Design of a prototype laser-plasma injector for the DESY-II synchrotron
激光尾流场加速的现状促使人们考虑将其作为常规粒子加速器的一种实用的替代方案。一个有希望的应用是使用激光等离子体加速器作为同步加速器光源的注入器。然而，激光等离子体束的能量扩散和抖动对有效注入造成了重大困难。在本文中，我们提出了一个原型注入器的设计提供500兆电子伏的低强度电子聚束的DESY-II电子同步加速器。该设计利用目前可用的常规加速器技术，例如弯道和X波段射频腔，以将电子束的能量扩散和抖动降低到亚千分之一的水平。
2021-07-12 physics.acc-ph
A Prototype of the UAL 2.0 Application Toolkit
提出了一个基于统一加速器库（UAL）框架的加速器调试与仿真应用工具包原型。现有的UAL 1.x环境已经实现为一个开放的C++和Perl包集合，用于处理加速器物理的各种任务。UAL 2.0应用程序工具包一直在Java基础设施之上开发，以便将其与分布式加速器控制系统集成。该工具包的核心部分由通用加速器对象（如加速器、算法等）组成。这构成了开发特定于项目的应用程序的框架。该工具包环境不仅限于Java应用程序，还支持高级脚本代码（例如Java Python脚本）和现有C/C++库的开发和集成。特定于项目的应用程序系统的配置和导航由基于XML的应用程序管理器提供。
2001-11-10 physics.acc-ph physics.ins-det
Surface Analysis of OFE-Copper X-Band Accelerating Structures and Possible Correlation to RF Breakdown Events
满足下一代直线对撞机（NLC）设计要求的X波段加速器结构已经被发现在处理到高电场梯度时遭受由射频（RF）击穿引起的真空表面损伤。对这些击穿事件的更好的理解对于最小化结构损伤的结构设计、制造过程和处理技术的发展是期望的。射频反射波分析和声学传感器拾取提供了射频结构中的故障定位。四个RF处理的行波结构的干净尸检后发现的颗粒污染，已被编目和分析。它们对RF击穿的影响，以及其他几种基于材料的属性，将被讨论。
2003-10-13 physics.acc-ph
A Prototype Compact Accelerator-based Neutron Source (CANS) for Canada
2018年，随着加拿大安大略省乔克河国家研究通用（NRU）反应堆的关闭，加拿大获得中子束进行中子散射的机会大大减少。从长远来看，需要新的能源;否则，随着全球供应的萎缩，获取能源只会变得更加困难。紧凑型基于加速器的中子源（CANS）提供了强中子源的可能性，其资本成本显著低于散斑源。在本文中，我们提出了加拿大的CANS。该提案分阶段进行，第一阶段提供一个中等中子通量，直线加速器为基础的中子散射的方法，也与硼中子俘获治疗（BNCT）站和正电子发射断层成像（PET）同位素站耦合。第一阶段将作为第二阶段的原型：一个更高亮度，更高成本的设施，可以被视为中子应用的国家中心。
2021-04-20 physics.acc-ph physics.ins-det
Design of a 3 GHz Accelerator Structure for the CLIC Test Facility (CTF 3) Drive Beam
对于CLIC双束方案，需要高电流、长脉冲驱动束来产生RF功率。利用3 GHz速调管可在LEP注入器一旦LEP停止，一个180 MeV的电子加速器正在建设的标称束流为3.5 A和1.5微秒脉冲长度。高电流需要高效抑制偶极尾流。本文提出了两种加速结构的设计方案：一种是为CLIC主梁设计的“锥形阻尼结构”，另一种是“狭缝光阑-恒定孔径”结构。两者都使用每个单元4个SiC负载以实现有效的高阶模式阻尼。TDS结构的全尺寸原型已经建成，并在全功率下成功测试。目前正在建造中美洲一体化体系结构的第一个原型。
2000-08-14 physics.acc-ph
Processing Studies of X-Band Accelerator Structures at the NLCTA
在下一代直线对撞机测试加速器（NLCTA）上对1.8 m X波段（11.4 GHz）行波结构进行的RF处理研究表明，在低于早期驻波和更短、更低群速度行波结构测试预期的梯度下，与击穿相关的损伤。为了理解这种差异，正在处理一系列具有不同群速度和长度的结构。与此同时，正在努力改进处理程序并减少结构污染物和吸收的气体。本文介绍了这些研究的结果。
2001-08-22 physics.acc-ph
A Prototype Compact Accelerator Driven Neutron Source for Canada Supporting Medical and Scientific Applications
加拿大最近失去了其主要的中子束供应，于2018年3月关闭了Chalk River实验室的国家研究通用反应堆。这一问题因国外其他反应堆的关闭而进一步加剧，这些反应堆也是中子研究中心。因此，随着全球供应的萎缩，加拿大和国际上都需要新的能源。紧凑的加速器驱动的中子源提供了一种实现脉冲中子束的强源的途径，其资本成本显著低于散斑源。为了缩小加拿大的中子缺口，加拿大紧凑型加速器驱动中子源原型（PC-CANS）被提议安装在温莎大学。根据设想，PC-CANS将为两个中子科学仪器服务，一个是硼中子俘获治疗站，另一个是用于正发射断层摄影的氟-18放射性同位素生产的光束线。为了满足中子束的这些不同应用，选择了直线加速器解决方案，以在5%的占空比内提供峰值电流为10 mA的10 MeV质子。该加速器是基于一个前置放大器和一个DTL与后DTL脉冲冲击系统，同时提供宏脉冲到每个终端站。中子科学和BNCT的中子生产靶将由铍制成，并设计成能够处理高束流功率密度。本文介绍了加速器的概念性研究以及用FLUKA和MCNP进行的中子产生和慢化的基准研究，以支持靶-慢化剂-反射体的设计
2022-05-03 physics.acc-ph physics.ins-det
A Supervised Machine Learning Framework for Multipactor Breakdown Prediction in High-Power Radio Frequency Devices and Accelerator Components: A Case Study in Planar Geometry
University of Michigan（密歇根大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）
本研究首次将监督式机器学习用于双面平面结构微放电敏感性预测，对比多种回归模型性能，分析材料域泛化差异的成因，为射频与加速器系统的高效数据驱动建模奠定基础。
2025-07-23 cs.LG physics.acc-ph physics.app-ph
Niobium Quarter-Wave Resonator Development for The Rare Isotope Accelerator
制作了两个超导四分之一波谐振器（QWR）样机并进行了测试。它们的工作频率为80.5 MHz和161 MHz，分别针对beta = 0.085和beta = 0.16进行了优化。原型是没有集成氦气容器的简化版本。在第一次RF测试中，β = 0.085 QWR达到超过30 MV/m的峰值表面电场（Ep），在Ep = 20 MV/m的设计场下，固有品质因数（Q 0）超过1 E9。β = 0.16 QWR达到Ep = 20 MV/m，Q 0 = 2.5E9。据推测，后者腔的性能可以通过Nb调谐板的更好冷却以及板与外导体之间的更好RF接触来改善。
2004-12-04 physics.acc-ph
Conception design of helium ion FFAG accelerator with induction accelerating cavity
在近几十年的粒子加速器研发领域中，固定场交变梯度加速器（FFAG）以其束流强度高、成本低等优势成为研究热点，但也存在一些技术难题。本文采用FFAG加速器对氦离子束进行加速，一方面是为了研究聚变堆包壳材料的氦脆化，另一方面是为了促进FFAG加速器的概念研究和设计，探索研制高功率FFAG加速器的可能性。给出了氦离子FFAG加速器常规周期聚焦单元和大口径组合磁体OPERA-TOSCA三维模型。针对低能量、低旋转频率的特点，提出用感应加速代替传统的射频（RF）加速，避免了尾流场对加速场的潜在击穿，提高了加速重复频率，获得了更高的束流强度。给出了感应腔的主要参数和三维模型。提出了两种特殊的约束波形，以抑制平顶加速压降和能量偏差引起的粒子加速时间滑移（ΔT）。模拟了两种波形下粒子的纵向运动。
2013-05-12 physics.acc-ph
A Compact Low-level RF Control System for Advanced Concept Compact Electron Linear Accelerator
本文针对ACCEL项目在射频性能与SWaP方面的严苛要求，提出并实现了一种基于RFSoC直接射频采样技术的紧凑型低电平射频控制系统，省去模拟混频器以显著减小体积重量，原型实验显示2微秒脉冲平顶幅度波动低于1%、相位波动低于1度。
2025-07-03 astro-ph.IM physics.acc-ph
Latest Beam Test Results of the FONT4 ILC Intra-train Feedback System Prototype
本文介绍了国际直线对撞机互作用点的一个基于束流的数字反馈原型系统的设计和初步结果。一个定制的模拟前端处理器，基于FPGA的数字信号处理板，和冲击驱动放大器的设计，建造，并在KEK加速器测试设施（ATF）的提取线进行测试。经测量，该系统的延迟约为140 ns。
2009-03-04 physics.acc-ph
Design and operation of a prototype interaction point beam collision feedback system for the International Linear Collider
为了在未来的国际正负电子直线对撞机（ILC）上实现和维持对撞，研制了一个高分辨率的粒子群内位置反馈系统。一个原型已经在日本高能加速器研究组织的加速器试验设施的引出线上进行了调试和测试。它包括一个带束流位置监测器（BPM）与模拟信号处理电子，一个定制的数字板进行反馈计算，和一个带状线冲击驱动的高电流放大器。闭环反馈延迟为148 ns。对于束团间距为154 ns的三束团训练，反馈系统已被用于将第三束团稳定到450 nm。在超过$\pm$ 60 μm的校正范围内，冲击响应是线性的，并且保持反馈性能。通过使用位于反馈系统下游的独立带状线BPM，已经确认了校正的传播。该系统已被证明，以满足BPM的分辨率，光束踢，和ILC的延迟要求。
2018-12-20 physics.acc-ph
Plasma treated metals after H- irradiation and its effect on vacuum breakdown behaviour
针对氢离子辐照导致金属表面碳污染、降低加速器结构真空电场耐受性能的问题，本研究采用氧等离子体清洗（OPC）处理三种辐照金属，证实其可显著除碳，使材料恢复甚至提升高电场耐受性能，为优化加速器部件运行提供了可行方案。
2025-03-21 physics.acc-ph
Protection of Accelerator Hardware: RF systems
射频（RF）系统是产生用于束流加速的电场的关键元件。为了保持系统的可靠性，需要一个高度复杂的保护方案，该方案的设计还应确保光束可用性和机器安全性之间的良好平衡。由于射频系统是复杂的，包含高电压和高功率设备，机器停机时间的很大一部分通常来自射频系统。RF系统中的设备和组件损坏导致长期且昂贵的维修。射频系统硬件保护是最古老的机器保护概念之一，用于保护单个高功率射频设备免受故障。随着现代加速器中束流功率的增加，保护加速结构免受束流诱导故障的影响也成为保护方案的一个关键方面。在这篇文章中，给出了RF系统的概述，并介绍了故障机制和保护要求的例子选择的主题。
2016-08-10 physics.acc-ph
RF Processing of X-band Accelerator Structures at the NLCTA
在运行的初始阶段，下一代直线对撞机（NLC）的直线加速器将包含大约5000个X波段加速器结构，将电子和正电子束加速到250 GeV。这些结构将在72 MV/m的空载梯度下标称运行。作为NLC研发计划的一部分，SLAC的下一个线性对撞机测试加速器（NLCTA）已经建造并运行了几个原型结构。本文研究了高梯度运行对结构性能的影响。在过去一年，NLCTA电源升级后取得了重大进展，以可靠地产生所需的NLC功率水平或更高。本文介绍了高梯度操作的结构、处理方法和观察到的效果。
2000-08-20 physics.acc-ph
Experimental demonstration of particle acceleration with normal conducting accelerating structure at cryogenic temperature
降低正常传导的粒子加速器的工作温度可显著提高其效率。低温操作增加了加速剂材料的屈服强度并降低了表面电阻，因此与室温操作相比，可以实现循环疲劳的大幅降低，从而导致击穿率的大幅降低。此外，温度降低增加了加速腔的固有品质因数，并因此增加了分流阻抗，从而导致增加的系统效率和射束加载能力。在本文中，我们提出了一个实验演示的X波段，11.424 GHz的，20个单元的直线加速器（直线加速器）的高梯度操作在液氮温度为77 K。所测试的直线加速器先前在室温下处理和测试。我们验证了增强加速参数的测试加速器在低温下使用不同的测量，包括电子束加速到150 MV/m的梯度，对应于375 MV/m的峰值表面电场。我们还测量了击穿率在测试的结构，显示减少了两个数量级，x100，在室温下相同的加速梯度的值相比。
2020-11-01 hep-ex physics.acc-ph
Energy efficiency studies for dual-grating dielectric laser-driven accelerators
介质激光驱动加速器（DLAs）具有比金属更高的击穿阈值，可以提供GV/m范围内的高加速梯度，这为下一代粒子加速器的小型化开辟了道路。为了提高双光栅DLA的能量效率，分别研究了增加布拉格反射镜和使用脉冲前倾（PFT）激光照明两种方案。布拉格反射器提高了结构的加速梯度，而PFT增加了有效的相互作用长度。在本文中，我们调查数值的优势，使用这两个计划结合起来。我们的计算表明，对于周期为2微米的100周期结构，当与使用布拉格反射器与普通激光器相比时，这种设计有效地将能量增益增加了100%以上，并且当使用标准结构与PFT激光器时，增加了约50%。当用PFT激光束照射具有布拉格反射器的2000周期双光栅结构时，可以获得高达2.6 MeV的总能量增益。
2017-12-13 physics.acc-ph
High Temperature Superconducting Magnets for Efficient Low Energy Beam Transport Systems
现代离子加速器和离子注入系统需要非常短的、高度通用的低能束传输（LEBT）系统。对可靠和连续运行的需求要求LEBT设计简单而坚固。可用的高温超导体（HTS）的能量效率以及高效和简单的低温冷却器制冷是另外的吸引力。创新的，紧凑的LEBT系统的基础上，设计和建造的高温超导体将开发使用计算机模型和原型。这些参数的选择将使这种类型的LEBT在各种离子加速器、离子注入系统、癌症治疗同步加速器和研究加速器（包括ORNL SNS）中有用。与高温超导制成的超导磁体的好处将进行评估与分析和数值计算的两个螺线管配置，将用于SNS原型LEBT，将取代静电的SNS，和一个单一的螺线管配置，如费米实验室质子驱动器，将是最适用于离子注入应用。
2013-01-30 physics.acc-ph
Manifold Damping of Transverse Wakefields in High Phase Advance Traveling Wave Structures and Local Damping of Dipole Wakefields in Standing Wave Accelerators
在高梯度（超过70 MV/m）下运行的SLAC/KEK DDS（阻尼失谐结构）X波段直线加速器最近被发现受到加速器结构击穿的限制，并且因此对单元发生严重损坏，使得结构不能运行。SLAC最近的一系列实验表明，如果加速模式的群速度降低，则结构中的电弧会显著减少，此外，还发现缩短加速结构的长度也会限制击穿事件的数量和强度[1]。然而，在设计新的加速结构时，必须注意确保束流诱导的横向尾流场不会导致束流变得不稳定。在这里，我们报告阻尼横向尾流场在两个不同的短结构：90厘米的行波结构中的尾流场耦合到四个附加的流形，其次，在一个驻波结构中，有限数量的细胞严重阻尼下来的尾流场。[1]C. Adolphsen，ROAA 003，这个确认
2001-07-19 physics.acc-ph
Development and Performance of RFD Crab Cavity Prototypes for HL-LHC AUP
本文介绍美国 HL-LHC AUP 中 RFD 蟹形腔原型的设计修订、工业制造、化学与热处理、HOM 阻尼器及低温测试性能。
2023-07-11 physics.acc-ph
Failure modes and downtime of radiotherapy linear accelerators and Multi-Leaf Collimators in Indonesia
在低收入和中等收入国家（LMICs），缺乏平等获得放射治疗直线加速器（LINAC）的机会是癌症治疗的一个重大障碍。除了成本问题外，LMIC中最先进的LINAC也存在鲁棒性问题，这些LINAC会受到机械和电气故障的影响，这可能导致几天到几个月的停机时间。最近的研究发现，低收入国家（尼日利亚、博茨瓦纳）和高收入国家（HIC、英国）之间的故障频率和停机时间存在差异，并强调需要更多的数据和研究，特别是与多叶准直器（MLC）相关的数据和研究。本研究分析了来自14家印度尼西亚医院的数据，共有19个LINAC，并显示了放射治疗LINAC失败的途径和故障频率，并额外关注多叶准直器（MLC）子系统。我们发现，整个印度尼西亚的LINAC停止运行的时间是HIC的7倍，印度尼西亚LINAC的平均故障间隔时间为341.58小时，或约14天。此外，在装有MLC的LINAC中，$59.02^{+1.98}_{-1.61}$ %的机械故障是由MLC引起的，$57.14^{+0.78}_{-1.27}$ %的需要更换组件的病例与MLC有关。这些结果概述了重新评估当前一代RT LINAC的必要性，并最终致力于指导未来的设计对所有环境都足够强大。
2021-11-08 physics.acc-ph physics.med-ph
Terahertz-driven linear electron acceleration
电子加速器的成本、尺寸和可用性取决于可实现的加速梯度。传统的高亮度射频（RF）加速结构以30-50 MeV/m的梯度工作。用光学或红外源驱动的电子加速器已经证明了比用常规RF结构可实现的加速梯度高几个数量级的加速梯度。然而，激光驱动的尾场加速器需要强飞秒源和直接激光驱动的加速器，并且由于操作的短波长而遭受低聚束电荷、亚微米公差和亚飞秒定时要求。在这里，我们展示了第一个线性加速的电子与keV的能量增益使用光学产生的太赫兹（THz）脉冲。太赫兹驱动的加速结构使得高梯度电子或质子加速器具有简单的加速结构、高重复率和每束团显著的电荷。将加速器的操作频率增加到THz频带中允许由于减少了关于击穿和脉冲加热的复杂性而大大增加的加速梯度。采用全光学方法在THz频段实现了GV/m范围内的电场。随着最近在经由稍微亚皮秒脉冲的光学整流产生THz脉冲方面的进展，特别是在转换效率和多周期脉冲方面的改进，使加速梯度比常规直线加速器（LINAC）增加两个数量级已经成为可能。这些具有极短电子束的超紧凑THz加速器具有巨大的潜力，可以对自由电子激光、未来的线性粒子对撞机、超快电子衍射、x射线科学以及x射线和电子束的医学治疗产生变革性影响。
2015-03-09 physics.acc-ph
Advanced RF Structures for Wakefield Acceleration and High-Gradient Research
结构尾场加速（SWFA）是最近几份战略报告中最有前途的AAC方案之一，包括DOE的2016 AAC路线图，关于高能物理路线图（ANAR）的高级和新型加速器的报告，以及加速器和束流物理研究目标和机会的报告。SWFA旨在通过减少将微波能量限制在由驱动射束激发的短（大约10 ns的量级）和强脉冲中的RF击穿来提高梯度超过常规射频（RF）加速器技术的限制，从而提高RF到射束能量效率。我们设想，在AF 7的范围内，以下研究课题在未来十年内会引起极大的兴趣：先进的尾场结构，太赫兹和亚太赫兹（THz）结构，以及RF击穿物理。在上述方向上对SWFA的研究将直接有助于长期的大规模应用，包括基于AAC的线性对撞机和紧凑型光源。当结构与等离子体结合成混合AAC方案时，SWFA和其他AAC概念之间也可能存在很强的协同作用。对新型结构的研究是推进SWFA的核心，对未来基于AAC的直线对撞机至关重要;同时，它与其他方向有很强的协同作用，如腔设计，高功率微波系统和源，以及紧凑型光源。
2022-03-23 physics.acc-ph
Waferscale Electrostatic Quadrupole Array for Multiple Ion Beam Manipulation
我们报道了第一个用于聚焦高能离子束的穿晶硅基静电四极阵列（ESQA）。该器件是基于晶片的加速器架构的关键使能器，该加速器架构使其自身在带电粒子加速器的成本、体积和重量方面降低了数量级。ESQ是开发紧凑型多静电四极阵列直线加速器（MEQALAC）的关键构件[1]。在MEQALAC中，使用静电力来聚焦离子，并且静电场缩放通过针对由击穿限制设置的给定峰值电场减小射束孔径尺寸来允许高射束电流密度。与相同面积的单个孔径束相比，使用多个平行束（每个平行束总计为面积A）可以导致更高的总束电流。较小的尺寸也允许较高的聚焦电场梯度，并因此允许较高的平均射束电流密度。在这里，我们证明了深反应离子蚀刻（DRIE）微加工的柱状电极，电隔离的氮化硅薄膜，使更高的性能ESQA与晶圆级的可扩展性。制作的ESQA能够在空气中保持高达1kV。将3 × 3阵列的12 keV氩离子束聚焦在晶片加速器单元中，为多晶片加速器铺平道路。
2018-02-07 physics.acc-ph
Initial Characterisation of a Prototype TMR Assembly for an Electron-Driven CANS at CERN's CLEAR Facility
CERN（欧洲核子研究组织）；DAES；Danish Technological Institute（丹麦技术研究所）
本文介绍了为验证紧凑型加速器中子源（CANS）中靶-慢化剂-反射体（TMR）组件设计而进行的原型测试，在CERN CLEAR设施上成功探测到慢化中子脉冲，但发现实验与模拟能谱存在显著差异，并讨论了原因及后续测量建议。
2026-05-24 physics.acc-ph physics.ins-det
Variable-Phase Asynchronous Cyclotron
本文介绍了一种可变相位异步回旋加速器（VPAC）的概念设计，它提供了加速质子或离子束的纵向束团压缩，从而允许在较高的加速效率下实现高电流加速，使可能的束流损失最小化，并放宽了加速器的机械公差。通过独立设置和改变加速相位和射频电压幅度、腔间谐波数和横向聚焦强度的能力来保证束流控制，这在很大程度上克服了所提出的回旋加速器的每个扇区和匝中的空间电荷效应。新的加速器概念特别适合于加速高达800兆电子伏的能量和平均束流在100毫安级的强质子束。所有加速器元件都是基于目前可用和可行的技术。为了证明设计的可行性，详细的计算和建模的10转VPAC原型生产的25.6 MeV，100 mA的质子束和新的加速器概念的主要特点进行了讨论。
2001-05-10 physics.acc-ph
Development of a prototype superconducting radio-frequency cavity for conduction-cooled accelerators
本文研制了一款915 MHz传导冷却超导射频腔原型，采用Nb₃Sn薄膜与铜外壳结构，通过低温制冷机冷却测试实现50 mT峰值表面磁场，验证了满足1 MeV能量增益需求的设计。
2023-03-22 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Diagnostics upgrades for investigations of HOM effects in Tesla-type SCRF cavities
我们描述了升级的费米实验室加速器科学与技术（FAST）的电子直线加速器的诊断能力，将允许调查的影响，高阶模式（HOM）在SCRF腔的宏脉冲平均光束质量。我们研究的偶极模式，在第一通带中通常观察到在1.6-1.9 GHz的制度TESLA型SCRF腔由于均匀的电子束横向束偏移。这种腔是加速器的基础，如欧洲XFEL和拟议的MaRIE XFEL设施。初步的HOM探测器数据，原型BPM测试数据，和第一分幅相机OTR数据与~20微米空间分辨率在250 pC每束。
2018-03-02 physics.acc-ph
Terahertz and Optical Acceleration Techniques
Deutsches Elektronen-Synchrotron – DESY（德国电子同步加速器）；Center for Free-Electron Laser Science – CFEL（自由电子激光科学中心）
本文探讨了太赫兹和光学辐射在电子加速及束流操控中的最新进展，分析了短波长辐射在克服击穿现象方面的优势，以及其在加速梯度和束流电荷方面的应用。
2026-04-07 physics.acc-ph
Controlling a digital twin of the CEBAF injector from EPICS
Georgia College State University（佐治亚州立学院）；Jefferson Lab（杰斐逊实验室）
该研究提出了基于EPICS的原型系统，可控制CEBAF注入器的数字孪生束流光学模拟，为加速器控制提供新方案。
2026-09-03 physics.acc-ph
Report from KEK (High gradient study results from Nextef)
本报告描述了截至2011年9月CLIC原型结构的最新高梯度试验。“T24”无阻尼结构显示出快速的处理时间、仍在下降的击穿率，并且其击穿率估计与CLIC要求一样低。“TD 24”阻尼结构的高梯度性能不如无阻尼的“TD 24”，但在高磁场下，其性能比阻尼的“TD 18”结构有很大改善。需要进一步的研究与发展，我们介绍了科索沃能源公司目前的一些努力。
2012-03-16 hep-ex physics.acc-ph
High Power RF Pulse Shaping Tests with NG-LLRF and Cool Copper Collider Prototype Structure
SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；RadiaBeam Technologies LLC（Radiabeam科技有限公司）
本文介绍了基于NG-LLRF平台的高功率射频脉冲整形技术，通过数字域实现无需模拟组件的调制，并展示了在Cool Copper Collider原型结构上的实验结果。
2026-03-03 astro-ph.IM physics.acc-ph
First Performance Results Of The PIP2IT MEBT 200 Ohm Kicker Prototype
PIP-II项目是一个升级费米实验室加速器复合体的计划。PIP-II直线加速器包括一个2.1 MeV的中能束流传输（MEBT）部分，该部分采用了一个独特的斩波系统，可以对162.5 MHz的结构束流进行任意的逐束流去除。MEBT斩波系统将由两个相同的一起工作的冲击器和一个光束吸收器组成。已经提出的两种设计中的一种设计是用定制设计的高速开关驱动的200欧姆特性阻抗行波双螺旋冲击器。本文报告了在PIP-II喷射器试验（PIP 2 IT）设施中建造、安装和测试的一个原型冲击器的第一次性能结果。讨论了螺旋偏转器的设计细节。给出了工作在500 V偏压下的高速开关驱动器的电性能。所进行的测试是在81.25 MHz下斩波光束微秒，以及具有45 MHz平均开关速率并以20 Hz重复的550 $μ$ s脉冲串的真正任意模式。
2018-06-22 physics.acc-ph
Demonstration of a compact plasma accelerator powered by laser-accelerated electron beams
等离子体尾场加速器能够维持千兆伏/厘米的加速场，超过最先进的加速器模块中的电击穿阈值3-4个数量级。束流驱动尾流场为高质量束流的产生和加速提供了特别有吸引力的条件。然而，该方案依赖于更大规模的加速器。在这里，我们报告的演示毫米级等离子体加速器由激光加速电子束供电。我们展示了电子束加速到130兆电子伏，与模拟显示加速梯度超过100 GV/m。这种小型化的加速器进一步探讨通过采用一对受控的驱动和见证电子束，其中一小部分的驱动器能量被转移到加速见证通过等离子体。这种混合的方法允许在广泛访问的高功率激光设施的束驱动等离子体加速器的概念的基础研究。它有望为诸如自由电子激光等要求高质量的应用提供紧凑的高能高亮度电子束源。
2019-09-14 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-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
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
A SW Ka-Band Linearizer Structure with Minimum Surface Electric Field for the Compact Light XLS Project
对于用于研究、工业和医疗应用的下一代直线加速器，存在对能够实现更高梯度和更紧凑尺寸的加速结构的强烈需求。在Compact Light XLS项目的框架中，需要超高梯度高次谐波RF加速结构用于纵向空间相位的线性化。为了确定最大的可持续梯度在正常进行射频供电的粒子束加速器具有极低的射频击穿的概率，调查正在进行中的Ka波段政权使用短路加速结构。我们在这里报告的电磁设计的紧凑型线性化驻波（SW）加速结构8厘米长的$π$模式，三次谐波相对于直线加速器频率（11.994 GHz）与100 MV/m的加速梯度和最小表面电场。利用著名的SuperFish、HFSS和CST计算软件进行了数值电磁研究。
2020-03-05 physics.acc-ph
Software-based discharge suppressor using an EPICS data acquisition system as a rapid prototype at the LIPAc beam extraction system
内部连续放电可在高压下迅速损坏强流离子源及其由多个电极组成的引出系统。为了防止这种连续放电的提取系统内，使用实验物理和工业控制系统（EPICS）软件系统的数据采集的快速原型已经实施。在140 mA氘电子回旋共振离子源的线性IFMIF原型加速器（LIPAc）的调试过程中，放电经常观察到在离子源的等离子体调谐和束流光学调谐的提取系统。如果可以避免这种连续放电，则可以最小化与放电相关的损坏，例如熔化电极边缘和离子源中氮化硼盘中的孔，从而可以实现有效的机器操作。否决信号被输出到机器保护系统，机器保护系统然后负责在预定时间内关闭离子源的RF功率。该系统的平均反应时间已被测量，从放电检测到射频电源关闭的离子源与50 Hz的采样频率为约10 ms。这比基于硬件的实现慢数百倍。然而，它阻止了LIPAc离子源和提取系统的几乎所有连续放电，并且仍然比操作员的反应时间快得多。
2018-03-23 physics.acc-ph
Two-chamber gas target for laser-plasma accelerator electron source
本文提出一种连续气流双腔气体靶原型，结合数值流体建模与测试台评估等离子体密度分布和部件寿命，以提升激光尾波场加速器重复频率与电子束稳定性。
2023-09-21 physics.acc-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Tests of a Roman Pot Prototype for the TOTEM Experiment
TOTEM合作已经开发并测试了第一个在LHC中运行的罗马锅原型。TOTEM Roman Pots包含10个硅探测器的堆叠，其中条带在两个正交方向上取向。为了测量几个微弧度的质子散射角，探测器将接近束中心10 sigma + 0.5 mm（= 1.3 mm）的距离。通过使用两种新颖的“无边缘”检测器技术，检测器边缘附近的死空间最小化。硅探测器用于精确的轨迹重建和触发。这两种探测器技术及其读出电子设备的第一个全尺寸原型已经开发、建造和运行。测试首先在CERN的SPS的固定目标μ子束中进行，然后在SPS加速器环的质子束线中进行。我们目前的测试梁的结果表明，成功的功能系统，尽管轻微的技术缺陷，以改善在不久的将来。
2005-07-11 physics.acc-ph physics.ins-det
Structural analysis of superconducting dipole prototype for HIAF
高强度重离子加速器是近代物理研究所的一个新项目。所有环的偶极磁体均为高磁场、大间隙的快循环超导磁体，采用了暖铁和超导线圈结构（超导铁）。线圈和低温恒温器的合理结构设计对保证其可靠运行至关重要。基于有限元软件ANSYS，对电磁应力、冷却过程中的热应力和抽气过程中的应力进行了详细的力学分析。分析结果表明，支撑结构是线圈系统的关键问题。通过合理的支架结构设计，可以有效地减小线圈结构的应力和变形，保证超导线圈系统的稳定运行。
2015-04-17 physics.acc-ph physics.ins-det
Laser-driven pointed acceleration of electrons with preformed plasma lens
实验演示了飞秒激光在近临界等离子体板中产生多MeV电子束并利用预等离子体透镜实现高达10度偏转的定向加速，为无磁光学元件的多级加速与原位扫描提供了新途径。
2023-10-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Partial Discharges detection in 1 MV power supplies in MITICA experiment, the ITER Heating Neutral Beam Injector prototype
本文针对MITICA实验中1 MV高压电源在调试期间发生的击穿问题，升级了局部放电检测诊断系统，通过仪器直流适用性鉴定、灵敏度评估及逐步加压寻找电晕现象，成功识别了高压装置中的潜在绝缘薄弱点。
2023-04-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Next generation direct RF sampling LLRF control and monitoring system for linear accelerators
本文提出基于RFSoC的下一代LLRF平台，直接射频采样简化架构，在NLCTA和CCC原型上高功率测试，脉冲稳定性远超要求，实现紧凑经济的加速器控制。
2025-09-12 astro-ph.IM physics.acc-ph
Performance of the prototype beam drift chamber for LAMPS at RAON with proton and Carbon-12 beams
本研究为 RAON 装置 LAMPS 实验研制了原型束流漂移室 pBDC，利用日本 HIMAC 的 100 MeV 质子与 200 MeV/u ¹²C 束测试其性能，测量了不同高压下的径迹重建效率与位置分辨率。
2024-12-06 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Role of rf electric and magnetic fields in heating of micro-protrusions in accelerating structures
众所周知，在金属加速结构中的高梯度操作导致结构表面的显著劣化，这反过来大大增加了微波击穿的概率。与此同时，这种恶化的物理原因迄今还不太清楚。本文分析了两种效应的作用，即射频磁场穿透半径为趋肤深度量级的微凸起引起的微波加热和场发射电流引起的焦耳加热，即射频电场被尖锐凸起放大的效应。导出了这两种效应的功率密度的相应表达式，并给出了评价这两种效应之一的优势的准则。这一标准进行了分析和说明的一个例子，典型的参数最近在斯坦福直线加速器中心（SLAC）国家加速器实验室的实验讨论。
2011-05-25 hep-ph physics.acc-ph
White Paper on High Temperature Superconducting Bi-2212 Magnets for Energy Frontier Circular Colliders
Bi-2212是目前唯一一种各向同性、扭转、多芯圆线形式的高温超导材料，它将使高场超导加速器磁体的应用范围大大扩展到圆线、各向同性Nb-Ti和Nb 3Sn导体之外。本文描述了Bi-2212在未来高能圆对撞机（包括高能质子和μ子对撞机）中可能发挥的重要作用。我们描述了其目前的技术状态（导体开发，磁体设计概念，原型磁体状态），然后在一个综合战略中提供了一个10年计划，用于>15 T加速器磁体和>25 T螺线管磁体，以吸引行业和整个美国以及对HTS磁体应用感兴趣的国际科学企业。
2022-03-23 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Next Generation LLRF Control Platform for Compact C-band Linear Accelerator
本文提出一种基于AMD Xilinx RFSoC器件的紧凑型C波段直线加速器低电平射频（LLRF）控制平台，通过直接采样和数字混频降低成本与体积，高功率测试表明其1秒内相位抖动低至115 fs，满足C³要求。
2024-08-22 astro-ph.IM physics.acc-ph
