Applying Synchrotron Phase Measurement to the Estimation of Maximum Beam Intensity in the Fermilab Booster
重要的是要有实验方法来估计费米实验室助推器的最大束流强度，作为长期计划承诺的客观投入。一个重要的现有限制是由可用的射频功率设定的。由于实际的纵向阻抗并不为人所知，因此很难先验地设定该限制。利用山脉图和直接测量射频加速电压相对于束流的相位测量了跃迁交叉处的同步相位，结果一致。应用它们预测6E12在当前运行条件下的最大助推器束流强度。
2004-07-12 physics.acc-ph
Progress on the design of a perpendicularly biased 2nd harmonic cavity for the Fermilab Booster
一个垂直偏置的二次谐波腔正在设计和建造的费米实验室助推器。其目的是在注入时使桶变平，从而改变纵向束流分布以减小空间电荷效应。它也可以帮助提取。谐振腔频率范围为76 - 106 MHz。功率放大器将使用Y 567 B四极管，这也是用于费米实验室助推器的基模腔。我们讨论了最近的进展，腔，偏置螺线管的设计和计划测试调谐器的石榴石材料。
2017-12-27 physics.acc-ph
Using the transverse digital damper as a real-time tune monitor for the Booster synchrotron at Fermilab
费米实验室助推器（英语：Fermilab Booster）是一个快速斜坡（15 Hz）同步加速器，可以将质子从400 MeV加速到8 GeV。在横向数字阻尼器系统的调试过程中，结果表明，阻尼器可以通过激励84个串中的一个来提供整个周期中的机器调谐的测量，对机器操作的影响最小。用于进行测量的算法已被纳入阻尼器FPGA固件中，允许对所有升压器周期进行实时调谐监控。
2012-09-19 physics.acc-ph
Beam Based RF Voltage Measurements and Longitudinal Beam Tomography at the Fermilab Booster
提高质子束对中微子产生靶的能量是费米实验室长期加速器计划的主要目标之一。在这项工作中，费米实验室8 GeV助推器同步加速器至少在未来二十年内发挥着关键作用。因此，详细了解Booster非常重要，因为我们将继续改进其性能。例如，通过执行基于波束的测量来准确地了解增强器中的可用RF功率，以便指定增强器RF系统所需的升级，这一点非常重要。由于升压器磁场不断变化，因此测量/校准射频电压并非易事。在这里，我们提出了一种基于波束的方法用于RF电压测量。使用Python和MATLAB开发的计算机程序进行数据分析。本文提出的方法适用于加速度磁斜坡中任何不具有平底和平顶的RCS。我们还进行了纵向束断层扫描在注入和提取能量的数据用于射频电压测量。基于射束的射频电压测量和射束断层扫描以前从未为费米实验室助推器做过。这些调查的结果将在未来的强度升级中非常有用。
2017-10-19 physics.acc-ph
Synchronization of the Fermilab Booster and Main Injector for Multiple Batch Injection
到目前为止，120 GeV的费米实验室主注入器加速器已经加速了来自8 GeV快速循环助推器同步加速器的一批质子，用于生产运行II的反质子。在未来，主注入器必须同时加速6个或更多的助推器批次;第一批将被提取到反质子源，而其余的将被提取到NuMI/MINOS（主注入器/主注入器中微子振荡搜索）中微子实验。在避免束线的不可接受的放射活化的同时执行该多批次操作需要在加速器之间进行先前不必要的同步。我们描述了一种机制，并提出了结果，提前或延迟的纵向进展的助推器梁的主动反馈径向操纵的光束在加速期间。
2004-07-01 physics.acc-ph
Measurement and manipulation of beta functions in the Fermilab Booster
为了满足费米实验室计划的对撞机后实验计划的需要，8 GeV助推器加速器的总质子通量必须在未来两年内增加近一倍。最近在助推器中安装了一个由48个倾斜校正磁铁组成的系统，以帮助提高效率，并允许在不超过安全辐射水平的情况下获得更高的光束强度。我们提出了使用这些校正磁铁的β函数测量的初步结果。我们的目标是使用校正器来减少β函数中的不规则性，并最终引入局部β凸点来减少光束损失或直接损失到准直器。
2012-03-07 physics.acc-ph
Observation of Instabilities of Coherent Transverse Ocillations in the Fermilab Booster
费米实验室助推器-建于40多年前-运行远高于4x 10 **12 ppp的设计质子束强度。尽管如此，费米实验室的中微子实验要求更高的强度5.5x10**12 ppp。为了达到这一目标，必须克服许多与强度有关的效应，包括抑制横向振荡的相干偶极子不稳定性，这种不稳定性表现为束流的突然下降。在这份报告中，我们提出了这些不稳定性在不同的调谐，耦合和色度设置的观察结果，并讨论可能的治疗。
2013-01-31 physics.acc-ph
Experimental Estimate of Beam Loading and Minimum rf Voltage for Acceleration of High Intensity Beam in the Fermilab Booster
射束所见的射频电压与匹配助推器磁场变化率所需的加速电压之间的差异用于估计每圈射束的能量损失。由于射频电压（RFSUM）和同步相位可以通过实验测量，因此可以使用它们来计算有效加速电压。此外，RFSUM减少技术已被应用到测量实验的RFSUM限制在光束损失开始。有了束流能量损失的信息，运行条件，特别是高强度束流的运行条件，就可以得到优化，从而从费米实验室助推器获得更高强度的束流。
2004-07-12 physics.acc-ph
A New Beam Injection Scheme for the Fermilab Booster
提出了一种新的用于费米实验室助推器的束流注入方案，以提高束流亮度。在正弦磁斜坡的减速部分上注入射束，并且在注入之后立即开始捕获。在整个捕获过程中，我们在变化的B场中施加Pdot=0。束流动力学模拟清楚地表明，这种方法是非常有效的，没有纵向束流发射度稀释和没有束流损失。作为保留发射度的结果，与当前操作中的方案相比，典型升压循环上所需的RF功率可以减少约30%。此外，我们还提出了在提取时旋转捕捉聚束，以降低光束的dP/P，从而提高MI/RR中的滑移堆叠效率。
2015-04-27 physics.acc-ph
Preliminary Results of the 2023 International Fermilab Booster Studies
本研究介绍2023年费米实验室Booster专项束流研究的初步结果，涵盖恒定磁场下束流特性观测与模拟、强流束垂直半整数共振研究及过渡能段同步- betatron不稳定性观测三方面内容。
2024-08-16 physics.acc-ph
Studies of Beam Intensity Effects in Fermilab Booster Synchrotron
有害的束流动力学效应限制了高强度快速循环同步加速器（RCS）的性能，如8 GeV质子费米实验室助推器。在这里，我们报告的各种光束强度依赖效应的综合实验研究结果的助推器。在第一部分中，我们报告的依赖关系的助推器光束强度损失的质子每脉冲的总数和关键的操作参数，如机器的曲调和色度。然后，我们对束流发射度的两种测量方法（多丝正比室和电离剖面监测器）进行了交叉检验。最后，利用强度相关发射度增长效应分析了在最大空间电荷调谐参数Qsc = 0.6，注入能量从0.4GeV提高到0.8GeV的情况下，该装置的最终性能。
2020-12-22 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
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
Beam studies for the Proton Improvement Plan (PIP) -- reducing beam loss at the Fermilab Booster
费米实验室的助推器正在质子改进计划（PIP）下进行升级，以能够提供每小时$2.25^{17}$质子的质子通量。每个周期的强度将保持在当前的操作$4.3^{12}$质子/脉冲，但是助推器射束周期率将从7.5 Hz增加到15 Hz。其中最大的挑战之一是保持现有的束流损失的功率，同时加倍的光束通量。在PIP下，为了更好地理解束流损失的机制，人们在束流研究和模拟方面付出了很大的努力。目标是通过校正和控制束流动力学以及通过硬件升级改进操作系统来将其减少一半。本文将介绍最近的束流研究结果和助推器操作的状态。
2015-11-04 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
Real-time Artificial Intelligence for Accelerator Control: A Study at the Fermilab Booster
我们描述了一种方法，用于精确地调节梯度磁场电源在费米实验室助推器加速器复杂的神经网络训练，通过强化学习。我们展示了初步的结果，通过训练一个代理机器学习模型的真实加速器数据，以模拟助推器的环境，并使用这个代理模型反过来训练神经网络的监管任务。我们还展示了如何部署用于控制目的的神经网络可以编译为在现场可编程门阵列上执行。这种能力对于在诸如加速器设施的复杂环境中的操作稳定性是重要的。
2021-10-20 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
Online measurement of the energy spread of multi-turn beam in the Fermilab Booster at injection
我们已经开发了一个计算机程序接口的费米实验室加速器的ACNET环境中测量的能量扩散的质子束从直线加速器注入到助推器。它使用数字化示波器，并为用户提供配置示波器设置的能力，以便从电阻壁电流监测器进行最佳数据采集。当程序启动时，a）产生${\it one\ shot\ timeline}$以启动射束注入增强器，b）使用一组快速冲击器在注入射束中产生约40 ns的间隙，c）从壁电流监测器收集来自注入的前200 $μ$ s的线电荷分布数据，以及d）执行完整的数据分析以提取射束的全部射束能量扩展。该程序还提供了存储离线分析数据的选项。我们用一个例子来说明一个案例。我们还提出了从最近的测量光束能量扩散作为光束强度的函数的结果。
2017-12-27 physics.acc-ph
The Linac Laser Notcher For The Fermilab Booster
在同步加速器机器中，束流提取是通过隔板和冲击磁铁的组合来完成的，这些磁铁将束流从加速器偏转到另一个加速器。理想情况下，冲击场必须在射束聚束之间上升/下降。然而，实际上，在射束脉冲上创建有意的无射束时间区域（aka“陷波”）以确保可以以最小的损耗提取射束。在费米实验室助推器的情况下，通过使用快速反冲器在加速器隧道内的屏蔽准直区域中沉积光束，在注入能量附近的环中产生凹口。随着射束功率的增加，期望以尽可能低的能量产生该凹口以使激活最小化。费米实验室质子改进计划（PIP）启动了一个研发项目，以建立一个激光系统，在750 keV的直线加速器光束脉冲内创建凹口。本次演讲将描述激光开槽机的概念，并讨论我们的现状，调试结果和未来计划。
2017-04-13 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
Energy Spread of the Proton Beam in the Fermilab Booster at its Injection Energy
我们测量了总的能量扩散（99%的能量扩展）：1）在多圈注入之后立即在束中产生约40纳秒宽的凹口，并测量高和低动量粒子在线电荷分布中的掠接触所需的滑移时间，2）注入部分转向束流并使其去束流，以及3）将束流轮廓监测器数据与来自MAD模拟的400 MeV注入束流线的预测进行比较。在环和束流传输线上的射频系统的各种条件下重复测量。
2015-04-27 physics.acc-ph
Uncertainty Aware ML-based surrogate models for particle accelerators: A Study at the Fermilab Booster Accelerator Complex
针对标准深度学习方法在内存、推理成本及分布外不确定性捕获上的局限，本文提出一种包含分布外贡献的校准不确定性预测新方法，并在费米实验室助推器加速器上验证其有效性。
2022-12-11 physics.acc-ph
Momentum Cogging 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）。通量吞吐量目标为2 E17质子/小时，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是一个问题。助推器将束流从400 MeV加速到8 GeV，并引出主注入器（MI）。齿槽是通过在循环期间改变梁的径向位置来将提取冲击器间隙减小到MI的过程。间隙产生发生在约700 MeV，这是6毫秒进入周期。在较低能量下，旋转频率从一个周期到另一个周期的变化较大，并且由于孔径的限制，难以通过改变径向位置来控制。动量齿槽效应通过偶极子校正和径向位置反馈，同时控制转速和径向位置，使间隙提前产生。新的齿槽将节省能量损失和孔径。本文将讨论动量齿槽系统的发展进展。
2013-01-30 physics.acc-ph
Fermilab Booster Beam Emittances from Quadrupole Modes Measured by BPMs
针对传统四极模BPM测束流发射度信噪比低、调试量大的问题，提出多BPM结合优化数学分析的改进方法，测得的费米实验室助推器束流发射度比IPM结果更真实。
2024-06-21 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
Improving the Fermilab Booster Notching Efficiency, Beam Losses and Radiation Levels
目前，位于费米实验室助推器长-5直线段的快速垂直1.08米长的冲击器（开槽器）用于在注入后去除84个循环束中的3个，以产生中止间隙。在磁场为72.5高斯的情况下，在400 MeV下，它仅去除了87%的3束流强度，在聚焦助推器磁体的极尖上损失了75%，在Long-6准直器上损失了11%，在环的其余部分中损失了1%。我们建议在长12段采用两个水平反冲器来提高加速器的开槽效率，减少束流损失。计算表明，使用这种水平陷波器，可以在400-700 MeV处去除高达99%的3束团强度，将96%的强度引导到Long-13部分的新束流收集器。这充分地解释了开槽和准直。束流收集器在其钳口中吸收大部分撞击质子能量。后者被封装到适当的辐射屏蔽中，将对机器部件、人员和环境的影响降低到可容忍的水平。MARS模拟表明，与目前的水平相比，相应的即时和剩余辐射水平可以降低十倍。
2013-01-23 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
Target Multiwire for the Fermilab Booster Neutrino Beamline
针对费米实验室Booster中微子束流线原有多丝剖面监测器辐射损伤的问题，研究人员设计了采用镀金钨丝、氧化铝陶瓷平面与耐辐射材料的新型BNB靶多丝探测器，可实现精确的束流剖面测量，本文详述其设计功能并展示相关数据。
2024-01-30 physics.acc-ph
Lattice Design and Dynamic Aperture Studies for the FCC-ee Top-Up Booster Synchrotron
未来圆形对撞机（FCC）研究调查了圆形对撞机在后LHC时代的可行性。次级研究FCC-ee是一个100公里的正负电子对撞机，能量范围为90-365 GeV。为了达到$10^{36}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$数量级的设计光度，需要连续的顶注。因此，注入器链包括一个100公里的助推同步加速器，与对撞机环位于同一隧道中。本文介绍了该同步加速器的光栅设计和基于色度校正六极方案的第一个动态孔径研究。
2021-11-29 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
Recent Improvements in the Beam Capture at Fermilab Booster for High Intensity Operation
Fermilab Booster使用多圈束注入，其所有腔都被定相，使得即使每个站处于相同的最大电压，束也看到净零RF电压。在束流捕获过程中，利用其倒相系统缓慢地增加射频电压。在捕获结束时，为光束加速打开反馈。对于目前的操作以及在PIP-II时代，HLRF和LLRF系统都提供适当的预期相位和RF电压以保持从注入到提取的纵向发射度是至关重要的。在本文中，我们描述了腔相位分布的原始架构，我们最近的基于波束的RF相位测量，观察到腔和校正工作之间的相对相位的显着偏差。文中还介绍了对强流束改进捕获的结果。
2021-10-19 physics.acc-ph
Current and Planned High Proton Flux Operations at the FNAL Booster
费米国家加速器实验室（Fermilab）的质子源装置由预注入器、常规直线加速器和助推器同步加速器组成，具有成功的束流操作的悠久历史。费米实验室质子源建于60年代末，于70年代初开始运行，从那时起，它成功提供质子来支持实验室物理实验。在过去的十年中，助推器的性能达到了前所未有的质子通量输送，约为每小时1.0-1.1E17质子，相当于40千瓦的束流功率，同时保持了隧道中525 W的束流损失上限。为了实现这一历史性的性能，机器进行了重大的硬件升级，并结合了光束轨道控制和操作意识的改进。再次，质子源已被充电，以增加一倍的光束吞吐量，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，以取代他们。在本文中，我们将讨论涉及的计划，以达到更高的光束吞吐量的助推器。
2014-08-29 physics.acc-ph
Full-Cycle Simulations of the Fermilab Booster
本文使用 PyORBIT 代码对费米实验室增强器进行全周期 6D 模拟，研究 PIP-II 升级下束流功率翻倍导致的潜在损失与发射度增长，为运行场景提供参考。
2024-05-31 physics.acc-ph
Developing Robust Digital Twins and Reinforcement Learning for Accelerator Control Systems at the Fermilab Booster
我们描述了离线机器学习（ML）的发展，努力通过现场可编程门阵列（FPGA）精确地调节梯度磁铁电源（GMPS）在费米实验室助推器加速器复杂。作为这项工作的一部分，我们通过训练长短期记忆（LSTM）来捕捉其完整的动态，创建了Booster-GMPS控制系统的数字孪生模型。我们概述了我们在将其部署为强化学习（RL）环境之前仔细验证数字孪生模型的路径。此外，我们还演示了使用深度Q网络（DQN）策略模型，该模型能够针对现实的时变扰动调节GMPS。
2021-05-26 cs.SY eess.SY physics.acc-ph
The FNAL Booster 2nd Harmonic RF Cavity
一个二次谐波RF腔，使用垂直偏置石榴石频率调谐目前正在建设中使用的费米实验室助推器。谐振腔将在基频的两倍（约76 - 106 MHz）下工作，并且仅在注入、过渡或提取期间开启。其主要目的是减少费米实验室质子改进计划（PIP）所要求的束流损失。经过三年的优化和研究，腔体设计已经完成，所有组成部分已经收到。我们讨论了腔及其相关系统的设计方面，组件测试，和腔建设的状态。
2018-08-28 physics.acc-ph
Magnetic measurements of Fermilab rapid-cycling Booster gradient magnets
Fermilab 升级 Booster 同步加速器以支持 PIP-II 计划，通过开发 PCB 弯曲平面线圈探头，对 15 Hz 和 20 Hz 运行下的组合功能梯度磁铁进行了高分辨率磁测量，确保新运行机制下的性能与兼容性。
2025-09-16 physics.acc-ph
Beam-based aperture measurements with movable collimator jaws as performance booster of the CERN Large Hadron Collider
粒子加速器的束孔定义了循环束可用的间隙，并且是对加速器性能至关重要的参数。在欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC），可用孔径的知识和控制是至关重要的，因为标称质子束携带362兆焦耳的能量存储在超导环境中。即使是很小一部分的束流损失也可能使超导磁体失超或造成严重的材料损坏。此外，在圆形对撞机中，峰值亮度方面的性能在很大程度上取决于内三重态四极子的孔径，其用于将光束聚焦在相互作用点。在大型强子对撞机中，这个孔径代表了压缩光束在最高能量处的最小孔径，并决定了峰值亮度的最大潜在范围。在这些条件下，基于光束的孔径测量是困难和具有挑战性的。在本文中，我们介绍了多年来为LHC中精确的基于束的孔径测量而开发的不同方法，重点介绍了有助于提高运行1（2010-2013）和运行2（2015-2018）中LHC运行性能的应用和结果。
2021-06-17 physics.acc-ph
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
Physics Opportunities for the Fermilab Booster Replacement
本白皮书介绍了费米实验室助推器更换及其各种选项所提供的机会。其目标是告知助推器更换的设计过程中的各种选项的加速器的需求，使设计是通用的，并启用，或留下门打开，尽可能多的选择。论文涵盖的物理主题包括寻找暗区和μ子的新机会。
2022-03-08 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Measurement of magnetic permeability of steel laminations of Booster gradient magnets
费米实验室的新实验需要在助推器上进行更高的束流强度，导致磁钢对束流的影响更大。为了仔细考虑这些影响，有必要知道磁体的几何和材料特性。本工作致力于测量的磁导率的钢叠片的助推梯度磁铁作为一个复杂的函数的频率范围内从几兆赫到1 GHz的频率。通过分析叠层钢微带线的S参数，估算了其磁导率。
2011-12-05 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
Quantitative description and correction of longitudinal drifts in the Fermilab linac
针对Fermilab直线加速器中束流纵向轨迹的日常漂移问题，提出将其表示为低能部分相移的方案，以实现漂移的简化可视化、提供明确补偿算法并评估补偿效率。
2024-07-24 physics.acc-ph
Scheme for quantitative description of longitudinal drifts in the Fermilab Linac and their correction
针对费米实验室直线加速器纵向日间漂移引发束流损失的问题，本研究提出用低能段两个腔体的相移定量描述漂移的方案，可简化漂移可视化、提供清晰补偿算法及补偿效率估算工具。
2023-12-12 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
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
Booster 6-GeV Study
由于沿着助推器光束线获得了更宽的孔径，这为助推器提供了比以往更高强度光束的机会。可用的射频加速电压迟早会成为束流强度的新极限。无论是通过增加RFSUM还是通过降低加速率都可以达到类似的目的。6-GeV研究的动机是通过较慢的加速获得相对加速电压。
2005-01-06 physics.acc-ph
Tune Evaluation From Phased BPM Turn-By-Turn Data
在像费米实验室助推器这样的快速斜坡同步加速器中，由于调谐的快速变化（有时在几十圈的过程中）和高噪声水平，根据逐圈数据进行电子感应加速器调谐评估的传统方法可能不起作用。我们提出了一种技术的基础上的相位信号从大量的BPM显着增加的信噪比。文中介绍了该方法在费米实验室助推器控制系统中的实现，并给出了一些测量结果。
2012-02-07 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
RF Bucket Reduction as an Experimental Tool for Beam Diagnostics and Manipulation
在费米实验室的助推器中，采用了一种利用射频桶约化获取粒子在纵向相空间中分布信息的技术。数据集，获得了在六个重要的时间间隔的助推器周期为三个不同的光束强度。受控的RF桶减少还提供了用于波束操纵的其他机会。
2004-07-12 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
Phase Trombone Design in the Beam Transfer line for the Project PIP-II at Fermilab
针对费米实验室PIP-II项目束流输运线准直器布设需求，通过模拟发现需精准控制准直器与注入箔片间的相移，为此设计相位伸缩段实现相移微调以优化准直性能，并介绍了其设计与实现细节。
2023-12-14 physics.acc-ph
Benchmarking the Use of BPM Quadrupole Moments to Measure Emittance
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
通过BPM四极子矩测量发散度，与IPM和多丝数据结果一致，可补充现有非拦截发散度监控器。
2025-11-25 physics.acc-ph
Preliminary Modeling Of Radiation Levels At The Fermilab PIP-II Linac
PIP-II是费米实验室的旗舰项目，为实验室的实验提供强大的高强度质子束。PIP-II的核心是一个800 MeV的超导直线加速器。它将位于一个新的隧道与新的服务大楼，并通过一个新的传输线连接到目前的助推器。为了支持土木工程和机械一体化的设计，本文提供了初步的估计辐射水平在画廊的操作束流损失限制为0.1 W/m，通过蒙特卡罗计算与FLUKA和MARS 15代码。
2018-06-14 physics.acc-ph
Emittance Measurements with Wire Scanners in the Fermilab Side-coupled Linac
本文利用费米实验室边耦合直线加速器及传输线上的线扫描仪测量束流横向分布，并通过调控数据采集条件计算选定区域的发射度与Twiss参数。
2024-09-03 physics.acc-ph
