2GeV Superconducting Muon Linac
μ子对撞机和中微子工厂需要大量动能在50 GeV以上的μ子。μ子的生存需要高梯度的直线加速器。来自μ子冷却系统的μ子束的大的横向和纵向发射度意味着需要大的接受加速系统。这两个要求明确指出了基于超导技术的直线加速器。本文介绍了基于LANL研制的计算机程序的2GeV超导μ子直线加速器的设计。该设计基于当今可用的技术或在不久的将来可用的组件。
2000-08-19 physics.acc-ph
Muon Acceleration Concepts for NuMAX: 'Dual-use' Linac and 'Dogbone' RLA
我们总结了目前的状态，μ子加速的概念，旨在未来的中微子工厂。这些研究的主要目的是通过探索冷却系统的复杂性和加速器复合体的可接受性之间的相互作用来降低总体成本，同时保持性能。为了确保短寿命的μ子有足够的存活，加速必须在高平均梯度下发生。对大的横向和纵向接受度的需要将加速系统的设计驱动到初始低的RF频率，例如，325 MHz，然后随着横向尺寸随着能量的增加而缩小，其增加到650 MHz。在这些频率下的高梯度正常传导RF腔需要极高的峰值功率RF源。因此，超导RF（SRF）腔被选择。我们考虑两个成本效益的方案，用于加速μ子束的可分级中微子工厂：探索所谓的“两用”直线加速器的概念，其中相同的直线加速器结构用于加速H负和μ子，或者，一个基于多通（4.5）“狗骨”RLA的SRF高效设计，可扩展到多通FFAG类弧。
2017-08-03 physics.acc-ph
Industrial Fabrication of Medium-Beta SCRF Cavities for a High-Intensity Proton Linac
在1999年期间，四个700兆赫，中β（b = 0.64），超导射频（SCRF）腔的高强度质子直线加速器项目在洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）制造的工业。SCRF腔体由美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的LANL团队设计，并在法国罗马的CERCA工厂制造。空腔由4 mm厚的固体铌片制成，其剩余电阻率比（RRR）大于250。这些铌板由Wah Chang（美国）、Heraeus AG（德国）和Tokyo Denkai（日本）提供。SCRF腔体被运送到LANL进行性能测试。本文描述了在CERCA生产过程中获得的经验。
2000-08-16 physics.acc-ph
Tests of the CERN Proton Linac Performance for LHC-Type Beams
作为LHC注入器链的预注入器，CERN的质子直线加速器需要为质子同步加速器提供高强度（180mA）的束流。将提供在该强度下的测量结果。此外，直线加速器现在配备了来自莫斯科INR的束团形状监视器，这使得阿尔瓦雷斯坦克RF设置与模拟进行比较。
2000-08-17 physics.acc-ph
Energy Stability in a High Intensity Pulsed SC Proton Linac
用于中子散射实验的质子源以及多用途的质子加速器都需要脉冲式质子直线加速器。对于高能部分的超导技术有着普遍的共识，与室温加速结构相比，它提供了一些优势，如更高的梯度能力或降低运营成本。然而，这种操作模式可能会破坏质子束的能量稳定性，因此需要仔细研究。首先，由沿着多单元腔的大光束相位滑动引起并与有限的RF能量传播相关的瞬时光束负载效应可能会在细胞间耦合太小或细胞数量太多的情况下引起显着的能量调制。第二，由于沿直线加速器的束流相位滑移效应，能量扩散表现出比相对论粒子更大的灵敏度腔场波动。最初为电子束开发的计算机代码已扩展到质子束。它解决了6 × N耦合微分方程，需要描述腔场和束-腔相互作用的高能直线加速器的N个腔。给出了一个典型脉冲加速器的仿真例子，给出了各种误差源，如洛伦兹力或颤噪失谐，束流注入能量偏移，强度抖动.
2000-08-18 physics.acc-ph
Performance of High-Intensity Electron Linacs as Drivers for Compact Neutron Sources
本文通过G4BEAMLINE模拟，探讨了20至500 MeV常温紧凑型电子直线加速器（如HPCI和CTF3）作为中子源驱动器的性能，发现其能实现高达1.5×10^15 n/s的中子强度和5.65×10^-10 J/n的低能耗，为多领域提供紧凑节能方案。
2025-06-25 physics.acc-ph
Compensation of Transverse Field Asymmetry in the High-beta Quarter-wave Resonator of the HIE-ISOLDE Linac at CERN
CERN的REX-ISOLDE放射性离子束（RIB）后加速器的超导升级将利用一个紧凑的晶格，包括四分之一波谐振器（QWR）和超导体，加速质量范围为2.5 < A/q < 4.5至超过10 MeV/u的束。短且独立定相的四分之一波长结构允许RIB在可变速度剖面上加速，并且在与螺线管聚焦耦合时提供无与伦比的纵向接受度。将螺线管结合到低温超导体中缩短了直线加速器，同时最大化了接受度，但是在存在不对称QWR场的情况下螺线管聚焦的应用可能对光束质量产生影响。在实验室参考系中，非对称光束的旋转产生有效发射度的增长。我们提出了修改的腔的几何形状，以优化的对称性的高β QWR的横向字段。一个跑道形的光束端口进行了分析和修改的内部导体的几何形状，这将使铌膜有效地溅射到腔表面上。
2009-09-27 physics.acc-ph
An electron linac with high beam intensity over 1-Ampere for disposal of radioactive waste
为了处置长寿命放射性废物，人们不仅提出了高紫外质子加速器，还提出了电子直线加速器。质子加速器直接引起核裂变和突变。另一方面，电子束有两个过程：通过韧致辐射产生γ射线，产生的γ射线可用于（γ; n）反应。质子使原子核消散，同时产生新的放射性同位素的副产品。由于电子直线加速器产生较少的放射性废物，我们只聚焦一个高束流强度超过1安培的电子直线加速器。为了尽可能减少放射性同位素的副产物，我们用能量小于30 MeV的电子束加速。加速束流强度设计为大于1安培。为了实现高强度的电子直线加速器，直线加速器的工作方式不再是脉冲工作，而是连续工作。为了加速电子束，我们安装了高阶模（HOM）自由正常导电腔来抑制束流不稳定性。
2020-03-30 nucl-ex physics.acc-ph
The Summary for Optimization of the Annular Coupled Structure Accelerating Module Physical Design for High Intensity Hadron Linac
J-PARC高强度质子直线加速器的190-400 MeV部分采用了常规导电环形耦合结构（ACS）。ACS的工作频率为972 MHz。J-PARC ACS强烈基于以前的调查结果，特别是KEK的日本强子计划（JHP）研究计划的结果。但是，为了满足可靠性、运行效率和降低成本的要求，对设计进行了修改和优化。在总能量范围内优化了加速单元的单元形状，使其具有高的分流阻抗值，并与低耦合单元进行了精心的匹配。优化了桥式耦合器单元的设计以简化批量生产，并优化了RF输入单元的形状以及匹配窗口以提高工作可靠性。这些修改汇总调整后，效果显著。ACS模块设计在射频参数和尺寸上不输于其他可能的加速结构。以前开发的L波段ACS制造技术应用于972 MHz ACS建设。实现的解决方案有储备ACS模块使用非常高的热负荷在操作期间与15%的占空比，目前最高的热负荷，相比，加速模块与另一个正常的传导加速结构，实现在强子直线加速器。本报告包含J-PARC直线加速器ACS模块物理设计变更的描述和解释。
2013-06-26 physics.acc-ph
A Super-Conducting Linac Driver for the HFBR
本文报道了美国布鲁克海文国家实验室（BNL）质子超导直线加速器（SCL）作为高通量Breader反应堆（HFBR）驱动器的可行性研究。直线加速器以连续波（CW）模式工作，产生平均10兆瓦的束流功率。直线加速器能量为1.0 GeV。平均质子束强度为10 mA。
2000-08-16 physics.acc-ph
An 8 GEV Linac As The Booster Replacement In The Fermilab Power Upgrade
本文提出用8 GeV脉冲SRF直线加速器替代费米实验室Booster，承接PIP-II束流并经650 MHz与1300 MHz两级加速，使供给DUNE的MI功率超过2.5 MW。
2022-08-24 physics.acc-ph
Updating the CSNS injector linac to 250 MeV with superconducting double-spoke cavities
为了将中国空间中子源（CSNS）二期的束流功率从100 kW提高到250 kW，将现有的80 MeV直线加速器注入器与RCS之间的80 m长束流传输线更换为另一种加速结构是重要措施之一。在本文中，我们提出了一种基于324 MHz双辐超导腔的方案。与超导椭圆腔和正常导电CCL结构不同，双辐腔属于TE模结构，其横向尺寸比TH模小。它可以作为DTL部分工作在基频，从而大大降低了射频系统的成本和复杂度，并且由于其较低的电荷密度和较大的纵向接受能力，束流动力学特性也得到了显著改善。此外，由于每个单元的带电粒子与电磁场之间的相互作用长度相对较长，因此与双频TH结构相比，它需要的单元数量相对较少，并且具有更大的速度接受能力。超导段由14个低温模块组成，每个模块包括3个超导腔和一个偶极子。讨论了腔和束流动力学设计的一般考虑，并给出了主要结果。
2014-05-02 physics.acc-ph
Beam delivery systems for linac-based proton therapy
本文提出了一种基于绝热跃迁概念的质子治疗机架的设计。使用固定场交变梯度磁体允许大的动量接受并支持快速能量调制。使用光束跟踪代码的机架的光学性能进行了分析。已经研究了晶格和过渡部分的几种优化，以减小尺寸并确保适用于笔形波束扫描。全能量范围的匹配导致台架尺寸的增加，但与与操作中的设施有关的那些相比，显著地降低了重量和成本。
2021-05-12 physics.acc-ph
Concept for controlled transverse emittance transfer within a linac ion beam
对于将射束注入到具有不同水平和垂直发射度接受度的圆形机器中，如果这些射束是平坦的，即如果它们具有不相等的横向发射度，则可以提高注入效率。平面电子束的产生是众所周知的，并且已经在束实验中得到证明。它也提出了在电子回旋共振（ECR）源中产生的离子束。我们介绍了一个扩展的方法进行电荷态剥离，而不需要他们的生成内部的ECR源的光束。多粒子模拟的结果证明了该方法的有效性。
2011-03-24 physics.acc-ph
Multiple-Charge Beam Dynamics in an Ion Linac
需要构建基于超导射频（SRF）技术的中能离子直线加速器。它必须能够产生几百千瓦的连续波光束，范围从质子到铀。为了产生稀有同位素的强束以供随后的加速，需要相当大的功率。然而，目前，可用于较重离子的束功率将受到离子源性能的限制。为了克服这一限制，我们研究了通过直线加速器加速多电荷态（多Q）光束的可能性。我们表明，这样的操作是可行的大的横向和纵向接受，可以在直线加速器中使用超导腔。多Q操作不仅提供了一个实质性的增加，在束流，但也使两个剥离器的使用，从而减少所需的直线加速器的大小。由于超导直线加速器工作在CW模式，空间电荷效应基本上被消除，除了在ECR/ECR区域。因此，可以最小化由于多电荷束加速引起的有效发射度增长。
2000-08-19 physics.acc-ph
Towards Reliable Acceleration of High-energy and High-intensity Electron Beams
KEK电子直线加速器升级到8 GeV，用于KEK B工厂（KEKB）项目。在升级后的直线加速器的调试过程中，即使继续SOR环注入，我们也实现了每束10 nC（6.24 x 10^10）的初级电子束，达到了3.7 GeV的正电子产生。这可以被归类为最亮的S波段直线加速器之一。KEKB环自1998年12月建成以来，3.5GeV和8GeV电子束注入性能良好。此外，我们已经成功地在KEKB的高强度光束和两个SOR环的光束之间切换，具有足够的再现性。在KEKB环开始调试后，我们启动了一个项目，以进一步稳定强流束的强度和质量，并完成了对每一个可能的方面的调查。
2000-09-11 physics.acc-ph
Pulsed SC Proton Linac
超导质子直线加速器是日本原子能研究所/韩国能源研究院联合项目中提出的一种能区为400 - 600 MeV的高强度质子加速器。在动态洛伦兹力失谐下，SC腔中需要高稳定的场。提出了一个描述动态洛伦兹失谐量的新模型，并通过实验验证了该模型的有效性。该模型已成功地应用于超导质子直线加速器的射频控制仿真。
2000-08-20 physics.acc-ph
A Super-Conducting Linac Injector for the BNL-Ags
本文报道了质子超导直线加速器（SCL）作为布鲁克海文国家实验室（BNL）交替梯度同步加速器（AGS）新注入器的可行性研究。直线加速器束流能量在1.5至2.4 GeV的范围内。调整束流强度以在24 GeV的最高能量下提供4 MW的平均束流功率。SCL-AGS设施的重复率为每秒5束脉冲。
2000-08-16 physics.acc-ph
Diagnostics for Linac Optimization With Machine Learning
费米实验室直线加速器提供400兆电子伏的H-束流到加速器链的其余部分。提供稳定的强度、能量和发射率是关键，因为它直接影响下游机器。为了应对由于下面将要描述的各种影响而导致的直线加速器输出的波动，我们正在努力实现基于机器学习（ML）的动态纵向参数优化。作为ML模型的输入，来自光束诊断的信号必须被很好地理解和可靠。在本文中，我们讨论了基于ML的优化以及诊断研究的初步结果的状态和计划。
2022-09-06 physics.acc-ph
Beam Dynamics Framework Incorporating Acceleration to Define the Minimum Aperture in Two Focusing Schemes for Proton Radiotherapy Linac
本文提出一个包含加速效应的横向束流动力学框架，用于质子放疗直线加速器，通过解析求解类FODO方案和最小孔径方案，实现束流尺寸控制与最小孔径定义。
2024-03-15 physics.acc-ph
Detection of Explosives by Using a Neutron Source Based on a Proton Linac
本文讨论了利用氮核俘获中子辐射探测爆炸物的可能性。质子LINAC被提供作为具有以下参数的中子源：质子能量五兆电子伏，束脉冲电流一又十分之七毫安，电流脉冲的持续时间两百微秒，重复频率五十赫兹。中子形成的反应是锂（p，n）铍。它表明，这种中子源将有10到12度中子每秒的强度，将允许一个检测网球大小的爆炸物。
2016-06-22 physics.acc-ph
Beam Dynamics Studies of the REX-ISOLDE Linac in Preparation for its Role as Injector for the HIE-ISOLDE SC Linac at CERN
超导（SC）高强度和能量（HIE）ISOLDE直线加速器将取代欧洲核子研究中心放射性离子束实验（REX）的大部分现有加速基础设施，然而，101.28 MHz的超导和5 MV的IH腔将继续作为升级的注入器，将束流的能量提高到1.2 MeV/u。我们提出的注入器的束流动力学调查的结果，最关键的是匹配的纵向光束参数的SC机，这在很大程度上是复杂的IH腔采用组合零度（KONUS）束流动力学设计。利用三梯度法测量束流参数，重构出超导直线加速器的纵向束流参数，并结合束流动力学测量和IH结构模拟，设计了超导直线加速器的匹配段。
2010-10-11 physics.acc-ph
THz-Pump and X-Ray-Probe Sources Based on an Electron Linac
我们描述了一个紧凑的太赫兹泵和X射线探测光束线，基于电子直线加速器，超快时间分辨衍射应用。两个高能电子（$γ>50$）聚束，$5~$ ns分开，撞击在单箔或多箔辐射器上，并同时产生THz辐射和X射线。利用可调的THz脉冲光延迟，将第一束团的THz脉冲与第二束团的X射线光束同步。对于$200~$ pC良好优化的电子聚束，来自多箔辐射器的THz辐射的峰值功率估计为$0.14~$ GW。GEANT 4模拟显示，对于$25~$ MeV束，厚度为$0.5~-~1.0~$ mm的碳箔具有最高的$10~-~20~$ keV硬X射线产率，其在极角的几度内近似为$10^3$光子/（keV pC-电子）。具有$35$箔（每个$25~$ $μm~$厚）的碳多箔辐射器可以在$2^\circ$接受角内产生接近于$10^3$硬X射线/（keV pC电子）。利用$200~$ pC电荷和$100~$ Hz重复率，我们可以每秒产生每个$1~$ keV能量仓的$10^7$ X射线或每个脉冲每个$1~$ keV能量仓的$10^5$ X射线。X射线脉冲的纵向时间轮廓的范围从$400~-~600~$ fs取决于接收角。观察到X射线脉冲的发散效应使脉冲宽度展宽。双晶单色仪（DCM）将用于选择和传输所需的X射线到样品。由于电子束电流较低，电子束对辐射器的加热可以忽略不计。
2017-11-20 physics.acc-ph
Design of a Marx-Topology Modulator for FNAL Linac
费米实验室质子改进计划（PIP）于2011年底形成，以解决质子源机器（注入器线，直线加速器和助推器）的重要和必要的升级。目标是通过加倍助推器束循环速率来增加质子通量，同时保持每个循环相同的强度，相同的能量密度和外壳中相同的剩余激活。对于直线加速器，PIP的主要重点是解决可靠性问题。主要任务之一是取代目前在200 MHz射频系统上使用的硬管调制器。计划取代这个高功率系统与马克思拓扑调制器，能够提供所需的波形整形，以稳定的加速梯度和补偿束流加载，将与开发数据的原型装置。
2015-04-28 physics.acc-ph
Emittance and Phase Space Tomography for the Fermilab Linac
费米实验室直线加速器通过专门设计的光束线向MuCool测试区实验大厅提供可变强度的400 MeV光束，以便于测量直线加速器的束流发射度和特性。一个10米，无色散和无磁直线利用上游四极聚焦三重结合必要的直光束诊断，以充分表征横向光束特性。由于直线加速器不产生严格的椭圆相空间，必须对轮廓数据执行层析成像以检索相空间中的实际粒子分布。这是通过使用上游三元组的不同腰部聚焦条件旋转相空间分布并执行轮廓数据的去卷积来实现的。此处报告了使用此诊断部分的初步测量结果。
2013-01-28 physics.acc-ph
Preliminary Modeling Of Radiation Levels At The Fermilab PIP-II Linac
PIP-II是费米实验室的旗舰项目，为实验室的实验提供强大的高强度质子束。PIP-II的核心是一个800 MeV的超导直线加速器。它将位于一个新的隧道与新的服务大楼，并通过一个新的传输线连接到目前的助推器。为了支持土木工程和机械一体化的设计，本文提供了初步的估计辐射水平在画廊的操作束流损失限制为0.1 W/m，通过蒙特卡罗计算与FLUKA和MARS 15代码。
2018-06-14 physics.acc-ph
Notes on the design of experiments and beam diagnostics with synchrotron light detected by a gated photomultiplier for the Fermilab superconducting electron linac and for the Integrable Optics Test Accelerator (IOTA)
我们概述了在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施和集成光学测试加速器（IOTA）的电子直线加速器的束流实验的设计，基于同步光发射的电子在弯曲偶极子，检测与门控微通道板光电倍增管（MCP-PMT）。该系统既可用于射束诊断（例如，具有全动态范围的光束强度、逐圈光束振动等）以及用于科学实验，例如直接观察储存环中单个电子发射的辐射的时间结构。在电子直线加速器的下游端和IOTA环中的光子脉冲和光谱之间的相似性允许在直线加速器的调试期间测试装置。
2017-11-08 physics.acc-ph
Early Beam Injection Scheme for the Fermilab Booster: A Path for Intensity Upgrade
在过去的十年中，费米实验室一直致力于强度前沿物理学，并致力于大幅提高中微子和μ子计划的平均束流功率。许多升级现有的注入加速器，即目前的400兆电子伏直线加速器和助推器，是在质子改进计划（PIP）的进展。质子改进计划II（PIP-II）建议用新的800 MeV LINAC取代现有的400 MeV LINAC，作为助推器的注入器，这将在其完成结束时将助推器的输出功率从PIP设计值增加近两倍。无论如何，费米实验室助推器将在未来近20年内发挥非常重要的作用。在这种情况下，我已经开发和研究了一种新的光束注入方案，称为“早期注入方案”（EIS）的助推器的目标是显着增加从助推器输出的光束强度，从而增加光束功率的HEP实验，甚至在PIP-II时代。如果实施该计划，还将有助于提高MI/RR中的滑移叠加效率。在这里，我目前的结果，从最近的模拟，梁的研究，目前的状况和未来的计划，新的计划。
2015-10-28 physics.acc-ph
Commissioning of Ih-RFQ and Ih-DTL for the Gsi High Current Linac
Unilac的新的1.4 MeV/u前端HSI（HochStromInjektor）加速离子，A/q比高达65，束流强度高达0.25 A/q。最大束流脉冲功率可达1300 kW。在1999年4月至9月的直线加速器分步调试期间，在两周内对每个腔后的束流进行了分析。主要使用了体积等离子体源MUCIS输出的非常稳定的Ar ~（1+）束。测量的标准。在0.45 π mm mrad附近的80%发射度区域接近于来自束流模拟的结果。在直线加速器出口处达到了设计强度的80%。2000年2月，MEVVA源的U4+束流首次被加速。
2000-08-18 physics.acc-ph
Development of Superconducting Linac for the Kek/Jaeri Joint Project
JAERI/KEK高强度质子加速器设施的联合项目已经提出了400 MeV至600 MeV的超导（SC）直线加速器选项。SC直线加速器的系统设计是基于均分概念进行的。SC直线加速器在满足动量扩散小于± 0.1%的要求后，将作为3GeV快循环同步加速器（RCS）的注入器用于空间中子源。在SC腔体的研发工作中，进行了单电池和5电池腔体的垂直测试。在2K下对b=0.50和b=0.89的多池（5池）腔进行了实验，最大表面电场峰值分别为23 MV/m和31 MV/m。本文建立了一个描述SC腔动态洛仑兹失谐量的模型。通过实验验证了模型的有效性。
2000-08-19 physics.acc-ph
Beam Loss in Linacs
束流损失是高强度加速器中的一个关键问题，在设计和运行阶段都花费了大量的努力来最大限度地减少损失并将其保持在可管理的水平。随着新的加速器变得越来越强大，束流损失变得更加严重。用于H-离子束的直线加速器，例如橡树岭Spiritus中子源的直线加速器，与H+（质子）直线加速器相比，具有更多的损失机制，例如为欧洲Spiritus中子源设计的直线加速器。有趣的H-束损失机制包括残余气体剥离、H+捕获和加速、场剥离、黑体辐射和最近发现的束内剥离机制。束晕形成和离子源或RF打开/关闭瞬变是H+和H-加速器两者常见的束损失机制的示例。机器保护系统在限制光束损失方面起着重要作用。
2016-08-08 physics.acc-ph
Study of effects of failure of beamline elements and their compensation in CW superconducting linac
Project-X是计划在美国费米实验室建造的高强度质子设施。X项目的第一级由超导直线加速器组成，该加速器将以连续波（CW）模式运行，以将束流从2.5 MeV加速到3 GeV。CW模式下的操作对射束线组件，特别是对射频（RF）腔体施加了高公差。由于束流参数与设计参数不同，束流线元在低能时的失效是非常关键的，因为它会导致束流与后续截面的不匹配。它使束流不稳定，导致发射度稀释，并最终导致束流损失。在最坏的情况下，它可能会影响机器的可靠性，并可能导致关闭直线加速器以更换故障元件。因此，研究这些效应及其补偿对实现直线加速器中束流的平稳传输具有重要意义。本文介绍了SSR 0段射频腔和螺线管失效的研究结果。
2012-03-07 physics.acc-ph
R&D On Beam Injection and Bunching Schemes In The Fermilab Booster
费米实验室致力于升级其加速器复合体，以支持强度前沿的HEP实验。正在进行的质子改进计划（PIP）使我们能够在NuMI中微子目标上达到700千瓦的光束功率。到下一个十年结束时，目前的400 MeV正常传导LINAC将被800 MeV超导LINAC（PIP-II）取代，其束流功率增加超过PIP设计目标的50%。在PIP和PIP-II时代，现有的助推器将发挥非常重要的作用，至少在未来二十年。与此同时，我们最近开发了一种创新的束注入和聚束方案的助推器称为“早期注入方案”，继续使用现有的400 MeV直线加速器和实施投入运行。该方案有可能将助推器光束强度从PIP设计目标增加>40%。该计划的一些好处已经显现。在本文中，我将描述该计划的基本原理，从最近的束流实验的结果，我们的经验与新的计划在操作中，目前的状况，问题和未来的计划。该方案与费米实验室当前和未来的强度升级计划非常吻合。
2017-04-26 physics.acc-ph
Beam Dynamics Studies for the HIE-ISOLDE Linac at CERN
在高强度和能量（HIE）-ISOLDE框架下，CERN的正常传导（NC）放射性离子束实验（REX）-ISOLDE重离子加速器的升级提出了使用超导（SC）四分之一波谐振器（QWR）将设施的能量能力从3 MeV/u提高到10 MeV/u以上。对包括SC QWR和SC QWR的晶格设计的束动力学研究已经证实了该设计以最小的发射度增加将质荷比在2.5 < A/q < 4.5范围内的离子加速到目标能量的能力。我们报告这项研究的发展，包括现实领域内的QWR和QWR的实施。初步的误差研究，以约束公差的直线加速器的制造和对准。
2009-06-20 physics.acc-ph
Design Concept of a γ-γCollider-Based Higgs Factory Driven by a Thin Laser Target and Energy Recovery Linacs
γ-γ对撞机一直被认为是希格斯工厂的一个选择。这种光子对撞机通常依靠康普顿背散射产生高能γ光子，并通过γ-γ碰撞进一步产生希格斯玻色子。目前存在的建议或设计概念都选择了非常厚的激光靶（即，高激光光子强度）用于康普顿散射。在本文中，我们提出了一种新的设计概念的γ-γ对撞机利用薄激光靶（即，相对低的光子密度），从而导致低的电子到γ光子的转换率。这一新概念消除了多次康普顿散射中大部分无用和有害的软γ光子，从而改善了探测器本底。它还大大放宽了对激光器高峰值功率的要求，这是一个重大的技术挑战。提高束团重复率和驱动电子束流可以提高γ-γ对撞机的亮度。此外，多程再循环直线加速器可以大大降低直线加速器的成本，并且需要能量回收来降低所需的RF功率。
2012-11-15 physics.acc-ph
PIP-II Project Progress and Challenges
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
PIP-II 项目旨在建造新的超导直线加速器，以双倍能量和强度向助推器注入质子，并支持 LBNF 靶功率，文章介绍其设计目标、建设进展及运行挑战。
2026-09-15 physics.acc-ph
Proton Beam Intensity Upgrades for the Neutrino Program at Fermilab
费米实验室致力于将其加速器复合体升级到强度前沿，以在中微子领域及其他领域进行HEP研究。升级有两个步骤：1）正在进行的质子改进计划（PIP）的主要目标是到2017年底开始在NOvA目标上提供700 kW的束流功率，以及2）预见的PIP-II将在下一个十年中期之前用800 MeV超导LINAC取代现有的LINAC，即助推器的400 MeV注入器，其中来自助推器的输出束强度显著增加，并且NOvA靶上的束功率增加到<1.2MW。无论如何，费米实验室助推器将在未来20年发挥非常重要的作用。在这方面，我们最近为助推器开发并委托了一个创新的束流注入方案，称为“早期注入方案”。“这个方案已经在运行，并有可能增加助推器束流强度从PIP的设计目标相当大的数额与减少束流发射度和束流损失。在本文中，我们将介绍我们的经验，从新的计划在操作中，目前的状况和未来的计划。
2017-05-03 physics.acc-ph
Halo Coupling and Cleaning by a Space Charge Resonance in High Intensity Beams
结果表明，强流束的空间电荷赝八极子驱动的差共振不仅耦合束芯发射度，还导致束晕中的发射度交换，这与强流加速器中的束流损失有关.关于直线加速器，“主共振”kz/kxy =1（对应于圆形加速器中的蒙塔古共振2 Qx-2 Qy =0）可导致平面之间的晕圈的这种耦合和转移。即使芯发射度（rms）完全相等或几乎相等，也可能发生横向晕耦合到纵向平面（反之亦然）。这个晕轮论证证明了在直线加速器设计中的额外谨慎，包括考虑避免均分设计。然而，与此同时，该机制也可以通过将晕圈从纵向平面耦合到横向平面（其中局部刮擦是可访问的）中而有资格作为主动动态晕圈清洁方案。我们提出了半解析发射度耦合率，并表明，以前开发的直线加速器的核心稳定性图表可以扩展-使用的纵向横向晕发射度比-以表明其他地区的晕耦合可能是重要的。
2013-05-07 physics.acc-ph
Conceptional Design of Heavy Ion Linac Injector for HIRFL-CSRm
提出了一种室温重离子直线加速器作为兰州重离子加速器主冷却储存环的注入器，以提高兰州重离子加速器的性能。该直线加速器注入器可为CSRm提供最大质荷比为7的重离子，注入动能为7.272MeV/u，脉冲束流强度为3emA，占空比为3%。与现有的扇形聚焦回旋加速器（SFC）相比，直线加速器的束流可提高10-100倍。108.48MHz四棒加速器作为直线加速器的预加速器，将4keV/u的离子束加速到300 keV/u，在长3.07m的叶片上，传输效率达到95.3%。在误差容限分析中考虑了相位超前的影响，并通过调整结构参数来避免参数谐振。KONUS IH-DTLs跟随着离子束，将离子束加速到7.272MeV/u，注入HIRFL-CSRm。前两个腔的谐振频率为108.48MHz，后5个腔的谐振频率为216.96MHz。在17.066m长的DTL段中，最大加速梯度可达4.95MV/m，脉冲射频总功率为2.8MW。详细介绍了一种确定谐振频率、叶片电压和DTL有效加速电压的新策略。本文将介绍直线加速器的束流动力学设计。
2013-11-13 physics.acc-ph
Design, Installation, and Initial Commissioning of the MTA Beamline
一个新的实验区，旨在开发，测试和验证使用400兆电子伏费米实验室直线加速器质子束的μ子电离冷却设备已经完全安装，目前正在调试。最初，该区域用于MUCOOL研发计划的液氢吸收剂的低温测试，现在，用于吸收剂的高功率束流测试，存在磁场的高梯度射频腔（包括充气腔）和其他原型μ子冷却装置。为μ子设施开发的实验方案涉及收集、捕获和冷却大发射率、高强度μ子束--约10**13 μ子，因此该设备的最终测试需要完整的直线加速器束，即1.6 x 10**13 p/脉冲。为了支持μ子冷却设施，这条新的初级束线直接从直线加速器提取束流并将其传输到测试设施。MuCool设施的设计概念来自早期的提案，但需要进行修改以适应高强度束流，低温和冷却实验规模的增加。此外，提供精确线的不同操作模式结合了专门的部分并利用直线加速器束参数的测量。本文报告的MuCool光束线的技术细节，这两种模式。
2012-07-20 physics.acc-ph
The RF source of the 60-MeV Linac for the KEK/JAERI Joint Project
60兆电子伏质子直线加速器的建设已经开始，作为能源公司/日本原子能研究所在能源公司建立高强度质子加速器设施的联合项目的低能前沿。加速频率为324 MHz。五个超高频速调管被用作射频源;它们的额定最大功率为3兆瓦，束脉冲宽度为700微秒（射频脉冲宽度为650微秒），重复频率为50 pps。我们已经制造了一个原型射频源（一个电源系统与调制阳极脉冲调制器和原型速调管）。本文综述了包括WR-2300波导系统在内的射频源的技术指标和发展情况。在制造过程中，观察到由于从收集器返回的电子引起的强烈振荡。从实验和理论两方面对这一现象进行了分析。我们已经测试了近3兆瓦的输出功率，并成功地测试了DTL热模型结构。
2000-08-17 physics.acc-ph
Spallation Neutron Source and Other High Intensity Proton Sources
本讲座介绍了一个散中子源和其他高强度质子源的设计。它讨论了两种不同的方法：基于直线加速器和基于同步加速器。每种方法的要求和设计概念。比较了它们的优缺点。简要回顾了现有的机器和那些正在建设和建议。一个研发计划包括在附录中。
2003-01-13 physics.acc-ph
The use of a high intensity neutrino beam from the ESS proton linac for measurement of neutrino CP violation and mass hierarchy
建议为ESS质子直线加速器配备设备，以便在生产用于中子生产的计划ESS束的同时，每年以微秒短脉冲生产10个$^{23}$ 2.5 GeV质子的5 MW束，以产生中微子超级束，以及在矿井中安装百万吨地下水切伦科夫检测器以检测产生的$ν_μ$束中的$ν_e$出现。初步计算了中微子CP破坏的灵敏度和质量等级随中微子基线的变化。结果表明，在基线距离约400 km的情况下，用反中微子束和中微子束分别进行了8年和2年的观测，在5 $σ$（3 $σ$）的置信水平下，可以在总CP破坏角范围的48%（73%）处发现CP破坏。在相同的基线条件下，中微子的质量等级可以在整个CP破坏角范围内的大部分时间内在3 $σ$水平上确定。有几个深度超过1000米的地下矿井，可用于建造中微子探测器的地下场地，这些矿井位于最佳基线范围内或附近。
2013-02-09 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Moderator Modeling for High Intensity Slow Positron Sources
SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Stanford University（斯坦福大学）
本研究通过蒙特卡洛模拟和扩散模型，比较钨与固态氖慢化体在不同能量下的效率，发现固态氖在低能下效率高一个数量级，多箔钨在MeV级能量下更优，并提出结合减速腔与低温慢化体以提升直线加速器源的端到端效率。
2026-09-21 physics.acc-ph
DAFNE injection system upgrade
DAFNE的高亮度需要存储非常高的电子和正电子流。目前使用的是由一个全能量电子和正电子直线加速器和一个积累器阻尼环组成的全能量（510 MeV）注入系统。电子和正电子束，交替加速的直线加速器，注入和堆积在蓄电池的高效率，由于其大的接受和短的阻尼时间。阻尼梁被提取出来，并通过一条长的传输线传输到主环，该传输线已建在现有建筑物内。碰撞器的再填充时间受到两种不同光束模式之间的传输线设置变化的限制。本文提出了一种改进的传输线，以减少开关时间。还描述了主环的一种可能的注入方案。
2004-04-02 physics.acc-ph
Design of a large energy acceptance beamline using Fixed Field Accelerator optics
针对带电粒子治疗束流配送系统动量接受度小的瓶颈，提出固定场加速器光学的大动量接受度偏转弧设计方法，应用于TURBO项目质子演示系统，验证了可行性并规划后续研发方向。
2024-02-02 physics.acc-ph
An efficient solution for accelerating very high intensity beams in the low and medium energy regime
利用0°同步相位，KONUS（“组合0°结构”，翻译自德语“Kombinierte GradGrad Struktur”）束流动力学策略能够在低和中能区使用无透镜的细长漂移管实现长加速段。它已经成功地实现了世界范围内许多布局紧凑，束流性能良好的室温H型直线加速器。在本文中，这种解决方案的进一步发展，即结合KONUS动力学与年轻的超导CH（交叉H型）结构，用于加速非常高的强度束。新的解决方案的效率已被证明为150毫安，6兆瓦的氘核直线加速器进行系统的设计研究。
2019-04-10 physics.acc-ph physics.app-ph
Accelerator Upgrades Required for Beam Operation at Fermilab in the PIP-II/DUNE Era
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文讨论了为接受和加速来自PIP-II的束流而需对费米实验室现有加速器复合体进行的升级，包括 Booster、Recycler Ring 和 Main Injector。
2026-05-08 physics.acc-ph
An Energy Recovery Linac for the LHeC
LHeC提供了一个强烈的高能电子束与LHC碰撞。它代表了能量回收直线加速器（ERL）技术的最高能量应用，该技术越来越被认为是粒子物理发展的主要先导技术之一，因为它利用并刺激了超导RF技术的进步，并且在保持低功耗的同时增加了强度。通过积分亮度目标确定LHeC瞬时光度。选择电子束能量以实现TeV cms碰撞能量，并实现竞争性搜索和精确的希格斯玻色子测量。墙上插头电源被限制在100兆瓦。两个长度约900米的超导直线加速器，它们彼此相对放置，每个加速通过的电子8.3 GeV。这导致在3圈跑道能量恢复直线加速器配置中的约50 GeV的最终电子束能量。
2022-06-15 hep-ex physics.acc-ph
Asymmetric Dual Axis Energy Recovery Linac for Ultra-High Flux sources of coherent X-ray/THz radiation: Investigations Towards its Ultimate Performance
为了使相干高亮度和强度的THz和X射线辐射源被大学或工业研发实验室接受，需要真正紧凑、高电流和高效的粒子加速器。对紧凑性和效率的需求可以通过超导RF能量回收直线加速器（SRF ERL）来满足，其允许有效地最小化占地面积并最大化系统的效率。然而，这样的设置受到再生射束中断（BBU）不稳定性的影响，这限制了射束电流并且可能终止射束传输以及能量回收。本文提出并讨论了一种加速腔和减速腔共振耦合的非对称结构的同步辐射场ERL。在这种类型的SRF ERL中，电子聚束通过加速和减速腔一次，正如我们在这种情况下所示，再生BBU不稳定性可以最小化，从而实现高电流。我们通过分析和数值模型研究了这种非对称ERL中的BBU启动电流，并讨论了这种系统的性质。
2016-07-07 physics.acc-ph
A Hybrid Design of Project-X
Project-X是费米实验室下一个主要加速器建设项目的主要候选人。X项目的任务需求是为粒子物理研究建立一个强度前沿，或者更准确地说，为中微子和其他粒子研究建立一个多兆瓦质子源。再加上升级的主注入器（MI）和回收器，8 GeV超导RF（SRF）H-直线加速器满足了这一需求[1]。然而，一个更具成本效益的方法将是一个混合设计，即，一个2 GeV的SRF直线加速器和一个8 GeV的快速循环同步加速器（RCS）的组合，而不是一个8 GeV的SRF直线加速器。这种替代设计也满足任务需要，但成本较低，因为同步加速器比SRF直线加速器便宜。它保留了使用2 GeV SRF直线加速器的能力，用于ILC技术开发。它重复使用现有的Debuncher外壳和Booster RF。2 GeV H-粒子的传输线比目前的8 GeV设计更短，因为可以使用更强的偏转磁体。H-粒子的黑体辐射剥离将不再是一个问题，并且可以消除对低温束屏蔽的要求。剥离箔的效率更高，注入损失（kJ）将减少4倍。本文介绍了这种替代设计，并简要描述了设计中的主要部件。
2009-12-14 physics.acc-ph
Space charge dominated momentum spread and compensation strategies in the post-linac section of Proton Improvement Plan-II at Fermilab
针对 PIP-II 后直线加速器段空间电荷导致束流动量散布超标的问题，本文提出并优化了采用 debuncher cavity 的缓解策略，确保束流安全传输至 Booster 同步加速器。
2024-05-31 physics.acc-ph
Experimental studies of 7-cell dual axis asymmetric cavity for energy recovery linac
高平均电流、可运输的能量回收直线加速器（ERLs）对于包括下一代高亮度、紧凑型光源在内的许多应用来说可以是非常有吸引力的工具。传统的ERL是基于电子束循环通过相同的一组射频腔室。这导致腔单元内的高阶模式的积累，导致束分裂（BBU）不稳定性的发展，除非束电流保持低于BBU启动电流。这限制了可以通过ERL传输的最大电流，从而限制了所产生的光子束的强度。最近有人提出，将加速级和减速级分开，分别调谐它们，并通过谐振耦合器将它们耦合，可以增加BBU启动电流。本文首次对双轴7腔非对称谐振腔进行了射频实验研究，证实了理论模型预测的特性。对称和非对称模式的场结构的测量和良好的协议与数值预测证明。工作模式场的平坦度也进行了测量和讨论。一种新的方法的基础上的耦合模（Fano的）模型已被开发的腔本征模谱的描述和良好的协议之间的分析理论，数值预测和实验数据。数值和实验观察到的结果进行了分析，讨论和理论和实验之间的良好协议证明。
2017-12-01 physics.acc-ph
High Performance Charge Breeder for HIE-ISOLDE and TSR@ISOLDE Applications
我们报告的HEC 2（高能量压缩和电流）充电增殖，一个可能的高性能的继任者REXEBIS在ISOLDE的发展。新的增殖反应堆将与HIE-ISOLDE直线加速器升级的性能相匹配，并充分利用ISOLDE可能安装的储存环（TSR@ISOLDE倡议[1]）。根据离子束接受度和容量要求，增殖器具有2-3.5 A的电子束。在许多情况下，非常高的电荷状态，包括裸离子高达Z=70和Li/Na类高达Z=92，可以要求在存储环中的实验，因此，电子束能量高达150 keV是必需的。以0.5-1 Hz的注入速率产生具有如此高电荷态的离子所需的电子束电流密度在10和20 kA/cm 2之间，这与最大重复率为100 Hz的HIE-ISOLDE直线加速器产生A/q<4.5离子所需的电流密度一致。在与BNL [2]的联合实验中演示了具有1.5 A和30 keV脉冲电子束的原型电子枪的第一次操作。此外，我们报告了进一步的发展，旨在实现CW操作的电子束具有几何横向离子接受匹配的1+离子注入（11.5 μm），和发射/能量扩展的提取离子束匹配的下游质量分离器和质量分离器（0.08 μm归一化/ +/- 1%）。
2014-09-09 physics.acc-ph
