Synchronization of the Fermilab Booster and Main Injector for Multiple Batch Injection
到目前为止，120 GeV的费米实验室主注入器加速器已经加速了来自8 GeV快速循环助推器同步加速器的一批质子，用于生产运行II的反质子。在未来，主注入器必须同时加速6个或更多的助推器批次;第一批将被提取到反质子源，而其余的将被提取到NuMI/MINOS（主注入器/主注入器中微子振荡搜索）中微子实验。在避免束线的不可接受的放射活化的同时执行该多批次操作需要在加速器之间进行先前不必要的同步。我们描述了一种机制，并提出了结果，提前或延迟的纵向进展的助推器梁的主动反馈径向操纵的光束在加速期间。
2004-07-01 physics.acc-ph
Space charge measurements with a high intensity bunch at the Fermilab Main Injector
对于项目X，费米实验室的主注入器将需要以3倍以上的聚束强度运行。讨论了在强束团注入能量下研究空间电荷效应的方案。
2012-08-15 physics.acc-ph
Preliminary Study for an RF photocathode based electron injector for awake project
质子驱动等离子体尾流场加速（PDPWA）实验是欧洲核子研究中心（CERN）批准的AWAKE计划。PDPWA方案包括一个种子激光器，一个驱动光束，以建立等离子体细胞内的加速尾场;和一个见证光束被加速。驱动束质子将由CERN的超级质子同步加速器（SPS）提供。等离子体电离将由种子激光器和驱动束质子来执行，以产生加速尾场。在建立尾流场后，应将见证束，即来自专用源的电子束注入等离子体室。本实验的主要目的是演示在10 $\,$ m等离子体中将5-15 $\,$ MeV的单聚束电子束加速到1 $\,$ GeV。本文在CERN现有PHIN光电注入器的基础上，探讨了用射频光阴极作为PDPWA方案电子源的可能性。为了提供所需的电子束，对现有的设计，初步的束流动力学模拟的修改，本文提出。
2014-06-05 physics.acc-ph
Performance of the LHC injector chain after the upgrade and potential development
欧洲核子研究中心的加速器复合体为大型强子对撞机（LHC）相互作用区的四个大型实验以及一些固定目标实验准备质子，这些实验直接从LHC注入器获得光束。在2010年至2021年期间，LHC注入器升级（LIU）项目下的注入器综合体设计和实施了一系列重大变化，主要目标是使注入器链能够产生强度和亮度加倍的LHC光束。作为这些升级的副产品，固定目标波束也有望受益，并可能访问以前未探索的参数范围。这封信总结了LHC注入器产生的主要固定目标光束，以及各种光束类型升级后的预期性能，并显示了2021年光束调试的初步结果。
2022-03-17 physics.acc-ph
Studies on charge production from Cs2Te photocathodes in the PITZ L-band normal conducting radio frequency photo injector
本文讨论了在ps长紫外激光脉冲照射下，L波段正常传导射频腔（RF枪）中Cs_2Te光电阴极产生的电子束团电荷的行为。所产生的电荷在低激光脉冲能量下显示出线性依赖性，正如在量子效率限制的发射机制中所预期的那样，而由于空间电荷限制的发射，观察到其对激光脉冲能量的依赖性对于更高的值要弱得多。然而，直接插入到空间电荷跟踪代码ASTRA的实验参数产生较低的输出电荷在空间电荷有限的制度相比，测量值。在接近空间电荷限制发射机制的高激光脉冲能量下产生的电荷的增加速率似乎与径向激光轮廓中存在的晕圈的量成比例，因为来自芯的电荷已经饱和。通过利用核心+晕粒子分布的基础上测得的径向激光轮廓，ASTRA模拟和半分析的发射模型再现了广泛的RF枪和激光器的测量不确定性的操作参数范围内的测量电荷的行为。
2016-07-01 physics.acc-ph
Dipole Mode Detuning in the Injector Linacs of the NLC
JLC/NLC项目的注入式直线加速器包括预加速器、e+驱动直线加速器和$e- booster, and the $ e+助推器。前三台将是S波段机器，最后一台是L波段机器。我们已经证明，通过单独使用失谐在这些直线加速器的加速器结构设计中，我们将有可接受的公差发射度增长由于注入抖动和结构失调，对于标称（2.8ns）和交替（1.4ns）聚束间距。
2000-12-21 physics.acc-ph
Physics design for the C-ADS main linac basing on two different injector design schemes
中国ADS（C-ADS）项目计划在2032年左右建造一个1000 MW加速器驱动次临界系统。该加速器将工作在CW模式，束流电流为10 mA，最终束流能量为1.5 GeV。直线加速器由两个主要部分组成：注入器部分和主直线加速器部分。对于注射器部分有两种不同的方案。注入器-I方案基于325-MHz超导辐射腔和相同RF频率的超导辐射腔，注入器-II方案基于162.5-MHz超导辐射腔和相同频率的超导HWR腔。对于不同的注入器选择，主直线加速器设计将有所不同。根据不同注入器方案的束流特性，研究了两种不同的主直线加速器设计方案。
2013-07-01 physics.acc-ph
Secondary Electron Yield Measurements of Fermilab's Main Injector Vacuum Vessel
我们讨论了费米实验室的主注入器，这将有助于调查的电子云现象，通过直接测量的次级电子产率（SEY）的样品照射在加速器上的新安装所取得的进展。在X项目升级中，主注入器的光束强度将比目前的操作增加三倍。这可能导致射束受到来自电子云的不稳定性的影响。测得的SEY值可用于进一步约束模拟，并帮助我们外推到Project X强度。SEY测试台，开发与康奈尔大学和SLAC，是能够测量SEY从样品使用入射电子束时，样品偏置在不同的电压。我们介绍了试验台的设计和制造以及安装前对样品进行的初步实验室测试结果。
2013-01-29 physics.acc-ph
Developing a 50 MeV LPA-based Injector at ATHENA for a Compact Storage Ring
在激光驱动下，在等离子体中产生了相对论电子束，并成功地将其加速到具有GV/m梯度的高能。现在，是时候把重点放在激光等离子体加速（LPA）光束的应用。亥姆霍兹协会的“加速器技术亥姆霍兹iNfrA结构”（ATHENA）促进创新的粒子加速器和高功率激光技术。作为ATHENAe支柱的一部分，将开发由LPA驱动的几种不同的应用，例如紧凑型自由电子激光，医学成像和首次实现LPA束注入储存环。后一项工作是在德国电子同步加速器（DESY）、卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和耶拿亥姆霍兹研究所（HIJ）的密切合作下进行的。在KIT的cSTART项目中，正在准备一个紧凑的储存环，该储存环针对短聚束进行了优化，适合接受基于LPA的电子聚束。在这次会议的贡献，我们将介绍50 MeV的基于LPA的注入器，并给出了有关项目目标的概述。等离子体注入器的关键参数将被提出。最后，将总结项目的现状。
2021-06-21 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
Ion source development for the proposed FNAL 750-keV injector upgrade
目前，有一项拟议的FNAL 750 keV注入器升级计划，用于用新的离子源和200 MHz射频四重（RFQ）替换已有40年历史的费米国家实验室（FNAL）科克克罗夫特-沃尔顿加速器。现在使用的狭缝型磁控管将被类似于布鲁克海文国家实验室（BNL）使用的圆孔磁控管所取代。BNL的运行经验表明，由于功率效率更高，这种类型的源更可靠，寿命更长。电流源的开发工作是生产一种可靠的源，H束电流> 60 mA，重复频率15 Hz，脉冲宽度100 s，占空因数0.15%。该源将基于BNL的设计以及FNAL为高强度中微子源（HINS）所做的开发。
2012-07-30 physics.acc-ph
Reference Physics Design for 1 GeV Injector Linac and Accumulator Ring for Indian Spallation Neutron Source
作为正在进行的第十二个计划项目的一部分，题为“基于高能质子直线加速器的spiral中子源的研究与发展活动”，在注入器直线加速器和蓄电池环的各个子系统的物理设计工作已经在印度的RRCAT进行。对于1 GeV H注入器直线加速器，已经完成了各个系统的物理设计研究，并进行了端到端束流动力学模拟研究，以确保优化晶格满足严格的束流动力学标准。优化蓄电池环线性晶格的物理设计研究也已完成。从注入器直线加速器到储存环，以及从储存环到靶的束流传输线的设计研究目前正在进行中。本文叙述了注入器直线加速器和储能环各系统的物理设计。
2016-10-03 physics.acc-ph
Synchronous High-frequency Distributed Readout For Edge Processing At The Fermilab Main Injector And Recycler
主注入器（MI）是使用20世纪80年代为费米实验室主环开发的数据采集系统进行调试的。2006年，新的基于VME的仪器投入使用，用于束流损失监测器（BLM）[2]，这提供了对机器的更系统的研究，并改进了常规操作的显示。然而，当前的项目需要更多的数据，并以更快的速度从这个老化的硬件。一个这样的项目，分布式系统的实时边缘人工智能（READS），需要从大约两英里的加速器综合体中高频，低延迟地收集同步的BLM读数。已经做了大量的工作来开发新的硬件来监控VME背板并通过以太网广播BLM测量，同时不中断BLM系统的现有操作关键功能。本文将详细介绍这种并行数据通路的设计、实现和测试。
2022-08-31 physics.acc-ph
A Simulation of the Fermilab Main Injector Dual Power Amplifier Cavities
针对费米实验室主注入器腔体在高电压下打火的问题，开发CST微波工作室模拟以精确建模PIP-II双功率放大器腔体，定位打火原因并探索几何优化以提升耐压能力。
2025-08-05 physics.acc-ph
Radiation field simulation of C-ADS Injector II
中国加速器驱动次临界系统（C-ADS）项目的注入器是一台强流、全超导质子加速器。同时，BLM系统对于该设施是不可或缺的，特别是在低能量部分。本文介绍了用蒙特卡罗程序FLUKA对10MeV质子进行的一些基本模拟，以及不同次级粒子在角、能谱和流三个方面的分布。这些结果对于选择探测器类型和位置以及确定与快、慢束流损失的不同要求相匹配的探测器动态范围是有益的。此外，本文还分析了超导腔X射线辐射和材料激活引起的辐射等本底的主要影响。这一工作对BLM系统的研究具有重要意义。
2013-12-09 physics.acc-ph
Achievement of 200,000 hours of operation at KEK 7-GeV electron 4-GeV positron injector linac
本文回顾KEK电子/正电子注入器LINAC 39年发展与20万小时运行成就，概述其技术演进、震后恢复及对多学科实验的支撑。
2022-07-04 physics.acc-ph
Operational aspects of the Main Injector large aperture quadrupole (WQB)
2006年夏天，费米实验室完成了一个为期两年的大孔径四极子（WQB）项目。技术司设计、制造和台架测试了9个WQB。其中7个安装在主喷油器中，另外2个作为备件。他们表现得很好。孔径的增加满足设计目标，对晶格的扰动是最小的。注射和提取区域的机器接受度从40 pi增加到60 pi mm-mrad。本文简要介绍了这些磁体的工作和性能。
2008-02-26 physics.acc-ph
Multi- Physics analysis of the RFQ for the Injector Scheme II of CADS Driver Linac
为中国加速器驱动器系统（CADS）的注入器方案II设计了一种162.5MHz、2.1MeV的射频四极结构。根据需要，该换能器将以连续波（CW）模式工作。对于连续波常导电机，由于温度波动会引起谐振腔变形，导致谐振频率偏移，因此热管理将是最重要的问题之一。因此，需要对腔体进行详细的多物理场分析，以确保腔体能够稳定地工作在所需的功率水平上。多物理场分析过程包括射频电磁场分析、热分析、力学分析，这一过程将反复进行几个循环，直到找到满意的解。作为广泛接受的措施之一，冷却水系统用于频率微调，因此还研究了冷却水系统在不同条件下的调谐能力。结果表明，采用冷却水系统后，系统的温升和频移都可以控制在可接受的范围内。
2013-12-02 physics.acc-ph
Coalescing at 8 GeV in the Fermilab Main Injector
对于项目X，计划将每束3个10**11粒子的束注入主注入器。为了通过研究主注入器中更高强度聚束的影响来为此做准备，有必要在8 GeV下进行合并。给出了一系列8 GeV聚并的实验和模拟结果。为了提高聚结效率，需要绝热降低53 MHz RF，导致5个初始聚束的聚结效率约为70%。利用壁电流监测器的数据对53 MHz射频缩减、聚束旋转和聚束的实验结果与新的模拟结果进行了比较，发现实验与模拟结果吻合较好，并讨论了提高聚束效率和产生更高强度聚束的可能方案。这些要求提高低电平RF的定时分辨率和/或调谐53 MHz的绝热电压降低。
2013-01-30 physics.acc-ph
Single/Few Bunch Space Charge Effects at 8-GeV in the Fermilab Main Injector
对于项目X，计划将每束3x 10 **11个粒子的光束注入主注入器。因此，在8-GeV，将有增加的空间电荷调谐位移和增加的非相干调谐扩展。在准备这些更高强度的聚束探索性研究已经开始在不同的曲调不同强度聚束的传输。描述了一个实验，其结果为20和300 10**9粒子之间的聚束强度。为了实现最高强度聚束在8-GeV是必需的，导致在一个较长的聚束长度。比较表明，当强度和聚束长度分别增加3.2和3.4倍时，得到了类似的透射曲线，表明非相干调谐位移是相似的，正如理论所预期的那样。这些实验的结果将用于结合模拟，以进一步研究主注入器中的高强度聚束。
2013-01-29 physics.acc-ph
Beam Emittance Measurements for the Low-Energy Demonstration Accelerator Radio-Frequency Quadrupole
低能示范加速器（LEDA）射频四极（QRF）是一个100%占空比（CW）直线加速器，可提供>100 mA的6.7 MeV H+束流。8米长，350兆赫的超导结构加速直流，75千电子伏，110毫安的H+束从LEDA注入器与>90%的传输。LEDA [1，2]包括一个75 keV质子注入器，6.7 MeV，350 MHz CW注入器以及相关的高功率和低水平射频系统，短高能束流传输（HBT）和高功率（670 kW CW）束流停止。束流发射度是从线扫描仪测量的光束轮廓在一个单一的位置在HEBT推断。测量的束轮廓作为一个函数的磁场梯度在一个HEBT四极。当梯度改变时，光斑大小通过横向腰部。测量的峰值电流在25和100 mA之间。
2000-08-17 physics.acc-ph
Beam Dynamics simulations for ERDC project -- SRF linac for industrial use
针对ERDC项目，研究团队设计了集成热射频栅控枪的常温射频注入器，通过MICHELLE与ASTRA软件完成束流动力学模拟与交叉验证，实现了束流在类TESLA腔中的无损失加速，适配工业用SRF直线加速器需求。
2024-09-11 physics.acc-ph
Resonant Frequency Control For the PIP-II Injector Test RFQ: Control Framework and Initial Results
为了在费米实验室进行PIP-II注入器测试（PI测试），设计了一个四叶片射频四极杆（VRF），用于在脉冲和连续波（CW）RF操作下将30 keV、1 mA至10 mA的H束加速至2.1 MeV。RF放大器的可用净空将最大允许失谐限制为3 kHz，并且失谐完全通过热调节来控制。需要对失谐进行精细控制、最小的手动干预和快速跳闸恢复。此外，对壁和叶片两者进行主动控制提供了更宽的调谐范围。为此，我们打算使用模型预测控制（MPC）。为了实现这些目标，我们开发了一个专用的控制框架，用于处理更高级别的系统决策并执行控制计算。它是用Python以模块化的方式编写的，易于调整，可读性和可移植性。在这里，我们描述的框架，并提出了第一个控制结果的PI-测试脉冲和CW操作下的控制器。
2016-12-16 physics.acc-ph
The Modeling of Time-Structured Multiturn Injection into Fermilab Main Injector (Microbunch Injection with Parasitic Longitudinal Painting)
本文介绍了时间结构的多匝注入与8-GeV超导RF质子驱动器，或ILC式直线加速器，或项目X直线加速器的升级主注入器的建模。直线加速器和升级的主注入器之间的射频失配将在射频相位方向上引起寄生纵向涂敷。研究了在纵向空间电荷存在的情况下，单射频系统和双射频系统的几种不同的射频参数选择方案。利用ESME（2003）数值模拟方法对微束团注入进行了研究，发现通过选择合适的射频参数，双射频系统可以克服多圈注入过程中束流强度对空间电荷的限制。谐波比（RH = H_2/H_1）为2.0、电压比（RV = V_2/V_1）为0.5的双射频系统最有利于减小主注入器中空间电荷的纵向和横向效应。
2012-08-05 physics.acc-ph physics.comp-ph
Experiments On A Conduction Cooled Superconducting Radio Frequency Cavity With Field Emission Cathode
为了实现安培级电子束加速器，脉冲输送速率需要比几千赫兹量级的典型光注入器重复速率高得多。在这里，我们提出了一个注入器，它可以在原则上，产生电子束在相同的速率作为工作的RF频率。工作在CW模式并在其高轴向电场区域容纳场发射元件的传导冷却超导射频（SRF）腔可以是产生高重复率电子聚束的可行方法。在本文中，我们报告的发展和实验的传导冷却铌锡腔与铌杆打算作为场发射体的支持。初始实验表明平均加速梯度为0.4 MV/m，相当于峰值梯度3.2 MV/m。测得的RF腔品质因数为1.4 x 108，略高于我们的目标。所实现的场梯度受到相对低的输入RF功率以及外部电源与RF腔之间的不良耦合的限制。在理想耦合的情况下，场梯度可以高达0.6 MV/m，仍然低于我们的目标约1 MV/m。
2022-09-12 physics.acc-ph
Tuner control system of spoke012 SRF cavity for C-ADS injector I at IHEP
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of High Energy Physics, CAS（中国科学院高能物理研究所）
本文介绍了一种新型SRF腔调谐控制系统在IHEP C-ADS注入器I的cryomodule I上的应用，实现了电磁机械耦合共振下的调谐相位误差控制，展示了初步实验结果。
2016-06-02 cs.SY eess.SY hep-ex
Successful High Power Acceleration of the HSC Type Injector for Cancer Therapy in IMP
在此基础上，研制了一种将射频四极杆结构和漂移管结构组合在一个叉指H腔中的混合单腔直线加速器，并将其组装成用于治癌同步加速器的原理验证型注入器。HSC直线加速器的注入方式采用了直接等离子体注入方案（DPIS），该方案被认为是目前唯一能加速激光离子源（LIS）产生的强流重离子束的方法。HSC的输入束流被设计为20毫安（mA）C6+离子。数值模拟结果表明，该加速器可以加速6 mA的C6+离子束，满足治癌所需粒子数（108~9个/脉冲）的要求。该注入系统采用了DPAS方法的HSC注入器，可以省去现有的多匝注入系统和剥离系统，并可以使现有同步加速器磁体的束管尺寸缩小，从而降低同步加速器的整体成本（估计数百万美元）。详细的测量和评估组装的HSC直线加速器，并使用LIS与DPIS的高功率测试的结果，本文报道。
2015-03-25 hep-ex physics.acc-ph
Beam Dynamics Simulation for the High Intensity DAEδALUS Cyclotrons
在DAEδALUS（Decay-At-rest Experiment for δCP studies At the Laboratory for Underground Science）项目中，提出了高功率H+2回旋加速器链，以有效地提供动能为800 MeV、平均功率在MW范围内的质子束。空间电荷在注入器和环形回旋加速器中都发挥着关键作用。大规模粒子模拟表明，注入器回旋加速器是一种空间电荷主导的回旋加速器，并且可以在隔膜上以可容忍的束流损失提取5 mA的束流电流。相比之下，在环形回旋加速器，没有空间电荷引起的束流损失期间观察到加速和提取。
2012-09-26 physics.acc-ph
Electron cloud experiments at Fermilab: Formation and mitigation
我们在费米实验室进行了一系列实验来探索电子云现象。在X计划的升级中，主注入器的光束强度将增加四倍，并且会受到电子云的不稳定性的影响。我们提出了测量的云形成的主喷射器和实验的材料，以减轻云。自2009年以来，一直在研究主注入器中氮化钛（TiN）涂层射束管的实验装置;通过使用减速场分析仪（RFAs）进行电子云测量，将该材料与相邻不锈钢室进行直接比较。经过长时间的运行，我们能够观察到次级电子产率（SEY）的变化，并将其与电子注量相关联，建立了调节历史。此外，该装置还允许测量电子能谱，比较仪器技术和电子云的能量依赖行为。最后，与康奈尔大学和SLAC联合开发的新装置将允许对加速器中照射的材料样本进行直接SEY测量。
2012-03-08 physics.acc-ph
Rapid Cycling Synchrotron Option for Project X
本文介绍了X计划的8 GeV快速循环同步加速器（RCS）方案。它比8 GeV SC直线加速器有几个优点。特别是，成本可以更低。采用2GeV 10mA脉冲直线加速器作为注入器，RCS将能够为μ子对撞机提供4MW的束流功率。如果使用2 GeV 1 mA CW直线加速器，RCS仍然能够满足X计划的要求，但由于注入时间很长，它很难用于μ子对撞机。
2009-12-14 physics.acc-ph
Project X - a new multi-megawatt proton source at Fermilab
X项目是一个多兆瓦的质子设施，正在开发中，以支持基本粒子物理学的强度前沿研究，并可能应用于费米实验室的核物理和核能研究。该计划的核心是一个超导H-直线加速器，它将支持世界领先的长基线中微子实验和稀有过程研究计划。基于与国际直线对撞机（ILC）共享的技术，X项目将从主注入器提供60-120 GeV的多MW光束，同时以较低的能量提供非常高的强度光束。X项目还将支持Muon对撞机的开发，作为能源前沿的未来设施。
2012-08-28 physics.acc-ph
Status report of the ESCULAP project at Orsay: External injection of low energy electrons in a Plasma
ESCUETM项目旨在研究准线性区域内等离子体中低能（\SI{10}{MeV}）电子的外部注入。该设施将使用PHIL光注入器和高功率激光器LASERIX。我们将提供一份关于该设施的初步工作和两台机器的状态的状态报告。我们还将介绍模拟结果，显示该设施的预期性能。
2018-03-05 physics.acc-ph
A fully plasma based electron injector for a linear collider or XFEL
本文提出一种全等离子体电子注入器方案，利用非匹配驱动束在非线性吹出区自聚焦引发自注入，通过PIC模拟证明可产生20 GeV以上、低能散、低发射度、高效率的高质量电子束，适用于未来线性对撞机或XFEL。
2024-06-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
An FFAG Accelerator for Project X
下一代高能物理实验需要多GeV能量范围内的高强度质子，以有效地产生次级束。费米实验室的长期未来需要一个8 GeV的质子源，在不久的将来为2 MW中微子束源的主注入器提供能量，并为未来的中微子工厂或μ子对撞机提供4 MW脉冲质子束。我们注意到，一个3GeV的连续波直线加速器匹配到一个3- 8 GeV的FFAG环可以提供这两个任务的需要，以及连续波3GeV的实验束，将是一个自然和负担得起的方案。我们提出了可能的方案的细节，并概述了未来的设计和研究方向。
2012-03-08 physics.acc-ph
An 800-MeV superconducting LINAC to support megawatt proton operations at Fermilab
自2013年夏天以来，美国对高能物理优先事项进行了积极的讨论，导致费米实验室对现有加速器综合体未来发展的计划发生变化。特别是，X项目的范围缩小到在项目第一阶段支持长基中微子设施。该设施的名称改为PIP-II（质子改进计划）。这个新设施是现有质子改进计划的合理扩展，旨在使费米实验室的助推器和主注入器（MI）的平均功率增加一倍。它的设计和所需的研发与X项目密切相关。本文讨论了这一新设施的目标和变化的项目X直线加速器介绍，以支持这些目标。
2015-02-05 physics.acc-ph
Impedance reduction of the High-frequency Cavities in the CERN PS by Multi-harmonic Feedback
在“大型强子对撞机注入器升级”（LIU）项目的框架内，欧洲核子研究中心的质子同步加速器（PS）正在准备作为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的预注入器。在20 MHz，40 MHz和80 MHz的RF系统需要纵向束操纵，以提供25 ns的聚束间距和短聚束在转移到超级质子同步加速器（SPS）。在这些腔中的束流感应电压引起瞬态束流加载和不受控制的纵向发射度爆破。为了降低功率放大器周围的宽带反馈无法达到的阻抗，开发并调试了一种新的多谐波反馈。基于窄带滤波器分别处理每个旋转频率谐波，考虑到腔传递函数的相位，可以在加速期间动态地调整这些谐波处的反馈相位。示出了LHC型光束的纵向光束质量的有益效果。
2019-10-15 physics.acc-ph
Linear accelerators
射频直线加速器可用作同步加速器的注入器，也可用作产生强粒子束的独立加速器，因为它们能够以高重复率加速高束流。本讲座介绍了它们的主要特点，回顾了直线加速器中使用的不同类型的加速结构，并介绍了直线加速器束流动力学的主要特点。在此基础上，提出了现代质子直线加速器的结构，特别强调了高能和高束流功率的应用。
2013-03-27 physics.acc-ph
Continuous-Wave Operation at 30 MV/m of a Superconducting Radio-Frequency Gun Cryomodule with an Exchangeable Cathode Plug
Michigan State University（密歇根州立大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e.V.（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
针对LCLS-II-HE低发射度注入器，开发了185.7 MHz SRF电子枪低温模块，采用可更换阴极插头系统，在30 MV/m阴极场下实现连续波运行，且插头更换后性能无退化，显著优于以往系统。
2026-10-05 physics.acc-ph
Nanosecond Radio-Frequency Pulse Driven Photogun for Very Hard X-ray Free-electron Laser
SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本文提出CUPID光枪，利用高功率纳秒射频脉冲产生高电场，实现高亮度电子束，通过模拟展示其与LCLS铜加速器自由电子激光结合可产生40keV以上的极硬X射线脉冲。
2026-04-30 physics.acc-ph
Profile Monitor SEM's for the NuMI Beam at FNAL
主注入器（NuMI）项目的中微子将从FNAL主注入器中提取120 GeV的质子，每1.9秒溢出4 E13质子，溢出8.56微秒。我们设计了二次发射监测器（SEM）探测器来测量质子束流传输线上的束流轮廓和束晕。SEM？5 μ m厚的Ti箔在1？mm或0.5？mm间距条带，导致光束损失约5E-6。我们讨论的机械设计方面，预期的束流加热的计算，并在8 GeV的运输线MiniBoone在FNAL的束流测试的结果。
2004-05-05 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
PXIE Optics and Layout
Project X注入器实验（PXIE）将作为Project X前端的原型。其目的是验证Project-X的设计，并降低技术风险，已知主要与前端有关。PXIE将把1 mA CW束加速到约25 MeV。它将包括一个离子源，LEBT，CW脉冲，MEBT，两个SC低温模块，诊断部分和束流收集器。位于MEBT部分的逐束斩波器将允许形成任意束结构。PXIE在某种程度上偏离了当前的Project-X前端概念，因为它提供了额外的仪器，并依赖于减少的用于束流斩波的冲击器数量;诊断部分还包括一个RF分离器，以允许研究去除的束流的消光。本文讨论了主要的要求和限制，激励设施布局和光学。如果需要，将根据PXIE获得的操作经验对项目X前端设计进行最终调整。
2013-01-30 physics.acc-ph
Ultra-High Brightness Electron Beams from Very-High Field Cryogenic Radio-frequency Photocathode Sources
由SLAC-UCLA合作进行的在低温下操作的RF铜结构的最新调查显示，最大表面电场显著增加到500 MV/m。我们研究使用这些领域，使非常高的领域低温光注入器，可以达到超过一个数量级的峰值电子束亮度增加。我们提出的束流动力学研究相关的X射线自由电子激光注入器，使用开始到结束的模拟，显示高亮度和低发射度的这个源，使操作的紧凑型自由电子激光达到光子能量为80千电子伏。讨论了利用微聚束技术在压缩过程中保持光束亮度的问题。虽然在高场亮度的增益是由于发射电流密度的增加，但由于低温操作中固有阴极发射度的降低，亮度的进一步增加也是可能的。虽然这种类型的低温超高场光电注入器的最初建议强调S波段设计，但在C波段工作可能会带来许多潜在的优点。我们研究的问题，在C波段的实验实施，以及这种类型的设备在未来的硬X射线自由电子激光，如MaRIE的预期性能。
2018-01-21 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
High Current H2+ Cyclotrons for Neutrino Physics: The IsoDAR and DAE δALUS Projects
预计使用H2+离子将减轻加速回旋加速器中非常高的电流的两个主要障碍，这是由于注入时较低的空间电荷和剥离提取。这些回旋加速器计划在800 MeV/amu的峰值电流为10粒子毫安，可以产生足够的中微子通量，用于中微子振荡和CP破坏的静止衰变（DAR）研究。注入回旋加速器，在60 MeV/amu也可以提供足够的流量的电子反中微子从8Li衰变无菌中微子搜索在现有的液体闪烁体探测器在KamLAND或SNO+。本文概述了设计和建造这些机器的程序。
2012-10-13 hep-ex 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
An Upgrade Path for the Fermilab Accelerator Complex
PIP-II项目及其超导直线加速器的完成将为LBNF/DUNE中微子物理设施提供高达1.2兆瓦的束流功率。它还将能够直接从直线加速器产生高功率光束，这些光束也可用于低能粒子物理实验，例如将光束导向费米实验室的μ子园区。然而，对DUNE的束流功率的任何进一步的重大升级都将受到该设施现有助推器同步加速器的限制。为了将DUNE的功率增加两倍，将需要一个新的加速器布置来为不包括助推器的主喷射器提供动力。在下文中，一个路径升级费米实验室加速器复合体，使束流功率为2.4兆瓦的DUNE，使用一个新的快速循环同步加速器加上能源升级的PIP-II直线加速器。该路径包括能够激发一个新的低能量，非常高功率的光束传输系统的实验，可以解决助推器更换科学工作组提出的大部分科学计划。它还允许未来的可能性从主喷射器超过2.4兆瓦高达大约4兆瓦。
2022-03-11 physics.acc-ph
Project PROMETHEUS: Design and Construction of a Radio Frequency Quadrupole at TAEK
PROMETHEUS项目正在设计和开发一个4叶片射频四极杆（QF）及其H+离子源、一条低能束流传输线和诊断部分。该项目的主要目标是实现低能离子加速到1.5 MeV，加速时间短于2米。等离子体离子源正在开发中，以产生20 keV，1 mA的H+束。离子源，传输和束流动力学的模拟结果一起与新开发的设计代码DEMIRCI进行分析研究。模拟结果表明，在下游1.7 m处，能量为1.5 MeV的束流传输率可达99%。作为第一阶段，将为低功率RF特性构建一个铝合金原型，即所谓的冷模型。在这方面的贡献，该项目的地位，设计考虑因素，模拟结果，各种诊断技术和制造问题进行了讨论。
2015-04-28 physics.acc-ph
Progress with PXIE MEBT Chopper
提供多种聚束模式的能力对于X项目同时为多个实验提供中波范围波束的概念至关重要。这种能力将通过中能束流传输（MEBT）斩波系统实现，该系统将根据预编程的逐束流选择将初始5mA、2.1 MeV CW 162.5 MHz束流的所有束流的80%转移到吸收器。被认为是最具挑战性的组件之一，斩波系统将在项目X注入器实验（PXIE）设施进行测试，该设施将在费米实验室建造，作为项目X前端的原型。聚束偏转将由两组相同的行波冲击器同步工作。目前，两个版本的冲击器正在研究：一个螺旋200欧姆结构与开关型500 V的驱动器和平面50欧姆结构与线性250 V放大器。本文将描述斩波系统的计划和功能规格的冲击，目前的电磁测量模型的结果，讨论可能的驱动程序的计划，并显示一个概念性的机械设计。
2013-01-23 physics.acc-ph
Modelling challenges of the high power cyclotrons for the DAE$δ$ALUS project
设计研究，加速器模块的基础上，能够加速H $_2^+$分子的注入式回旋加速器和超导环形回旋加速器，提出。H $_2^+$分子被箔剥离，产生质子束，最大能量为800 MeV，束功率为8 MW（CW）。该束流将被发送到束流收集器，在那里中微子将从静止的π介子和μ子衰变中产生，用于地下科学实验室- DAE $δ$ ALUS的$δ_{CP}$静止衰变实验。我们讨论了H $_2^+$分子在加速方面的优势，并给出了精确的束流动力学模拟。提取和光束损失。通常，束流损失是这种高功率回旋加速器设计中最具挑战性的部分之一，并且必须在设计的早期就解决。我们还解决了H $_2^+$解离和剥离过程，这是DAE $δ$ ALUS设计中的另外两个特征性挑战。
2012-08-31 hep-ex physics.acc-ph
Neural Networks as Effective Surrogate Models of Radio-Frequency Quadrupole Particle Accelerator Simulations
本文提出基于Julia和GPU训练的神经网络替代模型，以20万样本实现RFQ仿真所有输出参数<6%误差，并用于多目标优化选择最优设计。
2024-03-15 physics.acc-ph physics.comp-ph
