Fermilab experience of post-annealing losses in SRF niobium cavities due to furnace contamination and the ways to its mitigation: a pathway to processing simplification and quality factor improvement
研究了高温处理后高压水冲洗对超导射频（SRF）铌腔的影响。目的是通过消除材料去除步骤后炉处理，同时保持或改善RF性能，提供典型腔体处理序列的成本有效的替代方案。在800- 1000 ℃的温度范围内，对不同条件的起始基底进行了研究：大颗粒和细颗粒，电抛光（EP）和离心桶抛光（CBP）到镜面光洁度。一个有趣的晶粒尺寸上的performance. Cavity结果和样品表征的影响表明，炉污染物导致腔性能差，并找到了一个实用的解决方案，以防止表面污染。无污染腔体的剩余电阻值约为1 nOhm或更低。这些结果导致更经济有效的处理和改进的RF性能，并且与CBP结合，开辟了无酸处理的潜在途径。
2013-05-16 physics.acc-ph
5 (Upgradable to 25 keV) Free Electron Laser (FEL) Facility
利用再循环超导射频（SRF）直线加速器（linac）的自由电子激光（FEL）设施提供了实现比类似成本的非再循环直线加速器大大约五倍的光子能量的机会。> 4GeV SRF，cw，电子直线加速器可用于驱动产生5keV光子的FEL。SLAC国家加速器实验室，能源部（DOE）的基础能源科学（BES）实验室，建议在现有的直线加速器隧道的一部分，利用4 GeV的非循环，SRF，直线加速器。>对于与拟议的SLAC战略类似的初始投资，再循环SRF直线加速器系统可以提供5 keV光子能量的4 GeV电子，并提供25 keV光子能量的升级路径。约占初始投资三分之一的进一步支持将为额外的SRF直线加速器和低温能力提供升级资金，足以提供与欧洲XFEL相匹配的25 keV光子的电子能量。
2013-11-01 physics.acc-ph
ASTA at Fermilab: Accelerator Physics and Accelerator Education Programs at the Modern Accelerator R&D Users Facility for HEP and Accelerator Applications
我们目前和计划的束流物理研究计划和加速器教育计划在先进的超导测试加速器（ASTA）在费米实验室。
2014-09-18 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 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
Rapid-Cycling Synchrotron for Multi-Megawatt Proton Facility at Fermilab
费米实验室加速器复合体为各种固定目标科学计划提供强烈的高能质子束，包括旗舰长基线中微子计划。随着深地下中微子实验（DUNE）和长基线中微子设施（LBNF）计划的出现，费米实验室质子设施的2.4兆瓦束流功率升级有很强的动力。我们表明，费米实验室质子设施可以达到2.4~MW与一个新的快速循环同步加速器（RCS），以取代费米实验室助推器，我们提供了一个全面的技术分析的RCS为基础的设施设计。过去在费米实验室助推器、J-PARC RCS和橡树岭SNS的设计工作和操作经验被用来为设计提供强有力的经验先例。我们提供了一个参数的研究滑移堆积积累，RCS提取能量，空间电荷的限制，束管孔径，涡流加热，注入箔加热，和晶格光学。长基线中微子计划的2.4兆瓦的基准是独立于以前提出的多GeV直线加速器计划，但我们评估的影响直线加速器升级将对RCS性能。
2019-05-10 physics.acc-ph
Versatile Multi-MW Proton Facility with Synchrotron Upgrade of Fermilab Proton Complex
DUNE/LBNF是一个国际性的几十年物理计划，用于前沿中微子科学和质子衰变研究[1]，预计将成为费米实验室的旗舰粒子实验。
2022-03-16 physics.acc-ph
The Advanced Superconducting Test Accelerator (ASTA) at Fermilab: A User-Driven Facility Dedicated to Accelerator Science \& Technology
费米实验室目前正在建造一个超导电子直线加速器，最终将作为加速器科学的用户驱动设施的骨干。这篇文章描述了加速器，并总结了使研究推力。有关该设施的详细说明，请参见[ \url{http://apc.fnal.gov/programs2/ASTA_TEMP/index.shtml} ]。
2013-04-01 physics.acc-ph
Project X and a muon facility at Fermilab
介绍了一个综合计划，从助推器时代的μ子实验开始，继续与2兆瓦的目标站，4 GeV的中微子工厂和3 TeV的μ子对撞机，所有由X项目驱动。这一想法为费米实验室的强度和能量前沿提供了一种综合方法。
2012-07-05 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
Status and specifications of a Project X front-end accelerator test facility at Fermilab
本文介绍了X计划加速器试验装置的建设和运行情况。该设施的目的是用于受益于波束测试的项目X组件开发活动以及需要325 MHz或650 MHz RF功率的任何开发活动。它目前包括一个H-束线，一个325兆赫超导腔测试设施，一个325兆赫（脉冲）射频电源，和一个650兆赫（CW）射频电源。本文还讨论了一些具体的项目X组件，将在设施进行测试。
2012-08-16 physics.acc-ph
Commissioning and Operation of FAST Electron Linac at Fermilab
我们报告了费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的1.3 GHz超导RF电子直线加速器的束流调试和首次运行的结果。直线加速器的建设已经完成，机器于2017年投入使用。在ILC型SRF低温装置上获得了最大束流总能量约300 MeV，能量增益为250 MeV的记录。调整光注入器以产生频率为3 MHz、重复率为1 Hz的200 pC聚束串。本报告描述了机器调试的各个方面，例如SRF低温恒温器的调谐和束流光学优化。我们还提出了在两个月的运行，包括尾场的研究，先进的光束相空间操纵寄生进行的实验计划的亮点。
2018-11-09 physics.acc-ph
Measurements and calculations of air activation in the NuMI neutrino production facility at Fermilab with the 120-GeV proton beam on target
本文介绍了在高能质子加速器上进行的空气活化的测量和计算。在室外释放的放射性核素的数量取决于运行情况，包括设施内空气交换的细节。为了提高空气活化水平的预测，MARS 15蒙特卡罗代码放射性核素生产模型进行了修改，用于这些研究。测量完成基准的新模型，并验证其用于优化研究的新的DUNE实验在长基线中微子设施（LBNF）在费米实验室。最重要的放射性核素- $^{11}$ C、$^{13}$ N、$^{15}$ O和$^{41}$ Ar -的实测产生率与改进的MARS 15程序计算的结果吻合得很好。
2017-11-30 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
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
Experiment and simulations of sub-ps electron bunch train generation at Fermilab photoinjectors
最近，在费米实验室A0光电注入器上，利用横向-纵向相空间交换光束线，实验上实现了亚皮秒时间结构的电子束团串的产生。束团训练的时间分布可以很容易地调节，以满足现代加速器束流应用的要求。在本文中，我们报告的A0束流列车实验，并探讨了这种技术的可能扩展到更短的时间尺度在费米实验室SRF加速器测试设施，超导线性电子加速器目前正在建设中的NML大楼。
2012-01-27 physics.acc-ph
Design Considerations for Fermilab Multi-MW Proton Facility in the DUNE/LBNF era
Fermilab已经提交了两份Snowmass白皮书，内容涉及未来DUNE/LBNF的2.4~MW升级，其中包括PIP-II直线加速器的2 GeV扩展和新的快速循环同步加速器的建设。本文总结了这两个场景之间的关系，强调共同点，并跟踪其原始设计问题的差异。除了对两个2.4~MW升级方案的高度总结外，还简要讨论了分段、光束线能力、后续升级和相关研发。我们正在提出一个强有力的计划，以解决与每个场景相关的各种挑战，并选择最适合在未来几年提供质子束的概念。
2022-03-15 physics.acc-ph
Operational Experience of the NML Cryogenic Plant at the FAST Test Facility
本文介绍了FAST设施中NML低温装置的组成与运行经验，涵盖其冷却系统、加速器配置及四次科学运行的可用性指标、性能数据和常见故障。
2025-06-25 physics.acc-ph
Fermilab PXIE Beam Diagnostics Development and Testing at the HINS Beam Facility
费米实验室正在计划建造X项目直线加速器的原型前端。X计划的注入器实验（PXIE）有望将1mA连续波H束加速到30MeV.该项目的一些主要目标是测试连续波整流器和H源、宽带逐束团束流斩波器和低能超导直线加速器。这种加速器的成功表征和操作对束线诊断提出了严格的要求。这些关键的束流测量包括束流电流、束流轨道、束流相位、束流长度、束流横截面和发射度、束晕和束尾以及宽带斩波器的消光性能。本文介绍了PXIE束流测量要求和仪器研制计划。还介绍了在费米实验室高强度中微子源（HINS）束设施测试其中许多仪器的计划。由于HINS已经是一个操作加速器，利用HINS进行仪器测试可以更快地开发所需的PXIE诊断。
2013-01-28 physics.acc-ph
Application Of The ASME Boiler And Pressure Vessel Code In The Design Of SSR Cryomodule Beamlines For PIP-II Project At Fermilab
这篇文章报道了用于连接SRF腔和SSR Cryomobile光束线中超导聚焦透镜的主要部件的设计，该光束线是在费米实验室的PIP-II项目框架内开发的。本文的重点是根据ASME锅炉和压力容器规范对边缘焊接波纹管进行设计和试验。还将介绍在洁净室中组装波纹管，在高真空、低温环境中运行所进行的鉴定活动，以及从磁性角度对其进行的表征。
2022-09-02 physics.acc-ph
Prospects For A Muon Spin Resonance Facility In The Fermilab MuCool Test Area
本文研究了重新利用MuCool测试区（MTA）光束线和实验大厅来支持Muon自旋共振（MuSR）设施的可行性，这将使其成为美国唯一的此类设施。本报告回顾了TRIUMF、PSI和RAL研究和实际实施的基本μ子生产概念及其在MTA设施中的应用。两种方案被确定为可行。一个是具有单个次级μ介子束线的初始最小屏蔽和资本成本投资阶段，该次级μ介子束线利用现有的高强度束吸收器，另一个是升级阶段，该升级阶段实现优化的生产目标堆、接近的高强度吸收器和优化的次级μ介子线。提出了一种独特的方法，它将H-束的宏脉冲切割或剥离成微脉冲子结构-μ子产生定时方案-这允许在直线加速器环境中进行μ子自旋共振实验。有了这种定时方案，并注意目标设计和次级束收集，MTA可以主持启用和竞争性μ子自旋共振实验。
2018-06-12 physics.acc-ph
Tests Of The Extended Range SRF Cavity Tuners For The LCLS-II-HE Project*
LCLS-II HE超导直线加速器通过同时支撑多条波荡器线，可以产生多能束流。这可以通过在离频失谐模式下使用腔SRF调谐器来实现。在费米实验室的验证低温恒温器（vCM）和CM 1中，在2 K下对这种离频操作方法进行了测试。在这两种情况下，调谐器实现了-565 $\pm$ 80 kHz的频移。本研究将讨论腔频率在每一个步骤，因为它是组装在低温制冷剂串，最后当它被测试在2 K。跟踪谐振腔频率有助于使调谐器达到这种大的频移。将介绍装配过程中调谐器设置的具体步骤。
2022-08-12 physics.acc-ph
Development of a machine protection system for the Superconducting Beam Test Facility at Fermilab
费米实验室目前正在建设的超导射频束测试设施将产生能够在异常加速器脉冲的情况下损坏加速结构和束线真空室的电子束。该加速器的设计能力为每个宏脉冲可产生多达3000个聚束，重复频率为5Hz，束流能量为1.5 GeV。在束团电荷为3.2nC时，它能维持72KW的平均束流功率。在全强度下操作将在铌材料中沉积足够的能量以接近2500 °C的熔点。在早期阶段，仅安装了3个低温模块，该设施将能够产生810 MeV的电子束能量和接近40 KW的平均束功率。在任何一种情况下，都需要一个强大的机器保护系统（MPS）来减轻由于这种大的损坏潜力造成的影响。本文将描述正在开发的MPS系统，系统要求和考虑中的控制问题。
2012-09-28 physics.acc-ph
Status of the High Field Cable Test Facility at Fermilab
费米实验室与劳伦斯伯克利国家实验室联合建造15T背景场的高场垂直磁体测试装置，由美能源部多部门资助，可服务多领域超导测试，本文介绍其建造等各方面进展。
2023-02-16 physics.acc-ph
The Project-x Injector Experiment: A Novel High Performance Front-end For A Future High Power Proton Facility At Fermilab
一个多兆瓦质子设施，X项目，已被提出，目前正在费米实验室开发。我们正在进行一项研究和开发计划，旨在对X项目前端的关键部件进行综合系统测试。该项目被称为X项目喷射器实验（PXIE），是X项目研发计划的一个重要组成部分。该项目的成功完成将验证项目X前端的概念，从而最大限度地减少项目X中的主要技术风险因素。PXIE目前正在费米实验室建设，将在12 -17财年完成。PXIE将包括一个氢离子源，一个CW 2.1-MeV的电子束和两个可提供高达25 MeV的能量增益，平均束流为1 mA（可扩展到2 mA）的超导RF（SRF）低温模块。成功的系统测试还将证明新型前端技术的可行性，这些技术有望在X项目之外找到应用。
2014-09-18 physics.acc-ph
Feasibility study of channeling acceleration experiment at the Fermilab ASTA facility
晶体沟道技术为加速器领域提供了各种机会，并为能源前沿的未来HEP对撞机提供了高梯度（TV/m）加速的可行性。沟道加速的主要挑战是，最终的加速梯度可能需要高功率驱动器在硬X射线制度（~ 40 keV），超过那些可想象的X射线到今天，虽然X射线激光可以有效地激发固体等离子体和加速晶体通道内的粒子。此外，在如此高的外部激发场下，只有一次性晶体加速器是可能的，该外部激发场将超过破坏原子结构的电离阈值，因此加速将仅在晶格完全解离之前的短时间内发生。碳基纳米结构以其广泛的柔韧性和优越的物理强度具有巨大的潜力，可以应用于沟道加速。本文介绍了束流驱动沟道加速的概念与碳纳米管和讨论可行的实验与先进的超导测试区（ASTA）在费米实验室和超越。
2015-02-06 physics.acc-ph
An 8 GeV Linac as the Booster Replacement in the Fermilab Power Upgrade: a Snowmass 2021 White Paper
本文提出用 8 GeV 直线加速器替代费米实验室增强器，通过扩展 PIP-II 至 2 GeV 并新建 1300 MHz SRF 段至 8 GeV，将 DUNE 中微子束流功率提升至 2.5 MW 以上。
2023-06-02 hep-ex physics.acc-ph
Spectral Brilliance of Parametric X-rays at the FAST facility
我们讨论了在费米实验室的FAST（费米实验室加速器科学与技术）设施的新的光注入器的参数X射线的产生。这些实验将在沟道X射线辐射实验之外进行。低发射率的电子束使该设备成为产生明亮X射线的有前途的来源。我们讨论了理论模型，给出了不同条件下的强度谱、能量和角宽度以及光谱亮度的详细计算。我们还报告了预期的结果与参数X射线产生的同时沟道条件下。
2015-06-22 physics.acc-ph
Optimization Studies for the Long-Baseline Neutrino Facility at Fermilab
深层地下中微子实验和长基线中微子设施（DUNE-LBNF）自2010年代初以来一直在费米实验室开发[1]。目前，美国能源部（DOE）正在进行全面审查-关键决定2（CD-2）-计划于2022年年中进行。DUNE的主要科学目标是对中微子振荡进行全面调查，以测试轻子部分的CP破坏，确定中微子质量的顺序，并测试三中微子范式（电子、μ子和τ中微子）。LBNF将利用新的800 MeV超导直线加速器在中微子产生靶上提供120 GeV质子束，该超导直线加速器预计将于2027年完成[2]。中微子束线是LBNF的核心组成部分，它利用了靶和喇叭系统、衰变管、强子吸收器和其他系统。目前，作为无数次迭代的结果，存在一个1.5米的石墨靶和由三个喇叭组成的聚焦系统的优化设计。进一步优化能量沉积和放射性计算，对CD-2和超越。本文描述了最新MARS 15 [3]优化研究的结果。
2022-10-14 physics.acc-ph
Radiation Shielding Analysis for the PIP-II Linac at Fermilab
质子改进计划II（PIP-II）[1]是费米实验室开发的，为实验室的实验提供强大的质子束。一个800兆电子伏的超导直线加速器-该项目的核心-目前正在建设中的巴达维亚，伊利诺伊州（美国）。完成后，超导直线加速器将成为费米实验室长基线中微子设施（LBNF）所需的1.2 MW（第1阶段）和2.4 MW（第2阶段）质子束的起点[2]。由于在加速器部件中不可避免地损失一部分束流，在正常运行和事故期间，在加速器隧道中将产生一定水平的辐射。本文研究加速器装置的辐射屏蔽设计。
2023-01-19 physics.acc-ph
A Wire Position Monitor System for the 1.3 GHZ Tesla-Style Cryomodule at the Fermilab New-Muon-Lab Accelerator
费米实验室新μ子实验室大楼的束流测试设施的第一台低温恒温器目前正在进行射频调试。在其他诊断系统中，氦气返回管与连接的1.3 GHz SRF加速腔的横向位置是使用拉伸线位置监测系统沿~15 m长的模块测量的。概述了焊线位置监测系统技术，以及在初始模块冷却时和进一步测试期间取得的初步结果。由于测量系统提供了高分辨率，我们还讨论了用作振动探测器的选项。
2012-09-21 physics.acc-ph
First high gradient test results of a dressed 325 MHz superconducting single spoke resonator at Fermilab
一个新的超导RF腔测试设备已在费米实验室投入使用，并首次测试了325 MHz，β = 0.22的超导单辐腔，该腔配有氦护套和原型调谐器。该设施的描述和结果的全梯度，CW腔测试与高Qext驱动耦合器的报告。对Q病和外加磁场的敏感性进行了研究。将结果与在氢气脱气和焊接到氦气夹套中之前获得的裸腔结果进行比较。
2012-02-07 physics.acc-ph
Commissioning And First Results From The Fermilab Cryomodule Test Stand
一个专门用于超导辐射（SRF）低温试验的新试验台CMTS 1已经投入使用，目前正在费米实验室运行。第一个在该设施中冷却和供电的设备是在费米实验室为LCLS-II组装的原型1.3 GHz低温恒温器。我们描述了CMTS 1的演示功能，报告了调试过程中采取的步骤，概述了第一次测试结果，并调查了未来的计划。
2018-05-07 physics.acc-ph
Low-impedance stripline kicker for the transverse instability suppression system of the synchrotron radiation facility "SKIF" light source
针对第四代同步辐射光源SKIF的逐束团横向反馈需求，本文设计并分析了一种兼顾制造性、冲击均匀性与低阻抗的带状线冲击器，且其长度可兼作束流位置监测器。
2025-10-20 physics.acc-ph
Fermilab Cryomodule Test Stand RF Interlock System
一个联锁系统已被设计为费米实验室低温模块测试台（CMTS），一个测试台的低温模块将用于即将到来的直线加速器相干光源2（LCLS-II）项目在SLAC。互锁系统具有8个独立的子系统，每个超导RF腔和固态放大器（SSA）对一个。每个系统监控几个设备，以检测故障条件，如波导中的电弧或SRF系统的淬火。此外，每个系统可以通过定向耦合器监测在腔耦合器处看到的RF功率来检测故障状况。在发生故障的情况下，每个系统都能够（通过快速RF开关）移除放大器的RF信号，并关闭SSA。此外，每个输入信号都可以通过Fermilab设计的数字化板和MVME 5500处理器进行远程查看和记录。
2017-04-28 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
Design of the LBNE Beamline
长基线中微子实验（LBNE）将利用位于费米实验室的光束线设施，在中微子物理学方面开展引人注目的研究计划。该设施将向位于南达科他州桑福德地下研究设施（Sanford Underground Research Facility）的探测器发射宽波段中微子束，距离约1,300公里。该设施的主要组成部分是一条初级质子束线和一条中微子束线。初级质子束（60 - 120 GeV）将从费米实验室主注入器的MI-10部分提取。中微子是在质子撞击固体靶后产生的，并产生介子，介子被符号选择，随后被一组磁角聚焦到204米长的衰变管中，在那里它们主要衰变为μ子和中微子。该设施的参数是在考虑到物理目标、空间和放射性限制以及在费米实验室运行NuMI设施所获得的经验的情况下确定的。初始束流功率预计约为1.2 MW，但该设施设计为可在2.3 MW运行时运行。我们在这里讨论的设计和相关的挑战的状态。
2015-02-05 physics.acc-ph
Status of the Top Plate and Anticryostat for High Field Cable Test Facility at Fermilab
本文报告了费米实验室高场垂直磁体测试设施（HFVMTF）中顶板组件和防低温恒温器的现状，该设施用于高磁场下测试高温超导电缆及磁体模型。
2024-03-19 physics.acc-ph physics.app-ph
Accelerator Complex Evolution at Fermilab
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文概述美国最大强子加速器设施为支持中微子研究而进行的重大改造，讨论相关项目及其对加速器界的影响。
2026-06-25 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
Field Emission Analysis in SRF Cavities for PIP-II Using GEANT4
本研究针对PIP-II项目SRF腔的场发射问题，通过Geant4模拟分析FE诱导辐射，结合辐射诊断提升准确性与探测器定位，以优化腔体制备、组装及测试，保障交付无FE的低温模块。
2025-11-19 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
200 MV Record Voltage Of vCM And LCLS-II-HE Cryomodules Production Start At Fermilab
直线加速器相干光源（LCLS）是SLAC国家加速器实验室的X射线科学设施。LCLS-II项目（LCLS的升级）正处于调试阶段; LCLS-II-HE（高能）项目是该设施的另一个升级，可实现更高的能量运行。利用低温模块中的超导射频（SRF）腔加速电子束。计划为LCLS-II-HE项目建造24个1.3 GHz标准低温模块和一个1.3 GHz单腔聚束捕获腔（BCC）低温模块。其中14个标准低温模块和BCC计划在费米实验室组装和测试。标准低温制冷部件的安装已接近完成。第一台LCLS-II-HE低温冷冻机（称为验证低温冷冻机（vCM））在费米实验室组装和测试。费米实验室已经完成了第二台低温恒温器的组装。本文介绍了费米实验室LCLS-II-HE低温制冷机的生产状况，强调了根据LCLS-II的成功、挑战、缓解措施和经验教训所做的更改;通过出色的vCM结果验证了更改。
2022-08-26 physics.acc-ph
Beam Phase Retrieval based on Higher Order Modes in Cylindrical SRF Cavities
在许多加速器应用中，相对于超导腔内加速RF场的束相位的控制是重要的，并且对于自由电子激光设施尤其重要。作为标准实践，相位通常从相对于定时参考的射束感应瞬态场推断。我们在这里报告的替代和新颖的手段，光束相位确定的基础上，光束激励的高阶电磁模式和加速电磁模式，这是方便地从同一耦合器。该模式是免疫的电子束偏移，因此是最适合的任务。一个耦合电路模型被用来协助开发和快速评估的设施的方法。基于电路模型的仿真表明，该系统的分辨率关键取决于信噪比。在德国的欧洲XFEL进行了基于束流的测量和测试装置。基于这种新方法，我们通常获得0.1°的分辨率。使用当前设置观察到的最佳分辨率为0.03°。这些结果与电路模型的预测结果吻合得很好。这里调查的系统可以用来提供诊断信息，目前在欧洲XFEL LLRF系统。为此，相关的电子设备正在开发中。该监测仪是同类产品中的第一个，可以提供相对于RF场的射束相位的直接和在线测量。
2018-05-14 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
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
Design of a high-power compact SRF linac for industrial applications of e-beam irradiation
费米实验室开发了一种新的概念，用于工业电子直线加速器使用Nb3Sn涂层技术和传导冷却。这些传导冷却直线加速器可以在连续波操作中产生高达10 MeV的电子束能量，并通过组合几个模块来达到更高的功率（>=1 MW）。我们的机器结构紧凑，重量轻，可安装在移动平台上，有望实现新的现场环境修复应用，如城市地区的废水处理、X射线医疗设备灭菌和创新的路面应用。在本文中，我们突出了这样一台机器的1兆瓦设计的几个方面。详细计划见Dhuley等人（2022）Phys.Rev.Accel.梁25，041601。
2022-08-02 physics.acc-ph physics.ins-det
Design Of The LBNF Beamline
长基线中微子设施（LBNF）将利用位于费米实验室的光束线，提供足够强度和适当能量范围的中微子束，并将其瞄准深地下中微子实验（DUNE）探测器，该探测器位于南达科他州铅的SURF设施的地下深处。初级质子束（60-120 GeV）将从费米实验室主注入器的MI-10部分提取。当质子与固体靶相互作用产生介子时会产生中微子，介子随后会被磁角聚焦到194米长的衰变管中，在那里它们会衰变成μ子和中微子。该设施的参数确定考虑到物理目标，空间和放射性的限制，并通过运行在费米实验室的NuMI设施所获得的经验。Beamline设施的设计初始运行质子束功率为1.2兆瓦，有能力支持升级到2.4兆瓦。LBNF/DUNE于2015年11月获得CD-1批准。我们在这里讨论设计状态和相关的挑战，以及在确定设施基线之前的研发和改进计划。
2017-04-14 physics.acc-ph
Radiation shielding calculations for MuCool Test Area at Fermilab
MuCool测试区（MTA）是一个直接来自费米实验室直线加速器的强流原束设施，用于测试热沉积和与正在开发的用于冷却强流μ子束的液氢靶相关的其他技术问题。在屏蔽研究中，使用MARS 14代码对MuCool试验区进行蒙特卡罗辐射屏蔽计算，包括目标大厅和周围护堤的下游部分、入口坑、服务大楼和停车场，并在拟议MTA实验配置的背景下进行讨论。
2004-06-15 physics.acc-ph
Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF) and Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) Conceptual Design Report Volume 3: Long-Baseline Neutrino Facility for DUNE June 24, 2015
LBNF/DUNE概念设计报告的这一卷涵盖了DUNE的长基线中微子设施，并描述了LBNF项目，其中包括费米实验室的光束线的设计和建造，费米实验室和SURF的常规设施，以及DUNE远探测器所需的低温恒温器和低温基础设施。
2016-01-21 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Beam Phase Space Tomography at FAST Electron Linac at Fermilab
FAST直线加速器已于2017年投入使用。该装置的实验计划需要具有良好定义的属性的高质量光束。光电注入器处的螺线管场、激光光斑形状、空间电荷力和其他效应可以扭曲光束分布并引入耦合。这项工作提出了一个耦合的4D情况下的束相空间层析成像的结果。将射束在两个平面中旋转180度，其中七个四边形，并且来自YaG屏幕的图像用于执行射束分布的基于SVD的重建。
2018-11-09 physics.acc-ph
High-$Q_0$ Treatment of CEBAF 1.5 GHz SRF Cavities
Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）
本文研究了CEBAF 1.5 GHz niobium腔的高Q₀表面处理，通过氮注入和氧合金化提升腔体质量因子，实现20 MV/m下的2×10¹⁰ Q₀值，为低温模块应用提供可行方案。
2026-03-20 physics.acc-ph
Radiation hardened beam instrumentations for multi-Mega-Watt beam facilities
2022年2月3日和4日举行了辐射加固束流仪器研讨会，以确定多兆瓦（MW）束流设施束流仪器的技术挑战。我们邀请了一位来自高能中微子束设施（CERN、Fermilab和J-PARC）、对撞机探测器组（CERN和Fermilab）、中子源设施（ESS、J-PARC和SNS）和稀有同位素束设施（FRIB）的演讲者。虽然，每个机构的操作束流参数是独特的，由于他们不同的物理目标，我们意识到，有一个共同的问题上的束流仪器。因此，将通过各设施之间的协作研发努力来解决这一问题。我们总结了研讨会的成果，并提出了未来全球努力的辐射加固束流仪器的可能研发。
2022-03-11 physics.acc-ph
Beam Physics of Integrable Optics Test Accelerator at Fermilab
费米实验室的积分光学测试加速器是一个电子储存环，旨在测试先进的加速器物理概念，包括实施非线性积分束流光学和光学随机冷却实验。该机器目前正在先进超导测试加速器设施中建造。在本报告中，我们介绍了该项目的目标和现状，并描述了机器设计的细节。特别是，我们专注于数值模拟设置的设计要求，并支持机器参数的选择。
2013-01-28 physics.acc-ph
