理和操作有很好的理解，以预测可能导致损坏的可能故障。机器保护包括射束和设备监控、安全停止射束操作的系统（例如，将射束抽向专用射束收集块或在低能量时停止射束）以及在这些系统之间提供粘合剂的联锁系统。本讲座将概述加速器保护系统的设计，并介绍各种保护系统。的原则说明与LHC的例子。
2016-08-10 physics.acc-ph
Nonlinear optics as a path to high-intensity circular machines
是什么阻止了我们建造超高强度加速器？答案是具体情况，但它通常指向以下现象之一：机器共振，各种调谐偏移（和传播）和不稳定性。这三种现象在所有现有的机器中是相互依存的。在本文中，我们提出了一种减轻这些现象的路径，使加速器非线性。这个想法并不新鲜：Orlov（1963）和McMillan（1967）已经提出了加速器非线性聚焦系统的初步想法。然而，直到最近，这些想法的实际实施才被证明是难以捉摸的。
2012-07-23 physics.acc-ph
Electron nonlinear dynamics in a compact accelerator based on the circular rotating TM110 mode
研究了不均匀静磁场中旋转TM110模式微波场的电子自共振加速，通过建立微分方程并设计磁场分布，成功将30 keV电子加速至200 keV，为医疗和安检X射线源的射频加速器设计提供了理论依据。
2023-05-18 physics.acc-ph
The limits of volume reflection in bent crystals
我们表明，弯曲晶体体反射的理论预测与最近的实验数据一致。这使得可以预测各种晶体在宽能量范围内的体积反射角和效率。提出了一个计算体反射效率的简单公式。我们推导出晶体反射在高能加速器中应用的物理限制，它可能有助于光束准直。
2009-08-12 physics.acc-ph
Diffusion model for the time evolution of particle loss rates in collimator scans: a method for measuring stochastic transverse beam dynamics in circular accelerators
本文提出了一个由准直器位置变化引起的损耗率随时间演化的扩散模型。它建立在Seidel（1994）的模型及其假设基础上：（1）在台阶范围内的恒定扩散速率和（2）线性晕尾。这些假设允许一个获得解析表达式的扩散方程的解决方案和相应的损失率与时间。本模型解决了以前模型的一些局限性，并以以下方式对其进行了扩展：（a）预测步骤之前，期间和之后的损失;（b）解释之前和之后的不同稳态速率;（c）模型参数（扩散系数，尾部种群，检测器校准和背景速率）的确定更加稳健和精确。这些计算是测量横向束扩散率作为粒子振幅的函数与准直器扫描的基础。Tevatron中的这些测量结果将在单独的报告中提供。
2011-09-14 physics.acc-ph
Space Charge in Circular Machines
本研究聚焦环形加速器中的空间电荷效应，阐述了空间电荷力的来源与构成，分析其在高流强低能加速器中引发的能散、自由振荡频率偏移及不稳定性等束流动力学影响，并将系统探究该效应的基本特性。
2025-05-20 physics.acc-ph
Volume capture and volume reflection of ultrarelativistic particles in bent single crystals
解析地考虑了体积俘获对超相对论粒子在弯曲单晶中运动的体积反射过程的影响。得到了描述粒子在该过程中的各种分布、体积俘获几率以及沟道效应和去沟道效应的关系式。研究结果将有助于在现代和未来的加速器上创建用于准直和提取光束的多晶体器件。
2008-08-11 physics.acc-ph
Detection of gravitational waves in circular particle accelerators
本文计算了天体物理引力波对圆形粒子加速器中质子束测试质量的走时的影响。我们表明，一个高精度的质子束时间标记探测器可以把一个圆形的粒子加速器设施到GW天文台敏感的毫赫兹（mHz）的GWs。我们通过对欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）进行案例研究，对超快单光子探测器的噪声来源和技术可行性进行了评论。
2020-12-01 astro-ph.IM gr-qc 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
First simultaneous measurement of sextupolar and octupolar resonance driving terms in a circular accelerator from turn-by-turn beam position monitors data
储存环和对撞机中的束流寿命受到晶格非线性等因素的影响。它们的控制对加速器的动态孔径非常有益，其扩大通常导致更有效的注入和更长的寿命。本文介绍了一个程序来评估和纠正不必要的非线性，通过使用轮流光束位置监测数据，这是以前的工作的共振驱动项（RDTs）的演变。有效的六极磁误差和倾斜在ESRF电子储存环的评估和纠正（如果可能的话），通过使用这种技术。这是第一次，八极RDTs也可以被测量，并用于定义一个八极模型的主要四极。在ESRF储存环的六极RDT中观察到的与模型的大部分偏差被证明是由聚焦误差而不是六极误差产生的。这些结果可以实现由于新的分析公式描述的非线性感应加速器运动的谐波含量的第二阶。RDT也首次用于单个六极磁体的基于束流的校准。它们也被证明是预测故障磁体和验证磁性模型的强大工具。该技术还为数据分析可靠性的自我评估提供了一个品质因数。
2018-04-17 physics.acc-ph
Silicon crystals for steering of high-intensity particle beams at ultra-high energy accelerators
实验结果和模拟模型表明，晶体可能在新一代高能高强度粒子加速器的发展中发挥相关作用，并可能揭示现有加速器的创新可能性。在本文中，我们描述了最先进的制造技术的晶体，适用于超高能和超高强度粒子加速器的操作，报告作为潜在应用的例子，准直的粒子束循环在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机，这将通过增加弯曲的晶体在高亮度大型强子对撞机项目的框架升级。
2020-06-28 hep-ex physics.acc-ph
Generation of circular field harmonics in quasi-polygonal magnet apertures using superconducting canted-cosine-theta coils
本文提出准多边形孔径超导磁体解析设计框架，利用共形映射建立与圆形孔径设计的联系，并将电流分布应用于CCT线圈，实现单一或混合圆形场谐波生成，拓展了CCT技术对复杂几何的适用性。
2024-11-25 physics.acc-ph
Advances on the modelling of the time evolution of dynamic aperture of hadron circular accelerators
确定圆形加速器动态孔径的时间标度模型是加速器物理领域的一个热门课题。动机出现在找到一种方法来可靠地推断数值模拟的结果远远超出了目前可能的CPU时间的可能性。在早期的工作中，提出了一个基于Nekhoroshev定理和Kolmogorov-Arnold-Moser理论的模型。该模型已被详细研究，并证明是成功的，在数值模拟中描述的动态孔径的演变，然而，一些缺点已被确定，本文提出了新的模型，解决了观察到的问题。新的模型已经基准对一个简单的系统，4D Hénon地图，以及一个现实的，非线性表示的束流动力学在LHC在6.5 TeV的数值模拟在这两种情况下提供优异的结果。
2019-09-20 math.DS physics.acc-ph
Analytic formulas for the rapid evaluation of the orbit response matrix and chromatic functions from lattice parameters in circular accelerators
本文针对圆形加速器推导了基于格点参数评估轨道响应矩阵和色散函数的解析公式，通过扩展李代数与共振驱动项至偏离动量状态，大幅提升了数据分析速度，并在不同格点配置下验证了公式的鲁棒性。
2023-04-04 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
Space Charge Effects for Transverse Collective Instabilities in Circular Machines
本文简要回顾了在库仑场和尾流场都很重要的情况下，圆形机器中带电粒子束横向相干不稳定性的研究进展。本文涉及2019年9月23日至27日在瑞士采尔马特举行的ICFA研讨会上关于缓解粒子加速器中相干光束不稳定性的演讲。
2020-05-21 physics.acc-ph
Accelerators for Electroweak Physics and Higgs Boson Studies
我们讨论的目标，设计，技术准备状态，以及目前正在讨论的希格斯和电弱工厂的加速器的关键R&D需求。我们还解决了各自的分期选项，使未来的能源前沿对撞机。所涵盖的加速器基于许多不同的技术和方法。它们包括几个圆形对撞机，各种线性对撞机，基于能量回收直线加速器（ERLs）的对撞机，ERL环组合，以及伽马-伽马对撞机。提出的线性对撞机包括国际线性对撞机（ILC）、紧凑型线性对撞机（CLIC）、冷铜对撞机（C^3）和最近的希格斯能轻子对撞机（HELEN）。ERL是回收线性电子对撞机（ReLiC），能量回收线性对撞机（ERLC）和循环能量回收对撞机（CERC）的关键部件。在较传统的环形对撞机中，有以下建议：未来圆形对撞机（FCC-ee），圆形电子正电子对撞机（CEPC），费米实验室的电子正电子圆形对撞机（EPCCF）和大型电子正电子对撞机$\#$ 3（LEP-3）。此外，我们考虑了基于X射线自由电子激光的伽马-伽马对撞机希格斯工厂（XCC）和高能高亮度伽马-伽马对撞机（HE&HL伽马-伽马）。最后，一个希格斯工厂的基础上的圆形μ子对撞机提到的完整性。
2022-11-20 hep-ex physics.acc-ph
Hamiltonian Methods for the Study of Polarized Proton Beam Dynamics in Accelerators and Storage Rings
通过引入耦合的自旋轨道泊松括号和哈密顿函数，将经典的自旋轨道运动方程推广到9维相空间中的哈密顿系统。经过这种扩展，并通过建立初始和扩展系统之间的连接，它成为可能的应用方法的理论的哈密顿系统的极化粒子束动力学的研究在圆形加速器和储存环。这些方法中的一些已经在计算机代码Forget-Me-Not中实现。
1999-03-18 physics.acc-ph
