Longitudinal dynamics with RF phase modulation in the LNLS electron storage ring
在巴西的同步加速器光源，我们观察到，调制的相位的加速场在大约两倍的同步频率抑制非常好的纵向耦合束流模式驱动的高阶模式（HOM）的射频（RF）腔之一。在这项工作中，我们提出了一组系统的测量结果，在单和多束模式，旨在表征RF相位调制的影响的光束。我们比较这些实验的跟踪模拟和理论模型的结果，其中朗道阻尼是稳定的机制，解释了抑制的纵向耦合束不稳定。我们还测量了通过相位调制在纵向相空间中产生的稳定岛的频率和作为调制频率和幅度的函数的纵向束传递函数（BTF）。实验结果与理论预期相符。
2006-10-11 physics.acc-ph
Muon cooling: longitudinal compression
10 MeV/c的$μ^+$束流在5 T的磁场和几毫巴的氦气中停止。使用静电场，μ子“群”已被有效地压缩，从16厘米的长度下降到几毫米沿磁场轴（纵向压缩）。模拟再现了慢μ子在氦气中的低能相互作用。相空间压缩发生在微秒的量级上，与2 $μ$ s的μ子寿命兼容。这为制备高质量的μ子束铺平了道路。
2014-02-11 physics.acc-ph
Computation and Numerical Simulation of Focused Undulator Radiation for Optical Stochastic Cooling
光学随机冷却（OSC）是一种很有前途的稠密粒子束冷却技术。与众所周知的基于微波的随机冷却相比，其在光频率下的操作能够获得更大的带宽。在OSC波荡器中，由上游"\pickup“波荡器中的粒子产生的辐射被放大并聚焦在下游“反冲器”波荡器的位置处。在反冲器内部，粒子与来自拾取器的自身辐射场相互作用。由此产生的相互作用产生纵向反冲，其值取决于粒子动量，当正确定相时，产生纵向冷却。水平冷却通过引入纵向和水平自由度之间的耦合来实现。垂直冷却是通过环中水平和垂直运动之间的耦合来实现的。在本文中，我们提出了计算公式的校正踢，并验证它们对数值模拟使用波动光学计算机程序。
2018-06-14 physics.acc-ph
Simulation of longitudinal dynamics of laser-cooled and RF-bunched C$^{3+}$ ion beams at heavy ion storage ring CSRe
类锂重离子束的激光冷却正在实验冷却储存环（CSRe）上进行。最近，在CSRe进行了一项预备实验，以测试使用脉冲激光系统对相对论性$^{12}$ C $^{3+}$离子束进行激光冷却的重要先决条件。不幸的是，离子和脉冲激光之间的相互作用不能被检测到。为了研究激光冷却过程并为后续的激光冷却实验寻找最佳的冷却参数，采用多粒子跟踪方法模拟了CSRe中激光冷却离子束的详细纵向动力学过程.通过改变射频聚束器频率和连续波激光波长，对$^{12}$ C $^{3+}$离子束进行了激光冷却模拟。模拟结果表明，仅用一台连续激光器和射频聚束器就可以实现大动量扩散离子束的激光冷却，满足了激光冷却实验的要求。得到了射频聚束器频率或激光频率扫描的最佳参数。此外，估计的加热效应的激光冷却在CSRe。对纵向调制激光冷却离子束的肖特基噪声谱进行了数值模拟，充分解释和预测了实验结果。高灵敏度的谐振肖特基拾波器的肖特基谱和本文开发的模拟方法相结合，将有助于研究在CSRe即将进行的激光冷却实验中的RF聚束和超冷离子束的纵向动力学。
2017-04-06 physics.acc-ph
Betatron modulation of microwave instability in small isochronous ring
研究了一种新的横向电子感应加速器运动与纵向微波不稳定性的耦合。模拟和理论研究表明，除了径向相干偶极模空间电荷场外，质心摆动引起的纵向相干偶极模空间电荷场在等熵区也起着重要作用，它在纵向电荷密度谱、径向质心偏移和局域质心相干能量偏移的时间演化过程中诱发了电子感应加速器振荡频率。
2013-09-25 physics.acc-ph
Space charge impedances of a rectangular beam with longitudinal density modulations inside a rectangular chamber
本文研究了矩形腔室内矩形束的空间电荷阻抗，以及极限情况，例如，平行板之间的矩形梁。带电束流在垂直方向上密度均匀，在水平方向上密度任意分布。采用分离变量法计算了空间电荷势、电场和阻抗，在整个微扰波长范围内都是有效的。理论计算和数值模拟之间的比较也提供了，他们匹配得很好。结果表明，矩形束流形状有助于减小纵向空间电荷阻抗。
2014-01-31 physics.acc-ph
Longitudinal and transverse cooling of relativistic electron beams in intense laser pulses
随着未来几年新一代高功率激光装置的出现，了解与强激光脉冲相互作用如何影响相对论电子束的整体性质变得越来越重要。电子辐射冷却的详细分析表明，经典的，相等的贡献相空间收缩发生在横向和纵向方向。在弱量子机制中，除了光束冷却的总体减少之外，这种对称性被打破，导致纵向的冷却比横向的冷却少得多。通过引入一种有效的新技术来研究粒子分布的演化，我们证明了光束冷却中的量子减少，并发现它取决于激光脉冲中的能量分布，而不仅仅是经典情况下的总能量。
2015-05-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Improved bunching and longitudinal emittance control in an RFQ
一种新的方法，纵向叶片调制分布在射频四极（RFID）已被发现，显着改善聚束和纵向发射度控制。此程序已成功地在不同的纵向发射度的减少令人满意的模型进行了测试，因此，这种先进的方法可以实现任何的纵向发射度。亮点：先进的纵向叶片调制剖面，改善聚束和纵向发射度控制。操纵叶片以避免细胞内加速场的非线性效应。全时域分析。关键词：辐射四极，均分，光束聚束。
2022-11-12 physics.acc-ph
Simulation of a cascaded longitudinal space charge amplifier for broadband radiation production using a superconducting linac
纵向空间电荷（LSC）效应通常被认为在自由电子激光中是有害的，因为它们可以播种不利的能量调制，其可以导致具有相关联的发射度稀释的密度调制。然而，据指出，这种"微聚束不稳定性"可能有助于支持宽带相干辐射的产生。因此，设计能够控制LSC诱导的密度调制的加速器束线的兴趣越来越大。在本文中，我们增加了这些以前的调查相结合的网格无空间电荷算法与流行的粒子跟踪程序优雅。这种高保真度的空间电荷模型是用来基准传统的LSC模型。最后，我们采用开发的模型来优化级联的纵向空间电荷放大器的性能，使用的光束参数可比的费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施目前正在费米实验室调试。
2016-07-27 physics.acc-ph
Using Off-Resonance Laser Modulation for Beam Energy Spread Cooling in Generation of Short-Wavelength Radiation
已经提出了用于电子束密度分布的频率上转换的各种播种配置，然而，其中能量扩散可能阻碍谐波产生效率。在这封信中，用于冷却的电子束能量扩散的非共振种子激光调制的方法进行了描述，使用横向分散的光束和调制器波荡器具有适当的横向梯度。利用这种新的机制，可以显着提高频率上转换效率。对种子软X射线自由电子激光和储存环相干谐波产生进行了理论分析和数值模拟。
2013-05-30 physics.acc-ph physics.optics
Final Cooling With Thick Wedges for a Muon Collider
针对μ子对撞机最终冷却阶段，本研究开发并优化了基于致密楔块吸收体的4D冷却通道概念设计，通过G4Beamline和Python模拟优化，在x和y方向实现约3.5倍横向冷却，获得了优于以往设计的横向与纵向发射度。
2024-08-22 physics.acc-ph
Demonstration of electron cooling using a pulsed beam from an electrostatic electron cooler
强子束流的冷却对于下一代强子储存环提供前所未有的性能至关重要。一个这样的应用是电子离子对撞机目前正在开发中的美国。开发电子冷却器以在比先前实现的高得多的能量下操作的期望需要使用射频（RF）场来加速，而不是传统的静电方法。虽然电子冷却是利用DC束在低能量下的成熟技术，但是RF加速需要冷却束聚束，从而将参数空间扩展到未探索的领域。重要的是要通过实验证明用电子束团冷却的可行性，并进一步研究两束的相对时间结构如何影响冷却特性;因此，杰斐逊实验室和现代物理研究所（IMP）合作进行了一组四个脉冲束冷却实验。实验首次成功地证明了用电子束团在纵向和横向上冷却。我们已经测量了纵向和横向离子束轮廓的时间演变上的电子束团长度和纵向离子聚焦强度的效果，并证明，如果同步可以准确地保持，动态不会受到不利影响的时间结构的变化。
2020-10-29 physics.acc-ph
Useful formulas for non-magnetized electron cooling
低能RHIC电子冷却器（LEReC）的成功为基于射频腔加速非磁化电子束团的高能电子冷却器的发展开辟了道路。在这种冷却器中，电子可以具有各种不相等的水平、垂直和纵向速度分布。本文重新讨论了非磁化冷却中的摩擦力公式，并导出了一些适用于不同极限情况的表达式。
2022-09-22 physics.acc-ph
Study of the effects caused by space charge in electron cooling
该研究围绕电子冷却中的空间电荷效应，分析其对电子束速度分布及冷却性能的影响，并考察横向与纵向力、漂移速度和纵向动量偏差等机制。
2024-02-28 physics.acc-ph
A Wedge Test in MICE
楔形吸收体介导的发射度交换可用于纵向电离冷却和μ子对撞机的最终横向发射度最小化。μ子电离冷却实验（MICE）中的楔形吸收体可以作为六维（6D）冷却所需的发射度交换类型的演示，包括μ子对撞机所需的配置。本测试的参数已在模拟中进行了探索，并应用于实验配置使用楔形吸收体。聚乙烯楔形吸收器已被制造和放置在MICE和数据已被收集为两个直接发射度交换，其中的纵向发射度降低，和反向发射度交换，其中的横向发射度降低。模拟研究，导致磁铁和光束配置。
2018-06-05 physics.acc-ph
Longitudinal Schottky spectra of a bunched Ne10+ ion beam at the CSRe
在IMP实验冷却储存环（CSRe）上安装了一个新安装的谐振肖特基拾波器，研究了70 MeV/u的射频（RF）聚束和电子冷却的22 Ne 10+离子束的纵向肖特基谱。对于RF聚束离子束，当储存离子数小于107时，纵向动量扩展已达到。从聚束离子束的肖特基噪声信号中观察到，与惯性离子束相比，动量扩展减小。为了准备未来的激光冷却实验在CSRe，RF聚束功率调制在25，50和75次谐波的旋转频率，有效聚束幅度提取从肖特基光谱分析。介绍了肖特基噪声在超低束流强度下测量束流寿命中的应用，这与CSRe即将开展的相对论重离子束激光冷却和核物理实验有关。
2013-05-22 physics.acc-ph
6D Ionization Muon Cooling with Tabletop Rings
介绍了用相对较小的磁环实现六维μ子电离冷却的研究进展。正在探索的晶格包括具有边缘聚焦和强聚焦的缩放扇区回旋加速器，固定场交变梯度（FFAG）环。电离冷却由高压氢气提供，其去除横向和纵向动量。使用射频（RF）腔体取代损失的纵向动量，从而减少净横向发射度。较高动量μ子在氢中的较长路径长度以牺牲横向发射度为代价降低纵向发射度。因此，发射度交换允许这些环在所有六个维度上冷却，而不仅仅是横向冷却。或者，如果RF位于环之后，则可以通过阻止μ子螺旋旋转进入中央群来冷却μ子。当动量为零时，动量扩散也为零。由此产生的冷却μ子可以导致强烈的μ子束，这可能是中微子工厂或μ子对撞机的来源。
2005-01-18 hep-ex physics.acc-ph
Controlling the Transverse Multipole Components in RF Cavity Modes using the Azimuthal Modulation Method
CERN（欧洲核子研究中心）；Engineering Department, Lancaster University（兰开斯特大学工程学院）；Cockcroft Institute, Daresbury Laboratory（达尔斯伯里实验室科克克罗夫特研究所）
本文提出了一种通过方位调制法设计支持由用户所需多极组成横向磁模的RF腔体的方法，通过推导具有束流管的此类腔体中纵向电场的多极展开式以及超相对论粒子穿越这些模式时的动量变化，实现了对RF腔体设计中多极分量幅度和方向的精确控制。
2026-05-20 physics.acc-ph
Simulation of the transit-time optical stochastic cooling process in the Cornell Electron Storage Ring
在康奈尔电子储存环（CESR）的光学随机冷却的演示准备，我们已经开发了一个粒子跟踪模拟研究相关的束流动力学。在拾取波荡器中发射的光学辐射对反冲波荡器中的相同粒子给予动量反冲。从拾取器到反冲器的电子旁路的光学器件将电子感应加速器振幅和动量偏移耦合到路径长度，使得动量反冲减小发射度和动量扩散。附近的电子产生非相干噪声。旁路线的布局，提出了适应光学与一系列的横向和纵向冷却参数。模拟是用来确定冷却速率和它们的依赖于束和晶格参数的旁路光学具有不同的发射度和动量接受。
2021-06-24 physics.acc-ph
Schottky Signal Modification as a Diagnostic Tool for Coherent Electron Cooling
相干电子冷却是一种很有前途的冷却高强度强子束的技术，它通过将强子束中的噪声印在电子束上，放大电子密度调制，并利用它们对强子施加冷却反冲。这些扰动的典型大小可以在$μ$ m尺度上，使我们能够将经典随机冷却的范围扩展几个数量级。然而，确保电子束和强子束在相同的$μ$ m尺度内纵向对齐是至关重要的。为了提供快速的反馈，这个过程中，我们讨论了扩展的信号抑制相干电子冷却，并在理论和模拟表明，在强子束中的光谱噪声的某些组件将可预见地修改在百分之几的水平，这可能是检测到的观测强子束的辐射。
2022-08-25 physics.acc-ph
A hybrid six-dimensional muon cooling channel using gas filled rf cavities
一种替代的冷却方法，以防止射频击穿磁场的描述，同时减少所有六个相空间尺寸的μ子束。在这个过程中，冷却是通过减少离散吸收器中的电离能损失来实现的，并且通过充气射频腔来补充仅在纵向方向上的动量损失。气体填充腔的优点是它们可以在磁场中以高梯度运行而不击穿。通过这种方法，我们证明了我们的通道可以实现6维相空间体积的几个数量级的减少。借助于数值模拟，我们证明了我们提出的通道的传输是可比的等效通道与真空射频腔。最后，我们讨论了气体和工作压力的选择的通道性能的敏感性。
2017-09-07 physics.acc-ph
Seeding self-modulation of a long proton bunch with a short electron bunch
在数值模拟中，我们简要地比较了相对论电离前沿和等离子体中相对论质子束团自调制的电子束团播种。当两种方法的初始尾流场相等时，最大纵向尾流场沿等离子体的演化规律相似。我们还提出了一个可能的播种/注射计划，使用一个单一的等离子体，我们将在即将到来的模拟工作进行研究。
2020-05-09 physics.acc-ph
Application of a Localized Chaos Generated by RF-Phase Modulations in Phase-Space Dilution
利用局部相空间区域中的混沌物理产生纵向均匀分布的光束。采用理论研究和数值模拟相结合的方法，研究了该方法的原理及其在光束束团相空间稀释中的适用性。通过对双射频系统的相位调制，叠加的参数共振产生了一个由不变环面包围的局域混沌中心区域。分析了混沌的条件和稳定性。应用包括高功率束流、束流分布均匀化和工业束流辐照。
2011-02-07 physics.acc-ph
Theorems on Transverse-Longitudinal Coupling-Based Bunch Compression and Harmonic Generation Schemes
本文将基于横向-纵向耦合的束流操控方案的理论分析从4D相空间推广至6D相空间，证明了相关定理以支配束团压缩与高次谐波产生等场景。
2023-11-18 physics.acc-ph
Approximate longitudinal space charge impedances of a round beam between parallel plates and inside a rectangular chamber
本文给出了在平行板间和矩形腔室内两种边界条件下，具有正弦线密度调制的均匀横向分布圆束的纵向空间电荷阻抗的近似解析解。当束流直径与腔体高度之比较小时，圆形束流的镜像电荷场可用线电荷的镜像电荷场来近似，用镜像法可以得到近似解析的LSC阻抗。推导出的理论LSC阻抗在任何扰动波长下都是有效的，并且在很大的光束直径与腔体高度的比值范围内与数值模拟结果一致。
2014-08-21 physics.acc-ph
Experimental Study of Wakefields Driven by a Self-Modulating Proton Bunch in Plasma
实验研究了等离子体中高度相对论性质子束团自调制时的纵向和横向尾流场。我们发现尾波场的增长和振幅随着种子振幅的增加以及等离子体中的质子束团电荷的增加而增加。我们研究横向尾场使用的最大半径的质子束分布测量屏幕上下游的等离子体。我们通过外部注入电子并测量其最终能量来研究纵向尾场。测量结果与理论和数值模拟预测的趋势一致，验证了我们对自调制发展的理解。实验是在先进尾场实验（AWAKE）的背景下进行的。
2020-07-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
