Accelerator Technology Magnets
Snowmass社区演习于2020年4月开始，旨在确定并记录美国和国际合作伙伴对粒子物理学未来的科学愿景。AF 7-磁铁工作组负责a）解决磁铁技术对未来HEP设施的潜在贡献，b）评估实现这些机会所需的R\&D，c）估计这些工作的时间和成本规模，以及d）评估相关制造基础设施和测试设施的需求。本报告介绍了工作组的职责，总结了加速器和探测器磁体技术的现状，并讨论了将美国和国际HEP的这一关键领域推向新视野的想法和计划。
2022-12-01 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
Nurturing the Industrial Accelerator Technology Base in the US
本白皮书的目的是讨论拥有一个能够支持粒子加速器设施需求的世界级国内工业供应商基地的重要性，以及支持和发展美国此类基地的必要步骤。本文重点关注经济，监管和政策驱动的障碍和障碍，目前限制了更广泛的工业参与美国加速器设施的深度和范围。它讨论了国际竞争格局，并提出了提高美国工业实力和活力的措施。
2022-06-23 physics.acc-ph
Accelerator Magnet Development Based on COMB Technology with STAR Wires
本文报道基于STAR导线的COMB磁体技术进展，制造并测试了60 mm孔径双层二极磁体，以研究绕制过程中STAR导线临界电流的退化情况。
2023-08-07 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
The Integrable Optics Test Accelerator
费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的可集成光学测试加速器（IOTA）正在开始运行，其实验计划旨在开发技术以实现未来的高强度粒子束。从IOTA获得的结果应该可以更好地控制光束损耗，从而获得更高的安全可实现的光束功率。这将是特别有用的未来加速器为基础的中微子实验。IOTA的两个研发工作，非线性可积光学和基于电子柱的空间电荷补偿，在这里讨论。
2019-03-14 physics.acc-ph
The impact of the ISR on accelerator physics and technology
ISR（Intersecting Storage Rings）是两个相交的质子同步加速器环，每个环的周长为942米，八重对称，从1971年到1984年运行了13年。欧洲核子研究中心PS向两个环注入了26 GeV/c的质子束，可以加速到31.4 GeV/c。ISR的物理工作与30-40 A的光束超过40-60小时，其超导低β插入的亮度为1031-1032 cm-2 s-1。ISR展示了对撞机束流物理的实用性，同时催化了加速器技术和工艺的快速发展。
2012-06-18 physics.acc-ph
Development and demonstration of next generation technology for Nb_3Sn accelerator magnets with lower cost, improved performance uniformity, and higher operating point in the 12-14 T range
本白皮书中概述的建议范围是开发和演示下一代12-14 T范围内的Nb_3Sn加速器磁体所需的技术。其主要目标是使磁体冷质量成本比美国加速器升级项目（AUP）为HL-LHC生产的Nb_3Sn磁体降低2倍或更高。这一目标将通过显著减少劳动时间、提高工作点和改善性能均匀性来实现。一个关键因素将是自动化，这将通过行业参与实现，并受益于美国国家实验室通过生产AUP磁体获得的经验。这种合作关系将使技术的发展，将很容易转移到工业中的中型和大型生产的Nb_3Sn加速器磁铁在12-14 T的范围。这一步对于实现下一代对撞机，如FNAL提出的μ子对撞机，FCC和其他HEP强子对撞机至关重要。这是一个定向研发，方向是由高自动化和工业就绪技术的领域范围和行业参与给出的。该计划包括10个里程碑，将在6-8年内实现，费用为5-7百万美元/年。
2022-10-09 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
High average gradient in a laser-gated multistage plasma wakefield accelerator
由粒子束驱动的等离子体尾场加速器能够提供比目前使用的射频技术高几个数量级的加速梯度，这可以减少粒子加速器的长度，这对未来TeV能量的对撞机的发展和X射线自由电子激光的最小化产生了巨大的影响。由于等离子体间的成分和距离是加速器总长度的最大贡献者之一，分级等离子体加速器的设计是最重要的悬而未决的问题之一，以使这项技术的工具。在这里，我们提出了一个新的概念，以优化等离子体间的距离在一个阶段的光束驱动的等离子体加速器的驱动光束耦合在时域和门控加速器通过飞秒电离激光。
2022-10-05 physics.acc-ph
Status of Nb$_3$Sn accelerator magnet R&D at Fermilab
自90年代末以来，费米实验室一直在开发基于Nb3Sn超导体的新型加速器磁体技术。已经构建并测试了六个短偶极模型、七个短四极模型以及许多单独的偶极和四极线圈，展示了磁体性能参数及其可重复性。该技术的规模扩大计划已经建立和测试了几个偶极和四极线圈长达4米。这项工作的结果进行了总结的文件。
2011-08-09 physics.acc-ph
The socio-economic impact of a breakthrough in the particle accelerators' technology: a research agenda
关于加速器行业长期发展轨迹的初步证据表明，它可能接近其周期的成熟阶段。如果是这样的话，我们如何衡量加速技术不确定的突破带来的好处？谁是对这一突破感兴趣的主要利益攸关方？我们确定这些主题，并勾勒出一些回答这些问题的途径。因此，我们提出了一个模型的研究基础设施的社会成本效益分析（CBA），并说明其实施的结果，以评估加速器在基础科学和强子疗法的好处。最后，我们从单一研究基础设施的社会CBA转向模拟加速器技术和行业的重大变化。提出了一个关于技术突破的潜在影响的研究议程。
2018-02-06 physics.acc-ph physics.soc-ph
Accelerator Development at the FREIA Laboratory
乌普萨拉大学的FREIA实验室专注于超导技术和加速器的开发。它积极支持欧洲空间源、CERN和MAX IV等的发展。FREIA开发了超导加速器技术的测试设施，如双腔水平测试低温恒温器、具有新颖磁场补偿方案的垂直低温恒温器和短低温模块测试台。在水平恒温器上对加速腔进行了测试，在垂直恒温器上对蟹形腔进行了测试，在低温恒温器测试台上对ESS的低温模块进行了测试，研制了基于真空管技术的高功率射频放大器样机，用于驱动轮辐腔。固态放大器和功率合成器正在为未来的项目开发中。我们目前的状态FREIA实验室补充最近的项目和未来的前景的结果。
2021-03-09 physics.acc-ph
An Innovative Ecosystem for Accelerator Science and Technology
新技术和创新通信工具的出现使我们能够超越社会挑战。虽然粒子加速器是通过科学和技术提高我们生活质量的重要工具，但一个适当的生态系统对于激活和最大限度地发挥这一潜力至关重要。由开明的组织和教育支持的研究基础设施（RI）和行业可以创造一个可持续的环境来实现这一目标。在本文中，我们将讨论最先进的基础设施率先实现这一影响，从而促进经济和社会转型。
2021-07-06 physics.acc-ph physics.ed-ph
High Power Superconducting Electron Linear Accelerators For Industrial Application
费米实验室正在执行一项技术开发计划，以开发一种紧凑而强大的电子加速器。我们正在利用SRF腔体、具有成本效益的射频源、现代低温冷却器和高平均电流电子枪的研发突破。我们表明，一个单一的加速器模块可以提供平均束功率高达1兆瓦，通过详细的热，射频和粒子模拟。
2022-02-15 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
Record fast-cycling accelerator magnet based on high temperature superconductors
四十年前，高电流超导NbTi电缆的发展彻底改变了能源前沿加速器的磁体技术，如Tevatron，RHIC和LHC。基于NbTi的磁体提供了高得多的场B和低得多的电壁插功耗的优点，如果在4.5K下操作，但是相对小的斜坡速率dB/dt <<0.1T/s。对高平均束流功率和高重复频率的加速器的需求已经开始了对快速斜坡SC磁体的研究，但是发现低温超导体中的AC损耗妨碍了获得超过（1- 4）T/s的速率。在这里，我们报告的高温超导体磁体技术的首次应用，大大降低了交流损耗，并报告在原型双孔径加速器磁体中实现了12 T/s的高斜坡率。
2019-03-09 physics.acc-ph
CW high intensity non-scaling FFAG proton drivers
加速器在基础科学、技术和医学中发挥着越来越重要的作用，包括核能、工业辐照、材料科学和中微子生产。特别是质子和光离子加速器具有许多研究，能源和医疗应用，为许多类型的癌症提供了最有效的治疗方法之一。超高强度高能质子驱动器是加速器驱动次临界反应堆（ADS）和许多HEP计划（μ子对撞机）的关键技术。这些高强度GeV范围的质子驱动器特别具有挑战性，在同步加速器中遇到占空比和空间电荷限制，在弱聚焦回旋加速器中遇到机器尺寸问题; 10-20 MW质子驱动器目前被认为在技术上无法用传统的再循环加速器实现。一种尚未开发的再循环加速器，即固定场交变梯度加速器（FFAG），是回旋加速器的一种有吸引力的替代品。其强大的聚焦光学系统预计将减轻空间电荷效应，最近的设计创新将稳定的调谐与等轨道耦合，使FFAG能够像经典回旋加速器一样进行固定频率的CW加速。本文报道了这些新的进展FFAG加速器技术和参考先进的建模工具，为固定场加速器开发的和独特的代码COSY INFINITY。
2012-08-28 physics.acc-ph
First Proof-of-Concept Prototype of an Additive-Manufactured Radio Frequency Quadrupole
增材制造（AM）技术的不断发展为新型加工提供了机会，并改进了现代粒子加速器组件的设计方案。射频四极（Quadrupole，简称QRF）直线加速器是制造和组装最关键、最复杂和最精密的加速器元件之一，它被用作所有大型现代质子和离子加速器系统的注入器。出于这个原因，该平台被广泛的欧洲合作机构选中，参与I.FAST（加速器科学和技术创新培养）地平线2020项目的AM开发。ESTA是一个很好的候选人，以展示如何复杂的纯铜加速器组件可以制造的AM和他们的功能如何可以提高这一不断发展的技术。为了证明AM工艺的可行性，设计了一个原型涡轮机部分，相当于750 MHz 4叶片涡轮机的四分之一，该涡轮机经过优化，采用最先进的激光粉末床融合（L-PBF）技术进行生产，然后用纯铜制造。据作者所知，这是AM在世界上制造的第一个半成品。随后，测量了原型的几何精度和表面粗糙度。所获得的结果是令人鼓舞的，并确认了AM制造高科技加速器组件的可行性。还证实，由于AM技术提供的机会，可以成功地实现螺旋形几何形状，特别是关键的电极调制和复杂的冷却通道。进一步的原型将旨在改善表面粗糙度和测试真空性能。同时，实验室测量将开始测试和改善AM制造的电极样品的电压保持性能。
2021-10-11 physics.acc-ph
Long-term future particle accelerators
半个多世纪以来，粒子加速器使高能物理和其他研究领域的前沿研究成为可能。自1939年以来，加速器直接促成了26项诺贝尔物理学奖，以及另外20项诺贝尔化学奖，医学奖和物理学奖。虽然高能物理一直是粒子加速器发展的主要动力，但加速器设施在许多研究和技术领域的应用不断扩大。例如，加速器应用的活跃领域包括治疗癌症的放射疗法、短寿命医用同位素的生产、同步加速器光源、自由电子激光、微电路的光束光刻、薄膜技术和食品的辐射加工。目前，最大和最强大的加速器是欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC），它在27公里的高真空环中将质子加速到几TeV的能量。为了超越LHC的最大能力，正在考虑的基于射频加速的下一代圆形和线性粒子对撞机将需要数十亿美元的投资，公里级的基础设施和巨大的功耗。这些因素在资源日益有限的世界上构成严重挑战。因此，重要的是寻找替代和可持续的加速技术。这篇评论文章特别关注新的加速器技术，以克服目前的加速限制，走向更紧凑和具有成本效益的长期未来加速器。
2022-06-17 physics.acc-ph
Novel ASTA Users Facility At Fermilab: A Testbed For Superconducting RF Technology And ERL R&D
目前正在费米实验室调试的高级超导测试加速器（ASTA）将使广泛的基于束流的实验能够研究束流强度的基本限制，并开发粒子束产生，加速和操纵的变革性方法。ASTA结合了一个超导射频（SRF）直线加速器，耦合到一个光电注入器和能够存储电子或质子的小周长存储环。ASTA将为能源前沿设施的研发建立一个独特的资源，并为SRF加速器和高亮度光束应用（包括ERLs）建立一个测试平台。ASTA的独特之处包括：（1）高重复率，（2）美国最高的峰值和平均亮度之一，(3)一个GeV级的束流能量，（4）一个非常稳定的束流，（5）SRF和高质量束流的可用性，以及（6）一个存储环能够支持广泛的环为基础的先进的束流动力学实验。这些独特的功能将促进先进加速器研发的广泛计划，这在其他地方无法进行。我们描述了ASTA及其实验计划，特别强调了与ERL相关的加速器研发机会。
2014-09-19 physics.acc-ph
Conductor Properties and Coil Technology for a Bi2212 Dipole Insert for 20 Tesla Hybrid Accelerator Magnets
发展高温超导偶极子插入产生大于5 T的15 T Nb 3Sn外塞场是必要的，以产生20 T或更高的字段为未来的高能对撞机。基于cos-theta线圈几何形状的偶极插入物，具有各种应力管理概念和Bi 2212超导股线和电缆，正在美国国内外的费米实验室开发。MDP的努力。最终目标是开发线圈技术和方法，以管理方位角和径向应变的高温超导体插入物时，作为一个混合磁体系统集成在Nb 3Sn外衬。本白皮书回顾了Bi 2212导体特性和线圈技术，并提出了新的想法来应对Bi 2212作为加速器磁体导体仍然存在的挑战。
2022-10-26 hep-ex physics.acc-ph
Neural Networks for Modeling and Control of Particle Accelerators
我们描述了粒子加速器控制的一些挑战，强调了神经网络技术的最新进展，讨论了将神经网络纳入粒子加速器控制系统的一些有前途的途径，并描述了一个基于神经网络的控制系统，该系统正在开发用于费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的RF电子枪的谐振控制，包括来自基准控制器的初始实验结果。
2016-10-19 physics.acc-ph
Progress in high field accelerator magnet development by the US LHC Accelerator Research Program
可用于引导和聚焦质子束的最大磁场将是推动高能大型强子对撞机设计的最重要因素。美国大型强子对撞机加速器研究计划（LARP）是美国国家实验室的合作项目，旨在展示Nb 3Sn磁体技术应用于未来对撞机的可行性。虽然LARP主要关注高亮度LHC（HL-LHC）的要求，但它也与高能LHC（HE-LHC）直接相关。将讨论方案结果和未来方向。
2011-08-08 physics.acc-ph
Accelerator Science and Technology Breakthroughs, Achievements and Lessons from the Tevatron*
在近四分之一个世纪的时间里，Tevatron质子-反质子对撞机是世界高能物理计划的核心-从1985年12月开始运行，直到2011年被LHC超越。这个独特的科学仪器的目的是探索质心碰撞能量高达1.96 TeV的基本粒子物理反应。Tevatron的初始设计光度为1030 cm-2s-1，但经过20年的升级，加速器已经能够为两个高光度实验CDF和D0提供430倍的光度。Tevatron将于2011年9月30日关闭。对撞机可以说是有史以来达到操作阶段的最复杂的研究仪器之一，并因许多技术突破和许多物理发现而被广泛认可。在约翰·亚当斯的演讲中，我简要介绍了Tevatron的历史，加速器物理学的主要进展，以及在长期追求更好的性能过程中实施的技术。从我们的经验教训也进行了讨论。
2011-09-09 hep-ex 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
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
Proceedings of the CAS - CERN Accelerator School: Ion Sources, Senec, Slovakia, 29 May - 8 June 2012
这些会议记录整理了CERN加速器学校（CAS）组织的第26期专业课程的讲座。该课程于2012年5月29日至6月8日在斯洛伐克塞内茨与布拉迪斯拉发斯洛伐克技术大学合作举办。在关于背景加速器物理学和粒子束产生的基本过程的讲座之后，课程涵盖了不同类型的离子源和相关的技术问题，以及使用源的不同应用。与会者进行了六个案例研究之一，以获得与离子源设计有关的问题的“实践”经验。
2014-11-10 physics.acc-ph
Anomaly Detection of Particle Orbit in Accelerator using LSTM Deep Learning Technology
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；Jefferson Lab（杰斐逊实验室）；Raytum Photonics（Raytum Photonics公司）
针对加速器轨道锁定系统故障需人工干预的问题，提出基于LSTM自编码器的无监督轨道异常检测方法，经CEBAF数据验证，单组件数据下异常识别率达68.6%-89.3%，最高准确率82%。
2024-01-28 cs.LG physics.acc-ph
Recovery time of a plasma-wakefield accelerator
强粒子束与等离子体的相互作用可产生能够维持千兆伏/米电场的等离子体尾流，其数量级高于最先进的射频技术所提供的数量级。因此，等离子体尾场可以强烈地加速带电粒子，并提供机会，以达到更高的粒子能量与更小，因此更广泛的可用加速器设施。然而，高能物理学和光子科学对亮度和亮度的要求要求，要求粒子束以每秒数千甚至数百万的重复率加速，这比等离子体尾场技术高出几个数量级。在这里，我们调查的重复率的上限束驱动等离子体加速器通过测量所需的时间等离子体恢复到其初始状态后，扰动的尾场。测量的许多纳秒级的恢复时间确立了等离子体中兆赫加速率的原则上的可实现性。扰动的实验签名很好地描述了一个时间演变的抛物线离子通道的模拟，从崩溃的唤醒周围的介质中转移能量。这一结果表明，等离子体尾场模块可以开发为可行的高重复率的能量助推器在当前和未来的粒子物理和光子科学设施。
2022-03-03 physics.acc-ph
Fractional Powers of the Differentiation and Integration Operators and its Application in Accelerator Physics and Technology
本文用一种新的方法给出了一个3/2阶分数次积分的解。该积分是在求解Biot-Savart方程以找到螺线管磁场分量的精确解析解时产生的。为了在积分中引入一个解析函数而不是多值运算，我们通过截断分支线来求解积分。
2020-04-04 math-ph math.CA math.MP
Development of a novel bunch oscillation recorder with RFSoC technology
针对SuperKEKB加速器突发束流损失（SBL）阻碍亮度提升并威胁设备的问题，开发基于RFSoC技术的新型束团振荡记录仪（BOR），其位置分辨率达0.03毫米，可实时监测并记录SBL事件，助力识别束流不稳定性来源以解决SBL问题。
2024-12-03 physics.acc-ph
First Steps Toward Incorporating Image Based Diagnostics Into Particle Accelerator Control Systems Using Convolutional Neural Networks
目前，各种基于图像的诊断被用于粒子加速器系统中。通常情况下，这些都是由人类操作员查看，然后对机器进行适当的调整。鉴于最近在使用卷积神经网络（CNN）进行图像处理方面的进展，应该可以在控制例程（基于NN或其他）中直接使用图像诊断。这对于可以在射束操作期间连续运行的非拦截诊断特别有吸引力。在这里，我们展示了实现这样的控制器的第一步的结果：我们训练的CNN可以预测多个模拟下游光束参数在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的低能量光束线使用模拟虚拟阴极激光图像，枪相位和螺线管强度。
2016-12-16 physics.acc-ph
A viable laser driver for a user plasma accelerator
采用具有优异光束质量的激光驱动等离子体加速的新型用户设施的构造将需要超出现有技术的工业级、高重复率的petawatt激光驱动器。然而，随着啁啾脉冲放大和高平均功率激光技术的持续快速发展，可以根据设想的激光等离子体加速方案和构建的时间尺度来确定选项。在这里，我们讨论激光EuPRAXIA基础设施设计的要求，并确定一个合适的激光概念，可能会满足这些要求与现有技术的适度发展。
2018-02-12 physics.acc-ph physics.ins-det
Educating and Training Accelerator Scientists and Technologists for Tomorrow
加速器科学与技术本质上是一门综合学科，它结合了物理学、计算科学、电气和机械工程等方面。由于很少有大学提供完整的学术课程，未来加速器物理学家和工程师的教育主要依靠在职培训与区域加速器学校的强化课程相结合。本文介绍了正在使用的方法，以满足越来越多的感兴趣的物理学家和工程师的教育利益。
2012-08-13 physics.acc-ph physics.ed-ph
Opportunities in Machine Learning for Particle Accelerators
机器学习（ML）是人工智能的一个子领域。这个术语广泛地应用于从原始数据而不是先验模型训练系统的计算算法和技术的集合。ML技术现在在技术上已经足够成熟，可以应用于粒子加速器，我们预计ML将成为一种越来越有价值的工具，以满足对束流能量、亮度和稳定性的新需求。本白皮书的目的是对加速器科学和操作中的问题进行高层次的介绍，其中结合基于ML的方法可能会带来显着的好处。我们审查ML技术目前正在研究粒子加速器设施，我们特别强调积极的研究工作和有前途的探索性成果。我们还确定新的应用程序，并讨论其可行性，以及所需的数据和基础设施战略。最后，我们为实验室管理人员和管理人员提供了一套指导方针和建议，强调了成功采用这项技术的后勤和技术要求。本白皮书也是最近在SLAC举行的关于粒子加速器ML的研讨会的讨论摘要。
2018-11-07 physics.acc-ph
Accelerator Vacuum Windows: A Review of Past Research and a Strategy for the Development of a New Design for Improved Safety and Longevity for Particle Accelerators
费米实验室继续进行真空窗研究，本文将研究具有成本效益的一致性设计，这些设计在安全性和成本方面对加速器实验室产生巨大影响。如设计，材料，分析，测试和制造的问题得到解决，包括光束散射图和材料的成本效益分析和检查不同的材料，可以潜在的替代铍。以前的研究论文已经审查了目前的制造和设计技术，也在费米故障模式，本文探讨了以前的研究，除了新兴技术。HEP实验室在世界各地采取了许多不同的途径，取得了不同的成功。真空窗的发展历史是广泛的，并没有很好地定义，和一个矩阵的研究已经做了什么材料和真空窗的联合设计将显示。本报告最后包括真空窗口技术的论文和对新兴设计和材料的看法，并讨论了未来的研究进展，如制造技术，包括增材制造和超声波焊接。对这些的进一步探索将证明有利于开发更安全、更坚固、同时对光束更透明的真空窗。
2019-12-06 physics.acc-ph
Midterm Status Report of the ILC Technology Network Activities
ILC技术网络中期报告总结了当前工程研究进展及国际合作情况。
2026-03-01 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
From Concept to Reality: Additive Manufacturing in Particle Accelerator and Storage Ring R&D at GSI and for FAIR
本文介绍GSI及FAIR项目中利用金属3D打印等增材制造技术开发新型加速结构和高效冷却板的研究进展，展示了该技术在粒子加速器与储存环研发中的潜力与经验。
2025-09-26 physics.acc-ph
Fundamentals of Vacuum Physics and Technology
粒子加速器中良好的真空性能是其成功运行的关键。这里介绍了为什么需要良好的真空，以及真空物理和技术的基础知识以及真空系统内的主要气体来源。
2020-06-02 physics.acc-ph physics.ins-det
A Phenomenological Cost Model for High Energy Particle Accelerators
半个多世纪以来，基于加速器的高能物理一直处于科学发现的前沿。对撞机的加速器技术已经取得了巨大的进步，而束流能量，亮度，设施尺寸和成本已经增长了几个数量级。光束碰撞法的潜力还没有完全发挥出来，但其发展速度已大大放慢。在本文中，我们推导出一个简单的缩放模型的大型加速器和碰撞束流设备的成本的基础上的17个大型设施，已建成或仔细估计。虽然这种方法不能取代基于工程设计的实际成本估算，但这种参数化是为了表明一个比较现实的成本范围，以考虑未来前沿加速器设施可能在物理上实现。
2014-04-15 hep-ex physics.acc-ph
Planning the Future of U.S. Particle Physics (Snowmass 2013): Chapter 6: Accelerator Capabilities
这些报告介绍了APS粒子和场分部2013年社区夏季研究的结果（“Snowmass 2013”）关于美国粒子物理学未来计划的第6章，关于加速器能力，讨论了加速器技术的未来进展，包括高能强子和轻子对撞机，高强度束，电子离子对撞机，以及未来加速器技术的必要研发。
2014-01-23 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Future HEP Accelerators: The US Perspective
自20世纪30年代加速器问世以来，加速器技术取得了巨大的进步，粒子加速器已成为高能物理（HEP）研究中不可或缺的工具，可以在越来越小的距离上探测自然。目前，加速器设施可以分为能量前沿对撞机，使直接发现和研究高质量尺度粒子和强度前沿加速器的探索极其罕见的过程，通常在相对较低的能量。全球能源前沿粒子物理界的近期战略集中在通过其高光度升级（HL-LHC）充分开发欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的物理潜力，而强度前沿HEP研究则集中在兆瓦级束流功率加速器设施（如费米实验室主注入器）的中微子研究，计划PIP-II SRF直线加速器项目。一些下一代加速器设施已经提出，目前正在考虑中期和长期的未来计划的加速器为基础的高能物理研究。在本文中，我们简要回顾后LHC能量前沿的选择，无论是轻子和强子对撞机在世界各地，以及未来可能的强度前沿加速器设施。
2016-03-24 hep-ex physics.acc-ph
Intelligent Low-level RF System by Non-destructive Beam Monitoring Device for Cyclotrons
用于医疗诊断和治疗的10MeV PET回旋加速器项目于2012年在Amirkabir技术大学启动。回旋加速器的低电平射频系统主要用于稳定加速电压和控制腔体谐振频率。本文利用束流监测装置和窄带可调谐带通滤波器，设计了适用于大多数AVF回旋加速器的智能低电平射频电路。在本设计中，对于射频相位的检测不需要通过单片机进行信号处理
2015-04-21 physics.acc-ph physics.ins-det
Enabling Intensity and Energy Frontier Science with a Muon Accelerator Facility in the U.S.: A White Paper Submitted to the 2013 U.S. Community Summer Study of the Division of Particles and Fields of the American Physical Society
基于费米实验室现有和拟建设施的强度和能量前沿科学的μ介子设施的分阶段方法。在每个阶段，探索新物理的设施也提供了一个研发平台，以验证后续阶段所需的技术。设想的计划从nuSTORM开始，nuSTORM是一种敏感的无菌中微子搜索，它还提供精确的中微子截面测量，同时开发使用和冷却μ子的技术。一个基于X项目的阶段性中微子工厂，将光束发送到桑福德地下研究设施（SURF），该设施将容纳LBNE探测器，可以在强度前沿详细探索中微子特性，同时还建立了使用强聚束μ子束的技术。然后，该复合体可以向μ子对撞机发展，从126 GeV开始，测量希格斯共振到亚MeV精度，并继续发展多TeV对撞机，以探索超越能量前沿标准模型的物理学。附录解决了CSS2013前沿能力研究组的轻子对撞机小组提出的具体问题。
2014-01-03 hep-ph physics.acc-ph physics.ins-det
GAIA: A General AI Assistant for Intelligent Accelerator Operations
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器研究所）
本文提出 GAIA 助手，通过 ReAct 提示将开放权重 LLM 与机器控制系统及多专家 RAG 结合，辅助加速器操作员进行知识检索、机器交互和脚本编写，从而简化并加速机器运行任务。
2024-05-02 cs.CL 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
Whitepaper submitted to Snowmass21: Advanced accelerator linear collider demonstration facility at intermediate energy
该白皮书针对未来TeV级轻子对撞机的技术需求，提出建设20-100 GeV的基于先进新型加速器（ANAs）的中间能区演示装置，用于验证技术、研究多束流加速与极端场物理，并支撑相关对撞机设计。
2022-04-16 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Application of a plasma-based energy booster in operational free-electron lasers
本文探讨了在运行中的X射线自由电子激光器中应用等离子体能量增强器以提升性能的可行性，并通过粒子网格模拟评估了其潜在效益。
2024-07-22 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Closing the Loop: Deploying Auto-Generating Digital Twins for Particle Accelerators
STFC Daresbury Laboratory（STFC达尔斯伯里实验室）；Cockcroft Institute（科克克罗夫特研究所）；ISIS Neutron and Muon Source, STFC Rutherford Appleton Laboratory（ISIS中子与μ子源，STFC卢瑟福阿普尔顿实验室）
本文提出一种自动生成的粒子加速器数字孪生架构，通过虚拟控制系统镜像物理硬件并更新仿真模型，实现闭环反馈诊断，为共享技术开发提供基础。
2026-04-21 cs.SY eess.SY physics.acc-ph
