Racetrack FFAG muon decay ring for nuSTORM with triplet focusing
储存环中的μ子衰变产生的中微子束将是精确测量中微子截面和寻找无菌中微子的理想工具，因为它的味道含量和光谱是精确已知的。在拟议中的nuSTORM设施中，π介子将直接注入赛道储存环，在那里循环的μ介子束将被捕获。在本文中，我们表明，一个μ子衰变环的基础上的跑道缩放FFAG（固定场交替梯度）与三重聚焦结构是一个非常有前途的选择，具有潜在的优势，基于FODO的解决方案。我们讨论了环的概念，机器参数，线性光学设计，光束动力学和注入系统。
2018-09-03 physics.acc-ph
Longitudinally strong focusing lattice for Compton--ring gamma sources
具有激光脉冲堆积腔的GeV能量的电子储存环是有希望的极化硬光子的强源，其通过对产生，可用于产生极化正电子束。对储存环中电子束团与强激光脉冲相互作用的动力学过程进行了理论分析和数值模拟。讨论了束团与极高功率激光脉冲和中等功率激光脉冲相互作用行为的共同特征和差异。还考虑特殊的格设计的康普顿伽玛环。
2022-07-08 physics.acc-ph
Weak focusing low emittance storage ring with large 6d dynamic aperture based on canted cosine theta magnet technology
研制了一种具有大6D动态孔径的低发射度电子储存环。与使用具有优化的（和大的）水平相位提前的强聚焦磁单元的传统方法相反，其产生巨大的自然色度，我们采用了相对弱的聚焦晶格，每个单元具有低色度，因此具有宽的开和关动量动态孔径。弱聚焦发射度增长是不可避免的，我们通过将晶格切成许多短的、弯曲角度小的基本周期单元来进行补偿。为了减小尺寸，我们叠加聚焦梯度和色度补偿六极分量的偶极子场利用超导磁体的基础上倾斜余弦θ（CCT）绕组技术。其结果是一个模型晶格与50 μ m的水平发射度在3 GeV的光束能量，400-500米的周长和大6D孔径。
2019-06-24 physics.acc-ph
A hybrid ring design in the storage-ring proton electric dipole moment experiment
本文提出了一种新的混合设计，以消除冻结自旋储存环质子电偶极矩测量中的主要系统误差。在这种设计中，电动弯曲板引导粒子，磁聚焦取代了电动。磁聚焦应允许同时的顺时针和逆时针存储，以消除与面外偶极子电场相关的系统误差。通过连续运行不同强度的磁聚焦，可以消除与四极电场有关的误差。
2018-10-25 physics.acc-ph
Spin decoherence rate in a weak focusing all-electric ring
我以前推导出的自旋退相干率的表达式（在水平面内的轨道和自旋运动）在弱聚焦全电存储环与径向场（对数势，场指数$n=0$）。这里我将计算推广到任意字段索引$n\ge0$。我还解决了模型的相对论开普勒问题（场指数$n=1$），其中的轨道的解决方案是已知的分析，我验证，它证实了从微扰理论的解决方案。
2014-09-07 physics.acc-ph
Octupole Focusing Relativistic Self-Magnetometer Electric Storage Ring "Bottle"
提出了一种测量带电基本粒子（如质子）电偶极矩（EDM）的方法，该方法是测量径向电弯曲场$E_r$作用于全电储存环中循环的冻结自旋极化质子的EDM所引起的自旋进动。限制这种测量的主要系统误差来自于由作用于质子的（大得多的）磁偶极矩（MDM）的无意和未知的平均径向磁场$B_r$引起的伪自旋进动。除了采取极端的磁屏蔽措施外，防止这种系统误差的最佳保护措施是使用储存环本身作为“自磁力计”;产生系统EDM误差的精确磁场平均值$\langle B_r\rangle$通过轨道位置控制被精确地归零。通过使用八极而不是四极聚焦，回复力对于小振幅的垂直电子感应加速器样运动可以小得几乎为零，但在大振幅下足够强以保持所有粒子被捕获。这大大提高了磁力计的灵敏度。任何平均径向磁场误差$\langleΔB_r\rangle$都会引起CW和CCW射束之间的垂直轨道偏移。自磁力测量法测量这种变化，使其消除。对于这里提出的八极环，磁场控制的精度为$\langleΔB_r\rangle\approx \pm 3\times10^{-16}\,$特斯拉。这足够小以将质子EDM测量中的系统误差减小到可以测量到与标准模型预测的实际小偏差的范围内。虽然新颖，这里给出的相对论瓶子的理论分析，磁或电或两者兼而有之，是基本的，他们的行为被预测是完全令人满意的。
2015-12-02 physics.acc-ph
The Touschek Effect in Strong Focusing Storage Rings
由于Touschek效应的存储光束的寿命计算任意比的束高，束宽。考虑了波束包络的变化，即包括水平和垂直振幅函数和色散的导数。计算是针对碰撞粒子的静止坐标系中的任意能量进行的。
1999-03-22 physics.acc-ph physics.class-ph
Study of Magnetic Hysteresis Effects in a Storage Ring Using Precision Tune Measurement
随着近几十年来加速器科学和技术的进步，加速器社区已经专注于下一代光源的开发，例如衍射限制存储环（DLSR），其需要精确控制电子束能量和电子感应加速器调谐。这项工作的目的是了解磁滞效应的电子束能量和晶格聚焦的圆形加速器，并开发新的方法来获得更好的控制这些影响。在本文中，我们将报告我们最近的实验研究的磁滞效应及其对杜克储存环晶格的影响，使用横向反馈为基础的精密调谐测量系统。与磁铁归一化和晶格斜坡的主要磁滞效应进行了仔细研究，以确定一个有效的程序晶格制备，同时保持高度的可重复性的晶格聚焦。通过测量调整四极设置所引起的电子感应加速器调谐偏移，研究了局部磁滞效应。一种新的技术已经被开发出来，以精确地恢复四极的聚焦强度，通过返回到一个适当的设置，以克服局部滞后效应。
2016-04-16 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
Strong RF focusing for luminosity increase: short bunches at the IP
在下一代粒子工厂中，提高亮度的关键问题之一是尽可能地减小相互作用点（IP）处的聚束长度。这将允许按比例减少IP处的横向β函数，并以相同的因子增加亮度。强RF聚焦在于通过大幅增加晶格动量压缩和RF梯度来获得短聚束。在这种情况下，聚束长度沿着环调制，并且可以在IP处最小化。如果环的主要阻抗生成元件位于聚束长的地方（在RF腔区域中），则可以避免微波不稳定性和由于势阱失真而导致的过度聚束延长。
2004-04-05 physics.acc-ph
Analytical Estimations of the Chromaticity and Corrections to the Spin Precession Frequency in Weak Focusing Magnetic Storage Rings
理解束流和自旋动力学是加速器物理学的基础，随着强度前沿中更高精度的粒子物理实验的出现，人们对更精确地估计束流和自旋动力学变量的兴趣越来越大。本文对最简单的粒子加速器：弱垂直聚焦的圆形磁储存环中的一些重要变量，如束流横向色度和自旋进动频率偏置，给出了解析估计。我们试图精确地从小的电子感应加速器振荡或动量色散获得下一阶近似，通过高精度的自旋跟踪模拟验证。我们还讨论了一种潜在的方法来抑制自旋进动频率偏置，相关的实验可能会发现有益的。
2022-02-20 hep-ex physics.acc-ph
Statistical analysis of the limitation of half integer resonances on the available momentum acceptance of a diffraction-limited storage ring
在衍射限制储存环中，由于聚焦误差引起的半整数共振（HIRs）可能会限制动量接收（MA），而聚焦误差又与强聚焦和强六极子的大失谐项有关，从而限制了超低发射度。以高能光子源（HEPS）为例，通过统计分析发现，水平方向的HIR对动力学的影响要大于垂直方向的HIR; HIR引起MA降低的概率与同一平面上的β拍级密切相关，而与误差源无关。对于HEPS设计，为了达到约1%的小MA降低概率，标称调谐处的β拍的均方根幅度应保持在水平1.5%和垂直2.5%以下。该分析可为其他DLSR设计提供有益的参考。
2016-06-23 physics.acc-ph
Echo Enhanced Strong Focusing for Coherent Short-Wavelength Radiation
Tsinghua University（清华大学）
提出回声增强强聚焦方案，利用横向-纵向耦合和束流回声效应解决能量扩散瓶颈，实现高效高次谐波产生，为软X射线产生铺平道路。
2026-06-07 physics.acc-ph
Design of a nonlinear quasi-integrable lattice for resonance suppression at the University of Maryland Electron Ring
传统的粒子加速器使用线性聚焦力进行横向约束。作为线性的结果，加速环对无数的共振和不稳定性很敏感。在高射束强度下，不受控制的共振驱动损耗会使射束质量恶化，并导致射束线组件和周围区域的损坏或放射性激活。这是目前最先进的加速器中可实现的电流密度的主要限制。在机器设计中引入非线性聚焦力，可以通过粒子轨道与驱动项的非线性失谐来提供对共振的免疫力。目前正在研究用于加速器环的非线性可积束流光学理论。这样的系统具有克服可实现的光束强度的限制的潜力。本文提出了一个在马里兰大学电子环（UMER）实现准可积八极晶格的原理验证计划。UMER是一个加速器平台，支持高强度束流动力学的研究。在这篇论文中，提出了两种设计，不同的复杂性和强度的预测效果。预期具有单个相对长的八极磁体的配置比许多短的分布式八极的布置更稳定。本实验的准备工作需要开发和表征一个低强度的制度，以前没有在UMER运行。此外，所需的公差控制的第一和第二阶梁的时刻，在拟议的实验已被确定的基础上模拟的光束动力学。为了实现这些公差，一种新的方法，改进的轨道校正的发展。最后，讨论了线性UMER晶格中谐振驱动损耗的研究。
2018-08-29 physics.acc-ph
First Experimental Demonstration of Beam Storage by Three-Dimensional Spiral Injection Scheme for Ultra-Compact Storage Rings
Graduate School of Science, University of Tokyo（东京大学理学研究科）；High Energy Accelerator Research Organization（高能加速器研究机构）；Graduate School of Science and Engineering, Ibaraki University（茨城大学理工学研究科）
本研究首次在超紧凑存储环中通过三维螺旋注入方案实现了电子束存储，验证了该方法在高精度测量中的应用潜力。
2026-02-16 hep-ex physics.acc-ph
Ring for test of nonlinear integrable optics
非线性光学是一个很有前途的想法，有可能开辟道路，实现超高束流强度的圆形加速器。达到电子感应加速器调谐的50%的调谐扩展的创建将提供强的朗道阻尼，并使电子束不受不稳定性影响。最近的理论工作已经确定了一种可能的方式来实现稳定的非线性光学，将非线性聚焦元件纳入一个专门设计的机器晶格。在这份报告中，我们提出了一个测试加速器的原理验证实验的设计。我们讨论了在机器上可能的研究，对光学稳定性和对缺陷的敏感性的要求。
2012-02-24 physics.acc-ph
Beam-Based Diagnostics of Electric Guide Fields and Lattice Parameters for Run-1 of the Muon g-2 Storage Ring at Fermilab
Muon g-2储存环电子系统的一部分，它提供垂直束聚焦，表现出意想不到的时间依赖性，产生了一个特征的演变过程中运行-1的Muon g-2实验在费米实验室（E989）的存储束。基于μ子储存环的数值模型和COSY INFINITY软件支持的优化算法，提出了一种重建Run-1电导场的方法。该方法以Muon g-2秸秆跟踪探测器的束流剖面测量值作为输入，并产生完全重建的随时间变化的场。然后，这些场可用于再现详细的光束跟踪模拟，并计算用于验收研究和系统误差评估的环晶格参数。
2022-11-16 physics.acc-ph
Longitudinal single-bunch instabilities driven by coherent undulator radiation in the cavity modulator of a steady-state microbunching storage ring
最近提出了一种基于稳态微聚束的储存环运行机制，该机制包含一个激光腔调制器，为循环微聚束提供纵向聚焦。本文分析了相干波荡器辐射对纵向单束团多圈集体动力学的影响，探讨了一种新的可能的不稳定性机制。我们制定的多匝运动方程的单个微束团作为两套差分方程的调制器和在剩余的存储环。色散方程可以通过引入波荡器平均相空间坐标得到。预测的不稳定性增长率显示出合理的协议与数值逐圈跟踪模拟提供的基本假设的有效性。该分析为研究相干波荡器辐射驱动的腔调制器多匝不稳定性提供了一定的理论依据。这种新的不稳定性机制和罗宾逊不稳定性在传统的基于射频的存储环之间的差异进行了讨论。
2022-05-31 physics.acc-ph
Space-Charge Simulation of Integrable Rapid Cycling Synchrotron
可积光学是粒子加速器设计中的一项创新，它能够实现强非线性聚焦而不产生参量共振。我们使用Synergia跟踪代码来研究可积光学在高强度强子环中的应用。我们考虑一个可积的快速循环同步加速器（iRCS），旨在取代费米实验室助推器。我们发现，将集成到设计中抑制了由不匹配的KV光束产生的光束晕。我们的iRCS设计包括现代环设计的其他功能，如低动量压缩因子和谐波抵消六极。可积晶格中高强度光束的实验测试将在未来几年内在费米实验室可积光学测试加速器（IOTA）和马里兰大学电子环（UMER）进行。
2018-05-06 physics.acc-ph
Electron Cooling with Space-Charge Dominated Proton Beams at Iota
我们描述了一个新的电子冷却器正在开发的2.5兆电子伏的质子在集成光学测试加速器（IOTA），这是一个高度可重新配置的存储环在费米实验室。该系统将使磁化电子冷却的研究在强烈的空间电荷与横向调谐位移接近-0.5，以及高度非线性聚焦光学IOTA环的存在。我们提出了一个概述的设计，模拟和硬件用于这个项目。
2022-01-25 physics.acc-ph
Isochronicity Correction in the CR Storage Ring
核物理的一个挑战是测量奇异核的质量，直到核存在的极限，其特征在于低生产截面和短半衰期。FAIR的大接受收集环（CR）在等离子光学模式下调谐，为测量短寿命和非常奇特的核素提供了独特的可能性。然而，在为最大接受度设计的戒指中，许多因素限制了分辨率。一点是时间分辨率的极限，它与横向发射度成反比。但大部分时间像差可以被校正，而其他像差则会随着转动次数的增加而变小。我们显示的时间校正相应的横向聚焦的关系和大发射度的主要校正直接对应于光束的横向聚焦的色度校正。借助蒙特卡罗模拟的帮助下，我们完全接受演示如何纠正的革命时间，使在原则上的分辨率dm/m= 1 E-6可以实现。在这些计算中，考虑了磁体不均匀性和扩展边缘场的影响，并提出了一种适用于不同质荷比离子的校准方案。
2013-05-24 nucl-ex physics.acc-ph
Introduction to Transverse Beam Dynamics
在这一章中，我们将介绍同步加速器或储存环中粒子的横向动力学。重点是更多的定性理解，而不是在数学上的正确性，和一些模拟被用来证明粒子的物理行为。从设计储存环几何的基本原则出发，讨论了储存环中粒子的横向运动，推导了运动方程，并给出了典型储存环单元的解。按照通常的治疗在文献中，我们提出了第二种方式来描述粒子束，使用的概念的粒子系综和β函数，它反映了整体的聚焦性能的环的发射度。绝热收缩由于刘维尔定理进行了讨论，以及在最简单的情况下的色散效应。
2014-04-03 physics.acc-ph
Testing of Advanced Technique For Linear Lattice and Closed Orbit Correction By Modeling Its Application For IOTA Ring At Fermilab
许多现代和未来的加速器依赖于精确的晶格和轨道配置。费米实验室的集成光学测试加速器（IOTA）即将进入最后的建设阶段，将用于测试粒子动力学控制的先进方法。IOTA计划进行的各种实验需要高灵活性的网格配置以及高精度的网格和闭合轨道控制。密集的元件放置不允许具有用于所有计划实验的诊断和校正器的理想配置。为了克服这种局限性，提出了先进的晶格分析方法，也可以有益于其他机器。所开发的算法是基于LOCO方法，扩展了各种其他的实验数据，如色散，BPM到BPM的相位提前，光束形状的信息，从同步光监视器，闭合轨道颠簸的响应聚焦元件的变化和其他。大量的随机种子误差的修正的广泛建模被用来说明发达的方法的好处。
2018-05-08 physics.acc-ph
Systematic errors related to quadrupole misplacement in an all-electric storage ring for proton EDM experiment
在储存环电火花加工实验中，由于垂直电场与磁偶极矩的耦合作用，静电元件的错位会产生假信号。垂直错位的四极子引入与其错位成比例的电场，在存储期间在粒子的静止坐标系中周期性地变化。这导致在每转时垂直自旋分量的积累。我们研究了这种影响，模拟质子在一个全电环与几个四极场景。事实证明，四极杆的错位是一个关键的项目，以保持控制，我们提出了几种方法。这些措施包括调谐RF腔的频率，使用额外的校正四极杆和使用具有较弱聚焦强度的四极杆。
2017-09-05 hep-ex physics.acc-ph
Long Term Dynamics and Stability Studies for the High-energy Electron Cooler
Cornell University（康奈尔大学）；Brookahven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
针对电子-离子对撞机中环电子冷却器（REC）的非线性动力学问题，通过优化聚焦摆动器场、色品校正、轨道校正和空间电荷效应，实现了超过5σ的横向和纵向动态孔径，验证了REC在所需冷却参数下的可行性。
2026-06-16 physics.acc-ph
Beam focus modifications by cropping partially coherent X-ray beams
我们模拟了第四代储存环中波荡器发射的部分相干X射线束的聚焦，进行相干模分解和波动光学传播。当入射狭缝剪切光束时，焦点位置发生移动，其尺寸也随之增大。这是通常的情况下，当一个狭缝是用来选择相干部分。配对的两个聚焦元件（反射镜，透镜或transfocator），以确保一个固定的焦点位置进行了分析。我们的结果表明，部分相干源的图像，如波荡器在低发射度储存环，是一个非平凡的功能的孔径用于控制的相干分数。
2022-11-30 physics.acc-ph physics.optics
Feasibility of a synchrotron storage ring for neutral polar molecules
通过计算和数学建模，我们证明了建立中性极性分子同步辐射储存环的可行性。网格是一个跑道型3.6米的周长组成的两个180度的弧，六个聚束器，和两个长直的部分。每个直线段包含两个三重聚焦透镜和用于光束注入和实验的空间。该设计还包括一个匹配的注射器和线性减速器。最多可装载60束，并同时储存在环中。分子以90 m/s注入，但循环束的速度在注入后可以减速到60 m/s。该模型使用氘代氨分子在弱场寻求状态。在400转（15秒）后仍然存在的光束，水平和垂直接受度分别为35 mm-mr和70 mm-mr，能量接受度为± 2%。
2002-12-10 physics.acc-ph physics.chem-ph
Anomalous beam transport through Gabor (plasma) lens prototype
电子等离子体透镜是一种具有成本效益的紧凑型强聚焦元件，可以确保有效捕获来自激光驱动源的低能质子和离子束。在伦敦帝国理工学院建造了一个用于高电子密度操作的伽柏透镜原型。这里报道了透镜的稳定操作制度的参数及其在1.4 MeV质子束测试期间的性能。窄笔形射束在透镜下游67 cm处的闪烁体屏幕上成像。透镜将笔形光束转换成环，这些环显示出取决于透镜设置的位置相关形状和强度调制。聚焦效应的表征表明，等离子体柱表现出类似于$m=1$ diocotron不稳定性的离轴旋转。使用粒子跟踪模拟的不稳定性与环的原因的关联进行了研究。
2021-05-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
