Spill ripple mitigation by bunched beam extraction with high frequency synchrotron motion
聚束束的缓慢提取被广泛用于减轻由于加速器磁体电源在提取的束上的波纹（也称为溢出）而形成的微结构。这尤其有助于使用慢速探测器或低提取率的实验。此外，该技术被广泛用于避免在电离室中测量的溢出物中的长间隙，这又会触发联锁。另一方面，聚束在由射频频率定义的时间尺度上产生溢出结构。此外，宏观溢出结构的持续时间高达几百毫秒，可以创建一个足够大的同步加速器调谐的同步运动。本报告的目的是研究同步调谐的影响所确定的振幅和谐波数的射频电压，另外取决于横向发射度和纵向聚束面积的循环光束以及粒子的渡越时间的分布。
2022-03-08 physics.acc-ph
Lattice Design of a Carbon-Ion Synchrotron based on Double-Bend Achromat Lens
提出了一种用于癌症治疗的正常传导碳离子同步加速器设计。晶格设计是基于双弯曲消色差透镜与额外的四极磁铁。建议的同步加速器设计紧凑，周长为55米。晶格被调谐用于在第三整数谐振处的缓慢提取，并且光学功能在考虑降低操作期间的功耗的情况下被优化。
2020-07-23 physics.acc-ph
The Twisted Spin Synchrotron
本文提出一种“8”字形扭转自旋同步加速器（TSS），通过使自旋调谐恒为零并引入部分西伯利亚蛇，避免内禀自旋共振并稳定极化，可用于极化质子加速、储存及对撞。
2024-03-28 physics.acc-ph
Electron Cloud Measurements in Fermilab Booster
费米实验室助推器同步加速器需要从每脉冲4.5x1012到6.5x1012质子的强度升级，作为费米实验室质子改进计划II（PIP-II）的一部分。由电子云效应引起的快速横向不稳定性是限制高强度性能的因素之一。根据回收器中的经验，电子云在组合功能磁体中的多匝上逐渐积累，并且可以达到比纯偶极子中大的数量级的最终强度。由于助推器同步加速器还采用了组合功能磁铁，因此必须发现任何电子云的存在。如果是这样，它对PIP-II时代助推器的影响及其缓解技术。作为第一步，电子云的存在或不存在进行了研究，使用清除聚束技术。本文介绍了实验的细节和观察的束团的光束与各种束训练结构在低和高强度和模拟结果进行PyECLOUD。
2022-08-08 physics.acc-ph
Stabilization of betatron tune in Indus-2
Indus-2是一个同步辐射源，在印度的RRCAT运行。在任何同步辐射装置中，基本上都要做到无束流损失地存储电子束。在Indus-2储存环的日常运行过程中，在积累更高的束流方面遇到了困难。经过检查，发现工作点在累积过程中偏离了其期望值。对于平滑的光束积累，在水平和垂直平面上的固定的期望调谐在避免经由谐振过程的光束损失方面起着很大的作用。这就要求在储存环中设置一个电子感应加速器调谐反馈系统，并且在设置该反馈系统后，束流积累是平稳的。本文介绍了这种反馈的细节及其工作原理。
2013-07-17 physics.acc-ph
Landau damping of transverse head-tail instabilities with a pulsed electron lens in hadron synchrotrons
脉冲电子透镜沿强子束产生一个作为纵坐标函数的电子感应加速器调谐位移，这是一个纵向失谐。横向失谐的一个例子是由于八极磁体引起的调谐偏移。本文考虑了脉冲电子透镜作为减轻头-尾不稳定性的一种措施。使用一个详细的分析描述内的弗拉索夫形式主义，纵向和横向失谐的相干特性。分析预测的粒子跟踪模拟的结果进行了比较。一个脉冲电子透镜被证明是一个源的调谐扩展与两个组件：一个静态的，导致朗道阻尼;和一个动态的，导致一个有效的阻抗修改，我们证明分析和我们的粒子跟踪模拟。有效的阻抗修改可以是重要的束流稳定性，由于设备造成的纵向失谐，特别是对于非零的头-尾模式。Vlasov形式主义扩展到包括纵向和横向失谐的组合。作为一个可能的应用在SIS 100重离子同步加速器（FAIR在GSI达姆施塔特，德国），脉冲电子透镜与八极磁铁的组合被认为是。
2022-08-02 physics.acc-ph
Identification and characterization of high order incoherent space charge driven structure resonances in the CERN Proton Synchrotron
空间电荷通常是圆形加速器中高强度和高亮度光束操作的性能限制之一。在欧洲核子研究中心的质子同步加速器（PS）中，对于$Q_y=6.25$以上的垂直调谐，特别是对于具有大的空间电荷调谐偏移的光束，观察到损耗。这里提出的工作表明，这种行为与结构共振激发的空间电荷由于高度对称的加速器晶格的PS，典型的第一代交替梯度同步加速器。实验研究表明，光束亮度和谐振谐波的损失的依赖性，和模拟研究揭示了非相干的谐振性质。此外，由空间电荷势产生的共振驱动项（RDT）的计算表明，PS的操作工作点是由多个空间电荷驱动的非相干共振包围。最后，晶格驱动和空间电荷驱动共振的测量和模拟说明了不同的行为的光束损耗取决于源的共振激发和光束亮度。
2020-05-13 physics.acc-ph
Electron Cloud Measurements in Fermilab Booster
为支撑费米实验室PIP-II强度升级目标，针对增强器同步加速器的电子云效应限制问题，采用逐束团调谐偏移测量、微波相位分析两种方法开展电子云探测，并结合PyECLOUD模拟给出对应结果。
2023-07-19 physics.acc-ph
Real-Time-Capable Betatron Tune Measurement from Schottky Spectra Using Deep Learning and Uncertainty-Aware Kalman Filtering
Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海应用物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海先进研究院）；Northwest Institute of Nuclear Technology (NINT)（中国核动力研究设计院）
本文提出一种基于深度学习和不确定性感知卡尔曼滤波的实时Betatron调谐测量方法，通过轻量级卷积神经网络实现高精度调谐提取与不确定性估计，适用于紧凑质子治疗同步加速器的快速监测。
2025-12-10 physics.acc-ph
Absence of Structure Resonances in SIS100 Tune Quadrant for Heavy Ion Fast Extraction
理解和避免空间电荷诱导的共振对于同步加速器中的长存储时间是至关重要的，因为它们会导致晕轮产生和随后的束流损失。本报告讨论了结构共振的情况下，重离子操作在SIS 100中的快速提取模式，$18.5 < Q_{x,y} < 19$预见的调谐象限。在标称横向空间电荷条件下，最大调谐偏移为$ΔQ^{SC}_y = -0.3$，对SIS 100累积平台期的光束损耗进行了模拟，补充了讨论。
2022-04-13 physics.acc-ph
Robust Betatron-Tune Measurement from Schottky Spectra: Complementary Classical and Deep-Learning Paradigms
Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海应用物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海高级研究院）
针对紧凑型医用质子同步加速器调谐测量难题，开发经典与深度学习互补的调谐估计器。经典方法通过多宽度匹配滤波器组检测边带并进行子区间估计；深度学习利用卷积神经网络将光谱转换为调谐似然图。两种方法在不同数据上表现良好，支持实时调谐测量。
2026-07-22 physics.acc-ph
Multi-turn injection into a heavy-ion synchrotron in the presence of space charge
对于重离子同步加速器，为了使用可用的机器接受度达到指定的电流，来自注入器直线加速器的有效的多匝注入（MTI）是至关重要的。MTI期间的光束损失不得超过机器保护和真空要求确定的限值。特别是对于低能量和中间电荷态离子，注入隔膜处的射束损失可导致真空的退化和射束寿命的相应减少。为了优化强光束的注入，开发了非常详细的模拟模型。除了闭合轨道凸块、晶格误差、隔板位置和其他孔径限制分量外，横向空间电荷力自洽地包含在内。空间电荷力导致最佳调谐的特征偏移和相空间密度的平滑。
2014-03-24 physics.acc-ph
Density distributions of tune shifts from space charge or beam-beam interactions in Gaussian bunches
本文解析计算了高斯束团中空间电荷或束束相互作用引起的振幅依赖频移，推导了频移密度分布的半解析形式，并用pyorbit模拟验证了IOTA中的理论预测。
2023-06-28 physics.acc-ph
Post Long Shutdown 2 CERN Proton Synchrotron Transverse Impedance Model: Description and Beam-Based Validation
针对 Long Shutdown 2 硬件升级后的 CERN PS，本文更新横向阻抗模型，并利用束流测量与 PyHEADTAIL 模拟验证阻抗、chromaticity 和空间电荷对束流稳定性的影响。
2025-05-14 physics.acc-ph
Asymmetric Influence of the Amplitude-Dependent Tune Shift on the Transverse Mode-Coupling Instability
针对MAX IV实验室3 GeV环观测到的振幅相关调谐偏移（ADTS）符号对横向模式耦合不稳定性（TMCI）的不对称影响，通过实验、mbtrack2模拟及理论计算揭示其与朗道阻尼和低同步辐射频率的关联，为低发射度储存环提供参考。
2024-04-17 physics.acc-ph
Characterization and minimization of the half-integer stop band with space charge in a hadron synchrotron
在任何强子同步加速器中，半整数共振是限制可达到的最大光束强度的最强效应之一。GSI目前正在建造的重离子超导同步加速器SIS100应该为未来的FAIR实验提供强束流。以SIS100为例，本文提出了一个定量的框架来表征半整数阻带的现实，高斯分布聚束。这项研究确定了调谐区域的梯度误差引起的半整数谐振不同的空间电荷强度的影响。我们分析的一个关键见解是，对于聚束光束，相对较小的梯度误差可以导致大的半整数阻带宽度。因此，可实现的最大聚束强度（通常称为空间电荷极限）显著降低。这与基于更简化的光束分布的文献中现有研究的结果形成对比。差异的原因是确定在高斯分布时，空间电荷变得更强，出现在较长的时间尺度上的同步加速器相关的阻带宽度增加。同步加速器运动的作用，在提供连续的发射度增长的一堆仔细检查。为了使聚束束的半整数阻带最小化，从而增加空间电荷限制，应用晶格校正：在优化过程中包括空间电荷恢复相当于常规晶格校正的结果。因此，我们发现，传统的校正工具是非常适合于提高梯度误差引起的空间电荷限制的同步加速器。
2022-06-15 physics.acc-ph
Longitudinal phase-space coating of beam in a storage ring
在这封信中，我报告了一个新的计划，束堆积没有任何束流发射度稀释使用的屏障射频系统在同步加速器。该计划的一般原则，称为纵向相空间涂层，验证的概念，通过多粒子束动力学模拟应用到费米实验室回收器，其实验演示。此外，它已被证明和说明，该方案中涉及的射频体操可用于测量的非相干同步调谐光谱的光束在障碍桶和在纵向相空间中产生一个干净的空心光束。本文提出的同步加速器束流堆积方法是同类方法中的第一种。
2015-10-29 physics.acc-ph
Measuring Tune, Chromaticity and Coupling
本章介绍了在同步加速器中测量调谐、色度和耦合的方法。在简要介绍了这些参数对机器运行的重要性之后，将给出用于确定这些参数的各种仪器和分析技术的广泛概述。
2020-05-06 physics.acc-ph physics.app-ph physics.ins-det
Head-Tail Modes for Strong Space Charge
头尾模式描述的空间电荷的调谐偏移显着超过同步加速器调谐。导出了该模式的一般方程。的模式，它们的频率，和相干增长率的空间形状进行了探索。还发现了朗道阻尼率，解释了空间电荷对横模耦合不稳定性的抑制作用。
2009-04-07 physics.acc-ph
Pbar Beam Stacking in the Recycler by Longitudinal Phase-space Coating
屏障射频桶给同步加速器中带电粒子束的纵向束动力学带来了新的挑战，同时也为束流处理带来了许多新的显着前景。在本文中，我描述了一种新的同步加速器束流堆积计划使用障碍桶没有任何发射度稀释的束。首先，我讨论的方法，称为纵向相空间涂层的一般原则。将该方案应用于回收器的多粒子束动力学模拟，有力地验证了该方法的概念和可行性。然后，我在回收机中实验性地演示了该技术，并在操作中使用它。该方案的一个副产品是它的实用性在映射的非相干同步调谐光谱的光束粒子在障碍桶和产生一个干净的空心光束在纵向相空间。这两个都在这里详细描述与插图。这里提出的波束叠加方案是同类方案中的第一个。
2013-12-30 physics.acc-ph
The Side-Effects of the Space Charge Field Introduced by Hollow Electron Beam in the Electron Cooler of CSRm
电子冷却器用于提高同步加速器中的束流质量，但它也引入了非线性电磁场，这会引起调谐漂移、调谐扩展，并可能驱动共振，导致束流损失。本文研究了空心电子注的非线性电磁场引起的频移和频散，分析了非线性电磁场的共振驱动项。并与固体电子束进行了比较。使用表1中给出的参数，对储存在CSRm中的能量为1.272 MeV的$^{238}U^{32+}$离子进行了计算。结果表明，在这种情况下，空心电子束产生的非线性场不会导致严重的共振。
2015-04-23 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
Measurement and modeling of electron-cloud-induced betatron tune shifts at the Cornell Electron-positron Storage Ring test accelerator
我们报告了在康奈尔正负电子储存环上对2.1和5.3 GeV的正电子束团串的电子云诱导的电子感应加速器调谐位移的广泛测量，这些正电子束团的数量范围在0.64 × 10^10 ~ 9.6 × 10^10之间。使用一个见证聚束与可变距离的训练和变量聚束人口的末端提供云衰减和云捏聚过程中的聚束通道的信息。我们采用蒙特卡罗模拟的反射和吸收的同步辐射光子，以确定周围的存储环的圆周吸收网站的模式。Geant 4模拟工具包用于模拟光子与束管壁的相互作用，并确定种子电子云的光电子的产生能量和位置分布。一个电子云建立模型的基础上拟合环平均的二次产额性质的真空室预测与测量的调谐位移。
2019-08-05 physics.acc-ph
Simulation Study of the Space Charge Limit in Heavy-ion Synchrotrons
本研究利用带自洽求解器的粒子追踪工具模拟重离子同步加速器SIS100的空间电荷极限，验证了非自洽模型的精度，确定了低损耗工作点与极限束团强度，并提出扩限对策。
2022-02-23 physics.acc-ph
Space-Charge Effects During Half-Integer Resonance Crossing in the CERN PSB
本文研究了CERN PSB中半整数共振$2Q_y=9$的交叉过程，探讨了空间电荷对束流包络动力学的影响，通过实验和模拟分析了共振交叉速度、空间电荷调谐扩展和共振宽度的相互作用。
2025-11-22 physics.acc-ph
Microwave Schottky diagnostic systems for the Fermilab Tevatron, Recycler, and CERN LHC
本文提出了一种基于高灵敏度缝隙波导拾波器的同步加速器束流横向和纵向特性的非侵入测量方法。该拾波器允许超过数百MHz的带宽，同时保持良好的光束灵敏度特性。宽带宽对于通过快速门进行逐束测量至关重要。肖特基探测器系统已在费米实验室Tevatron、Recycler和CERN LHC同步加速器中安装并成功调试。测量能力包括单束或多束任意组合的调谐、色度和动量扩散。通过适当的校准，发射度也可以通过积分非相干调谐边带下的面积来测量。
2011-08-01 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Design of beam optics and radiation protection concept for the NA60+ heavy-ion experiment at CERN
NA60+是在欧洲核子研究中心的物理超越对撞机计划框架内提出的一个固定目标实验。它旨在精确测量核碰撞中的硬探针和电磁探针。最初提出的地下洞穴ECN 3非常高的光束强度，实验现在预见的位置在EHN 1表面大厅被证明有一个有限的物理性能的影响，尽管光束强度和探测器的大小显着减少。从探测器集成、束流物理、辐射防护和屏蔽要求等方面对超级质子同步加速器（SPS）离子束实验的潜在安装和操作进行了研究。该实验的整合被认为是可行的，但需要对现有大厅基础设施的屏蔽和布局进行重大重新配置。
2022-10-31 physics.acc-ph
Transverse modes and instabilities of a bunched beam with space charge and resistive wall impedance
在考虑同步辐射振荡、空间电荷和阻性壁尾流场的情况下，研究了聚束流的横向不稳定性。采用Boxcar模型进行全方位分析，细节采用高斯分布。在较宽的参数范围内研究了束流谱、不稳定性增长率和色度效应，包括头尾和集体束团相互作用。研究了团簇内振荡对集体不稳定性的影响.讨论了空间电荷调谐展宽引起的朗道阻尼，并估算了高斯束团不同模式的不稳定阈值。
2012-01-24 physics.acc-ph
Analysis of GSI HADES beamline configuration space
GSI校园高能束流传输系统是一个由SIS18同步加速器与多个实验站和储存环之间的相互连接的束线组成的复杂系统。该系统设计灵活，每个实验站可以通过多个光路到达。四极设置必须满足由于束线接受，安装的磁铁和实验要求的限制的约束。自由度的数量很大，并且给操作者留下了大量可能的光学配置。特定配置的选择通常是一个妥协的问题，非常具体的要求，操作经验和个人风格。一旦找到了一个令人满意的配置，可能的解决方案的空间通常不会进一步探索。在这里，蒙特卡罗方法被用来探测所有可能的光束线光学配置的空间。重点是在一个特定的部分，HADES光束线，因为这是最苛刻的线之一，由于实验所需的高光束强度。所提出的分析给出了可能的设置，洞察光束线的潜力和灵活性的概述，并支持选择一个最佳的操作设置。
2020-02-11 physics.acc-ph
Modeling Transverse Space Charge effects in IOTA with pyORBIT
空间电荷效应的作用和缓解是费米实验室集成光学测试加速器（IOTA）进行的束流物理研究的重要方面。非线性可积性（部分和完全）对空间电荷驱动的非相干和相干共振的影响将是该加速器的一个新特征，并有可能影响未来低能质子同步加速器的设计。在这份报告中，我们使用PIC代码pyORBIT模型的横向空间电荷效应。首先，我们对MADX单粒子跟踪结果进行基准测试，检查辛性，调谐足迹和动态孔径在一个特殊的八极弦插入实现的部分可积晶格。我们的空间电荷计算开始检查的4D辛。首先用初始裸晶格进行短期跟踪，然后用均方根值与空间电荷进行匹配。接下来，我们探讨了缓慢的初始化电荷作为一种技术，建立稳定的状态，并减少发射度增长和光束损失注入到失配晶格。我们建立的空间电荷模拟参数的值，以确保数值收敛。最后，我们比较了模拟的空间电荷引起的调谐位移和足迹对理论。
2021-07-20 physics.acc-ph
Effect of bunch shape on its TMCI spectrum and threshold with high space charge
本文研究了不同形状的聚束团中含有空间电荷时聚束束的横模耦合不稳定性。本文推导并分析了同步辐射抛物势阱中束团的横向运动方程。对等密度束团（平束团）进行了详细的研究，并与方阱模型进行了比较。结果表明，这两种模型导致非常接近的不稳定性阈值的扁平聚束。然后在抛物势阱中研究了不同形式的聚束。结果表明，束团r.m.s长度的减小导致其阈值的增大，即平坦束团模型仅给出阈值的最小估计。由于空间电荷调谐偏移的传播，结果被处理在朗道阻尼方面。
2019-02-28 physics.acc-ph
Time evolution of the luminosity of colliding heavy-ion beams in BNL Relativistic Heavy Ion Collider and CERN Large Hadron Collider
我们研究了BNL的相对论重离子对撞机（RHIC）和CERN的大型强子对撞机（LHC）中重离子亮度和聚束强度的时间演化。首先，我们提出了大量的RHIC商店（从运行7），碰撞100 GeV/核子金束无随机冷却的测量。这些是比较两种不同的计算方法。第一种是基于多粒子跟踪的模拟，考虑到碰撞、束内散射、辐射阻尼以及同步加速器和电子感应加速器运动。在第二，更快的方法，一个系统的常微分方程的术语描述相应的影响，对发射度和聚束人口的数值求解。跟踪方法的结果与RHIC数据吻合得很好。与更快的方法，发现显着的差异，因为粒子的损失扩散出的RF桶由于束内散射没有足够准确地建模。最后，我们使用这两种方法来预测未来的铅束在LHC注入和碰撞能量的时间演化。对这台机器来说，这两种方法很吻合。
2010-09-08 nucl-ex physics.acc-ph
