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
Sub-picosecond compression by velocity bunching in a photo-injector
我们提出了一个实验证据的一束压缩计划，使用行波加速结构作为压缩机。利用位于电子源下游的S波段行波结构，将激光驱动的射频电子源发出的聚束长度压缩了>3倍。实验数据被发现是在良好的协议与粒子跟踪模拟。
2002-11-16 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
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
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
Physical design of FEL injector based on performance-enhanced EC-ITC RF gun
为满足高性能太赫兹自由电子激光（自由电子激光）的要求，提出了一种紧凑型自由电子激光注入器方案。采用热阴极代替结构复杂、成本高的光电阴极进行电子发射。采用增强型EC-ITC（External Cathode Independently Tunable Cells）射频电子枪提取微束团，有效束团电荷提高到~ 200 pC，同时基本消除了背轰击效应。设计了恒梯度加速器结构，将能量提高到~ 14 MeV，采用聚焦系统抑制发射度，维持束团状态。对自由电子激光注入器关键部件的物理设计和束流动力学进行了分析。利用MATLAB和Parmela软件进行了多脉冲下的仿真。结果表明，该方法可以稳定地获得连续的高亮度电子束团，同时具有较低的能散和发射度。
2013-06-01 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
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
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
Space Charge-Induced Emittance Growth in the Downstream Section of ERL Injectors
针对ERL注入器低能段束团因偏转匹配更易受空间电荷影响导致束流品质下降的问题，本文全面分析空间电荷的影响并提出新设计理念以维持束流品质。
2024-12-16 physics.acc-ph
RF injector design studies for the trailing witness bunch for a plasma-based user facility
基于等离子体的加速器作为用户设施的驱动器，由于其紧凑性和降低的成本，在全球范围内的兴趣正在增长。在这种情况下，EuPRAXIA合作正在为一个多GeV的等离子体加速器准备一个概念设计报告，该加速器具有出色的电子束质量，可以在几种应用中引导X射线自由电子激光的操作，这是光束亮度要求最高的。强流束动力学的研究已经进行了提供一个可靠的工作点的RF注入器，以产生一个高亮度的拖尾见证聚束适合在外部注入计划，无论是在粒子束和激光驱动的等离子体尾场加速。一个感兴趣的情况是产生的见证光束具有1 GeV的能量，小于1 mm-mrad的切片发射度和30 pC在10 fs的半高宽聚束长度，这变成3 kA的峰值电流在波荡器入口。在传统的类SPARC光电注入器中，验证束被成功地压缩到10 fs，在先进的高梯度X波段直线加速器中被提升到500 MeV，峰值电流为3 kA，有效值为：能散0.06%，横向归一化发射度0.5 mm-mrad，焦斑小于1 $μm$。本文介绍了射频注射器研究，旨在满足EuPRAXIA对基于等离子体的用户设施设计研究的要求。
2018-01-16 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
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
Different Charges in the Same Bunch Train at the European XFEL
在本文中，我们已经调查了不同的收费操作的可能性，在一堆训练的名义设计的XFEL注入器和的情况下，它是由一个额外的激光系统在阴极上扩展。本文研究了训练中不同束团电荷束流光学函数的相似性问题。我们还报告了选定的压缩方案的光束光学功能的灵敏度，并给出了一个概述的工作点的设置在注入器的单电荷操作，以及不同的聚束对组合的工作点。
2013-11-21 physics.acc-ph
Nonlinear effects at the Fermilab Recycler e-cloud instability
本文对费米实验室再循环器中的电子云不稳定性进行了理论分析。强磁场中的电子云被看作是一组由质子束团激发的不动蛇。结果表明，由于电子云电场放大了随时间增加的聚束注入误差和沿批次从一个聚束到另一个聚束的注入误差，导致了不稳定性的产生。特别注意的是云场的非线性加法。结果表明，非线性是制约聚束振幅增长的主要因素。还讨论了Recycler id的字段自由部分的可能作用。计算结果与实验数据进行了比较，显示出良好的相关性。
2016-07-07 physics.acc-ph
Broad-band chopper for a CW proton linac at Fermilab
讨论了费米实验室X计划对逐束团斩波器的要求和技术限制。
2012-08-13 physics.acc-ph
Demonstration of Low Emittance in the Cornell Energy Recovery Linac Injector Prototype
我们提出了一个详细的研究康奈尔能量恢复直线加速器的光电注入器，高亮度，高重复率（1.3 GHz）的直流光电发射源，旨在驱动硬X射线能量恢复直线加速器（ERL）所产生的电子束的六维相空间。建立了完整的喷油器仿真模型，并进行了试验验证和优化。水平和垂直的二维横向相空间，以及时间分辨（切片）的水平相空间，进行了模拟和直接测量的19 pC和77 pC聚束在大约8 MeV的注射器的末端。选择这些聚束电荷是因为如果以全1.3 GHz重复率操作，则它们对应于25 mA和100 mA的平均电流。对于19（77）pC/聚束，所得到的90%归一化横向发射度在水平平面中分别为0.23 +/-0.02（0.51 +/-0.04）微米，在垂直平面中分别为0.14 +/-0.01（0.29 +/-0.02）微米。这些发射度分别用2.1 +/- 0.1（3.0 +/- 0.2）ps的相应聚束长度测量。在每种情况下，均方根动量扩散被确定为1 e-3的数量级。测量和模拟之间的良好的整体协议已被证明。使用的发射度和聚束长度测量在19 pC/聚束，我们估计在1.3 GHz，5 GeV的硬X射线ERL的电子束质量至少是一个因素的20倍，优于现有的存储环时，每个设备的均方根能量扩展被认为是。这些结果代表了高亮度，高电流光电注入器领域的一个里程碑。
2013-07-23 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
Bunch-by-bunch measurement of transverse coherent beam-beam modes in the Fermilab Tevatron collider
本文描述了一个用于探测Tevatron中质子和反质子横向相干振荡的逐束团探测系统。它是基于信号从一个单一的光束位置监测器位于一个区域的环与大幅度的功能。信号在大量的转弯处被数字化，并使用专用算法离线进行傅立叶分析。为了增强信号，将带限噪声施加到波束约1 s。即使在高亮度下，这种激发也不会对循环光束产生不利影响。该器件的响应时间为几秒，分数调谐频率分辨率为1.6e-5，并且对60 nm的振荡幅度敏感。它补充肖特基探测器作为一个诊断工具的曲调，曲调传播，和光束光束的影响。本文给出了相干模谱的测量结果，以显示电子感应加速器调谐、束-束参数和碰撞模式的影响，并为束-束数值计算提供了实验依据。与一个简化模型的梁-梁振荡的比较也被描述。
2012-04-04 physics.acc-ph
Study on multi-fold bunch splitting in a high-intensity medium-energy proton synchrotron
束团分裂是在强流同步加速器中改变束团结构、束团数目和束团强度的一种射频操纵方法。实现聚束分裂的有效方式是使用不同谐波RF系统的组合，诸如具有基波和二次谐波RF系统的组合的聚束的双重聚束分裂。两重束团分裂和三重束团分裂方法已得到实验验证，并成功地应用于LHC/PS。本文给出了一种广义多重束分裂方法。研究了利用多谐波射频系统实现五重束团分裂的方法，并将其初步应用于超级质子-质子对撞机（SPPC）注入器链的第三加速器--中间级同步加速器（MSS），以缓解SPPC中单个束团的堆积效应和集体不稳定性。结果表明，五次束团分裂是可行的，分裂后束团布居分布和纵向发射度增长都是可以接受的，总体偏差为几个百分点，总发射率增长小于10%。
2021-02-04 physics.acc-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
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
Coupled Bunch Instabilities Growth in the Fermilab Booster during Acceleration Cycle
目前，费米实验室助推器在81个束团中以15 Hz的频率从400 MeV加速到8 GeV，每脉冲（ppp）加速约4.5E12质子，为多个HEP实验提供束流，并正在升级以处理更高的束流强度> 6.7E12 ppp，重复频率为20 Hz。在目前的工作模式下，我们控制纵向耦合束团不稳定性（LCBI）使用被动和主动阻尼器的组合。LCBI的问题预计在更高的光束强度下会恶化。在这里，我们想调查在什么时候在束循环中的一个特定的模式是要起源，以及有多少它在加速周期的不同时间的贡献，使用从注入到提取收集的壁电流监测数据。此外，测量增长率作为一些主导模式的光束强度的函数。最后，本文介绍了从观测到的最高可用束流强度的LCBI分析结果，意外发现，以及未来在更高束流强度下减轻LCBI的计划
2021-10-19 physics.acc-ph
R&D On Beam Injection and Bunching Schemes In The Fermilab Booster
费米实验室致力于升级其加速器复合体，以支持强度前沿的HEP实验。正在进行的质子改进计划（PIP）使我们能够在NuMI中微子目标上达到700千瓦的光束功率。到下一个十年结束时，目前的400 MeV正常传导LINAC将被800 MeV超导LINAC（PIP-II）取代，其束流功率增加超过PIP设计目标的50%。在PIP和PIP-II时代，现有的助推器将发挥非常重要的作用，至少在未来二十年。与此同时，我们最近开发了一种创新的束注入和聚束方案的助推器称为“早期注入方案”，继续使用现有的400 MeV直线加速器和实施投入运行。该方案有可能将助推器光束强度从PIP设计目标增加>40%。该计划的一些好处已经显现。在本文中，我将描述该计划的基本原理，从最近的束流实验的结果，我们的经验与新的计划在操作中，目前的状况，问题和未来的计划。该方案与费米实验室当前和未来的强度升级计划非常吻合。
2017-04-26 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
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
Large Energy Acceptance Dogleg for the XFEL Injector
预计欧洲XFEL设施可选择安装两个喷射器。注入器将位于同一建筑物中的彼此顶部，两者相对于主直线加速器轴线的偏移为2.75 m。从注入器轴到主直线加速器轴的平移系统（狗腿）必须满足非常严格的色特性要求，因为在磁弯道中的下游聚束长度压缩所需的能量啁啾将在注入器直线加速器的上游产生。在本文中，我们提出了这样一个大的能量接受狗腿和讨论的光学原理，形成其设计的基础。
2013-05-07 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
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
An optical and terahertz instrumentation system at the FAST linac at Fermilab
FAST是费米实验室的一个设施，包括一个光电注入器，两个超导捕获腔，一个超导ILC式低温振荡器，以及一个用于研究非线性可积分束流光学的小环，称为IOTA。本文讨论了布局的光学传输系统，提供光辐射的外部位于条纹相机束长度测量，和太赫兹辐射的马丁-普普莱特干涉仪，束长度测量。它接受来自两个同步辐射端口的辐射在一个弯道聚束压缩机和衍射/过渡辐射屏下游的压缩机。它还可以从光谱仪磁体之后的过渡辐射屏或YAG屏获取信号，以测量能量-时间相关性。将介绍条纹相机和马丁-普普莱特的初步结果。
2018-03-02 physics.acc-ph
Dual fast-cycling superconducting synchrotron at Fermilab and a possible path to the future of high energy particle physics
我们简要概述了短期和长期的物理动机，在费米实验室的Tevatron隧道中建造一个双，快循环超导同步加速器（DSFMR -双超铁主环）。我们讨论了使用该加速器作为高强度双中微子束源的长基线中微子振荡搜索实验，也作为一个快速，双预注入加速器的VLHC（甚大强子对撞机）。
2010-05-06 physics.acc-ph
Development Of A Compact Photo-injector With RF-focusing Lens For Short Pulse Electron Source Application
为了研制紧凑型超快电子源系统，我们目前正在通过一系列综合建模分析过程，设计一种具有射频聚焦结构的短脉冲射频电子枪。利用多物理场模拟器系统地研究了带输入耦合器的2.5单元谐振腔的电磁设计、光发射电子束团的加速动力学、带输入耦合器的射频透镜的电磁设计以及聚焦电子束团的相空间分析。2.856 GHz谐振腔几何结构的所有特征都经过精确设计，加速能量范围从100 keV到500 keV（安全限制），由我们的5 MW S波段速调管供电。速调管（Thales TH 2163）和调制器系统（ScandiNova K1交钥匙系统）已成功安装并测试。速调管系统的性能测试表明，根据操作规范，峰值输出功率> 5 MW。在准相对论能量下，该电子源能产生100 fC- 1 pC的电子聚束，脉冲宽度接近30 fs - 1 ps，横向尺寸为几百微米。PIC模拟表明，电子聚束经历快速的RF加速，迅速达到所需的能量，这可以通过调节RF注入相位和输入驱动功率来控制。已经表明，还可以使用RF透镜纵向聚焦/压缩聚束，这也将允许我们控制系统的时间分辨率。虽然我们的主要分析是在2.5电池设计上进行的，但我们也在研究半电池（单腔）设计，该设计有望以简单的配置提供相同范围的光束能量。
2014-09-17 physics.acc-ph
Measurements of the Beam Longitudinal Properties in the Fermilab Linac
本研究通过BSM、BPM和WS测量Fermilab直线加速器400MeV H$^-$束流纵向参数，结合模拟推导纵向发射度和Courant-Snyder参数。
2025-09-16 physics.acc-ph
Intensity limits of the PSI Injector II cyclotron
我们调查的PSI注入器II高强度分离扇区等离子体回旋加速器的电流限制，在其目前的配置和建议的升级后。加速器驱动的次临界反应堆、中子和中微子实验以及医用同位素生产都受益于电流的增加，即使是在~ 10%的水平上：PSI回旋加速器提供了相关的经验。由于空间电荷在低束流能量下占主导地位，注入器是关键的。通过详细的数值模拟了解空间电荷效应和晕形成，为如何最大限度地提高提取电流提供了线索。模拟的空间电荷占主导地位的低能量高强度（9.5 mA DC）的机器，一个复杂的准直器设置在中央区域成形的束，是不平凡的。我们使用的OPAL代码，带电粒子光学计算的工具，在大型加速器结构和束线，包括三维空间电荷。我们有一个精确的模型，目前的生产）注射器II，工作在2.2毫安的电流。一个简单的模型，建议未来（升级）配置的回旋加速器也进行了研究。我们估计强度极限的基础上开发的模型，支持拟合的比例律和测量。我们已经能够进行更详细的分析，束参数和晕发展比以往任何研究。优化技术使模拟设置与Injector II参数和测量更好地匹配。我们表明，在生产配置的束流规模的权力与束的大小为3。然而，在较高强度下，4次幂缩放更适合，将限值设置为约3 mA。如果调整准直方案，可以产生高于迄今为止所实现的5 mA的电流。
2017-07-25 physics.acc-ph
Multi-bunch generation by thermionic gun
KEK-ATF正在研究未来直线对撞机的低发射度多聚束电子束。在ATF中，采用电子枪产生20束团的电子束，束团间距为2.8ns。由于电子枪发射的畸变和聚束系统中的束加载效应，每个束的强度在注入器的端部不均匀高达40%。我们已经开发了一个系统，以纠正枪发射精确控制阴极电压与函数发生器。针对束流加载效应，我们在次谐波聚束器（SHB）上引入了射频幅度调制。通过这些技术，束团强度的均匀性得到了改善，后面的束团的透射率从67%恢复到91%，但前五束团的强度仍然低于其他束团。
2001-03-23 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
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
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
Emittance Mapping in rf Guns
本文探讨了射频电子枪中束团尺寸、梯度、电荷与MTE对发射度和亮度的影响，发现梯度与束团纵横比间存在实现最高亮度的通用关系，为发射度预测的快速映射方法提供了基础。
2023-11-28 physics.acc-ph
