To the Acceleration of Charged Particles with Travelling Laser Focus
本文介绍了用FlexPDE程序计算微结构中聚束诱导尾流场的最新结果。这些结构，由扫描激光半身像照亮，用于加速带电粒子。该方案的基础是激光束快速扫描装置。扫描后，激光束相对于传播方向具有约45 °的斜率。所以微观结构的每个细胞只有在粒子存在的那一刻才局部地被激发。基于这一思想的对撞机的自洽参数允许考虑这种类型的对撞机作为不久的将来加速器时代的候选人。
2017-06-09 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
Travelling Wakefield Tube: THz Source Powered by Nonrelativistic Electron Beam
高峰值功率、可调谐、窄带太赫兹发射器由于其便携性、效率和在工业、医疗和军事应用领域部署的能力而变得抢手。使用加速器系统通过切伦科夫辐射产生太赫兹频率，通过电子束通过慢波尾场结构产生，是一种有前途的方法，以满足未来的太赫兹要求。到目前为止，已经致力于利用激光播种聚束电子束驱动器的相对论能量超过5兆电子伏的源的分析和设计的努力。本文提出了一种基于准直流非相对论长光束（200 keV）通过介质加载行波结构产生尾波场THz的方案。减少的能量允许加速器的紧凑性和便携性，因为电介质慢波结构的尺寸和重量与加速器单元相比非常小。该方案可以作为一个可调谐的高峰值功率THz源，工作在0.4- 1.6THz范围内，功率增益为原来的5倍，平均效率为6.8%.
2021-07-06 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
Resonant excitation of very high gradient plasma wakefield accelerators by optical-period bunch trains
使用周期性电子束聚束训练共振激发准非线性（QNL）区域中的等离子体尾流场与使用单个较高电荷聚束相比具有明显的优势。QNL机制中的共振激发可以使用每脉冲具有小电荷的非常低发射率的光束产生等离子体电子井喷：局部密度扰动是极其非线性的，实现总稀疏，但等离子体电子在等离子体频率下的共振响应被保留。这样的脉冲训练，具有等于等离子体周期的束团间距，可以通过反向自由电子激光聚束产生。为了实现与几微米的激光波长的共振，使用高等离子体密度，伴随着获得极大的尾场振幅的可能性，对于FACET-II参数接近1 TV/m。在这篇文章中，我们使用粒子模拟研究等离子体响应，光束调制的演变，以及遇到的不稳定性，出现时，使用聚束方案共振激发波在稠密的等离子体。
2020-03-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
RF-thermal-structural-RF coupled analysis on the travelling wave disk-loaded accelerating structure
行波盘荷加速结构是常规传导直线加速器的关键部件之一，多年来一直是研究的热点。在设计过程中，通常在每个单元和两个耦合器的尺寸确定后，进行结构的制作和调谐，然后可以通过矢量网络分析仪测量整个结构特性。在结构制造之前，由于计算机能力的限制，对整个结构特性的模拟较少。本文介绍了用一台PC机对TW盘荷结构进行射频-热-结构-射频耦合分析的方法。为了验证该方法的有效性，我们首先对3 m长的BEPCII结构进行了射频仿真，并将仿真结果与相应的实验结果进行了对比分析，结果表明两者具有很好的一致性。最后给出了1.35m长的NSC KIPT直线加速器加速结构的射频-热-结构-射频耦合分析结果。
2011-09-19 physics.acc-ph
Terahertz control of relativistic electron beams for femtosecond bunching and laser-synchronized temporal locking
本文提出利用激光产生的多周期太赫兹脉冲驱动电子能量调制并结合磁压缩，实现高能电子束的飞秒级压缩与激光同步时间锁定，为自由电子激光和超快电子衍射等提供新途径。
2025-08-28 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Low Energy Spread Attosecond Bunching and Coherent Electron Acceleration in Dielectric Nanostructures
我们展示了一种紧凑的技术，压缩电子脉冲到阿秒长度，同时保持能量分布合理的小。该技术基于纳米光子硅结构中的介质激光加速（DLA）。与以前的弹道光学微聚束演示不同，我们使用调制解调器方案来压缩时间和能量坐标中的相空间。与第二阶段，我们表明，这些脉冲可以被相干加速，产生净能量增益$1.5\pm0.1$千电子伏，这是显着大于剩余的能量扩展的$0.88 \,_{-0.2}^{+0.0}$千电子伏半高宽。我们表明，通过线性扫描的相位之间的两个阶段，能量谱可以相干地移动在一个周期性的方式，同时保持能量扩散大致恒定。在离开聚束器之后，电子脉冲也被横向聚焦，并且可以被匹配到随后的加速器晶格中。因此，该设置是基于交替相位聚焦（APF）的可扩展DLA的原型注入器。
2020-08-05 physics.acc-ph physics.optics
Characterization of relativistic electron bunch duration and travelling wave structure phase velocity based on momentum spectra measurements on the ARES linac at DESY
研究在ARES直线加速器上用基于动量谱的RF相位法测量超短电子束团时长，并提出束流基方法精确测定首支行波结构相速度，实现20 fs rms束团。
2023-07-23 physics.acc-ph physics.ins-det
Weak-Strong Steady-State Microbunching Accelerator Light Source
Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）；Department of Engineering Physics, Tsinghua University（清华大学工程物理系）
提出通过特定相空间操纵及激光调制器实现弱强稳态微聚束的方法，可将束团转换为超高谐波密度调制或进行能量聚束，应用于多种辐射产生及束长能量控制，为加速器相关研究与开发建立新范式。
2026-07-13 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
The radio-frequency quadrupole
射频四极直线加速器出现在20世纪70年代末的加速器领域，并从那时起彻底改变了低能质子和离子加速领域。该装置使得在紧凑的射频（RF）谐振器内可靠地产生前所未有的离子束强度成为可能，该谐振器集中了低能直线加速器部分的三个主要功能：聚焦、聚束和加速。然而，其复杂的电极结构和严格的射束动力学和RF要求对机械和RF布局施加了严格的限制，使得RFQ的构建特别具有挑战性。本讲座将介绍主要的束流光学、射频和机械特性，并强调这三个方面是如何相互关联的，以及它们如何对激光器的最终性能做出贡献。
2013-03-27 physics.acc-ph
Loss maps along the ThomX transfer line and the ring first turn
我们报告了对粒子从ThomX直线加速器末端沿着传输线移动到环第一圈末端的损失图的研究，为机器调试做准备。XNUMX是一个50 MeV电子加速器原型，它将使用康普顿背散射来产生高通量的硬X射线。加速器跟踪程序MadX用于模拟电子的传输和计算损耗。这些地图可以在沿束路径的任何位置投影或沿束路径绘制。这些信息与监控设备（屏幕、位置监控器等）的位置特别相关。在那里，损失预测将与测量结果进行比较。
2021-09-02 physics.acc-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
Time Resolved Measurement of Electron Cloud Densities from Dispersion of Transverse Electric Pulses
利用微波测量粒子加速器中的电子云密度已被证明是一种有效的、非侵入性的和廉价的方法。到目前为止，实验方案使用的是连续波。这要么是传播的行波的形式，要么是捕获的驻波的形式，在两种情况下都在加速器腔室的一部分内。由电子云的周期性产生和衰减引起的波色散关系的变化在前一种情况下导致相位调制，在后一种情况下导致频率调制。通常，这些方法能够测量时间平均的电子云密度。在本文中，我们提出了一种时间分辨测量通过使用脉冲传播在一个有限长度的加速器室。脉冲周期性地发射，一次是在一束训练通过之后，然后在半个旋转周期之后再次发射。这导致脉冲在受云影响或不受云影响的色散之间交替。所得到的信号频谱可以与通过云传播的脉冲所采样的电子密度相关。通过改变脉冲发射相对于训练通过的延迟，可以绘制训练后面不同点的云密度。
2015-11-05 physics.acc-ph
A Polarized Electron RF Photoinjector Using the Plane-Wave-Transformer (PWT) Design
极化电子束现已在核物理和高能物理实验的粒子加速器中得到常规应用。这些光束目前产生的直流偏置光电子源结合射频斩波和聚束系统具有固有的高横向发射度。低发射率可以用射频枪产生，但真空环境到目前为止被认为太苛刻，不支持负电子亲和势GaAs光阴极。我们建议通过调整PWT射频光注入器来显著改善真空条件，以实现合理的阴极发射率和寿命。这种适应性也可以与特殊的光学器件相结合，这将导致在窄尺寸的归一化均方根发射度，可以低至10-8米的平光束。
2002-05-03 physics.acc-ph
Demonstration of sub-luminal propagation of single-cycle terahertz pulses for particle acceleration
在自由空间中，电磁波的亚光速相速度通常是无法获得的，这与被禁止的快于光的群速度密切相关。在激光驱动粒子加速方案中，对有效亚光速相速度的要求对自由空间中可实现的总加速施加了基本限制，并且需要使用介电结构和波导来扩展场-粒子相互作用。在这里，我们展示了一个新的旅行源和自由空间传播的方法，以克服亚光速传播的限制。该方法利用了相对容易的产生超快光源与慢群速度传播，并通过材料真空边界附近的非线性光学相互作用的组到相位的前端转换。该概念证明了两个太赫兹产生过程，非线性光学整流和电流浪涌整流。的相速度是可调的，以上和以下的真空光速$c$，我们报告的纵向偏振电场之间传播的测量$0.77c$和$1.75c$。证明了扩展到多MV/m场强的能力。我们的方法铺平了道路，实现廉价和紧凑的粒子加速器与前所未有的飞秒尺度的粒子控制。
2016-09-08 physics.acc-ph physics.optics
