CAS - CERN Accelerator School: Plasma Wake Acceleration
这些会议记录是感兴趣的工作人员和学生在加速器实验室，大学部门和公司的工作或有兴趣在新的加速技术领域。在等离子体和激光物理学的介绍性讲座之后，本课程涵盖了等离子体尾流加速器和等离子体束系统的不同组件。包括专题研讨会和关于替代新技术的概述，如电介质加速器。讲座的实验研究和他们的最新成果，诊断工具和最先进的尾流加速设施，目前和计划，补充理论部分。
2017-08-03 physics.acc-ph
TeV/m Nano-Accelerator: Current Status of CNT-Channeling Acceleration Experiment
晶体沟道技术为加速器社区提供了各种机会，为未来的HEP对撞机提供了高梯度（TV/m）加速的可行性。沟道加速的主要挑战是，最终的加速梯度可能需要在硬X射线制度（~ 40 keV）的高功率驱动器。这种x射线能量超过了今天的x射线，尽管x射线激光可以有效地激发固体等离子体并加速晶体通道内的粒子。此外，在如此高的外部激发场下，只有一次性晶体加速器是可能的，该外部激发场将超过破坏原子结构的电离阈值，因此加速将仅在晶格完全解离之前的短时间内发生。碳基纳米结构具有广泛的柔性和优越的物理强度，可以应用于沟道加速，具有很大的潜力。本文提出了一种束流驱动沟道加速的概念与碳纳米管，并讨论了可行的实验与先进的超导测试加速器（ASTA）在费米实验室。
2017-05-04 physics.acc-ph
Commissioning the DARHT-II accelerator
74单元DARHT-II长脉冲直线感应加速器（LIA）于2007-2008年投入使用。最终的加速束参数为2 kA，并且在脉冲平坦度中大于17 MeV，以优于+/- 1%持续超过1.6 μ s。本报告详细介绍了LIA的调谐、所用的诊断和光束参数的测量。
2017-01-27 physics.acc-ph
Progress in Induction Linacs
本次演讲将对过去四年来感应技术的进展进行广泛的调查。在流体动力学试验、射线照相和其他应用中，加速器已经做了大量的工作。固态脉冲发生器已经发展起来，它可以为离子和电子感应电机提供前所未有的脉冲格式和加速电压的灵活性和精度。感应直线加速器现在可以建立，可以与MHz的重复率。固态技术也使快速冲击器的发展成为可能，用于高电流束的精确控制。新的绝缘体技术已经开发出来，它将改善传统的感应直线加速器，除了使一类新的高梯度感应直线加速器。
2000-10-03 physics.acc-ph
Electron dynamics in grating-type dielectric laser accelerators: particle transfer function, generalized acceleration/deflection gradients and Panofsky-Wenzel theorem
在介质激光加速（DLA）的背景下，将加速度梯度和偏转梯度的概念推广到相量（复值函数）。它示出的电磁力施加在一个近共振粒子穿越一个光栅型DLA的单位细胞可以方便地描述广义加速度和偏转梯度。给出了Panofsky-Wenzel定理在广义梯度意义下的一个简单形式。结果表明，所有的粒子传输特性的DLA晶胞可以来自一个单一的，复值函数，广义加速度梯度。
2018-01-17 physics.acc-ph
Wide frequency-range acceleration using second harmonic RF bucket in fixed field accelerators
Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University（京都大学辐射核科学综合研究所）
本文提出一种固定场加速器的新型加速方案，通过时间序列化谐波数h=1和h=2的射频桶，形成连续加速路径，减少总频移范围和重复周期。
2026-03-28 physics.acc-ph
TeV/m Nano-Accelerator: Investigation on Feasibility of CNT-Channeling Acceleration at Fermilab
高梯度加速和高功率束的严格相空间控制的发展是未来轻子和强子对撞机的关键因素，因为对更高能量和光度的日益增长的需求显着提高了现代HEP设施的成本。已知晶体中的原子通道由10 - 100 V/m的势垒组成，所述势垒能够引导和准直高能束，提供具有非常高梯度（TeV/m）的连续聚焦加速度。然而，天然晶体中的通道只有埃大小，并且在物理上容易受到高能相互作用的影响，这阻碍了晶体应用于高功率加速器。碳基纳米晶体如碳纳米管（CNTs）和石墨烯具有很大的尺寸柔性和热机械强度，可用于微波束的沟道加速。合成晶体的纳米通道可以接受比天然晶体大几个数量级的相空间体积的通道颗粒，具有高得多的热耐受性。本文介绍了费米实验室先进超导试验加速器（ASTA）的CNT沟道加速研究的现状。
2015-04-01 physics.acc-ph
Demonstration of a compact linear accelerator
最近，我们提出了一种用于紧凑型射频（RF）加速器结构的新方法，并演示了各个组件的功能：加速单元和聚焦元件。在本文中，我们结合这些单位，形成一个工作的加速器结构，包括一个匹配的部分之间的离子源提取网格和RF加速单元。匹配部分由使用3D打印技术制造的六个静电四极杆（ESQ）组成。匹配部分使我们能够捕获两倍的光束量，并将光束包络与加速度晶格的条件相匹配。我们提出的数据，从一个集成的加速器组成的源，匹配部分，和ESQ双峰夹在两个RF加速单元。
2018-02-01 physics.acc-ph
Velocity bunching in travelling wave accelerator with low acceleration gradient
给出了速度聚束过程中加速度梯度影响的分析和模拟结果，速度聚束过程是一种使用行波加速结构作为压缩器的聚束压缩方案。研究表明，采用低加速梯度的束团压缩方法，能更好地抑制相位抖动，更容易获得纵向分布对称、能散小的压缩电子束。提出了一种横向发射度补偿方案来补偿压缩过程中空间电荷力的增加所引起的发射度增长，该方案易于根据不同的压缩因子进行调整。
2013-06-05 physics.acc-ph
A multi beam proton accelerator
本文考虑了一个质子加速器，它包含七个独立的电子束，它们排列在加速器半径上。每束电流是一百毫安。加速器的初始部分由装配在公共屏中的屏蔽螺旋波导组成。加速频率：三百兆赫，高频功率二十五兆瓦，加速器长度六米。在达到6兆电子伏的质子能量后，使用具有方位角磁场的透镜的质子被收集在一个束中。进一步的电子束加速是在超导腔的阵列中进行的，超导腔的频率被调谐到1.3千兆赫。加速率等于每米20兆伏，高频功耗每米15兆瓦。
2015-09-09 physics.acc-ph
First muon acceleration and muon linear accelerator for measuring the muon anomalous magnetic moment and electric dipole moment
最近首次展示了使用射频加速器的μ子加速。在日本质子加速器研究综合体测量μ子反常磁矩和电偶极矩是第一个使用加速μ子束的实验，不久将开始建设。本文介绍了实验所用的射频加速器和第一次μ子加速。
2022-04-04 hep-ex physics.acc-ph
Mitigation of envelope instability through fast acceleration
在强流加速器中，空间电荷驱动的包线不稳定性是非常危险的。直线加速器被设计成通过保持每个晶格周期的零电流相位提前低于90度来避免这种不稳定性。在本文中，我们报告的不稳定性在一个周期性的螺线管和射频（RF）聚焦通道和一个周期性的四极和RF聚焦通道使用三维包络模型和自洽的宏观粒子模拟的加速效应。仿真结果表明，在两个通道中采用合理的加速梯度可以减轻包络不稳定性。这表明，在加速梯度足够高的直线加速器中，零电流相位超前可能高于90度，并且在加速器设计中打开了横向和纵向聚焦的附加自由度。
2018-07-16 physics.acc-ph
Simulation Prediction and Experiment Setup of Vacuum Laser Acceleration at Brookhaven National Lab-Accelerator Test Facility
介绍了美国加州大学洛杉矶分校、复旦大学和美国国家实验室合作开展的真空激光加速器（VLA）第一阶段预实验计划和预测。这个第一阶段的实验是一个原理证明，以支持我们以前发布的新颖的VLA理论。模拟结果表明，在ATF现有的实验条件下，初始能量为15MeV的电子束可以从强流CO2激光束中获得净能量增益。利用ATF束线诊断系统可以观察到电子束能散的差异。而且这种能量扩展效应随着激光强度的增加而增强。该方案已得到ATF委员会的批准，下一步将进行实验。
2011-09-30 physics.acc-ph
Dielectric Laser Acceleration
电介质激光加速器（DLAs）利用激光脉冲撞击电介质结构时产生的近场来加速带电粒子。我们提供了一个概述的光子驱动加速器的操作理论，从光子与带电粒子在真空中相互作用，通过引入介电结构所获得的优势，与他们的优势和局限性的讨论。此外，我们展示了介电激光加速器的当前发展的最新技术，包括加速，聚焦，偏转，光束位置监测，以及从微聚束的产生到交替相位聚焦的适应的高级主题，允许带电粒子在长距离上的下一个无损传输。
2020-08-10 physics.acc-ph
A final focus system for injection into a laser plasma accelerator at the ARES linac
ARES（加速器研究实验在SINBAD）是一个直线加速器在SINBAD（短创新束和加速器在DESY）设施在DESY。ARES的设计是将传统的基于RF的加速器技术的可再生光束与新颖但仍处于实验阶段的加速技术相结合。它的目标是在100-150 MeV的光束能量下产生亚fs到几fs范围内的高亮度超短电子束团，适合注入到新型加速实验中，如介质激光加速（DLA）和激光驱动等离子体加速（LPA）。本文报道了用于注入ARES LPA实验的最终聚焦系统的概念设计和模拟，包括永磁四极杆（PMQ）、足够的共线激光和电子输运纵向空间、所需诊断空间和LPA装置。空间电荷效应起着重要的作用，并包括在内。对ARES电子聚束在激光驱动等离子体中的聚焦和输运进行了模拟。几个错误的影响进行了模拟，并报告。
2021-02-17 physics.acc-ph
A Brief Review of Plasma Wakefield Acceleration
等离子体尾场加速器承诺巨大的加速度梯度，比今天的传统射频（RF）加速器大三个数量级。这些新的加速器也显示出以几乎相同的因子减小未来加速器尺寸的潜力。本文简要介绍了等离子体尾场加速器的工作原理，并介绍了该领域的最新进展。给出了当前的挑战和潜在的未来使用的等离子体尾场加速器进行了讨论。
2020-02-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Report of Snowmass 21 Accelerator Frontier Topical Group 6 on Advanced Accelerators
Snowmass 2021加速器前沿专题组\#6关于高级加速器概念，涵盖了粒子加速，生成和聚焦的新研发概念。基于社区的投入，本报告描述了如何利用这些概念来有效地利用带电粒子与极高频率的极高电磁场的相互作用，从而提供达到超高加速度梯度（GeV/m及以上）的关键。这些方法具有减小未来高能物理机器的尺寸、C0 $_2$占地面积和成本的潜力，具有将未来e + e-和$γ- γ$机器的功耗减小到15 TeV能量和超过15 TeV能量的附加潜力。技术范围从激光和光束驱动等离子体和先进的结构加速器，先进的相空间操纵和极端参数的光束生成。
2022-09-24 physics.acc-ph
Laser Acceleration and Deflection of 96.3 keV Electrons with a Silicon Dielectric Structure
射频粒子加速器在超小型和超快科学中无处不在，但它们的尺寸和成本促使人们探索紧凑和可扩展的替代品，如电介质激光加速器。我们提出了第一个演示的高梯度激光加速和偏转的电子与硅结构。驱动的5 nanojoule，130 fs锁模钛：蓝宝石激光器在907 nm波长，我们的设备实现加速梯度超过200 MeV/m和亚光学周期条纹的96.30 keV电子。这些结果为利用商业激光器和亚飞秒电子束进行高梯度硅介质激光加速器实验铺平了道路。
2014-12-18 physics.acc-ph
Terahertz-driven linear electron acceleration
电子加速器的成本、尺寸和可用性取决于可实现的加速梯度。传统的高亮度射频（RF）加速结构以30-50 MeV/m的梯度工作。用光学或红外源驱动的电子加速器已经证明了比用常规RF结构可实现的加速梯度高几个数量级的加速梯度。然而，激光驱动的尾场加速器需要强飞秒源和直接激光驱动的加速器，并且由于操作的短波长而遭受低聚束电荷、亚微米公差和亚飞秒定时要求。在这里，我们展示了第一个线性加速的电子与keV的能量增益使用光学产生的太赫兹（THz）脉冲。太赫兹驱动的加速结构使得高梯度电子或质子加速器具有简单的加速结构、高重复率和每束团显著的电荷。将加速器的操作频率增加到THz频带中允许由于减少了关于击穿和脉冲加热的复杂性而大大增加的加速梯度。采用全光学方法在THz频段实现了GV/m范围内的电场。随着最近在经由稍微亚皮秒脉冲的光学整流产生THz脉冲方面的进展，特别是在转换效率和多周期脉冲方面的改进，使加速梯度比常规直线加速器（LINAC）增加两个数量级已经成为可能。这些具有极短电子束的超紧凑THz加速器具有巨大的潜力，可以对自由电子激光、未来的线性粒子对撞机、超快电子衍射、x射线科学以及x射线和电子束的医学治疗产生变革性影响。
2015-03-09 physics.acc-ph
Long-term future particle accelerators
半个多世纪以来，粒子加速器使高能物理和其他研究领域的前沿研究成为可能。自1939年以来，加速器直接促成了26项诺贝尔物理学奖，以及另外20项诺贝尔化学奖，医学奖和物理学奖。虽然高能物理一直是粒子加速器发展的主要动力，但加速器设施在许多研究和技术领域的应用不断扩大。例如，加速器应用的活跃领域包括治疗癌症的放射疗法、短寿命医用同位素的生产、同步加速器光源、自由电子激光、微电路的光束光刻、薄膜技术和食品的辐射加工。目前，最大和最强大的加速器是欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC），它在27公里的高真空环中将质子加速到几TeV的能量。为了超越LHC的最大能力，正在考虑的基于射频加速的下一代圆形和线性粒子对撞机将需要数十亿美元的投资，公里级的基础设施和巨大的功耗。这些因素在资源日益有限的世界上构成严重挑战。因此，重要的是寻找替代和可持续的加速技术。这篇评论文章特别关注新的加速器技术，以克服目前的加速限制，走向更紧凑和具有成本效益的长期未来加速器。
2022-06-17 physics.acc-ph
High-throughput injection-acceleration of electron bunches from a linear accelerator to a laser wakefield accelerator
由强激光（激光尾场加速器，LWFAs）或粒子束（等离子体尾场加速器，PWFAs）驱动的基于等离子体的加速器（PBA）与传统的射频（RF）加速器相比，可以以极高的梯度加速带电粒子。在过去的二十年里，在这一领域取得了长足的进步，使PBA成为下一代光源和对撞机的候选者。然而，这些具有挑战性的应用必然要求光束具有良好的稳定性、高质量、可控的偏振和优异的再现性。迄今为止，此类光束仅由传统的RF加速器产生。因此，重要的是要证明注入和加速的光束首先使用传统的RF加速器，由PBA。在最近的一些关于PWFA中LWFA分级和外部注入加速的研究中，只有很小一部分（从低于0.1%到几个百分比）的注入电荷（耦合效率）被加速。对于未来的对撞机，其中束能量将需要使用多个阶段来提升，每个阶段的耦合效率必须接近100%。在这里，我们报告的第一个演示外部注入从一个基于光电阴极RF枪的传统直线加速器（LINAC）到LWFA和随后的加速没有任何重大损失的电荷或质量下降，这是通过适当的成形和匹配的束到等离子体结构。这是实现高通量、多级、高能量、混合型常规等离子体加速器的重要一步。
2020-05-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Theory of the Laser Wake-Field Accelerator Revisited: Wake Overtaking, Localized Spectrum and Ponderomotive Acceleration
本文研究了激光尾流场第一循环中电子和正电子的加速。不同类型的粒子运动（限制，反映的尾场或有质动力势和瞬态）之间的分离证明。有质动力加速度对电子来说可以忽略不计，但对正电子来说却很大。准单能注入的电子束团在最大能量处具有截止的局域能谱。
2005-07-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beam Dynamics for ARIA
对一种新型线性感应电子加速器的束流动力学问题进行了评估，该加速器是为大型爆炸驱动流体动力学实验的闪光照相而设计的。特别注意平衡束传输，可能的发射度增长，和束稳定性。它的结论是，射线照相质量束将产生可能的，如果工程标准和施工细节是等同于目前的射线照相加速器在洛斯阿拉莫斯。
2015-03-23 physics.acc-ph
Acceleration for the mu-Storage Ring Neutrino Source
μ子储存环中微子源使用感应直线加速器捕获μ子，200 MHz铜腔系统用于冷却，200和400 MHz超导射频系统用于加速到最高50 GeV的最终能量。本文讨论了这些系统及其要求。
2000-08-14 physics.acc-ph
Acceleration and focusing of positron bunch in a dielectric waveguide accelerator with homogeneous plasma in transport channel
本文给出了等离子体介质尾场加速器中正电子束团聚焦的数值PIC模拟结果。尾场由驱动电子聚束在石英介质管中激发，并嵌入圆柱形金属波导中。介质管的内部区域已经填充有径向均匀的等离子体，在一般情况下具有沿波导轴的真空通道。数值模拟结果表明，在尾流场中，正电子束团的加速和聚焦是可能的。研究了正电子束团的输运和加速与真空通道尺寸和波导长度的关系。
2021-12-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Two-Pulse Direct Laser Acceleration in a Laser-Driven Plasma Accelerator
本文介绍了在激光驱动等离子体加速器中进行双脉冲激光直接加速的方法和初步观察。这种加速机制使用第二共同传播的激光脉冲来重叠并进一步加速尾场气泡中的电子，与传统的激光尾场加速（LWFA）相比，以发射率为代价增加能量。为此，我们介绍了一种飞秒尺度的两个共同传播的脉冲之间的时间延迟控制的方法。当两个脉冲之间的距离接近气泡半径时，我们显示出能量增强。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-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
Acceleration rate enhancement by negative plasma density gradient in multi-bunch driven plasma wakefield accelerator
本文提出在多束驱动的等离子体尾场加速器中引入负等离子体密度梯度，通过仅调节驱动束与波的相对相位并保持波相位稳定，从而在有限长度内提升被加速束的能量增益。
2024-11-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Terahertz and Optical Acceleration Techniques
Deutsches Elektronen-Synchrotron – DESY（德国电子同步加速器）；Center for Free-Electron Laser Science – CFEL（自由电子激光科学中心）
本文探讨了太赫兹和光学辐射在电子加速及束流操控中的最新进展，分析了短波长辐射在克服击穿现象方面的优势，以及其在加速梯度和束流电荷方面的应用。
2026-04-07 physics.acc-ph
Development of a Virtual EM Detector for the Advanced Particle Accelerator Modeling Code WarpX
在物理学研究中，粒子加速器是极有价值的，而且是非常昂贵的技术仪器。粒子加速器的高成本是由于使用射频腔体将粒子加速到高能量所需的巨大长度。激光驱动粒子加速是当前一个很有前途的研究领域，它有可能使粒子加速器的尺寸、成本和能耗降低几个数量级。为了理解和控制粒子在等离子体中的加速，研究人员一直在开发计算模型来模拟加速环境。在这些模型中，计算科学家引入了虚拟诊断，作为实验检测器的数字并行。使用WarpX \cite{Vay:2021}，一个先进的粒子在细胞的代码，模拟激光驱动的粒子加速，我们已经开发了一个虚拟诊断测量电磁辐射。这种辐射可以例如由散射和透射的激光束产生。该\textit{FieldProbe}诊断测量沿指定几何结构（线或平面）的一点或所有点处电场和磁场的单个场分量。此诊断程序使用消息传递接口（MPI）进行GPU加速和并行化，因此可以在NERSC等高性能计算中心上运行。
2022-10-24 physics.acc-ph
Advanced Accelerator Concepts
近年来，在不基于传统RF加速结构的创新加速方法的开发方面取得了惊人的进展。这些新的发展是在激光，等离子体和加速器物理学的接口，并可能导致更紧凑和更具成本效益的加速器设施。虽然这些新技术主要关注以比传统RF结构大得多的梯度加速带电粒子的能力，但在射束参数和再现性方面，这些新技术尚未表现出与RF结构相当的性能。为了指导必要的基本研发和概念验证之外的发展，现在需要对运行用户设施所需的性能和波束参数有一个共同的理解和定义。这些创新的用户设施可以包括“桌面”光源，医疗加速器，工业加速器甚至高能对撞机。本文将回顾新的加速方法中最有前途的发展，并介绍正在进行的项目的状态。
2021-03-19 physics.acc-ph
Ultra-High Gradient Channeling Acceleration in Nanostructures: Design/Progress of Proof-of-Concept (POC) Experiments
本文描述了模拟分析的光束和激光（X射线）驱动的加速度在有效的纳米管模型获得的Vsim和EPOCH代码。还概述了使用费米实验室和NIU的加速器设施检测尾场的实验设置。在FAST设施中，电子束线已成功调试为50 MeV，并正在升级为更高能量的电子加速器研发。该设施的50 MeV注入器光束线用于金刚石靶的X射线晶体沟道辐射。已经提出利用相同的金刚石晶体进行沟道加速POC测试。另一个POC实验也被设计为NIU加速器实验室与时间分辨电子衍射。近年来，基于薄膜压缩（TFC）技术的几十拍瓦级单周期激光脉冲的稳定产生被用于靶鞘层法向加速（TNSA）和辐射压加速（RPA）。与纳米箔的实验计划进行了讨论与可用的测试设施，如极轻基础设施-核物理（ELI-NP）。
2016-12-27 physics.acc-ph
Considerations for a TeV Collider Based On Dielectric Laser Accelerators
由红外激光器驱动的电介质微结构中的粒子加速，或“电介质激光加速”（DLA），是先进加速器研究的一个有前途的领域，有可能为能源前沿科学和各种其他应用提供更经济实惠和更高梯度的加速器。DLA利用成熟的工业制造能力和台式激光器的商业可用性来降低成本，轴向加速场在GV/m范围内。通过以非常低的每束电荷但以极高的重复率操作，将获得期望的亮度。由于其独特的操作参数制度，耦合的激光到加速器可以潜在的50\%的范围内，并与低beamstrahlung能量损失，由于在相互作用点，使DLA一个有前途的方法，为未来的多TeV直线对撞机。
2022-03-08 physics.acc-ph
Bridging Metal Additive Manufacturing and RF Accelerator Design: Development of a 704.4 MHz Crossbar H-Mode Linac for Efficient Beam Acceleration
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung（GSI亥姆霍兹重离子研究中心）；Institute for Applied Physics, Goethe-University Frankfurt（法兰克福歌德大学应用物理研究所）；Helmholtz Research Academy Hesse for FAIR（黑森亥姆霍兹FAIR研究院）
本文提出了一种704.4 MHz交叉bar H模式腔体，通过金属增材制造技术实现高效频率跃迁和紧凑加速器结构，展示了其在连续波和脉冲操作中的高效束流加速能力。
2026-04-20 physics.acc-ph
Calculation of High-current Linear Proton Accelerator for the Energy of 80 MeV
本文研究了质子束在螺旋波导中脉冲加速的可能性。加速器中质子束的径向聚焦是通过超导螺线管产生的10特斯拉的磁场来实现的。
2017-03-23 physics.acc-ph
Status and Objectives of the Dedicated Accelerator R&D Facility "SINBAD" at DESY
我们介绍了DESY目前正在建设的专用研发设施SINBAD的最新状况。该设施将举办多项关于超短电子束团加速和新型高梯度加速方法的独立实验。第一个实验是以100，MeV S波段直线加速器为核心的ARES实验。我们提出了这个实验的目标，范围从压缩技术的研究，以子fs级，其应用程序作为注射器的各种先进的加速计划，例如计划使用ARES作为一个测试网站的DLA实验的背景下，ACHIP合作。给出了包括激光驱动等离子体尾场加速的计划扩展的时间线。第二个初始实验是AXSIS，其目的是在THz驱动的电介质结构中将fs电子聚束加速到15 MeV，随后通过逆康普顿散射产生X射线。
2018-01-09 physics.acc-ph
Relativistic electron beam acceleration in a zero-slippage terahertz-driven Inverse Free Electron Laser scheme
太赫兹辐射承诺突破性的进步，紧凑的先进加速器由于高频率和GV/m场可实现的，数量级大于传统的射频（RF）为基础的加速器。与激光驱动的方案相比，太赫兹驱动的加速器的大的相位接受是有利的操作与相当大的电荷。尽管研究正在蓬勃发展，但太赫兹源，特别是基于激光的太赫兹源，还不能与用于高平均电流加速器的RF放大器的效率竞争。然而，太赫兹为基础的相空间操纵是直接的利益，为各种应用，包括电子衍射/显微镜和紧凑的自由电子激光应用程序的超短聚束的产生和诊断。维持电子束和短激光产生的THz脉冲之间的重叠和同步的挑战迄今为止将相互作用限制在几毫米的尺度上。讨论了一种新的近单周期太赫兹辐射与相对论电子束的米级相互作用的群速和相速匹配方案。我们展示了高达150千电子伏的能量调制，使用适度的太赫兹脉冲能量（高达1微焦耳）。我们将这种大而有效的能量交换应用于相对论光束的光束压缩和时间戳，为实现基于激光的THz加速器所带来的独特机会铺平了道路。
2017-10-05 physics.acc-ph
Efficiency versus instability in plasma accelerators
等离子体尾流场加速是未来高能对撞机的主要技术之一。它可能为e+e-或γ-γ对撞机创造一条具有成本效益的最高能量途径，并对高能物理的发展产生深远影响。在一个井喷制度，其中所有的等离子体电子被扫离轴的加速，目前被认为是束加速的主要选择。在本文中，我们推导出一个普遍的效率不稳定性关系，功率效率和关键的不稳定性参数之间的拖尾束流加速在井喷制度。我们还表明，抑制不稳定性的拖尾聚束可以实现通过BNS阻尼沿束流能量变化的介绍。不幸的是，在高效率状态下，所需的能量变化相当高，并且目前与对撞机质量的光束不兼容。我们想强调的是，不稳定性的发展对加速效率造成了根本性的限制，目前还不清楚如何克服高光度线性对撞机。通过微小的修改，所考虑的对功率效率的限制适用于其他类型的加速。
2018-05-14 physics.acc-ph
Energy Depletion and Re-Acceleration of Driver Electrons in a Plasma-Wakefield Accelerator
本文首次明确观测到等离子体尾场加速器中驱动电子的再加速现象，并测得驱动器将57%能量沉积于195毫米等离子体，结合其他效率表明其总能量转移效率可达到或超越传统加速器。
2024-07-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser-driven high-quality positron sources as possible injectors for plasma-based accelerators
射频加速器可持续的加速场的幅度的内在约束要求追求替代和更紧凑的加速方案。其中，基于等离子体的加速器可以说是最有前途的，这要归功于它们可以维持的高加速场，大大超过了GeV/m。虽然基于等离子体的电子加速现在已经足够成熟，可以在这个方向上进行系统的研究，但正电子加速仍然处于起步阶段，目前正在进行的项目有限，为进一步的实验提供可行的测试设施。在这篇文章中，我们提出了一个最近证明的激光驱动配置作为一个相对紧凑和廉价的高品质的超相对论正电子源的激光驱动和粒子驱动等离子体尾场加速研究。蒙特卡罗模拟表明，近期的高强度激光设施可以产生高电流，飞秒尺度的持续时间，并在GeV范围内的能量足够低的归一化发射度的正电子束注入进一步的加速阶段。
2018-06-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Acceleration and Focusing Electron/Positron Bunches in Plasma-Dielectric Wakefield Accelerator
针对介质尾场加速器的BBU不稳定性问题，提出带真空通道的等离子体填充方案，通过解析与数值模拟验证了体等离子体本征波对束团横向运动的稳定作用及结构的加速性能。
2024-10-31 physics.acc-ph
Feasibility study of channeling acceleration experiment at the Fermilab ASTA facility
晶体沟道技术为加速器领域提供了各种机会，并为能源前沿的未来HEP对撞机提供了高梯度（TV/m）加速的可行性。沟道加速的主要挑战是，最终的加速梯度可能需要高功率驱动器在硬X射线制度（~ 40 keV），超过那些可想象的X射线到今天，虽然X射线激光可以有效地激发固体等离子体和加速晶体通道内的粒子。此外，在如此高的外部激发场下，只有一次性晶体加速器是可能的，该外部激发场将超过破坏原子结构的电离阈值，因此加速将仅在晶格完全解离之前的短时间内发生。碳基纳米结构以其广泛的柔韧性和优越的物理强度具有巨大的潜力，可以应用于沟道加速。本文介绍了束流驱动沟道加速的概念与碳纳米管和讨论可行的实验与先进的超导测试区（ASTA）在费米实验室和超越。
2015-02-06 physics.acc-ph
A novel accelerating structure based on a tapered parallel-plate waveguide with an integrated dielectric terahertz-driven accelerator
本文提出了一种集成了双柱格栅结构的新型介质太赫兹驱动加速器（DTA），利用渐缩平行板波导（TPPWG）实现高效粒子加速，通过时间域模拟优化波导参数，实现了六倍的峰值电场增强，适用于相对论电子束的最大加速，并通过PIC模拟展示了高达120 MeV/m的加速梯度和10 pC的束流承载能力。
2026-05-19 physics.acc-ph
Developments in laser-driven plasma accelerators
激光驱动等离子体加速器提供的加速梯度比传统机器大三个数量级，从而有可能将加速器的长度缩短相同的因子。到目前为止，激光加速电子束的粒子能量可比的同步加速器光源所提供的已被证明与等离子体加速阶段只有几厘米长。本文介绍了激光驱动等离子体加速器的工作原理，并回顾了它们从1979年提出到最近演示的发展。等离子体加速器的潜在应用进行了说明，必须克服的挑战之前，他们可以成为一个实用的工具进行了讨论。
2014-06-19 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
First muon acceleration using a radio frequency accelerator
第一次使用射频加速器加速了μ子。负μ 鎓原子（Mu $^-$）是正μ子（$μ^+$）和两个电子的束缚态，在铝降能器中通过电子俘获过程由$μ^+$产生.产生的Mu $^-$最初被静电加速并注入到射频四极直线加速器（LINAC）中。在这一过程中，Mu $^-$被加速到89 keV。加速的Mu $^-$通过动量测量和飞行时间来识别。这种紧凑的μ子直线加速器打开了大门，各种μ子加速器的应用，包括粒子物理测量和透射μ子显微镜的建设。
2018-03-21 hep-ex physics.acc-ph
Electron nonlinear dynamics in a compact accelerator based on the circular rotating TM110 mode
研究了不均匀静磁场中旋转TM110模式微波场的电子自共振加速，通过建立微分方程并设计磁场分布，成功将30 keV电子加速至200 keV，为医疗和安检X射线源的射频加速器设计提供了理论依据。
2023-05-18 physics.acc-ph
On radiative damping in plasma-based accelerators
分析了等离子体基电子加速器中的辐射阻尼。研究了在恒定加速力和经典辐射反作用力共同作用下的电子动力学。结果表明，电子加速不受辐射反应的限制。如果一开始加速力比辐射反作用力强，那么电子加速是无限的。否则，电子会被辐射阻尼减速到某个时刻，然后无限加速。无论初始条件如何，电子的无限时间渐近行为都由提供无限加速度的自相似解控制。辐射阻尼引起的相对能量扩散在无限时间内随时间减小。
2012-05-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Multi-Pulse Laser Wakefield Acceleration: A New Route to Efficient, High-Repetition-Rate Plasma Accelerators and High Flux Radiation Sources
激光驱动的等离子体加速器可以产生比射频加速器大三个数量级的加速梯度，并且在厘米长的级中实现了超过1 GeV的束能量。然而，等离子体加速器的脉冲重复率和壁插效率受到驱动激光的限制，分别小于约1 Hz和0.1%。在这里，我们调查的前景激发等离子体波与列车的低能量激光脉冲，而不是一个单一的高能量脉冲。以这种方式共振激发尾流场将使得能够使用不同的技术，例如光纤或薄盘激光器，其能够以数千赫兹的脉冲重复率操作，并且壁插效率比当前激光系统高两个数量级。我们概述了高效的，GeV级，10 kHz等离子体加速器的参数，并表明它们可以驱动紧凑的X射线源，其平均光子通量与第三代光源相当，但具有显着提高的时间分辨率。同样地，自由电子激光操作可以以可比的峰值功率驱动，但具有比现存的自由电子激光大得多的重复率。
2014-01-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Energy Compression and Stabilization of Laser-Plasma Accelerators
激光等离子体加速器在加速强度上比目前的射频技术强几个数量级。然而，使它们能够为要求苛刻的应用提供具有竞争力的光束质量，特别是在能量扩散和稳定性方面，仍然是一个重大挑战。在这封信中，我们建议结合聚束减压和主动等离子体去啁啾，以大幅提高激光等离子体加速器光束的能量分布和稳定性。现实的开始到结束的模拟表明，这些加速后的相空间操纵的潜力，同时减少初始能量扩展和能量抖动的$\sim1$到${\lesssim} 0.1 \%$，关闭传统的加速方案的光束质量差距。
2022-09-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High-charge 10 GeV electron acceleration in a 10 cm nanoparticle-assisted hybrid wakefield accelerator
该研究通过纳米颗粒辅助的激光与粒子驱动混合尾场机制，在10厘米装置中实现340 pC、约10.4 GeV电子加速，为紧凑型高电荷量高能加速器提供新路径。
2023-08-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Tunable X-ray source by Thomson scattering during laser-wakefield acceleration
我们报告的结果，全光汤姆逊散射拦截加速过程中的激光尾场加速器。我们表明，脉冲碰撞位置可以检测到使用横向阴影，这也有利于对齐。随着电子束能量在加速器内的演化，发射的光谱随着散射位置而改变。这样的配置可以用作加速器诊断以及可靠的设置，以生成具有可调能量的X射线。
2019-05-16 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Acceleration gradients in dielectric laser accelerators with triangular-shaped gratings
本研究针对不同轮廓（矩形、不同底角三角形）及取向的透明片上介质激光加速器结构，结合带金涂层的反射型变体，测定并量化了各类结构的最大能量增益与加速梯度。
2025-10-22 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.optics
Recent studies on single-shot diagnostics for plasma accelerators at SPARC_LAB
等离子体尾场加速技术由于具有很高的加速梯度而成为最有前途的小型廉价加速器加速技术。然而，这种方法仍然遭受拍摄到拍摄的不稳定性，主要涉及到实验参数的波动。因此，需要使用Single Shot诊断来正确理解加速机制。在这项工作中，我们提出了两个诊断探测电子束从激光等离子体相互作用，一个依赖于电光采样（EOS）的激光固体物质相互作用，另一个基于光学渡越辐射（OTR）的Single Shot测量的等离子体加速电子束的横向发射度，都是在实验室测试设备。
2018-02-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
TeV acceleration in a Matryoshka plasma channel
基于等离子体的加速器提供比传统射频腔高几个数量级的加速场。然而，这些加速场通常与强聚焦场耦合，这可能导致高能量下的显著辐射能量损失。在这项工作中，我们提出了一种新的加速器配置，Matryoshka通道，一个空心等离子体通道稳定的空心等离子体灯丝。我们证明，轴上聚焦等离子体场的情况下，大大减少了辐射损失，允许加速到TeV前沿。
2019-10-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
