Beam Loss Control for the Fermilab Main Injector
从2005年到2012年，费米实验室主注入器提供了120 GeV的质子束，以产生中微子束和反质子。硬件改进与改进的诊断相结合，使系统能够在400千瓦的光束功率下持续运行。损失是在或接近8 GeV的注入能量，其中95%的光束传输导致约1.5千瓦的光束损失。通过最小化和局部化损失，剩余辐射水平下降，而光束功率增加了一倍。丢失的射束被引导至准直系统或射束中止。增加了临界孔径，同时改进的仪器允许最佳地使用可用的孔径。我们将总结各种损失控制工具的影响以及主注入器中剩余辐射的现状和趋势。
2013-01-31 physics.acc-ph
Operational use of ionization profile monitors in the Fermilab Main Injector
电离剖面监测器（IPM）用于费米实验室主注入器（MI），通过测量注入时的逐圈sigmas来监测注入晶格匹配，并测量加速周期中束的横向发射度。IPM提供了一种周期性的、非破坏性的方法，在其他技术不适用的情况下执行逐匝发射度测量。随着费米实验室将注意力重新集中在强度前沿，非拦截诊断，如IPM，预计将变得更加重要。本文概述了费米实验室使用IPM进行发射度测量和注入晶格匹配测量的情况，并总结了未来的计划。
2012-09-06 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
Evaluating a Transition-jump System for the Fermilab Main Injector Using Xsuite
Fermilab（费米实验室）
本文利用Xsuite模拟框架评估费米实验室主注入器中过渡跳跃系统的性能，重点研究了四极磁铁引入对束流损失的影响及多种系统性误差的评估。
2025-11-25 physics.acc-ph
Commissioning and first results of the Electron Beam Profiler in the Main Injector at Fermilab
费米实验室计划中的中微子计划需要超过2兆瓦的大质子束强度。测量这些高强度光束的横向轮廓是具有挑战性的，并且通常依赖于非侵入性技术。一种这样的技术涉及测量具有垂直于质子束的轨迹的电子探测束的偏转。像这样的装置已经在ORNL的Spiritus中子源中使用，并且在费米实验室的主注入器中安装了类似的装置。该装置的调试正在进行中，目标是在年底前投入使用。将介绍调试情况和初步结果。
2018-03-02 physics.acc-ph
Design of MEBT for the Project X Injector Experiment at Fermilab
项目X注入器实验（PXIE）是项目X前端的测试平台，将于FY 12 -16在费米实验室完成。PXIE的挑战性目标之一是演示从最初的5 mA 162.5 MHz CW训练中形成具有任意选择的聚束模式的1 mA H束的能力。在2.1 MeV的中能束流传输中，通过将不需要的聚束转移到吸收体来进行聚束选择。本文介绍了MEBT的方案，并叙述了其元件的研制，包括冲击器和吸收器。
2013-01-31 physics.acc-ph
The Fermilab Main Injector: high intensity operation and beam loss control
从2005年到2012年，费米实验室主注入器提供了120 GeV的质子束，以产生中微子束和反质子。硬件改进与改进的诊断相结合，使系统能够在约400千瓦的光束功率下持续运行。传输是非常高的，除了在或接近8 GeV的注入能量的束损失，其中95%的束传输导致约1.5千瓦的束损失。通过最小化和局部化损失，剩余辐射水平下降，而光束功率增加了一倍。丢失的射束被引导至准直系统或射束中止。增加了临界孔径，同时改进的仪器允许最佳地使用可用的孔径。我们将总结实现高强度所需的改进，各种损失控制工具的影响以及主注入器中剩余辐射的现状和趋势。
2013-07-10 physics.acc-ph
Installation Progress At The PIP-II Injector Test At Fermilab
一个CW兼容，脉冲H超导直线加速器“PIP-II”正在计划升级费米实验室的注入复杂。为了验证前端概念，正在建造一个测试加速器（PIP-II喷射器测试，以前称为“PXIE”）。该加速器的暖部分包括10 mA DC、30 keV H离子源、2 m长的低能束传输器（LEBT）、能够以连续波（CW）模式操作的2.1 MeV射频四极（QFT）和10 m长的中能束传输器（MEBT）。本文将介绍MEBT的第一节和第二节的安装以及相关的机械设计考虑。
2017-01-04 physics.acc-ph
6 Batch Injection and Slipped Beam Tune Measurements in Fermilab's Main Injector
在Nova操作期间，计划在12批次滑移堆叠模式下运行Fermilab回收机。为此，在主注入器中进行了六次批量注入期间的调谐测量，然后通过改变RF频率使射束滑动，但没有第七次注入。测量了由于光束强度变化引起的相干调谐位移，并与理论预期的调谐位移进行了比较。由于滑动叠加所需的RF频率变化而引起的调谐偏移也与线性理论比较好，尽管在大的频率变化下一些非线性影响是明显的。这些结果使我们相信，在12批料单堆叠回收机操作期间，预期的音调变化可以适应。
2013-01-30 physics.acc-ph
Progress on an Electron Beam Profile Monitor at the Fermilab Main Injector
针对费米实验室MI中超过2 MW质子束的非侵入式横向剖面测量需求，论文介绍电子探针束偏转监测装置的现状及采用不同技术的最新研究。
2023-10-02 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
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
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
Accelerator Upgrades Required for Beam Operation at Fermilab in the PIP-II/DUNE Era
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文讨论了为接受和加速来自PIP-II的束流而需对费米实验室现有加速器复合体进行的升级，包括 Booster、Recycler Ring 和 Main Injector。
2026-05-08 physics.acc-ph
Longitudinal bunch monitoring at the Fermilab Tevatron and Main Injector synchrotrons
费米实验室加速粒子束流纵向特性的测量对于粒子物理实验中粒子束流的优化和控制以及积分亮度的最大化具有重要意义。Tevatron和主注入器同步加速器中的纵向测量基于对来自电阻壁电流监测器的信号的分析。本文介绍了由2 GHz带宽示波器与运行LabVIEW程序的计算机一起执行的信号处理，该程序计算纵向束参数。
2011-10-13 physics.acc-ph physics.ins-det
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
Fermilab Antiproton Source, Recycler Ring, and Main Injector
费米实验室反质子生产综合体在2011年结束运行时，包括一个精密的靶系统、三个8-GeV储存环（即聚束器、累积器和回收器）、25个独立的多GHz随机冷却系统、世界上唯一的相对论电子冷却系统和一个无人能及的技术专家团队。费米实验室的加速器综合体支持一个广泛的物理计划，包括Tevatron Collider Run II，使用8 GeV和120 GeV质子束的中微子实验，以及测试束设施和其他使用120 GeV初级质子束的固定目标实验。本文简要介绍了费米实验室加速器在对撞机运行II（2011年）结束时的运行情况。
2014-08-04 hep-ex physics.acc-ph
Beam Tests of Beampipe Coatings for Electron Cloud Mitigation in Fermilab Main Injector
电子云束流不稳定性是几乎所有高能粒子加速器的一个重要考虑因素，并可能对即将到来的高强度加速器升级构成巨大挑战。专门的测试表明，束管涂层大大降低了粒子加速器中电子云的密度。在这项工作中，我们评估的性能氮化钛，无定形碳，类金刚石碳束管涂层的缓解电子云在费米实验室主注入器。总的来说，我们的测试代表了2700安培小时的质子操作，跨越五年。三个电子云探测器，减速场分析仪，安装在一个直线部分，并允许在涂层和未涂层的不锈钢束管的电子通量之间的直接比较。我们表征的电子通量作为一个函数的强度高达50万亿质子每周期的最大值。每个束管材料的条件响应于来自电子云的电子轰击，并且我们跟踪这些材料中作为时间和吸收的电子的数量的函数的变化。意外真空泄漏的污染揭示了无定形碳束管涂层的潜在脆弱性。我们测量了入射到不锈钢、氮化钛和非晶碳束管上的电子能谱。我们发现，电子云信号是高度敏感的杂散磁场和聚束长度超过主注入器斜坡周期。我们进行了一个完整的调查的杂散磁场在测试站和比较电子云信号，在一个领域的自由区域。
2015-07-27 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
Characterization of the beam from the RFQ of the PIP-II Injector Test
一个2.1兆电子伏，10毫安的连续波整流器已安装和调试在费米实验室的测试加速器称为PIP-II注入器测试。本报告描述了束流在加速器中加速后的特性测量，包括能量和发射度。
2017-09-21 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
The upgraded data acquisition system for beam loss monitoring at the Fermilab Tevatron and Main Injector
一个基于VME的数据采集系统的束流损失监测器已经开发出来，并在Tevatron和主注入加速器在费米实验室复杂的使用。当Tevatron在对撞机模式下运行时，对增强射束损失保护的需求是新设计的主要驱动力。在实施本系统之前，束流损失监测系统在对撞机操作期间被禁用，并且Tevatron磁体的保护依赖于失超保护系统。新的束流损失监测系统允许在对撞机的全部操作条件下设置适当的中止逻辑和阈值。该系统还在射束中止事件之前记录射束损失数据的历史以用于中止后分析。2006年秋季安装了主喷射器系统，2007年夏季安装了Tevatron系统。这两个系统都在2008年夏天全面运行。在本文中，我们报告的整体系统设计，提供了一个描述其正常运行，并显示了一些例子，其使用的主注入器和Tevatron。
2011-11-30 physics.acc-ph physics.ins-det
Progress Toward Doubling the Beam Power at Fermilab's Accelerator Complex
经过14个月的关闭加速器的修改和升级到位，使我们的主注入器光束功率加倍。我们将讨论过去的MI高功率操作和目前的进展，以增加一倍的功率。
2014-09-05 physics.acc-ph
PIP-II Injector Test's Low Energy Beam Transport: Commissioning and Selected Measurements
PIP2IT测试加速器正在费米实验室建设中。它的离子源和低能束流传输（LEBT）在其初始（直）配置已调试到完整的规格参数。本文介绍了LEBT的设计，并总结了调试活动的结果。
2017-04-27 physics.acc-ph
Design and High Power Testing of 52.809 MHz RF Cavities for Slip Stacking in the Fermilab Recycler
对于NOvA和未来需要高强度质子束的实验，费米实验室正在升级现有的加速器复合体，以增加质子产量。其中一项改进是通过在现在重新设计的回收环中执行之前在主喷射器中执行的滑移堆叠来减少主喷射器循环时间。回收机滑片堆叠需要两个新的RF腔体，以略微不同的频率（df = 1260 Hz）工作。这些都是铜，同轴，四分之一波腔与R/Q =13欧姆。它们在150 kV的峰值间隙电压下工作，峰值驱动功率为150 kW（占空比为60%），谐振频率为52.809 MHz，调谐范围为10 kHz。两个已经完成并安装。介绍了腔体的设计、高功率测试结果和状态。
2014-09-19 physics.acc-ph
PXIE: Project X Injector Experiment
一个多兆瓦的质子设施，X项目已经提出，目前正在费米实验室开发。作为这个发展计划的一部分，我们正在费米实验室建造一个X项目直线加速器前端的原型。该设施的建设和成功运营将验证项目X前端的概念，从而最大限度地减少项目中的主要技术风险因素。X项目注入器实验（PXIE）可在12 -16财年期间建造，将包括一个氢离子源，一个CW 2.1 MeV的超导体和两个SC低温模块，在平均束流为1 mA时提供高达30 MeV的能量增益。该设施的成功运营将证明新的前端技术的可行性，这些技术将在X项目之外找到更长期的应用。
2013-01-30 physics.acc-ph
Fast Bunch Integrators at Fermilab During Run II
快速聚束积分器是一种聚束强度监测器，它是围绕电阻壁电流积分器进行测量而设计的。在运行II期间，这些被用在Tevatron和主注入器中，用于单个和多个聚束强度测量。本文概述了在此期间这些系统的设计和使用。
2012-09-12 physics.acc-ph
Perpendicularly Biased YIG Tuners for the Fermilab Recycler 52.809 MHz Cavities
对于NOvA和未来需要高强度质子束的实验，费米实验室正在升级现有的加速器复合体，以增加质子产量。其中一项改进是通过在现在重新设计的回收环中执行之前在主喷射器中执行的滑移堆叠来减少主喷射器循环时间。回收滑移堆叠需要新的可调谐RF腔体，在这些程序中单独讨论。这些是谐振频率为52.809 MHz、调谐范围为10 kHz的四分之一波长谐振腔。10 kHz范围是通过使用一个调谐器来实现的，该调谐器的电长度约为52.809 MHz波长的一半。调谐器由直径为3 1/8英寸的刚性同轴线构成，其长度的5英寸包含垂直偏置的掺铝钇铁石榴石（YIG）。调谐器的设计，测量和高功率测试结果。
2014-09-19 physics.acc-ph
A new Main Injector radio frequency system for 2.3 MW Project X operations
对于X项目，费米实验室的主注入器将需要提供高达2.3兆瓦的中微子生产目标的能量在60和120 GeV之间。为了达到上述功率水平，需要将电流束强度加速3倍。此外，主注入器的注入能量需要低至6 GeV。当前使用了30年的主注射器射频系统将无法提供所需的功率，需要一个新系统。将描述新系统的规格。
2012-08-15 physics.acc-ph
IOTA Proton Injector Beamline Installation
本文介绍了正在费米实验室安装的 IOTA 质子注入器束流线，该束流线能向 IOTA 环提供 2.5 MeV、20 mA 的质子脉冲，预计 2023 年首次出束，以支持基础物理研究与新型加速器技术开发。
2023-05-16 physics.acc-ph
Beam Dynamics Studies at the PIP-II Injector Test Facility
2020-2021年在PIP-II注入器测试设施（PIP 2 IT）进行了一系列束流动力学研究，该设施是为了验证费米实验室正在建造的PIP-II直线加速器前端的概念而建造的。PIP 2 IT由一个30 keV的氢离子源、一个2米长的低能束流传输器（LEBT）、一个2.1 MeV的CW离子源、一个10米长的中能束流传输器（MEBT）、两个将束流加速到16 MeV的低温模块和一个将束流带到转储器的高能束流传输器（HBT）组成。本文介绍了在PIP 2 IT上进行的束流动力学相关测量，如Allison扫描仪的Twiss参数，沿注入器的束流包络，以及横向和纵向均方根发射度重建。这些测量结果进行了比较，从光束动力学代码Tracewin的预测。
2022-08-24 physics.acc-ph
Early Beam Injection Scheme for the Fermilab Booster: A Path for Intensity Upgrade
在过去的十年中，费米实验室一直致力于强度前沿物理学，并致力于大幅提高中微子和μ子计划的平均束流功率。许多升级现有的注入加速器，即目前的400兆电子伏直线加速器和助推器，是在质子改进计划（PIP）的进展。质子改进计划II（PIP-II）建议用新的800 MeV LINAC取代现有的400 MeV LINAC，作为助推器的注入器，这将在其完成结束时将助推器的输出功率从PIP设计值增加近两倍。无论如何，费米实验室助推器将在未来近20年内发挥非常重要的作用。在这种情况下，我已经开发和研究了一种新的光束注入方案，称为“早期注入方案”（EIS）的助推器的目标是显着增加从助推器输出的光束强度，从而增加光束功率的HEP实验，甚至在PIP-II时代。如果实施该计划，还将有助于提高MI/RR中的滑移叠加效率。在这里，我目前的结果，从最近的模拟，梁的研究，目前的状况和未来的计划，新的计划。
2015-10-28 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
A gap clearing kicker for Main Injector
费米实验室主注入器自2008年多批次滑移堆叠开始运行以来一直在高束流功率水平下运行。为了保持和增加射束功率水平，需要解决由于在滑移堆叠期间射束留在注入冲击器间隙中而导致的局部射束损失。建立了一套间隙清除踢器，将注入间隙中的任何束流踢到束流中止。这些踢球者于2009年夏天安装，并于2010年11月投入使用。将描述冲击器的性能及其对光束损耗的影响。
2012-08-16 physics.acc-ph
Status of the IOTA Proton Injector
本文介绍了正在FAST设施安装的IOTA质子注入器（IPI）的运行概况、已知挑战及当前安装状态，该机器将向IOTA环提供2.5 MeV、20 mA质子脉冲，以支持束流物理研究与新型加速器技术开发。
2023-10-20 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
Updated Report Acceleration of Polarized Protons to 120-150 GeV/c at Fermilab
SPIN@FERMI合作更新了1991-95年关于费米实验室主注入器中极化质子加速的报告，该报告由费米实验室委托。本更新报告总结了120-150 GeV/c极化质子束的一些更新物理目标。它还包含主喷射器中偏振光束所需的修改和硬件的更新讨论，以及更新的时间表和预算。
2011-10-13 hep-ex nucl-ex physics.acc-ph
PIP-II Injector Test Warm Front End: Commissioning Update
费米实验室质子改进计划II注入器试验的热前端（WFE）已被建造到其全长。它包括一个15 mA直流，30 keV的H-离子源，一个2米长的低能量束传输（LEBT）与开关偶极磁铁，2.1 MeV的连续波放电，其次是中能束传输（MEBT）与各种诊断和转储。本报告介绍了调试情况，重点是MEBT中的束流测量。特别地，具有注入升压器所需的参数（5 mA，20 Hz下的0.55ms宏脉冲）的射束被传输通过WFE。
2018-06-14 physics.acc-ph
Foil Scattering Model for Fermilab Booster
在费米实验室助推器和许多其他质子设施中，强质子束是由H-束通过剥离箔的多圈注入积累的。回旋束流在注入箔上的散射和大角度库仑散射导致不可控的损耗集中在第一个电子感应加速器周期。我们测量的箔散射损耗率在费米实验室助推器作为函数的LINAC电流，注入匝数，和时间上的注入箔。我们发现，目前的助推器操作有约1%的箔散射损失，我们预测质子改进计划II（PIP-II）注入器升级。本文给出了我们最近的束流测量结果和一个箔片散射模型分析。
2019-12-05 physics.acc-ph
The NuMI Neutrino Beam at Fermilab
费米实验室的主注入器（NuMI）设施的中微子于2004年底开始运行。NuMI将以58 mrad的速度向地球发射一束可变能量（2-20 GeV）的强烈μ子中微子束，用于短距离（~ 1公里）和长距离（~700-900公里）的基线实验。几个方面的设计和早期调试运行的结果进行了审查。
2005-07-30 hep-ex physics.acc-ph
Vibrational measurement for commissioning SRF Accelerator Test Facility at Fermilab
费米实验室的超导射频（SRF）加速器测试设施正在调试两个低温组件。该设施的研究支持下一代高强度直线加速器，如国际直线对撞机（ILC），新的高强度注入器（X项目）和其他未来的机器。这些组件，Cryomopolymer#1（CM1）和捕获腔II（CC2），其中包含1.3 GHz的腔串联连接在光束线和通过低温管道。关于地面运动、技术和文化噪声的特性的研究仍在继续。基础和关键梁线组件之间的机械传递函数已被测量和整体系统位移的特点。考虑了低温、真空系统和其他公用设施初始运行时的基线运动测量。
2012-08-09 physics.acc-ph
Status and Plans for an SRF Accelerator Test Facility at Fermilab
费米实验室目前正在建造一个超导射频加速器测试设施。加速器将包括一个电子枪，40 MeV注入器，由3个TTF型或ILC型低温模块组成的束加速部分，以及用于测试诊断和进行束实验的多个下游束线。安装了3个低温模块后，该设施最初将能够产生具有ILC束强度的810 MeV电子束。该设施可容纳多达6个低温模块，总束流能量为1.5 GeV。该设施将用于在高强度束流条件下测试SRF低温模块、RF功率设备、仪器和LLRF以及未来SRF加速器（如ILC和Project-X）的控制系统。本文介绍了该设施的现状和总体规划。
2012-09-18 physics.acc-ph
Updates and Lessons Learned from NuMI Beamline at Fermilab
本文总结了费米实验室 NuMI 束线的近期更新与运维经验，涵盖束流性能优化和稳定性挑战，为未来束线项目（如 LBNF）提供最佳实践与路线图。
2024-12-16 physics.acc-ph
Alignment and Aperture Scan at the Fermilab Booster
费米实验室的助推器有一个强度升级计划，称为质子改进计划（PIP）。通量吞吐量目标是2 E17质子/小时，这几乎是当前操作1.1E17质子/小时的两倍。机器中的光束损失将成为问题的根源。助推器将束流从400 MeV加速到8 GeV，并提取到主注入器。百分之几的光束在注入后3毫秒内丢失。测量了注入能量下的孔径，并与实测数据进行了比较。磁铁将在2012年3月重新调整，以增加光圈。本文将讨论束流研究、扫描和对准数据的分析以及磁体移动的结果。
2013-01-30 physics.acc-ph
A Cost-Effective Upgrade Path for the Fermilab Accelerator Complex
费米实验室质子改进计划II（PIP-II）将实现世界上最强烈的高能中微子束，并将帮助科学家寻找罕见的粒子物理过程。PIP-II的目标是在LBNF/DUNE计划开始运行时，从费米实验室主注入器提供1.2兆瓦的质子束功率，能量范围为60 - 120 GeV。PIP-II提供了各种升级路径，以提高主注入器的束流功率，这是中微子科学计划的要求，也是2014年P5报告的建议。未来向LBNF目标提供超过2兆瓦的电力将需要更换现有的增压器。该报告概述了一个具有成本效益的助推器更换方案和费米实验室加速器综合体的升级路径，以获得LBNF目标上的2.4兆瓦束流功率，并保留通过现有的回收环向现有的费米实验室Muon园区提供8 GeV质子束的能力。它的成本效益是通过以下方式实现的：（1）在增压器更换中使用小直径的金属真空室，以及（2）重复使用现有的回收环。重复使用回收环可能是特别有利的，因为它目前被用来提供8-GeV的光束的μ子校园实验。本概念也保留了这种能力。
2022-02-11 hep-ex physics.acc-ph
Micro-bunching for generating tunable narrow-band THz radiation at the FAST photoinjector
本文介绍了费米实验室FAST（Fermilab Accelerator Science and Technology）电子注入器中使用狭缝掩模产生的微聚束电子束发射的THz辐射谱。我们的目的是在传统的光注入器中用一个简单的方案产生可调谐的窄带太赫兹辐射。在弯道处使用狭缝掩模，通过在具有水平色散的位置处横向切割能量啁啾的电子聚束，在弯道后产生纵向微聚束。本文讨论了微聚束结构、束流光学、微聚束的模拟结果和聚束因子的相关理论。计算并比较了相干跃迁辐射和摇摆器两种辐射源在太赫兹频率下的辐射能量。我们还讨论了一个简单的方法来观察微聚束上的横向屏幕监视器使用的斜四极放置在弯道的结果。
2018-11-12 physics.acc-ph
Status of the warm front end of PIP-II injector test
费米实验室的质子改进计划II（PIP-II）是对注入复合体进行升级的计划。其核心是设计和建造一个连续波兼容的脉冲H-SRF直线加速器。为了验证这种机器前端的概念，一个被称为PIP-II喷射器测试（PIP 2 IT）的测试加速器正在建设中。它包括10 mA DC、30 keV H离子源、2 m长的低能束传输（LEBT）、2.1 MeV CW束，随后是中能束传输（MEBT），其馈送2个低温模块中的第一个，将束能量增加到约25 MeV，以及高能束传输部分（HBT），其将束带到转储。离子源、LEBT、MEBT和MEBT的初始版本已经建造、安装和调试。本报告介绍了暖前端的总体状态。
2018-03-23 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
Development of Cogging at the Fermilab Booster
磁齿槽效应的发展是质子改进计划（PIP）中费米实验室助推器升级的一部分。助推器将发送2.25E17质子/小时，这几乎是目前通量的两倍，1.4E17质子/小时到主注入器（MI）和回收器（RR）。提取喷射器间隙必须与MI和RR注入桶同步，以避免在提取和注入喷射器的上升沿处的射束损失。磁齿槽效应是利用偶极子校正器产生的磁场来控制旋转频率和间隙的位置，而径向位置反馈则使束流保持在中心轨道上。预期新的齿槽效应将减少由于轨道变化引起的束损失，并且在产生间隙时减少束能量损失。本文将讨论磁定位系统的发展进展。
2015-01-30 physics.acc-ph
Beam Position Monitor Electronics Upgrade for Fermilab Switchyard
Fermilab开关站（SY）的束流位置监测器（BPM）系统提供了在4秒溢出期间来自主注入器的53.10348 MHz RF聚束共振提取束流的位置、强度和积分强度。总束流强度从1x10^11到1x10^13质子不等。利用带状线束流位置监测器和谐振电路测量了泄漏量。BPM具有调谐到53.10348 MHz的外部谐振电路。BPM输出的相应电压信号估计在-110 dBm和-80 dBm之间。
2015-02-05 physics.acc-ph physics.ins-det
FNAL Proton Source High Intensity Operations and Beam Loss Control
40年前的费米实验室质子源机器，由预注入器，直线加速器和同步加速器助推器组成，一直是费米国家加速器实验室（费米实验室）的主力。在此期间，高能物理计划要求增加质子通量，特别是在过去十年中，费米实验室开始了中微子计划。为了实现一个成功的计划，助推器进行了重大升级和更改。再次，质子源已被充电，以使其束流吞吐量增加一倍，同时保持目前的剩余激活水平，以满足实验室强度前沿计划的目标，直到新的机器被建造和运行，以取代质子源机器。本文讨论了目前的性能助推器和计划涉及达到更高的强度。
2014-08-29 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
Proton Beam Intensity Upgrades for the Neutrino Program at Fermilab
费米实验室致力于将其加速器复合体升级到强度前沿，以在中微子领域及其他领域进行HEP研究。升级有两个步骤：1）正在进行的质子改进计划（PIP）的主要目标是到2017年底开始在NOvA目标上提供700 kW的束流功率，以及2）预见的PIP-II将在下一个十年中期之前用800 MeV超导LINAC取代现有的LINAC，即助推器的400 MeV注入器，其中来自助推器的输出束强度显著增加，并且NOvA靶上的束功率增加到<1.2MW。无论如何，费米实验室助推器将在未来20年发挥非常重要的作用。在这方面，我们最近为助推器开发并委托了一个创新的束流注入方案，称为“早期注入方案”。“这个方案已经在运行，并有可能增加助推器束流强度从PIP的设计目标相当大的数额与减少束流发射度和束流损失。在本文中，我们将介绍我们的经验，从新的计划在操作中，目前的状况和未来的计划。
2017-05-03 physics.acc-ph
