An RFQ injection system for the HRIBF
在橡树岭国家实验室（ORNL）的Holifield放射性离子束设施（HRIBF）中，从正离子源提取的分子离子随后在电荷交换单元中分解，产生具有数百eV能量扩散的放射性离子束（RIB），阻止有效的磁同量异位素分离。为了在电荷交换之前进行磁同量异位素分离，提出了一种多谐波聚束器和一个12 MHz的射频四极杆（Radio Frequency Quadrupole），以补充目前的300 kV注入系统的25 MV串列静电加速器。该探测器将安装在一个可变的高压平台上，以加速质量从10到150 amu的离子。
2003-05-01 physics.acc-ph
Diagnostics of charge breeder electron cyclotron resonance ion source plasma with consecutive transients method
本文提出连续瞬态诊断方法，结合实验与计算探测电荷增殖ECRIS等离子体参数，并研究控制参数影响，发现中性气压影响最大，且峰值增殖效率出现在电离时间短于电荷交换和约束时间时。
2023-10-17 physics.acc-ph
AI-Assisted Transport of Radioactive Ion Beams
Physics Division, Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA（阿贡国家实验室物理部）
本文提出利用贝叶斯优化的AI系统辅助放射性离子束输运，替代耗时的人工调参，在实际场景中优于标准方法，并可推广至全球设施以提升效率。
2025-06-24 cs.AI nucl-ex physics.acc-ph
Space Charge Effects in Cyclotron Gas Stopper
回旋加速器气体阻塞器是一种新提出的用于阻止稀有同位素离子在充氦室中发生射弹碎裂反应的装置。放射性离子通过与回旋加速器型磁体内的缓冲气体碰撞而减速，并且通过与施加到一系列同心电极（RF地毯）的射频（RF）场的相互作用而被提取。本研究的重点是在离子引出区的空间电荷效应的详细了解。空间电荷是由离子停止产生的电离氦气产生的，并最终限制了射束速率。采用粒子模拟方法，在停止光束产生的空间电荷场中，模拟了电子-氦两组分等离子体通过库仑力相互作用的过程。
2010-04-16 physics.acc-ph
Slow Extraction of Charged Ion Pulses from the REXEBIS
位于欧洲核子研究中心的同位素质量分离器在线装置设施通过REX/HIE-ISOLDE直线加速器产生和输送低能量或高能量的放射性离子束，用于核物理、天体物理、固态物理和应用物理目的。提高离子的电荷状态是有效加速的先决条件，并通过电子束离子源（REXEBIS）完成。为了在实验检测器（诸如MINIBALL谱仪）处更有效地辨别事件，增加从该EBIS提取的离子的脉冲宽度是有利的。提出了一种慢提取方案，该方案使用由离散电压阶跃组成的函数来将提取电势施加到EBIS陷阱势垒。该功能有效地延长了具有不同质荷比的稳定和放射性离子束的脉冲长度，并提供了毫秒范围内的提取脉冲宽度。影响平均离子温度和轴向能量扩散的EBIS的关键操作参数进行了讨论，以预期在实验运行过程中产生的离子脉冲时间结构的变化。
2018-08-08 physics.acc-ph
Analysis of a Cyclotron Based 400 MeV/u Driver System for a Radioactive Beam Facility
强放射性核束的产生需要强而高能的原束。一个工作队对这一问题的分析建议，一个能够在1粒子uA下发射400 MeV/u铀的加速系统是这种设施的适当驱动器。驱动器系统应该能够以更高的强度加速更轻的离子，使得维持恒定的最终束功率（~ 100 kW）。本文件是一个更详细的后续对这种系统的前面的分析，包括回旋加速器。所提出的驱动器预加速系统由离子源、射频四极杆和直线加速器链组成，能够产生30 MeV/u的最终能量和Q/A ~1/3的电荷（Q）/质量（A）。该加速系统之后将是最终输出能量为400 MeV/u的分离扇区回旋加速器。与具有相同初级束输出参数的完全直线加速器系统相比，该系统在初始资本投资以及操作方面提供了更具成本效益的解决方案。
1999-08-20 nucl-ex physics.acc-ph
Collective Effect Studies of a Beta Beam Decay Ring
β束是一种通过加速放射性离子在衰变环（DR）中进行β衰变来产生纯净而强烈的（反）中微子束的概念，它是拟议中的下一代中微子振荡设施之一的基础，是完整研究中微子振荡参数空间所必需的。未知的中微子振荡参数的灵敏度取决于DR的离子强度和占空因数（环的填充比）。不同的方法，包括分析计算和多粒子跟踪模拟，被用来估计DR的潜力，以包含足够的离子在环的一小部分所需的灵敏度。由于共振尾流场的梁的横向爆破的研究表明，一个非常具有挑战性的横向宽带阻抗的上限是必需的，以避免不稳定性和梁损失。
2011-09-08 physics.acc-ph
Microwave Coupling to ECR and Alternative Heating Methods
电子回旋共振离子源（ECRIS）是当今最有效的设备，可以以连续、可靠的方式为粒子加速器提供能量，提供低电荷态和中电荷态离子的高电流束以及相对较强的离子束。高电荷离子的电流。ECRIS是研究离子束（表面、原子和核科学）的重要工具，而另一方面，它意味着极端条件下的等离子体，因此本身就构成了科学兴趣的对象。电磁波和等离子体之间的耦合的基本方面在下文中处理与一些变化的经典ECR加热机制，特别注意的频率调谐效应和双频加热。电子和离子动力学的考虑将与一些最近的观察连接束形状与频率的电磁波饲料腔。高电荷态、高电荷增殖效率和高绝对电离效率的未来挑战也要求探索新的加热方案以及实验和建模之间的协同作用。将描述基于上混杂共振的等离子体点火创新机制研究的一些结果。
2014-11-03 physics.acc-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
Heavy-Ion Storage Rings and Their Use in Precision Experiments with Highly Charged Ions
储存环已经被应用于各种高电荷离子的核物理和原子物理学实验中超过三十年。储存环操作和精密物理实验受益于束流冷却的可用性，这是几乎所有设施的共同点。存储环组件的基本方面和在各种离子光学模式的环的操作，以及可实现的光束条件进行了描述。离子储存环为稳定的放射性核束的高精度实验提供了无与伦比的能力。用于束操纵的通用技术和方法允许在任何感兴趣的能量下制备最高质量的束。因此，环是实验的一部分。最近进行的实验在很宽的能量范围和各种实验装置进行了讨论。活动和计划中的设施，新的实验装置和拟议的物理实验的概述完成这一审查。
2020-03-11 nucl-ex physics.acc-ph physics.atom-ph
TITAN's Digital RFQ Ion Beam Cooler and Buncher, Operation and Performance
我们提出了一个描述的射频四极杆（四极杆）离子阱作为泰坦设施的一部分。它由一个充气的、分段的、线性的保罗阱组成，是TITAN装置的第一级，目的是冷却和聚束ISAC-TRIUMF提供的放射性离子束。这是第一个数字驱动的此类设备，即，与典型的正弦波形式相比，使用高电压（$V_{pp} = \rm{400 \, V}$）、宽带宽（$0.2 < f < 1.2 \, \rm{MHz}$）方波。从调试的设备，以及稳定和放射性离子的系统研究的结果，包括效率测量与稳定的$^{133}$ Cs和放射性$^{124, 126}$ Cs。还展示了该设备的新颖且独特的操作模式，其中以反向模式提取冷却的离子束，即，与先前注入的方向相同。
2012-02-07 nucl-ex physics.acc-ph
Beta Beams Implementation at CERN
β束是通过加速放射性离子在储存环（称为衰变环（DR））中的β衰变产生纯净而强烈的（反）中微子束的概念，是拟议的下一代中微子振荡设施之一的基础，是完整研究中微子振荡参数空间所必需的。未知的中微子振荡参数的灵敏度取决于衰变环的离子强度和它的占空因数（环的填充比）。因此，有效的离子产生、剥离、聚束、加速和存储是Beta Beam合作中正在研究和开发的关键子项目。具体来说，这些任务作为欧洲核子研究中心Beta Beam实施的一部分的可行性将在本报告中讨论。还将讨论来自T2K的大θ13指示对β射束性能的积极影响。
2011-09-09 physics.acc-ph
Main magnetic focus ion source: Device with high electron current density
我们讨论了最近的实验进行了升级版的主磁聚焦离子源（MaMFIS）在联合核研究所（JINR）在杜布纳。该设备的工作范围内的电子束能量扩展到$40$ keV。获得的电子电流密度为$10$ kA/cm $^{2}$的数量级。该评估与非常短的电离时间和所产生的高电荷离子的最大电离度都是一致的。由于其高效率，MaMFIS技术特别适用于短寿命放射性核素和重元素的电离。提出了一种新的电荷增殖方案。
2021-05-25 nucl-ex physics.acc-ph physics.atom-ph
Beam Dynamics Studies for the HIE-ISOLDE Linac at CERN
在高强度和能量（HIE）-ISOLDE框架下，CERN的正常传导（NC）放射性离子束实验（REX）-ISOLDE重离子加速器的升级提出了使用超导（SC）四分之一波谐振器（QWR）将设施的能量能力从3 MeV/u提高到10 MeV/u以上。对包括SC QWR和SC QWR的晶格设计的束动力学研究已经证实了该设计以最小的发射度增加将质荷比在2.5 < A/q < 4.5范围内的离子加速到目标能量的能力。我们报告这项研究的发展，包括现实领域内的QWR和QWR的实施。初步的误差研究，以约束公差的直线加速器的制造和对准。
2009-06-20 physics.acc-ph
RF phase effect in the ion-guide laser ion source (IG-LIS)
本文研究了IG-LIS中射频波形与激光脉冲的相位对离子束传输强度的影响，通过同步激光与射频相位实现离子提取效率提升10-50%，并提供离子调制及表面电离物种抑制功能。
2025-02-13 physics.acc-ph physics.ins-det
A large Bradbury Nielsen ion gate with flexible wire spacing based on photo-etched stainless steel grids and its characterization applying symmetric and asymmetric potentials
Bradbury Nielsen门是用于切换离子束的公知装置，并且通常应用于质谱仪或迁移谱仪中，用于通过不同的飞行或漂移时间来分离束成分。Bradbury Nielsen门由两组交错的电极组成。如果施加两个相同幅度但极性相反的电压，则栅极关闭，并且对于相同（零）电势，栅极打开。而以前实现的设备采用实际的电线，导致难以缠绕，固定和张紧它们，我们的方法是使用两个网格从金属箔光刻。该设计允许简化栅极的结构，其覆盖高达至少900mm $^2$的大梁尺寸，可变线间距低至250mm \textmu m。通过改变网格，可以很容易地改变线间距。在TRIUMF的离子阱设施TITAN安装并系统测试了这种设计的门，用于放射性核束，以通过飞行时间分离具有不同质荷比的离子。
2011-09-14 nucl-ex physics.acc-ph physics.chem-ph
