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
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
Phase and Power Control in the RF Magnetron Power Stations of Superconducting Accelerators
通过简化的磁控管动力学模型，研究了满足超导加速器对磁控管射频源要求的相位和功率控制方法。模型预测和解释的稳定，低噪声操作的管低于阈值的自激（Hatrree电压在自由运行模式下）在最高效率，宽范围的功率控制和宽带相位控制，以及在实验中得到验证，证明能力的磁控管发射机的最先进的超导加速器的供电。本文叙述了加速器的动力学模型、实验验证和高效率磁控管射频发射机的概念方案。
2017-09-13 physics.acc-ph
Understanding training in superconducting accelerator magnets using acoustic emission diagnostics
在超导加速器磁体发展中的各种长期存在的问题中，培训是影响磁体性能的最古老和众所周知的问题之一。了解训练过程背后的物理学对于在新磁体设计中适当缓解和消除这种现象至关重要。本文讨论应用声发射（AE）诊断定位和分类的瞬态机械事件在超导磁体和表征的瞬态能量释放负责过早淬火，记忆效应，并最终，培训。结合美国磁体发展计划的目标，展望了未来声发射诊断技术的发展。
2022-03-16 physics.acc-ph
Manufacturing and Testing of Accelerator Superconducting Magnets
用于加速器的超导磁体的制造是一个相当复杂的过程，尚未完全工业化。在本文中，经过一个简短的历史演变的磁铁设计和建设，我们审查的主要特点加速器磁铁的建设技术的影响。我们证明了设计和组件质量如何影响施工，以及为什么最终产品需要全面质量的方法。LHC的经验被广泛讨论，并阐明了主要的教训。然后，新的Nb3Sn技术，下一代磁铁建设的发展，概述。最后，我们简要回顾了加速器超导磁体的测试过程，强调了与设计验证和制造过程的密切联系。
2015-01-28 physics.acc-ph
Case Studies on Superconducting Magnets for Particle Accelerators
在CERN加速器学校的“加速器的超导性”中，学生被分成18组，并分配了6个不同的练习（案例研究），涉及超导磁体和RF腔的设计和分析。这些问题涵盖了广泛的主题，从超导材料的性能到操作条件和组件的一般尺寸。学生们进行的工作被证明是一个非常有用的机会，可以复习讲座中解释的材料，熟悉关键参数的数量级，并理解和比较不同的设计方案。我们在本文中提供了一个总结的活动有关的超导磁体的案例研究，并提出了主要成果。
2015-01-28 physics.acc-ph
Accelerator Technology for the Mankind
粒子加速器技术是一项共性技术，它几乎是所有科学技术领域发展的火车头。根据美国能源部的说法：“加速器支撑着科学办公室的每一项活动，并且越来越多地支撑着整个科学事业。从生物学到医学，从材料到冶金，从基本粒子到宇宙，加速器提供的微观信息构成了科学理解和应用的基础。地面和卫星观测站与粒子加速器的结合将促进我们对世界、银河系、宇宙和我们自己的理解。“正因为如此，加速器技术应该在世界各地普及。现有的情况表明，世界上有很大一部分地区，即南部和中东，在加速器技术方面比较落后。教科文组织已认识到这一不足，并在中东，即约旦启动了SEECOND项目。土耳其加速器综合体（TAC）项目是一个更全面和雄心勃勃的项目，从它的角度来看，包括光源，粒子物理实验和质子和次级束应用。现阶段，TAC项目包括：直线加速器-环型魅力工厂同步加速器光源基于正电子环自由电子激光基于电子直线加速器GeV级质子加速器TAC-Test Facility。本文第一部分介绍了世界上粒子加速器的概况。第二部分论述了TAC提案的现状。
2006-11-07 physics.acc-ph
Improved Magnetron Stability And Reduced Noise In Efficient Transmitters For Superconducting Accelerators
最先进的高电流超导加速器需要具有快速动态相位和功率控制的高效RF源。这使得补偿的相位和振幅偏差的加速电压在超导RF（SRF）腔所造成的颤噪，等高效的磁控管发射机与快速相位和功率控制是有吸引力的RF源，这种应用。它们比传统的射频源更具成本效益，如用于大规模加速器项目的速调管、物联网和固态放大器。然而，与传统的RF源不同，受控磁控管作为强制振荡器操作。因此，研究控制信号对磁控管稳定性、噪声和效率的影响是重要的。本文讨论了2.45 GHz，1 kW管的实验和验证我们的分析模型，这是基于电荷漂移近似。
2018-06-20 physics.acc-ph
Proceedings of the CAS - CERN Accelerator School: Superconductivity for Accelerators, Erice, Italy, 24 Apr - 4 May 2013
这些会议记录整理了CERN加速器学校（CAS）组织的第27期专业课程的讲座。该课程于2013年4月24日至5月4日在意大利埃里切的埃托雷·马约拉纳基金会和科学文化中心举办。在关于基本加速器物理学和超导性的概括性讲座之后，课程涵盖了与加速器用超导射频系统和超导磁体的设计、生产和操作有关的主题。与会者进行了六个案例研究之一，以获得与超导系统设计有关的问题的“实践”经验。一系列专题讨论会结束了该方案。
2015-02-10 physics.acc-ph
Radio frequency for particle accelerators: evolution and anatomy of a technology
本入门讲座概述了射频技术的令人印象深刻的进步，从第一台台式设备到目前的巨大装置。83年演变的结果随后提交给解剖分析，这使得能够识别现代射频系统的主要组件及其相互关系。
2012-01-11 physics.acc-ph
RF Accelerator Technology R&D: Report of AF7-rf Topical Group to Snowmass 2021
加速器射频（RF）技术一直是并仍然是基于粒子加速器的现代高能物理（HEP）实验的关键。过去十年来，在本报告强调的几个领域，在推进这项技术方面取得了巨大进展。这些成就和持续研发工作的新成果可以为现有设施的升级、正在建设中的加速器的改进（例如，PIP-II）、完善的提案（例如，ILC，CLIC），和/或使正在开发的概念，如FCC-ee，CEPC，C3，HELEN，多MW费米实验室质子强度升级，未来的μ子Colloder等。这种加速器的最新实例是欧洲XFEL、LCLS-II和LCLS-II-HE、SHINE、SNS、ESS、FRIB和EIC。为了支持和实现新的基于加速器的应用，甚至使其中一些应用可行，我们必须通过全面的RF研发计划继续应对它们的挑战，该计划将推进现有的RF技术并探索新生技术。
2022-08-25 physics.acc-ph
Superconducting Accelerators for High-Power X-ray production
迄今为止，作为用于产生用于工业目的的电离辐射的电子源的直线加速器（直线加速器）被限制为小于100 kW。当直接使用电子束时，这对于大多数潜在的应用是足够的。然而，当电子束用于产生光子（X射线），然后在应用中使用时，这不足以与其他光子源（来自钴-60的伽马射线）竞争。本文将讨论一个紧凑的超导RF（CSRF）加速器系统，依赖于新兴技术，将能够产生电子束功率到100千瓦的效率比目前的直线加速器。重点是产生用于医疗器械灭菌的X射线束，以提供目前用于此目的的钴-60的替代品。
2022-02-15 physics.acc-ph
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
Dual fast-cycling superconducting synchrotron at Fermilab and a possible path to the future of high energy particle physics
我们简要概述了短期和长期的物理动机，在费米实验室的Tevatron隧道中建造一个双，快循环超导同步加速器（DSFMR -双超铁主环）。我们讨论了使用该加速器作为高强度双中微子束源的长基线中微子振荡搜索实验，也作为一个快速，双预注入加速器的VLHC（甚大强子对撞机）。
2010-05-06 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
The Conversion of CESR to Operate as the Test Accelerator, CesrTA, Part 4: Superconducting Wiggler Diagnostics
康奈尔大学的电子/正电子储存环（CESR）在2008年5月开始的一系列加速器关闭过程中进行了修改，这大大提高了其粒子加速器的研发能力。CESR的能量跨度从1.8到5.6 GeV，电子和正电子都有，这使得它适合于研究与当前光源和未来轻子阻尼环有关的各种加速器物理问题和仪器。此外，其中一些也与质子加速器的束流物理有关。本文是四篇文章中的最后一篇，介绍了超导摇摆器的真空系统改造，以适应研究摇摆器内电子云（EC）行为的诊断仪器。早期的论文提供了一个概述的加速器物理程序，一般修改CESR，必要的转换CESR的测试加速器，CesrTA，增强研究低发射度调谐方法，EC效应，束内散射，快离子不稳定性，以及一般改进束仪器的真空系统的修改。虽然CesrTA最初的研究集中在与国际直线对撞机阻尼环设计有关的问题上，但CESR是一个非常通用的储存环，能够研究广泛的加速器物理和仪器问题。
2016-10-18 physics.acc-ph
Status and Plans for a Superconducting RF Accelerator Test Facility at Fermilab
先进超导试验加速器（ASTA）正在费米实验室建造。现有的新μ子实验室（NML）大楼正在为该设施进行改造。加速器将包括一个电子枪，注入器，由3个TTF型或ILC型低温模块组成的束加速部分，用于测试诊断和进行各种束测试的多个下游束线，以及一个高功率束流收集器。完成后，据设想，该设施最初将能够产生750 MeV的电子束与ILC束强度。最近完成了对该设施的扩建，将有能力将加速器升级到1.5 GeV的总束流能量。在ASTA设施附近还建造了两座新建筑，以容纳新的低温工厂和多个超导RF（SRF）低温试验台。除了测试加速器组件外，该设施还将用于测试未来SRF加速器（如ILC和Project-X）的RF功率系统、仪器和控制系统。本文介绍了该设施的现状和总体规划。
2013-01-29 physics.acc-ph
Project X with Rapid Cycling and Dual Storage Superconducting Synchrotrons
研究中微子振荡和稀有介子衰变是X计划的主要物理目标。成功的物理结果依赖于高强度中微子和介子（K+和μ）束的可行性。为了实现这一目标，我们提出了由同步加速器主导的加速器系统（选项A），作为由直线加速器主导的加速器系统（选项B）的技术上更容易和更具成本效益的替代方案。概述了基于同步加速器的加速器系统及其主要组成部分，并提出和讨论了中微子和介子束生产的预期质子束功率。
2012-05-07 physics.acc-ph
Advances in Nb3Sn superconducting radiofrequency cavities towards first practical accelerator applications
Nb 3Sn是一种很有前途的下一代超导射频腔体材料，在大规模和紧凑型加速器应用中具有巨大的潜力。然而，到目前为止，Nb 3Sn腔仅限于cw加速场<18 MV/m。在本文中，新的结果提出了显着更高的领域，高达24 MV/m的单细胞腔。结果还提出了从有史以来第一个Nb 3Sn涂层的1.3 GHz 9细胞腔，一个全面的示范腔类型用于生产欧洲XFEL和LCLS-II。结果与散热曲线一起提出，以强调使用基于制冷机的冷却系统的工业加速器应用的潜力。研究的腔有一个非典型的闪亮的视觉外观，和显微镜研究的见证样品显示显着降低表面粗糙度和较小的膜厚度相比，典型的Nb 3Sn膜超导腔。增加最大场的可能机制进行了讨论，以及在低相干长度制度的RF超导物理的影响。展望了可持续发展。
2020-08-12 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
Physics of stabilization and dynamic control of CW magnetrons for superconducting accelerators
Muons, Inc（Muons公司）；Fermilab（费米国家加速器实验室）；JLab（杰斐逊实验室）
本研究针对连续波磁控管用于超导加速器时的再生不稳定性与噪声问题，结合分析、PIC模拟及实验数据，开发出适配超导射频加速器的稳定与动态控制方法。
2026-10-12 physics.acc-ph
Proof of Concept of High-Temperature Superconducting Screens for Magnetic Field-Error Cancellation in Accelerator Magnets
加速器磁铁必须有最小的磁场缺陷，以减少粒子束的不稳定性。在由高温超导（HTS）带材制成的线圈的情况下，需要仔细评估持续电流引起的场缺陷。在本文中，我们研究了使用超导屏蔽的基础上，高温超导磁带，以减少加速器磁铁的磁场缺陷。屏幕利用持续电流的磁化来消除磁场误差。屏幕与主要场分量对齐，使得仅补偿不期望的场分量。屏幕是被动的，自我调节的，不需要任何外部能源。在液氮中的测量在77开尔文显示偶极场配置的磁场误差的显着减少到四个因素。通过数值模拟，解释了在高温超导屏幕的几何缺陷的残余误差，从而达到满意的协议与实验结果。模拟结果表明，如果屏幕的宽度和厚度增加，并在4.5开尔文，场误差几乎可以完全消除加速器磁铁的典型的激励周期。
2021-03-26 physics.acc-ph
Resonant interaction of the electron beam with a synchronous wave in controlled magnetrons for high-current superconducting accelerators
为了优化驱动磁控管的射频谐振注入信号的参数，以管理超导强流加速器所需的射频源的相位和功率，建立了一个简化的解析模型，分析了在磁控管的交叉恒定场中漂移的Larmor电子束与提供漂移电荷相位分组的同步波的谐振相互作用。该模型，它认为注入到磁控管的注入锁定管的操作上的RF谐振信号的影响，证实了最近开发的磁控管的快速功率控制的方法在高达10 dB的范围内的最高生成效率，低噪声，精确的载波频率的稳定性，和宽带相位控制的可能性。用连续波2.45 GHz，1 kW微波炉磁控管的实验验证了这些管的行为与分析模型的对应性。在磁控管中的功率控制的新方法的原理的证明，基于所开发的模型，在实验中被证明。该方法对强流超导射频加速器具有吸引力。本文还讨论了超导加速器所需速率的功率控制的矢量方法，注入磁控管的射频谐振信号对注入锁定管的相位控制速率的影响，以及高效率的磁控管发射机的概念方案。
2018-07-26 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
On operation and control of CW magnetrons for superconducting accelerators
针对注入锁定模式下CW磁控管噪声大、难以用于超导射频加速器的问题，本文回顾相关PIC建模与实验结果，提出利用注入受迫信号启动磁控管的受迫振荡技术以抑制再生噪声。
2025-07-29 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
Structural Analysis of Superconducting Accelerator Cavities
通过有限元结构分析，确定了各种工程超导腔体的静态和动态结构性能。详细研究了中子科学项目的b = 0.61腔体形状，发现如果用5毫米厚的材料和单个环形加强件制造，则满足所有设计要求。该600 MHz谐振腔的洛伦兹系数为-1.8 Hz/（Mv/米）2，最低结构谐振频率超过100 Hz。在b = 0.48，0.61和0.77的腔进行了分析，中子科学项目的概念，将纳入7细胞腔。发现中等和高β空腔满足所有标准，但不可能产生b = 0.48且洛伦兹系数小于-3 Hz/（Mv/米）2的空腔。
2000-08-21 physics.acc-ph
Field Emission in CEBAF's Superconducting RF Cavities and Implications for Future Accelerators
场致发射是粒子加速器超导射频的关键问题之一。当存在时，它直接或通过在2K下的诱导热负荷来限制操作梯度。为了最大限度地减少粒子污染，从而在CEBAF SRF腔在组装过程中的场发射，冷陶瓷RF窗口被放置在非常接近加速腔。作为一个意想不到的结果，窗口是由场发射电子充电，使得有可能监测和模拟场发射CEBAF腔，因为在隧道操作开始。从1995年1月30日到2003年2月10日，有64例腔场发射的自发发作或变化，每次事件的可用梯度平均下降1.4（sigma 0.8）MV/m。事件前梯度的分数损失平均为0.18（sigma 0.12）。该事件计数对应于每个腔每世纪2.4个事件，或CEBAF每年8个事件。据推测，场致发射的变化是由于吸附的气体积累。这一点和其他观测结果对国际直线对撞机（ILC）和其他未来加速器的可能影响将被讨论。
2007-10-02 physics.acc-ph
Superconducting RF cavity R&D for future accelerators
高β超导射频（SRF）椭圆腔正在为几个加速器项目开发，包括X项目，欧洲XFEL和国际直线对撞机（ILC）。费米实验室最近建立了一个广泛的基础设施，为未来的加速器SRF腔的研发，包括腔表面处理和测试和腔组装成低温模块。本文综述了近年来世界各国在SRF腔体研究与开发方面所做的努力，以及费米实验室SRF腔体研究与开发在全球项目背景下的进展。
2009-10-22 hep-ex physics.acc-ph
Mechanical Design of a High Energy Beam Absorber for the Advanced Superconducting Test Accelerator (ASTA) at Fermilab
为费米实验室的先进超导试验加速器（ASTA）建造了一个高能束流吸收器。在该设施的初始配置中，电子束将通过3个TTF型或ILC型RF低温模块加速到750 MeV的能量。电子束将被引导到多个下游实验和诊断束线之一，然后沉积在两个束吸收器之一中。该设施的设计可容纳多达6个低温模块，这将产生一个75千瓦的1.5 GeV束流;这是束流吸收器的驱动设计条件。光束吸收器由水冷石墨、铝和铜层组成，这些层包含在充满氦气的外壳中。本文介绍了梁式吸收器的机械实现，重点是热设计和分析。此外，辐射诱导的石墨降解的潜力进行了讨论。
2013-01-23 physics.acc-ph
Nondestructive beam envelope measurements using beam position monitors for low-beta heavy ion beams in superconducting linear accelerator
RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science（RIKEN理化学研究所加速科学中心）；SHI Accelerator Service Ltd.（SHI加速器服务有限公司）
针对超导直线加速器束流包络难以直接无损测量的问题，本研究采用cos2θ型BPM结合传输矩阵与丝扫描数据估算低β重离子束包络，在SRILAC上验证了方法的可行性，可用于超导段常规无损束流监测。
2025-04-23 physics.acc-ph
Fast cycling HTS based superconducting accelerator magnets: Feasibility study and readiness demonstration program driven by neutrino physics and muon collider needs
高能效快循环加速器磁体的开发对下一代中微子研究质子快循环同步加速器（RCS）和未来μ子对撞机的助推加速器至关重要。我们看到了一个独特的机会，有这样的磁铁建立在高温超导体（HTS）的基础上。除了在相对较高的温度下具有超导性之外，与低温NbTi超导体电缆相比，稀土高温超导带显示出非常小的交流损耗。最近对基于HTS的0.5 m长双孔超导加速器磁体的测试表明，在10 Hz重复频率和0.5 T B场跨度下，具有约300 T/s的高dB/dt斜坡率。在6 K冷却中没有观察到温度升高He在0.003K误差内，将磁体导体线圈中的低温功率损耗的上限设置为小于0.2W/m。基于这一结果，我们概述了该测试磁体设计的可能升级，即在10 mm束隙中将其升级为2 T B场，dB/dt斜升速率高达1000 T/s。该短样品磁体的功率测试结果将用于预测低温和电功率损耗，作为磁体B场和dB/dt斜升速率的函数。然后，这些预测将被缩放到预期的加速器磁体束隙和质子和μ子RCS加速器的B场的范围。我们邀请合作者加入这些研究，并呼吁支持旨在全面展示这种方法的研发计划，包括到2028年对基于HTS的快速循环加速器磁体的长原型进行设计，建造和功率测试。
2022-03-11 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
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
Fiber-optic diagnostic system for future accelerator magnets
下一代高能物理加速器将需要~20 T的磁场。高温超导线圈将是未来加速器磁体的重要组成部分，目前有几项工作致力于设计20 T高温超导-低温超导混合磁体。在现有的挑战中，缺乏用于混合磁体技术的鲁棒失超检测系统。另一个巨大的挑战是Nb 3Sn磁体达到性能水平所需的大量训练淬火。在这个框架中，重要的是要找到一个工具，允许本地实时监测磁体的应变和温度。在本文中，我们建议使用纤维光学传感器的诊断和淬火检测在未来的加速器超导磁体。离散和分布式光纤传感器已被证明是一种很有前途的工具。目标是为数百个加速器超导磁体提供仪器，并超越概念验证水平。仍然需要取得重大进展。在这里，我们将介绍最新的结果，并讨论最紧迫的技术发展，以便在未来10年内使这些传感器成为加速器超导磁体的强大而可靠的诊断工具。我们预见，在未来3到5年内，分立光纤传感器将成为超导磁体的稳定诊断探针。分布式光纤需要更多的研发工作。最迫切的需求是提高采样率和灵敏度。与供应商的密切合作将是必要的，以改善机械性能和制造工艺，以生产数百米的光纤和仪器的大量加速器超导磁体。这些研发工作将持续长达10年，创始水平介于500万至1000万美元之间。
2022-03-15 physics.acc-ph
A Two-stage injection-locked magnetron for accelerators with superconducting cavities
提出了一种用于驱动强度前沿加速器超导腔的两级注入锁定连续波磁控管的概念。该概念考虑了两个磁控管，其中输出功率相差15-20 dB，并且从外部源锁定频率的较低功率磁控管锁定较高功率磁控管。注入锁定两级CW磁控管可用作费米实验室的Project-X的RF电源，分别为8 GeV脉冲直线加速器的1.3 GHz SC中的每一个馈电。我们预期输出/锁定功率比约为30-40 dB，假设工作在脉冲持续时间约为8 ms和重复频率为10 Hz的脉冲模式下。本文介绍和讨论了一个两级磁控管的实验装置，该磁控管采用连续波、S波段、1 kW的电子管，脉冲宽度为1-10 ms。
2013-01-25 physics.acc-ph
A High-power 650 MHz CW Magnetron Transmitter for Intensity Frontier Superconducting Accelerators
提出了一种基于两级注入锁定CW磁控管的650 MHz CW磁控管发射机的概念，该发射机具有相位和功率的快速控制，用于驱动强度前沿加速器的超导腔（SC）。这个概念是基于一个理论模型，考虑磁控管作为一个强制振荡器和实验验证的2.5兆瓦脉冲磁控管。为了满足SC加速器的相位和输出功率要求的快速控制，两个两级注入锁定CW磁控管与3 dB混合相结合。通过改变磁控管之一的输入相位来实现输出功率的快速控制。对于输出功率高达250千瓦，我们预计输出/输入功率比约为35至40分贝的CW或准CW模式与长脉冲持续时间。发射机的所有磁控管应基于市售型号，以降低系统成本。一个实验模型，使用1千瓦，连续波，S波段，注入锁定磁控管与3分贝的混合组合器已经开发和建立的研究。在这项工作中的模型，模拟和实验结果的描述和讨论。
2013-01-25 physics.acc-ph
Continuous wave superconducting radio frequency electron linac for nuclear physics research
CEBAF，连续电子束加速器设施，自1995年以来一直积极服务于核物理研究界作为一个独特的前沿国际资源。这CW电子直线加速器（直线加速器）在美国能源部的托马斯·杰斐逊国家加速器设施（杰斐逊实验室）继续发展作为一个精确的工具，识别核内的结构和动力学。超导RF（SRF）技术一直是CEBAF的重要基础，首先是4 GeV的机器，然后是6 GeV，目前能够达到12 GeV。我们审查的发展，实施和性能的SRF系统CEBAF从早期开始的12 GeV时代的调试。
2016-11-17 physics.acc-ph
Linear Lattice and Trajectory Reconstruction and Correction at FAST Linear Accelerator
基于1.3 GHz超导射频腔的FAST直线加速器低能部分调试成功。在调试期间，使用基于梁的模型相关方法来校正线性晶格和轨迹。点阵校正算法是基于对来自剖面监测器的波束形状和对偶极子校正器的轨迹响应的分析。四极子磁场梯度变化和超导RF腔相位变化的轨迹响应用于校正四极子和加速腔相对于其磁轴的聚束偏移。详细介绍了所使用的方法和实验结果。
2017-09-13 physics.acc-ph
Design of a medium energy, high average power superconducting e-beam accelerator for environmental applications
我们提出的技术和工程设计的中等能量（10兆电子伏）和高平均功率（1兆瓦）的电子束加速器用于辐照处理大容量的工业和城市污水。该加速器采用超导射频（SRF）腔技术产生高平均束流功率，射频束流效率为$>$ 90%。加速器的设计是简化和定制的工业设置通过采用制冷机传导冷却技术的SRF腔，而不是一个传统的液氦浴低温系统。技术设计的补充与加速器的资本和运营成本的详细分析。设计的加速器每天可处理高达1200万加仑的废水，需要$\sim\$$ 8M的建设资金，材料处理成本为$\sim$ 13.5美分/吨/kGy。
2021-12-27 physics.acc-ph physics.ins-det
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
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
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
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
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
Calculation of the temporal structure for a pulsed slow positron beam based on superconducting accelerator
Henan Academy of Sciences（河南省科学院）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）
本文建立Geant4蒙特卡罗模拟与正电子扩散理论耦合的计算模型，评估超导加速器产生的脉冲慢正电子束在慢化过程中的时间展宽，结果显示经钨箔慢化后初始展宽约320皮秒，可直接用于正电子湮没寿命测量。
2026-09-30 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
Motivation and Development of a Compact Superconducting Accelerator for X-ray Medical Device Sterilization
费米实验室正在开发一种紧凑型超导CSRF加速器，作为高功率、高能量电子束的来源，以产生与钴-60的$\geq$ 2 MCi相当的X射线束。作为这项开发的一部分，我们目前正在组装一个20千瓦，1.6兆电子伏的原型，其中包括四个使能技术如下所述。这些技术支持的热预算在市售低温制冷机的能力范围内，并消除了对液体制冷剂的需求。超导技术的使用保证了80%或更高的效率，从墙上插头到光束。将提供迄今为止的设计和进度摘要。此外，我们还将对医疗器械灭菌行业的发展进行回顾，这些发展推动了该技术的发展。
2022-09-08 physics.acc-ph physics.med-ph
Vacuum Technology for Superconducting Devices
真空技术的超导应用的基本概念，重点是在自由分子制度的质量和热量输运。介绍了分子泵和低温泵的工作原理和实用细节。简要回顾了大型强子对撞机低温真空系统的具体情况。
2015-01-28 physics.acc-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
Superconducting Low-beta Nb$_3$Sn Cavity for ATLAS and Future Ion Accelerators
本研究开发了一款用于ATLAS及未来离子加速器的Nb₃Sn镀膜低β超导射频腔，射频损耗较同频铌腔低一个数量级，峰值表面磁场达105 mT，并解决了脆质Nb₃Sn腔的机械调谐难题。
2025-10-03 physics.acc-ph
Generation and Characterization of Electron Bunches with Ramped Current Profiles in a Dual-Frequency Superconducting Linear Accelerator
我们报告成功的实验产生的电子束与斜坡电流分布。该技术依赖于使用超导射频直线加速器在两个频率和电流增强色散部分操作的纵向相空间中的非线性相关性的印象。产生的$\sim 700$ -MeV聚束具有千安培量级的峰值电流。各种加速器设置所采取的数据证明了该方法的多功能性，特别是它能够产生对纵向（时间）坐标具有准线性依赖性的电流分布。所测得的聚束参数，通过数值模拟，产生千兆伏每米峰值加速电场的Transformer比大于2的介质内衬波导。
2011-09-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Large Superconducting Magnet Systems
在过去的几十年里，加速器中能量的增加导致了用于加速器和相关探测器的超导磁体的设计。Nb-Ti超导材料的使用允许偶极场与常规磁体中的2 T的最大场相比增加高达10 T。也可以增加检测器中的粒子的场弯曲和由磁体产生的场弯曲。新材料，如Nb 3Sn和高温超导体（HTS）导体，可以为13-20 T范围内的更高磁场开辟道路。最新一代产生热等离子体的聚变机器也使用大型超导磁体系统。
2015-01-28 physics.acc-ph
