Linear_Accelerator_C+6_Ions_as_Injector_for_a_Synchrotron, Intended for Hadrons Therapy
本文研究了螺旋波导中行波场对轻离子的加速。加速RF场的频率f = 100 MHz，发生器功率P = 2 MW。离子聚焦由强度B = 3.5特斯拉的螺线管磁场提供。随着加速器长度增加到L = 15 m，离子的最终能量可以增加到E = 7 MeV /核子的值。
2013-07-24 physics.acc-ph
Plasma Wakefield Accelerators with Ion Motion and the E-314 Experiment at FACET-II
未来的等离子体直线对撞机有可能达到前所未有的能量，并改变我们对高能物理的理解。在这样的装置中，极密集的射束会导致等离子体离子向轴方向下落。对于更温和的离子运动，这将非线性扰动引入到气泡内部的聚焦场。然而，对于极端离子运动，离子分布崩溃到准平衡，其特征在于在轴上产生强的非线性聚焦场的极端密度的细丝。这些场可引起不可接受的发射度增长，可通过仔细的束匹配来减小发射度增长。在本文中，我们讨论了丰富的物理离子运动，简要概述了计划在FACET-II的E-314实验，将实验证明离子运动等离子体加速器，并提出了粒子在细胞中模拟离子运动的结果相关的E-314实验。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Scissor-cross ionization injection in laser wakefield accelerators
本文提出在激光尾场加速器中，利用倍频脉冲与驱动脉冲成锐角碰撞来触发电离注入。该方案有效地缩短了喷油持续时间，从而获得了较高的喷油质量。三维粒子模拟结果表明，用~100 TW激光脉冲可以产生能量为~500 MeV、电荷为~40 pC、能散为~1%、归一化发射度为几毫米毫弧度的电子束。通过调节两个脉冲之间的角度、触发脉冲的强度和气体掺杂比，可以控制电子束的电荷和能量扩展。
2021-09-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Hadron Fluence Measurements with LiF-TLD Sensors at the Proton Synchrotron Accelerator at CERN
鉴于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）的光束监测传感器的实施，也为了验证热释光探测器作为一种多功能的工具，以测量电离辐射剂量在混合领域的强子对撞机，如LHC，化学气相沉积金刚石传感器已在欧洲核子研究中心的质子同步加速器进行了评估和校准。特别注意了解氟化锂热释光探测器是否适合作为这些辐射领域的测量设备。
2010-02-15 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Predicting Beam Transmission Using 2-Dimensional Phase Space Projections Of Hadron Accelerators
我们提出了一种方法来压缩的二维横向相空间投影从强子加速器和使用该信息来预测束流传输。该方法假设可以获得4D横向相空间的至少三个投影，并且可以为束线提供精确的仿真模型。使用模拟模型，我们表明，可以训练使用卷积自动编码器的过程，以减少相空间信息，这些信息可以稍后用于预测波束传输。最后，我们认为，虽然使用预测从一个现实的非线性分布产生不太准确的结果，该方法仍然推广。
2022-08-15 physics.acc-ph
Theoretical study of the ECRIPAC accelerator concept
Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LPSC-IN2P3（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院）；Université de Toulouse, Toulouse INP, CNRS, LAPLACE（图卢兹大学、图卢兹理工学院、法国国家科学研究中心）
本文探讨ECRIPAC加速器的原理与理论，修正现有文献中的不足，分析离子加速稳定性条件及参数对设计的影响，为未来研究提供参考。
2026-04-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Exploring the Potential of Resonance Islands and Bent Crystals for a Novel Slow Extraction from Circular Hadron Accelerators
本研究探讨结合共振岛与弯曲晶体技术，设计圆形强子加速器新型慢引出方法的潜力，该方法有望大幅降低强流束应用中引出装置的束流损失。
2024-09-17 physics.acc-ph
A Variable-Energy CW Compact Accelerator for Ion Cancer Therapy
本文报告了2013年DOE/NCI联合研讨会的结论，并将临床加速器设施要求转化为加速器和束流传输技术规范。现有的或可行的加速器技术进行比较，包括一个紧凑的，CW，和可变能量的轻离子加速器目前正在开发的新概念。这种新的轻离子加速器是基于非缩放固定场交变梯度（FFAG）加速器设计的进步。新的设计概念将等离子体轨道与长（高达4米）直线段结合在一起，采用紧凑的跑道形式，允许内循环轨道被选择用于低损耗CW提取，有效地消除了传统CW回旋加速器设计中的高损耗能量降能器。
2017-04-13 physics.acc-ph
Cyclinacs: Fast-Cycling Accelerators for Hadrontherapy
我们提出了一个创新的快速循环加速器复杂的构思和设计，最好的利用加速离子束的强子治疗的属性。回旋加速器由回旋加速器组成，回旋加速器也可用于其他有价值的医疗和研究目的，随后是高梯度直线加速器，其能够产生最优化的离子束，用于使用最现代的技术照射实体肿瘤。介绍了回旋加速器的性质以及质子和碳离子的设计研究，并讨论了回旋加速器在强子治疗中的优势。
2009-02-20 physics.acc-ph physics.med-ph
High-Quality Electron Beams from Beam-Driven Plasma Accelerators by Wakefield-Induced Ionization Injection
我们提出了一种新的和简单的策略，用于在束流驱动等离子体加速器中控制电离诱导的电子捕获。所提出的方法直接利用电尾场从掺杂剂气体中捕获电子，并将它们捕获到加速和聚焦尾相的明确定义的体积中，从而产生高质量的无源聚束。这种注入原理解释的三维粒子在细胞（PIC）的计算使用代码OSIRIS的例子。在这些模拟中，高电流密度的电子束驱动器激发等离子体波在吹出制度内的完全电离的氢等离子体的密度$5\times10^{17} \mathrm{cm^{-3}}$。在被中性氦气污染的嵌入式$100 \mathrm{μm}$长等离子体柱内，尾流场触发电离，捕获限定比例的释放电子，并随后加速。由此产生的电子束具有$1.5 \mathrm{kA}$峰值电流、$1.5 \mathrm{μm}$横向归一化发射度、在GeV能量尺度上0.3%的不相关能量扩展和几个飞秒聚束长度。
2015-06-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Modern High Intensity H- Accelerator Sources
本文评述了用于加速器的现代强流氢离子源. 1971年7月1日，在俄罗斯新西伯利亚核物理研究所（INP）首次观察到铯化效应，即在低于负离子电流的情况下，随着共提取电子电流的降低，气体放电中负离子发射的显著增强。这一观测结果成为发展表面等离子体负离子源（SPS）的基础。几何聚焦的发明提高了负离子产生的效率。本文讨论了等离子体加速器的磁控-平面加速器。介绍了转换器SPS。讨论了半等离子体放电。综述了潘宁放电等离子体放电、射频脉冲放电和连续放电等离子体放电。回顾了负离子源的发展历史。正在进行大型开发项目，包括大型强子对撞机和国际热核实验反应堆的SPS。具有CeSiated SPS的喷射器的开发和制造已经成为十亿美元规模的产业。
2018-06-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Selected List of Low Energy Beam Transport Facilities for Light-Ion, High-Intensity Accelerators
本文介绍了用于轻离子、高强度加速器的低能束流输运（LEBT）装置。将其放在一起是为了便于与PXIE LEBT设计选择进行比较。下面简要讨论了在选择传输方案时束流导系数的重要性。
2016-02-17 physics.acc-ph
Milestone toward an ECRIPAC accelerator demonstrator
Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LPSC-IN2P3（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Université de Toulouse, Toulouse INP, CNRS, LAPLACE（图卢兹大学）
本文提出ECRIPAC加速器物理的全面介绍，修正了理论并设计了紧凑演示装置，展示了He2+加速器产生9.5 MeV/nucleon离子的模拟结果，验证了新的理论框架。
2026-04-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ion-Hose Instability in Long Pulse Induction Accelerators
离子软管（或快离子）的不稳定性限制了长脉冲、高电流加速器的真空度。束诱导的背景气体的电离导致耦合到束的横向运动的离子通道的形成。对几种离子频率分布的不稳定性进行了解析和数值研究。将讨论束包络振荡对不稳定性增长的影响。饱和非线性增长的不稳定性推导出解析和数值两种不同的离子频率分布。
2000-10-03 physics.acc-ph
Precision alignment and tolerance of a plasma wakefield accelerator in a laser-ionized plasma source
本文提出通过分析等离子体余辉光强分布实现激光电离等离子体源与PWFA电子束的精密对准，并实验确定了对准容差，为对撞机与光源设计提供关键参数。
2025-08-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Influence of ion motion in a resonantly driven wakefield accelerator
Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Max Planck Institute for Physics（马克斯·普朗克物理研究所）；CERN（欧洲核子研究组织）
本研究通过模拟揭示了等离子体行波加速器中离子运动对束自调制发展的影响，发现共振损失和相混两种效应共同抑制行波场激发。
2025-12-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Phase Space Dynamics of Ionization Injection in Plasma Based Accelerators
采用理论和粒子模拟方法研究了等离子体尾流场中电离诱导注入过程中束流相空间的演化。注入过程导致特殊的纵向和横向相位混合，导致最初的快速发射度增长，然后振荡，衰减，并最终缓慢增长到饱和。这种演变的分析理论，包括注入距离（时间），加速距离，尾场结构，和非线性空间电荷力的影响。在低和高空间电荷制度的发射度的公式。通过PIC模拟验证了理论，并获得了良好的协议。这项工作显示了如何超低发射率光束可以使用电离诱导注入产生。
2013-06-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ion Sources for Production of Highly Charged Ion Beams
在重离子加速器设施中，来自注入器和电荷增殖器离子源的强高电荷离子束（HCIB）被需要用于扩展粒子和核物理的研究以及用于辐射效应测试。随着当前加速器的升级和加速器技术的进步，现有的离子源并不能满足所有的HCIB需求。因此，在这一领域的持续研究和开发（R&D）对于不断提高其性能并满足加速器社区前所未有的和越来越高的HCIB要求至关重要。本白皮书讨论了目前HCIB离子源的生产能力，以及未来高电荷离子（HCI）源的潜力。它讨论了这些源的优点和缺点，以及改进其性能以满足当前和未来重离子加速器设施的要求的途径。本文件旨在作为指导未来加速器概念设计的基础。
2022-05-25 physics.acc-ph
High performance beam transport with multi-stage acceleration system and its application to plasma potential measurement in fusion plasmas
本文提出通过在多级加速管中保持恒定束流能量并引入静电透镜效应，在不增加新组件的情况下显著提升低能重离子束传输效率，并在LHD等离子体电位测量中将Au+束流提高至12 μA，验证了其有效性。
2025-01-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Colliding ionization injection in a beam driven plasma accelerator
通过二维粒子模拟研究了在束流驱动等离子体尾流中，由反向传播的激光脉冲触发电离注入产生高质量电子聚束的方案。它表明，使用这种技术获得的电子聚束可以有非常小的切片能量扩展，因为每个切片主要是由电子在同一时间电离。另一个显著的优点是注射距离是可变的。通过调节驱动光束的发射时间或改变激光焦点位置，获得了归一化发射度为3.3 nm、片能量扩展为15 keV、亮度为$7.2\times 10^{18}$ A m $^{-2}$ rad $^{-2}$的聚束。这使得该方案成为产生用于第五代光源的高质量电子聚束的有前途的方法。
2015-10-02 physics.acc-ph physics.plasm-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
Multi-beam RF accelerators for ion implantation
我们报告的射频（RF）直线加速器（直线加速器）的多离子束，是由低成本的晶片堆叠的发展。加速器晶格由RF加速间隙和静电四极聚焦元件组成，这些元件制造在由印刷电路板或硅制成的10 cm晶片上。我们证明了离子加速与约0.5 MV每米的有效梯度与3 × 3束的阵列。到目前为止，实现的总离子束能量在10 keV范围内，在惰性气体测试中的总离子电流为~0.1mA。我们讨论缩放的离子能量（通过添加加速模块）和离子电流（更多的光束），这种多束RF直线加速器技术的离子注入和材料的表面改性的应用。
2018-09-23 physics.acc-ph
Beam power scale-up in MEMS based multi-beam ion accelerators
我们报告的多束RF线性离子加速器，形成从堆栈的低成本晶片的发展，并描述了使用120束阵列的束功率放大的状态。从120-子束提取柱提取的总氩离子电流为0.5mA。在每个RF间隙中测得的能量增益高达7.25 keV。我们提出了一种使用这种技术来实现离子电流>1 mA和离子能量>100 keV的材料加工应用的路径。
2021-05-22 physics.acc-ph
Proceedings of the CAS - CERN Accelerator School: Ion Sources, Senec, Slovakia, 29 May - 8 June 2012
这些会议记录整理了CERN加速器学校（CAS）组织的第26期专业课程的讲座。该课程于2012年5月29日至6月8日在斯洛伐克塞内茨与布拉迪斯拉发斯洛伐克技术大学合作举办。在关于背景加速器物理学和粒子束产生的基本过程的讲座之后，课程涵盖了不同类型的离子源和相关的技术问题，以及使用源的不同应用。与会者进行了六个案例研究之一，以获得与离子源设计有关的问题的“实践”经验。
2014-11-10 physics.acc-ph
Nano-scale electron bunching in laser-triggered ionization injection in plasma accelerators
电离注入是利用等离子体尾场加速产生高质量电子束的一种可控注入方案。由于相位相关的隧道电离率和非线性尾流内的捕获动力学，尾流内电子的离散注入被非线性地映射到电子被捕获的位置处的束的离散最终相空间结构。这种现象进行了理论分析和检查的三维粒子在细胞模拟表明，三维效应限制调制的波数之间的$> 2k_0$和约$5k_0$，其中$k_0$是注入激光的波数。这样的纳米尺度聚束束可以在其从等离子体离开时通过相干跃迁辐射来诊断，并且可以在通过谐振波荡器时用于生成高功率紫外辐射。
2015-10-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield-Induced Ionization injection in beam-driven plasma accelerators
本文详细分析了束流驱动等离子体加速器中尾场诱导电离（WII）注入的特点和能力。这种机制利用电尾流场从掺杂剂气体中捕获电子，并将它们捕获在加速和聚焦尾流阶段的明确限定的区域中，从而形成高质量的无源聚束[Martinez de la Ossa等人，物理修订信函111，245003（2013）]。电子束驱动器必须具有高峰值电流（$I_b^0\gtrsim 8.5~\mathrm{kA}$）和与等离子体波长相当的持续时间，以在井喷状态下激发等离子体波并实现WII注入。在该状态下，驱动器区域中的电场的大小与离子腔后部中的电场的大小的差异允许选择性电离和随后从窄相位间隔捕获。以这种方式产生的见证聚束具有短的持续时间和小的归一化横向发射度（$k_pσ_z \sim k_pε_n \sim 0.1$）值。此外，我们表明，注入的电荷的量可以通过调整掺杂剂气体物种的浓度进行调整，这允许控制光束加载，并导致减少的总能量扩散的见证光束。以这种方式产生的电子聚束满足以更高密度驱动井喷状态等离子体尾流并在第二阶段触发WII注入的要求。这表明了一个有前途的新概念的自相似分期WII注入的步骤，随着等离子体密度的增加，产生的潜力，产生前所未有的能量和辉煌的电子束等离子体尾场加速器。
2015-09-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Generation of High Brightness Electron Beams via Ionization Induced Injection by Transverse Colliding Lasers in a Beam-Driven Plasma Wakefield Accelerator
采用三维粒子模拟方法研究了在束流驱动等离子体尾流中，利用两束横向碰撞的激光脉冲触发电离注入产生超亮电子束团的过程.相对低强度的激光沿着尾流轴偏振，并且在非常短的时间内与尾流重叠。其结果是，电离电子在尾流横截面中的剩余动量大大减少，并且注入沿尾流的传播轴局部化。这最小化了初始的“热”发射度和由于横向相混合引起的发射度增长。三维PIC模拟结果表明，在实际参数下，可以得到超短（约8 fs）强流（0.4 kA）电子束团，其两个平面的归一化发射度分别为8.5和6 nm，亮度大于1.7* 10 e19 A rad-2 m-2。
2013-01-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Fixed-Field Alternating-Gradient Accelerators
本文综述面向医疗应用的FFAG加速器，梳理其基本原理、束流动力学问题、现有医用设计及治疗机架方案，阐明其在强子治疗中的潜力。
2016-04-18 physics.acc-ph
Simulation Studies on Generation, Handling and Transport of laser-accelerated Carbon Ions
直到今天，高强度激光与物质的相互作用被认为是下一代粒子加速器的可能候选者。在LIGHT合作中，过去几年已经完成了将高强度激光驱动离子源与传统加速器技术合并的关键工作。我们报告的模拟研究是为未来应用提供短而强的中Z重离子束的重要一步。
2018-02-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electron string ion sources for carbon ion cancer therapy accelerators
电子弦型离子源（ESIS）首先在联合核研究所开发、建造和测试。这些离子源可以是用于产生脉冲C4+和C6+离子束的适当源，所述脉冲C4+和C6+离子束可以用于癌症治疗加速器。事实上，测试ESIS Krion-6 T现在已经在螺线管磁场仅4.6 T下提供超过10^10个C4+离子/脉冲和约5*10^9个C6+离子/脉冲。这样的离子源可能适合于应用在同步加速器上。还发现，Krion-6 T可以在100 Hz重复率下每秒提供超过10^11个C6+离子，并且可以在每秒相同或更大的离子输出下增加重复率。这使得ESIS也适用于回旋加速器。对于11 C放射性离子束的产生，ESIS可能是最经济的离子源。为了证明使用ESIS Krion-2 M成功地测试了用于将气态物质脉冲注入电子串的特殊低温电池。
2015-03-12 physics.acc-ph
Control Infrastructure for a Pulsed Ion Accelerator
我们报告更新的加速器控制的中和漂移压缩实验II，脉冲感应型重离子加速器。控制基础设施围绕LabVIEW接口构建，并结合Apache Cassandra后端进行数据归档。最近的升级增加了存储和检索设备设置到数据库中，以及ZeroMQ作为消息代理，取代LabVIEW的共享变量。转换为ZeroMQ还允许通过其他编程语言（如Python）轻松访问。
2016-10-16 physics.acc-ph physics.ins-det
A novel non-adiabatic approach to transition crossing in a circular hadron accelerator
跃迁能量的穿越是一个微妙的过程，是强子环形加速器中带电粒子束动力学强扰动的潜在来源。自第一代多GeV环以来，人们一直在进行深入的研究，以了解跃迁穿越中可能涉及的有害机制，并制定缓解措施。目前，已有几台圆形粒子加速器成功地实现了跨跃变，并对这一过程进行了较好的掌握。在一个完全不同的背景下，横向相空间的稳定共振已经被提出作为操纵带电粒子束的新手段。虽然这种提议的最初目的是从CERN质子同步加速器到超级质子同步加速器的多圈提取，但已经提出并详细研究了更多的应用。在本文中，这两个主题，即过渡跨越和稳定的共振，已被带到一起的目标是提供一种新的和非绝热的方法来执行一个干净的过渡跨越。这里提出的想法是，通过明智地使用六极和八极，可以生成水平相空间的稳定岛。这些岛表示第二闭合轨道，其属性可以独立于标准闭合轨道（即中央闭合轨道）的属性进行选择。这提供了一种通过在两个闭合轨道之间移动射束来执行带电粒子所经历的跃迁能量的非绝热变化的手段。
2021-09-01 physics.acc-ph
A bremsstrahlung gamma-ray source based on stable ionization injection of electrons into a laser wakefield accelerator
激光尾场加速可以产生毫米量级的超短、高亮度相对论电子束。虽然这些特征对于许多应用是感兴趣的，但是源仍然受到电子注入过程的差的稳定性的限制。在这里，我们提出的结果，在纯氮和氩的电子注入和加速。我们观察到稳定的，连续的电离诱导电子注入到尾场激光功率超过7 TW的阈值。光束电荷与激光能量近似线性地成比例，并且受到光束负载的限制。对于40 TW激光脉冲，我们测量到每次发射的最大电荷几乎为1 nC，主要来自能量小于10 MeV的电子。相对较低的能量、高电荷和稳定性使该光源非常适合无损检测等应用。因此，我们证明了生产的高能辐射通过韧致辐射转换在1赫兹的重复率。根据Geant 4蒙特卡罗模拟，我们测量的γ射线源的尺寸小于100微米的0.5毫米钽转换器放置在2毫米从加速器出口。此外，我们提出了图像质量指标的射线照片。
2016-01-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Staging of RF-accelerating units in a MEMS-based ion accelerator
多静电四极阵列直线加速器（MEQALAC）提供了一个机会，实现紧凑的射频（RF）加速器结构，可以提供非常高的束流。MEQALAC以前已经实现了加速间隙距离和厘米量级的光束孔径尺寸。通过微机电系统（MEMS）制造的进步，MEQALAC现在可以缩小到亚毫米级，并在晶圆衬底上批量加工。在本文中，我们展示了第一个结果，从使用三个RF阶段在一个紧凑的MEMS离子加速器。所呈现的结果示出了使用3x3小束布置和10 keV的惰性气体离子由印刷电路板形成的加速器结构的概念验证。我们提出了一个简单的模型来描述测量结果。然后，该模型被用来检查这种方法的一些方面，如对准误差的可能影响。我们还讨论了一些紧凑的MEQALAC的缩放行为。基于MEMS的方法能够实现低成本、高度通用的加速器，其覆盖广泛的束流能量和电流。应用包括离子束分析、质谱分析、材料处理，以及在非常高的束功率下的等离子体加热。
2017-10-31 physics.acc-ph
Evidence for high-energy and low-emittance electron beams using ionization injection of charge in a plasma wakefield accelerator
利用两个不同长度的锂等离子体源，对等离子体尾场加速器中的电离注入进行了实验研究。用于限制锂的氦气的电离在尾流中注入电子。在加速之后，这些注入的电子在能谱仪上被观察为与驱动束不同的组。它们通常具有数十pC的电荷，几GeV的能量扩展，最大能量高达30 GeV。这组电子的发射率可以比驱动束的初始发射率小许多倍。从一个等离子体长度到另一个的捕获电荷的能量标度是一致的等离子体尾场的井喷理论。
2015-10-06 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Longitudinal instabilities affecting the moving critical layer laser-plasma ion accelerators
在这项工作中，我们分析了在运动等离子体临界层处由相对论强激光驱动的传播加速结构的纵向不稳定性[1]。这些不稳定性影响了传播临界层加速方案中加速离子束的能谱[2][3]。具体来说，使用分析理论和PIC模拟，我们研究三个基本的物理过程和它们的相互作用，是至关重要的理解的能谱控制，使激光等离子体离子加速器稳定。相互作用的过程是（i）多普勒频移有质动力聚束[1][4]（ii）通过束加载的势猝灭[2]和（iii）双流不稳定性。这些现象已经在分析这些加速过程的模拟中观察到[5][6][7]。从我们在这项工作中提出的初步模型和结果中，我们可以推断出可以控制这些不稳定性的措施[8]，以改善光束的能量分布。
2014-11-10 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Advances on the modelling of the time evolution of dynamic aperture of hadron circular accelerators
确定圆形加速器动态孔径的时间标度模型是加速器物理领域的一个热门课题。动机出现在找到一种方法来可靠地推断数值模拟的结果远远超出了目前可能的CPU时间的可能性。在早期的工作中，提出了一个基于Nekhoroshev定理和Kolmogorov-Arnold-Moser理论的模型。该模型已被详细研究，并证明是成功的，在数值模拟中描述的动态孔径的演变，然而，一些缺点已被确定，本文提出了新的模型，解决了观察到的问题。新的模型已经基准对一个简单的系统，4D Hénon地图，以及一个现实的，非线性表示的束流动力学在LHC在6.5 TeV的数值模拟在这两种情况下提供优异的结果。
2019-09-20 math.DS physics.acc-ph
Accelerator Complex Evolution at Fermilab
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文概述美国最大强子加速器设施为支持中微子研究而进行的重大改造，讨论相关项目及其对加速器界的影响。
2026-06-25 physics.acc-ph
H- Beam formation simulation in negative ion source for CERN's Linac4 accelerator
本研究改造ONIX三维粒子模拟蒙特卡洛程序，模拟CERN Linac4单孔径H⁻离子源的束形成与引出过程，并通过实验结果进行基准验证。
2023-01-31 physics.acc-ph
Investigation on the Ion Motion towards Clearing Electrodes in High-Brightness Electron Accelerators
由现代加速器提供的高亮度电子束需要几种措施来保持其高质量并避免不稳定性。减轻残余离子的影响是这些措施之一。如果目标是与高重复率相结合的高聚束电荷，则这是特别重要的。这是因为离子可能被捕获在电子束的强负电势中，导致发射度爆炸，增加束晕以及纵向和横向不稳定性。在过去的几十年中，三种离子清除策略已被应用于抵消离子对电子束的降解影响。这些策略是安装清除电极、在填充图案中引入间隙和电子束振动。目前，他们的优点作为下一代高亮度加速器，如能量回收直线加速器（ERLs）的清除策略正在通过数值和实验研究进行深入调查。在这种情况下，特别感兴趣的是多用途电极的性能，这些电极被设计成使得它们允许同时进行离子清除和射束位置监测。此类电极将安装在bERLinPro设施中。在本文中，我们提出了数值研究的行为，由电子束产生的离子，而通过场的清除电极。目的是研究离子向电极的运动，并研究在何种情况下以及在何种比例下建立离子产生和离子清除之间的平衡。据此，几种离子种类和电极的配置被认为是结合高亮度电子加速器的典型束流参数。此外，我们提出了详细的数值研究的多用途清除电极的性能计划为bERLinPro。
2019-10-09 physics.acc-ph
Status and Controls Requirements of the Planned Heavy Ion Tumor Therapy Accelerator Facility HICAT
HICAT项目是一个用于轻离子癌症治疗的重离子加速器，将为德国海德堡的诊所建造。它包括一个7 MeV/u的直线加速器，一个紧凑的同步加速器和三个治疗的地方，其中一个配备了360度的龙门光束线。该设施将实施强度控制光栅扫描技术，该技术已在GSI开发并成功地在目前100多名患者中得到证明。为了产生具有治疗定序器所要求的特性的射束，加速器必须以不同的设置在脉冲到脉冲的基础上操作。这一概念对加速器的操作以及设施的控制系统提出了严格且具有挑战性的要求。控制系统应由工业系统供应商开发、安装和维护，并由其全权负责，尽可能使用最先进的系统和广泛的工业组件。该演示文稿涵盖了项目的状态和控制系统的要求。
2001-12-11 physics.acc-ph
High-Voltage Terminal Test of Test Stand for 1-MV Electrostatic Accelerator
韩国多用途加速器综合体（KOMAC）一直在为1 MV静电加速器离子源开发300 kV试验台。离子源和加速管将安装在高压容器中。要求高压容器中的离子源具有高可靠性。已提出并开发了测试台，以确认离子源的稳定工作条件。将在试验台上对离子源进行试验，以验证其长期运行条件。该试验台包括一个300-kV高压终端，离子源电源电池，60-Hz逆变器，200-MHz射频电源，5-kV提取电源，300-kV加速管和真空系统。本文介绍了300 kV高压终端试验的结果。
2015-07-15 physics.acc-ph
Challenges in Accelerator Beam Instrumentation
介绍了当前和未来粒子加速器工程在束流测量和诊断方面所面临的挑战。给出了几个先进的强子和轻子束诊断的例子。
2009-12-08 physics.acc-ph physics.ins-det
Beam dynamics challenges in linear colliders based on laser-plasma accelerators
在本文中，我们讨论了设计考虑和光束动力学的挑战与激光驱动的等离子体为基础的加速器应用于多TeV尺度的直线对撞机。等离子体加速器提供超高梯度和超短束团，为紧凑的直线加速器和降低的功率要求提供了潜力。我们表明，稳定，有效的加速与光束质量的保护是可能的，在非线性气泡制度的激光等离子体加速器，使用光束整形。离子运动，自然发生的密集束（即，低发射度和高能量）严重地抑制了横向束的不稳定性。库仑散射的背景离子被认为是在等离子体中的强聚焦强烈抑制散射引起的发射度的增长。束在等离子体中横向运动产生的β电子辐射将导致束功率损失和能量扩展增长;然而，对于100 nm以下的发射度，多TeV级等离子体直线加速器的束功率损失和能量扩展增长将低于%。
2022-03-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optimization and numerical simulation for the accelerator of the commercial H- cyclotron ion source
本文介绍了为CYCLONE 30商用回旋加速器研制的一种新的离子源，该离子源的性能比原离子源有了很大的提高。新设计的离子源具有非常大的透明度，而不会使束流光学劣化，该束流光学被设计为以30 keV递送H束。离子源的等离子体发生器是轴向尖桶型的，并且除了阴极灯丝和等离子体电极侧之外，整个内壁用作阳极。加速器组件由三个由铜制成的圆孔电极组成。模拟研究的重点是找到尽可能大的提高光束透射率和尽可能小的降低光束发散角的参数设置。从模拟结果可知，通过使等离子体电极（G1）薄型化、缩短第一间隙（G1-G2）、调整G2电压，能够实现该目的。
2013-06-05 physics.acc-ph
Irradiation of Materials with Short, Intense Ion pulses at NDCX-II
我们提出了一个概述的性能的中和漂移压缩实验-II（NDCX-II）加速器在伯克利实验室，并报告最近的目标实验束驱动熔化和传输离子能量损失测量纳秒和毫米级离子束脉冲和薄锡箔。在0.1 ~ 0.7 J/cm^2的范围内，已经产生了约10^11个离子、半径为1 mm、半高宽持续时间为2-30 ns的束团。为了实现这些短脉冲持续时间和毫米级焦斑半径，1.1 MeV He+离子束在漂移压缩部分中被中和，这消除了最终压缩和聚焦期间的空间电荷散焦效应。束流空间电荷和漂移压缩技术类似于重离子惯性聚变加速器中必要的束流条件和操纵。详细的粒子模拟与实验的定量比较在优化加速器性能方面起着重要的作用。
2017-04-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Short intense ion pulses for materials and warm dense matter research
我们已经在劳伦斯伯克利国家实验室的中和漂移压缩实验II上开始了强短脉冲离子束的实验，通过在2 ns FWHM内产生半径r < 1 mm的束斑尺寸和大约10^10个离子/脉冲。为了实现短脉冲持续时间和毫米级焦斑半径，1.2 MeV Li+离子束在位于最后一个加速器磁体之后的1.6米漂移压缩部分中被中和。一个8特斯拉的短焦距螺线管压缩束在存在的大体积等离子体附近的结束之前，这一部分的目标。将探讨的科学课题是热的致密物质、材料中辐射损伤的动力学、强束和束等离子体物理，包括与开发惯性聚变能重离子驱动器有关的选定课题。在这里，我们描述的加速器调试和时间分辨离子发光测量钇铝钙钛矿使用完全集成的加速器和中和漂移压缩组件。
2015-06-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Review of Technologies for Ion Therapy Accelerators
使用质子和较重离子（如碳）的癌症治疗已证明优于其他放射治疗。为了实现下一代临床设施，这些要求可能会减少占地面积，获得每次溢出超过1E10颗粒的光束强度，并实现更快的提取，以实现更快速，灵活的治疗。本文综述了离子治疗的技术发展，讨论了机器参数如何演变，以及FLASH等新型治疗技术的发展趋势。最后，对离子治疗加速器的发展前景进行了展望。
2021-05-17 physics.acc-ph physics.med-ph
E-field measurement of pulse line ion accelerator
脉冲线离子加速器（PLIA）的电场具有频率高（~MHz）、幅值大（~MV/m）、测量空间小（~cm）等特点。集成光学电场传感器（IOES）具有显著的优点，已被用于PLIA电场测量。首先，对IOES的传递函数进行了标定，保证了测量精度。时域响应表明该传感器具有快速的动态性能，可以有效地跟踪4 ns的上升沿。测量了PLIA沿轴向和绝缘体表面附近的电场分布，结果表明电场的传播几乎是无损耗的，绝缘体表面附近的电场约为沿轴向电场的1.1倍，这与仿真结果相一致。
2013-05-22 physics.acc-ph
Four-dimensional phase space tomography from one-dimensional measurements of a hadron beam
提出利用一维剖面测量并结合最大熵约束重建SNS累积质子束四维相空间密度的方法，重建结果达到噪声水平且问题约束良好，可作为强子加速器束流动力学模拟基准。
2024-12-04 physics.acc-ph
eRHIC - Accelerator and detector design studies
布鲁克海文国家实验室正在考虑建立一个电子-质子/离子对撞机设施。将提供加速器和探测器设计概念的概述。
2006-08-30 physics.acc-ph
On Compensating Tune Spread Induced by Space Charge in Bunched Beams
空间电荷效应在现代加速器中起着重要作用。这些效应经常限制加速器或加速器链中可获得的束流参数。它们也可以限制强子对撞机在低能量或亚TeV高亮度强子束下运行的亮度。人们提出了一些补偿惯性（如连续）强子束中空间电荷效应的方案，其中一些方案已经过检验。但是这些方法都没有解决束团强子束的调谐扩展补偿问题，例如束团内部的纵向位置对调谐偏移的依赖性。在本文中，我们提出并评估了一种新的想法，使用一个共同传播的电子束团与失配的纵向速度来补偿空间电荷引起的调谐偏移和调谐扩展。我们提出了这种系统的一些实际例子。
2014-05-09 physics.acc-ph
Scale invariance of electrodynamics in radio-frequency linear accelerators
本文通过推导射频直线加速器中电磁场与离子轨迹的力学相似性条件，揭示了含空间电荷场的电动力学标度不变性，并据此探讨了极强流束直线加速器的可行性。
2025-07-04 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
