The Conversion of CESR to Operate as the Test Accelerator, CesrTA, Part 2: Vacuum Modifications
康奈尔大学的电子/正电子储存环（CESR）在2008年5月开始的一系列加速器关闭过程中进行了修改，这大大提高了其粒子加速器的研发能力。CESR的能量跨度从1.8到5.6 GeV，电子和正电子都使其成为研究广泛的加速器物理问题和与当前光源和未来轻子阻尼环相关的仪器的理想选择。此外，其中一些也与质子加速器的束流物理有关。本文是四篇文章中的第二篇，讨论了将CESR转换为测试加速器CesrTA所需的真空系统的修改，以增强对低发射度调谐方法、电子云（EC）效应、束内散射、快离子不稳定性以及束流仪器的一般改进等主题的研究。另一篇论文介绍了超导摇摆器的真空系统改造，以适应摇摆器内EC行为的研究诊断仪器。虽然CesrTA最初的研究集中在与国际直线对撞机（ILC）阻尼环设计相关的问题上，但CesrTA是一个非常灵活的储存环，能够研究广泛的加速器物理和仪器问题。
2015-06-26 physics.acc-ph
The Conversion of CESR to Operate as the Test Accelerator, CesrTA, Part 4: Superconducting Wiggler Diagnostics
康奈尔大学的电子/正电子储存环（CESR）在2008年5月开始的一系列加速器关闭过程中进行了修改，这大大提高了其粒子加速器的研发能力。CESR的能量跨度从1.8到5.6 GeV，电子和正电子都有，这使得它适合于研究与当前光源和未来轻子阻尼环有关的各种加速器物理问题和仪器。此外，其中一些也与质子加速器的束流物理有关。本文是四篇文章中的最后一篇，介绍了超导摇摆器的真空系统改造，以适应研究摇摆器内电子云（EC）行为的诊断仪器。早期的论文提供了一个概述的加速器物理程序，一般修改CESR，必要的转换CESR的测试加速器，CesrTA，增强研究低发射度调谐方法，EC效应，束内散射，快离子不稳定性，以及一般改进束仪器的真空系统的修改。虽然CesrTA最初的研究集中在与国际直线对撞机阻尼环设计有关的问题上，但CESR是一个非常通用的储存环，能够研究广泛的加速器物理和仪器问题。
2016-10-18 physics.acc-ph
The Conversion of CESR to Operate as the Test Accelerator, CesrTA, Part 3: Electron Cloud Diagnostics
康奈尔大学的电子/正电子储存环（CESR）在2008年5月开始的一系列加速器关闭过程中进行了修改，这大大提高了其粒子加速器的研发能力。CESR的能量跨度从1.8到5.6 GeV，电子和正电子都使其成为研究广泛的加速器物理问题和与当前光源和未来轻子阻尼环相关的仪器的理想选择。此外，其中一些也与质子加速器的束流物理有关。本文是描述CESR转换为测试加速器CesrTA的四篇文章中的第三篇。前两篇论文讨论了将储存环转换为能够研究高级加速器物理问题的仪器的总体计划以及真空系统升级的细节。本文着重于必要的发展，新的仪器，位于四个专门的实验区，能够研究等现象，如电子云（EC）和方法，以减轻EC的影响。本系列的第四篇论文描述了超导摇摆器的真空系统改造，以适应摇摆器内EC行为研究的诊断仪器。虽然CesrTA最初的研究集中在与国际直线对撞机阻尼环设计相关的问题上，但CesrTA是一个非常通用的储存环，能够研究广泛的加速器物理和仪器问题。
2016-03-31 physics.acc-ph
Introduction to Optics and Lasers for Beam Instrumentation
光学器件的多功能性使得能够设计各种优雅的光束仪器。粒子束的多种性质可以通过各种光学技术精确测量，包括：对带电粒子束发射的光辐射进行直接采样;监测与光学探针（如激光线）的相互作用;以及通过高带宽光纤读出的光束信号的电光转换。这样的方法通常是最小侵入性和非破坏性的，因此允许在加速器操作期间进行诊断，而不会干扰粒子束或损坏仪器的风险。这些会议记录总结了三个CAS讲座，介绍了与仪器设计相关的光学基本原理，概述了关键的激光技术和设置，并回顾了基于激光的光束仪器的最新技术。
2020-07-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Video Cameras used in Beam Instrumentation -- an Overview
自早期加速器诊断以来，成像系统一直是许多束流监测器的组成部分。其主要应用仍然是在调试、校准和常规操作期间观察反射屏。记录的图像通常被进一步分析以表征用于机器优化的光束分布。本报告概述了当今的成像技术和市场趋势。图像传感器，如电视管和固态传感器（CCD，CMOS和CID），特别侧重于对光束仪器的重要方面将进行讨论。数字图像采集以及相机接口和辐射效应也将提出。
2020-05-11 physics.acc-ph physics.ins-det
Redis-Based Streaming Architecture for Accelerator Beam Instrumentation DAQ Systems
Fermilab（费米实验室）
针对费米实验室加速器束流仪器DAQ系统，本文提出基于Redis的流架构，以Redis适配器（RA）为核心解耦层，替换旧VME数字化仪，实现高吞吐低延迟，兼顾旧系统兼容与未来扩展。
2025-11-18 physics.acc-ph
Vibration diagnostics instrumentation for ILC
未来的e-e+ 500 GeV国际直线对撞机将依赖于相互作用点处前所未有的纳米级粒子束尺寸，以达到设计亮度。加速器腔和光学部件的静态和动态对准要求严格的公差，以传输和聚焦具有合理位置抖动和低发射度的高能电子和正电子束。本文简要回顾了迄今为止为机器振动诊断所评估和开发的技术和设备。
2007-07-03 physics.acc-ph physics.ins-det
CESR Test Accelerator
康奈尔电子储存环（CESR）于2008年被重新配置为测试加速器，以研究超低发射度阻尼环的物理学。在大约40天/年可用于专用操作作为一个测试加速器，专门的仪器被用来测量的增长和缓解的电子云，发射度增长由于电子云，束内散射，和离子，和单个和多聚束不稳定性产生的集体效应。CESR引导场光学的灵活性和加速器建模代码与控制系统的集成使得实验范围非常广泛。CesrTA关于电子云效应、发射度调谐技术和用于测量电子云、射束尺寸和射束位置的射束仪器的研究结果是ILC阻尼环设计的基础，如ILC技术设计报告所述。该计划使康奈尔大学集团能够培养出对最终工程设计和线性对撞机阻尼环调试至关重要的人才和专业知识。
2013-08-10 physics.acc-ph
Beam Instrumentation
CERN（欧洲核子研究组织）
本文概述束流仪器作为粒子加速器“眼睛和耳朵”的功能，重点介绍机械设计、问题及当前研究趋势。
2026-06-02 physics.acc-ph
Instrumentation for the Study of Low Emittance Tuning and Beam Dynamics at CESR
康奈尔正负电子储存环（CESR）由高能物理正负电子对撞机改造而成，作为康奈尔高能同步加速器光源（CHESS）的专用同步加速器光源，并作为测试加速器进行加速器物理研究，能够研究与未来阻尼环，对撞机和光源相关的主题。作为测试加速器的CESR（CesrTA）在这种模式下的储存环操作的初始阶段的一些特定主题包括：1）产生低发射度束的调谐技术，2）储存环中电子云发展的研究和3）束内散射效应。CESR完全转换为CesrTA发生在几年的时间内，在其他地方描述。除了为CesrTA创建的储存环仪器外，还对现有仪器进行了修改，以促进整个调查范围，以支持这些研究。制定了程序，往往需要不同仪器之间的协调测量。本文介绍了用于研究CesrTA操作过程中的束流动力学的仪器。本文对这些文书的处理仍将是相当一般性的，因为它侧重于对文书本身的概述。它们在观测序列中的相互作用和相互关系可在描述相关测量技术的配套文件中找到。一些仪器的更详细的描述和详细的操作性能可以在其他地方找到，这些将在本文的相关章节中引用。
2017-11-14 physics.acc-ph
Instrumentation status of the low-b magnet systems at the Large Hadron Collider (LHC)
低β磁体系统位于大型强子对撞机（LHC）插入区域的四个相互作用点周围。它们是光束聚焦/散焦过程中的关键元件，允许质子碰撞的亮度高达10**34/cm**2s。这些系统是US-LHC加速器项目的贡献。该系统主要由四极磁铁（三重态）、分离偶极子和它们各自的电馈电盒（DFBX）组成。低β磁体系统在极端辐射、高梯度磁场和由于束动态效应而对低温系统的高热负荷的环境中操作。由于恶劣的环境，诊断的鲁棒性对于三联体的操作是至关重要的。LHC的硬件调试阶段于2010年2月完成。为了更安全和更方便用户的操作，在调试阶段进行了几次合并和仪器改造。本文介绍了仪器用于优化工程过程和操作的最后聚焦/散焦四极磁铁的第一年的操作。
2012-08-28 physics.acc-ph physics.ins-det
Digital Signal Processing for Beam Instrumentation
CERN（欧洲核子研究中心）
本文总结了CERN加速器学校束流诊断课程中关于数字信号处理的讲授内容，聚焦其基础概念与束流诊断常用技术。
2026-08-28 physics.acc-ph
RF Measurement Techniques
为了表征微波和射频（RF）范围内的组件、系统和信号，使用特定设备和专用测量仪器。本文讨论了射频信号处理和测量技术的基本原理。它为射频测量技术和实用射频课程的介绍提供了补充背景信息，这是CERN加速器学校（CAS）高级加速器物理培训计划的一部分，也在CAS 2018年光束仪器专题课程中提出。
2020-05-18 physics.acc-ph physics.ins-det
Accelerator Real-time Edge AI for Distributed Systems (READS) Proposal
我们的目标是将ML集成到费米实验室加速器操作中，并提供一个可访问的框架，该框架也可以用于具有动态调整需求的各种其他加速器系统。我们将开发实时加速器控制使用嵌入式ML片上硬件和分布式系统之间的快速通信在这个建议。我们将通过两个协同项目来增加实验的总占空因数和占空比，从而为Mu 2 e实验演示这种技术。首先，我们将使用深度强化学习技术，通过引导优化来提高调节回路的性能，为Mu 2 e实验提供从输送环提取的稳定质子束。这需要开发系统的数字孪生模型来模拟加速器并开发实时ML算法。其次，我们将使用去混合技术对主喷射器和回收环中的重叠光束损失进行分离和分类，以减少每台机器的总体光束停机时间。该ML模型将在半自主操作模式下部署。这两种应用都需要毫秒级的处理，并将共享类似的ML硬件技术和束流仪表读出技术。费米实验室和西北大学之间的合作将汇集加速器物理学家，束流仪器工程师，嵌入式系统架构师，FPGA板设计专家和ML专家的人才和资源，以解决复杂的实时加速器控制挑战，这将增强物理计划。更广泛地说，为加速器实时边缘AI分布式系统（READS）开发的框架可以应用于未来的项目，因为加速器综合体将升级为PIP-II和DUNE时代。
2021-03-05 physics.acc-ph
Beam Diagnostic Requirements: an Overview
束流诊断和仪器是任何类型加速器的重要组成部分。为了观察粒子束，需要测量各种各样的参数，以达到调整、操作和改进机器所需的精度。在第一部分中，从光束粒子的信息传输到检测器的基本机制进行了描述，以获得合适的性能特性的光束属性。然而，取决于加速器的类型，对于相同的参数，监视器的工作原理可能会有很大的不同，并且与之相关的还有对精度的要求。因此，在第二部分中，选择类型的加速器进行了描述，以说明特定的诊断需要，必须考虑到设计相关的仪器之前。
2020-05-17 physics.acc-ph physics.ins-det
Proceedings of the CAS - CERN Accelerator School: Advanced Accelerator Physics Course, Trondheim, Norway, 18-29 Aug 2013
本报告介绍了欧洲核子研究中心加速器学校组织的高级加速器物理学课程的会议记录。该课程于2013年8月18日至29日在挪威特隆赫姆与挪威科技大学合作举办。其教学大纲以以前的课程，特别是2003年在柏林举办的课程为基础，该课程的记录作为欧洲核研究组织黄色报告CERN- 2006-002出版。近年来，该领域取得了重大进展，一些主题以新的方式提出，并增加了其他主题。讲座还辅以关键主题的教程和14小时的光学设计和校正，射频测量技术和光束仪器和诊断课程。这些课程是高级课程的关键要素。
2016-01-27 physics.acc-ph
Status and Plans for an SRF Accelerator Test Facility at Fermilab
费米实验室目前正在建造一个超导射频加速器测试设施。加速器将包括一个电子枪，40 MeV注入器，由3个TTF型或ILC型低温模块组成的束加速部分，以及用于测试诊断和进行束实验的多个下游束线。安装了3个低温模块后，该设施最初将能够产生具有ILC束强度的810 MeV电子束。该设施可容纳多达6个低温模块，总束流能量为1.5 GeV。该设施将用于在高强度束流条件下测试SRF低温模块、RF功率设备、仪器和LLRF以及未来SRF加速器（如ILC和Project-X）的控制系统。本文介绍了该设施的现状和总体规划。
2012-09-18 physics.acc-ph
A Modern Ethernet Data Acquisition Architecture for Fermilab Beam Instrumentation
费米实验室加速器事业部仪器部门正在采用开源框架来取代我们基于VME的嵌入式数据采集系统。利用迭代方法，我们首先转移到嵌入式Linux，消除了对Linux Works的需求。接下来，我们在每个数据采集模块上采用以太网，除了与机架安装服务器通信外，还无需VME背板。DDCP（分布式数据通信协议）的开发，允许固件和软件层之间的抽象。每个数据采集模块都适用于使用1 GbE读取，并在向上链接到10 GbE网络的交换机处聚合。目前的开发包括扩展系统以聚合更多模块，增加带宽以支持多个系统，并采用MicroTCA作为机箱技术。该架构被用于费米实验室复合体周围的各种光束线，包括PIP 2 IT，FAST/IOTA和μ子传输环。总之，我们能够开发一个数据采集框架，逐步取代ESPRINWorks和VME硬件，并使用现成的以太网技术将总带宽增加到10 Gbit/s。
2022-09-19 physics.acc-ph
Advanced Computer Analyst
Spanish中子源（SNS）真空仪器和控制系统正在劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL），布鲁克海文国家实验室（BNL），托马斯杰斐逊国家加速器设施（TJNAF）和洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）设计。每个参与实验室负责机器的不同部分：LBNL用于前端部分，LANL用于热LINAC部分，TJNAF用于冷LINAC部分，BNL用于环和传输线部分。计划于2004年或2005年在橡树岭国家实验室安装和运行真空仪器和控制系统。尽管机器的不同部分的要求不同，但已共同努力使真空仪表组件和全局控制系统接口标准化。本文总结了真空仪表和控制系统各部分的设计，讨论了离子泵和真空计控制器的SNS标准、可编程逻辑控制器（PLC）接口、梯形图逻辑编程和SNS全局控制系统接口。
2001-11-10 physics.acc-ph
Status and plans for a SRF accelerator test faciliy at Fermilab
费米实验室正在建造一个超导射频加速器试验设施。现有的新μ子实验室（NML）大楼正在为该设施进行改造。加速器将包括一个电子枪，注入器，由3个TTF型或ILC型低温模块组成的束加速部分，用于测试诊断和进行各种束测试的多个下游束线，以及一个高功率束流收集器。当完成时，据设想，该设施最初将能够产生具有ILC束强度的810 MeV电子束。该设施的扩建计划正在进行中，这将提供将加速器升级到1.5 GeV总束流能量的能力。除了测试加速器组件外，该设施还将用于测试未来SRF加速器（如ILC和Project-X）的RF功率设备，仪器，LLRF和控制系统。本文介绍了该设施的现状和总体规划。
2012-08-17 physics.acc-ph
Wire scanners in low energy accelerators
快速线扫描器今天被认为是高能同步加速器中标准仪器的一部分。他们的使用，以同步加速器工作在较低的能量，库仑散射可以是重要的，横向光束尺寸是大的扩展，介绍了新的并发症，考虑到光束加热的电线，成分的二次粒子簇射和几何考虑在检测设置。在处理这些影响的一个主要问题是，在细碳线的高能初级束的二次放电的创建是很难描述的分析方法。在这里，我们提出了新的结果，从一个完整的蒙特卡罗模拟这个过程产生的信息，在电线，粒子类型和能谱的二次和角度依赖性作为一个功能的主要光束能量的热量沉积。结果被用来推导限制使用线扫描仪在低能量加速器。
1997-03-12 physics.acc-ph
Dose Delivery Concept and Instrumentation
放射治疗的目的是在尽可能保护周围组织的同时，向肿瘤提供规定量的剂量。在带电粒子治疗中，输送规定剂量相当于在照射场的每个位置输送规定数量的给定能量的离子。准确的输送是由剂量输送（DD）系统来实现的，该系统在患者进入之前对射束进行整形、引导和控制。大多数早期DD系统通过使用不同的器械（主要是患者特定器械）提供均匀的横向剂量分布，这些器械放置在射束线中以形成三维最终目标剂量。最近，开发了使用数千个窄射束以明确定义的能量提供高度适形剂量分布的系统，其具有先进的扫描磁体和实时射束监测器，而无需患者特定的硬件。本讲座将涵盖一般剂量输送概念以及主要取决于束流输送技术和粒子和加速器类型的不同DD仪器。本文将介绍世界上一些具有代表性的DD和束流监测系统。
2018-02-14 physics.acc-ph physics.med-ph
Status and Plans for a Superconducting RF Accelerator Test Facility at Fermilab
先进超导试验加速器（ASTA）正在费米实验室建造。现有的新μ子实验室（NML）大楼正在为该设施进行改造。加速器将包括一个电子枪，注入器，由3个TTF型或ILC型低温模块组成的束加速部分，用于测试诊断和进行各种束测试的多个下游束线，以及一个高功率束流收集器。完成后，据设想，该设施最初将能够产生750 MeV的电子束与ILC束强度。最近完成了对该设施的扩建，将有能力将加速器升级到1.5 GeV的总束流能量。在ASTA设施附近还建造了两座新建筑，以容纳新的低温工厂和多个超导RF（SRF）低温试验台。除了测试加速器组件外，该设施还将用于测试未来SRF加速器（如ILC和Project-X）的RF功率系统、仪器和控制系统。本文介绍了该设施的现状和总体规划。
2013-01-29 physics.acc-ph
AI-driven neutrino diagnostics and radiation-hard beam instrumentation for next-generation neutrino experiments
针对DUNE实验需求，提出AI驱动的实时束流诊断与抗辐照仪器框架，利用数字孪生和LGAD缪子监测器将通量系统误差从5%降至1%，显著提升束流保真度并加速CP破坏发现。
2025-08-08 physics.acc-ph
Beam Loss Monitoring with Fixed and Translating Scintillation Detectors Along the Fermilab Drift-tube Linac
针对费米实验室漂移管直线加速器沿线缺乏测量仪器的问题，提出利用固定式和平移式闪烁探测器研究其前两个腔体沿线的束流损失，以提供关键组件调试所需的诊断信息。
2023-05-23 physics.acc-ph
Forecasting Particle Accelerator Interruptions Using Logistic LASSO Regression
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Paul Scherrer Institut（保罗·谢尔研究所）；Swiss Data Science Center（瑞士数据科学中心）
不可预见的粒子加速器中断，也称为联锁，导致操作突然变化，尽管是必要的安全措施。这些可能导致射束时间的大量损失，甚至可能导致设备损坏。我们提出了一个简单而强大的二元分类模型，旨在预测这种中断，在高强度质子加速器复杂的情况下，在保罗谢勒研究所。该模型被制定为逻辑回归惩罚最小绝对收缩和选择算子，基于统计两个样本的测试，以区分不稳定和稳定状态的加速器。在联锁之前接收警报的主要目的是允许采取对策并减少射束时间损失。因此，一个连续的评估指标的发展，以衡量节省的射束时间在任何时期，假设可以通过减少束流规避联锁。性能最佳的联锁至稳定分类器可能会在一天内将射束时间增加约5分钟。可能的仪器快速调整的束流也列出和讨论。
2023-03-15 cs.LG physics.acc-ph physics.data-an
Neutrino Program at Fermilab -- Enhancing proton beam power and accelerator infrastructure
费米实验室通过ACE计划等升级加速器基础设施与质子束功率，支撑DUNE等长基线中微子实验及多领域粒子物理研究，深化对基本粒子的理解。
2024-07-10 physics.acc-ph
Diagnostics needs for beam-beam studies and optimization
在最近几年的大型强子对撞机运行中，我们分析了束流仪器的情况和优化束流研究的必要性。最重要的束流测量设备将被突出，修改或优化将被建议。一个完整的愿望清单将被提交，以确保我们将准备在LS 1（长1）后，以更完整的方式研究波束效应。
2014-10-14 physics.acc-ph
Beam Instrumentation and Long-Range Beam-Beam Compensation
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）第13章：初步设计报告。大型强子对撞机（LHC）是有史以来最大的科学仪器之一。自2010年开辟新的能源探索前沿以来，它已经聚集了约7,000名科学家的全球用户社区，他们从事基础粒子物理学和极端温度和密度下的强子物质物理学工作。为了维持和扩大其发现潜力，LHC将需要在2020年代进行重大升级。这将使其亮度（碰撞率）增加到原来设计值的五分之一，并使积分亮度（产生的总碰撞）增加到原来的十分之一。LHC已经是一台高度复杂和精致优化的机器，因此必须仔细构思这种升级，并需要大约十年的时间才能实现。这种新的配置被称为高亮度LHC（HL-LHC），它将依赖于一系列关键的创新，推动加速器技术超越目前的极限。其中包括尖端的11-12特斯拉超导磁体、用于超精确相位控制的束旋转的紧凑型超导腔、用于束准直的新技术和物理过程以及能量耗散可忽略不计的300米长的高功率超导链路。本文件描述了将用于实现该项目的技术和组件，旨在作为HL-LHC详细工程设计的基础。
2017-05-26 physics.acc-ph
In Situ Generation of High-Energy Spin-Polarized Electrons in a Beam-Driven Plasma Wakefield Accelerator
原位产生高能、强流、自旋极化的电子束是高能对撞机等离子体加速器发展的一个突出的科学挑战。在这封信中，我们将展示如何通过将某些原子的电子与圆偏振激光场电离注入到光束驱动的等离子体尾场加速器中来产生这样的自旋偏振相对论光束，为这一挑战提供了非常理想的一步解决方案。利用含时薛定谔方程（TDSE）模拟，我们发现氙原子的自旋相关电离倾向规律在强场多光子区与非绝热隧穿区相比可以逆转，导致高的总自旋极化.此外，三维粒子模拟（PIC）与TDSE模拟相结合，提供了从开始到结束的模拟氙原子的自旋相关的强场电离和随后的捕获，加速，并保存在锂等离子体中的电子自旋极化。我们展示了一个高电流（0.8 kA），超低归一化发射度（~37 nm），和高能量（2.7 GeV）的电子束在短短11厘米的距离内产生，高达~31%的净自旋极化。通过优化这一概念，更高的电流、能量和净自旋极化束是可能的，从而解决了等离子体加速器发展面临的一个长期问题。
2021-12-23 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.optics
Fifty years of the CERN Proton Synchrotron : Volume 2
本报告分两卷总结了欧洲核子研究中心质子同步加速器前50年的运行情况。在介绍了机器的起源，并描述了它的磁铁和供电系统后，第一卷集中在加速器物理和仪器的许多创新中，它开创了，如过渡交叉，RF体操，提取，相空间断层扫描，或通过线扫描仪的横向发射度测量。第二卷描述了PS复合体中的其他机器：质子直线加速器、PS助推器、LEP预注入器、重离子直线加速器和蓄电池以及反质子环。
2013-09-26 physics.acc-ph
Differentiable Preisach Modeling for Characterization and Optimization of Accelerator Systems with Hysteresis
粒子加速器性能的未来改进取决于加速器越来越精确的在线建模。在用于通知控制算法的在线加速器模型中，加速器的磁性，机械和材料组件中的滞后效应通常被忽略，即使在高精度加速器中，来自表现出滞后的系统的再现性误差也不可忽略。在这项工作中，我们结合了经典的Preisach滞后模型与机器学习技术，有效地创建非参数，高保真模型的任意系统表现出滞后。我们证明，我们的技术准确地预测物理加速器磁铁的磁滞效应。我们还通过实验演示了如何使用这些方法可以在原位，其中的磁滞模型与贝叶斯统计模型相结合的光束响应，允许表征的磁滞在加速器磁铁完全从测量的光束。此外，我们探讨如何使用这些联合的悬臂梁模型，使我们能够克服优化性能的限制时，滞后效应被忽略。
2022-02-15 physics.acc-ph
Low RF power plasma ignition and detection for in-situ cleaning of 1.3 GHz 9-cell cavities
从垂直测试到加速器运行，超导射频（SRF）腔体的性能保持至关重要。场致发射（FE）仍然是要克服的性能限制因素之一，并且等离子体清洁已被证明是成功的，通过溅射中子源（SNS），在清洁场致发射体和增加Nb的功函数。费米国家加速器实验室（FNAL），SLAC国家加速器实验室和橡树岭国家实验室（ORNL）之间建立了合作关系，目的是将等离子体处理应用于直线加速器相干光源-II（LCLS-II）腔，以最大限度地减少和克服场发射，而不影响氮掺杂腔的高Q值。LCLS-II的清洁将遵循SNS采用的相同等离子体成分，这允许对安装在低温模块中的腔体进行碳氢化合物污染物的原位处理。FNAL开发了一种新的等离子体点火方法：利用高阶模点燃等离子体辉光放电，以克服基波功率耦合器的限制，从而实现对低温制冷机腔体的原位清洗。等离子体可以很容易地点燃和调谐在每个腔室使用低RF功率。还开发了一种用于等离子体检测的方法，该方法允许检测腔体中的等离子体位置，而不需要在腔体两端处的相机。所提出的方法可以应用于其他多单元腔的设计，甚至在室温下的基模耦合是非常弱的加速器。
2019-02-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Control System for the LEDA 6.7-MeV Proton Beam Halo Experiment
高功率质子束晕形成的测量是低能示范加速器（LEDA）设施正在进行的科学实验。为了实现这一测量目标，一个52磁铁束线包含几种类型的束诊断仪器正在安装。实验物理和工业控制系统（EPICS）和商业软件应用程序目前正在整合，以提供一个实时，同步数据采集和控制系统。该系统由磁控制、真空控制、电机控制、数据采集和数据分析组成。独特的需求导致了定制软件和硬件的开发和集成。EPICS实时数据库、交互式数据语言（IDL）程序、LabVIEW虚拟仪器（VI）和状态表示语言（SNL）序列托管在基于VXI、PC和UNIX的平台上，这些平台使用EPICS通道访问（CA）通信协议进行交互。采集和控制硬件技术范围从基于DSP的诊断仪器到PLC控制的真空系统。本文主要介绍了控制系统的硬件和软件的设计、实现。
2000-08-19 physics.acc-ph
In Situ Characterisation of Permanent Magnetic Quadrupoles for focussing proton beams
高强度激光驱动质子束是目前研究的热点。原因有很多，但最重要的是生产紧凑型加速器的潜力。然而，该技术的两个限制是，与传统的核RF加速器不同，激光器产生具有指数能量分布的发散光束。已经尝试了许多不同的方法来单色化这些光束，但很明显，核物理学家多年来开发的用于传输和聚焦质子束的磁谱仪技术可以为此发挥重要作用。本文论述了一种用于聚焦和传输激光加速质子束的磁四极系统的设计和特性。
2011-04-11 physics.acc-ph
Accessing defect dynamics using intense, nanosecond pulsed ion beams
获得在现场访问的弛豫动力学的辐射诱导的缺陷将导致更好地理解材料，是重要的理论模型和模拟的验证。我们展示了劳伦斯伯克利国家实验室新的中和漂移压缩实验（NDCX-II）的初步实验结果，该实验将通过泵探测实验原位获得缺陷动力学。在这里，NDCX-II加速器的独特能力，以产生强烈的，纳秒脉冲离子束被利用。使用锂和钾离子和硅膜沟道实验的初步数据。我们将这些数据与使用Crystal Trim的模拟结果进行比较。此外，我们讨论了加速器的改进，以更高的性能水平和新的诊断工具，正在纳入。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.ins-det
Generation and Measurement of Sub-Micrometer Relativistic Electron Beams
近年来，低发射度电子束的产生受到了极大的关注。在X射线自由电子激光的要求下，光阴极注入器的发射度显著降低，束流亮度相应提高。同时，这对测量光束尺寸的仪器提出了越来越严格的要求。这些要求对于新型加速器的开发甚至更加严格，例如基于电介质结构或等离子体的激光驱动加速器，或者对于处于能量前沿的线性对撞机。我们在这里提出的产生和测量的亚微米电子束，在粒子能量为330 MeV，和一个聚束电荷低于1 pC。建立了一个在垂直面内具有几毫米β函数的电子束流光学。该光束的特点是通过一个线扫描仪，采用1微米宽的金属结构制造的电子束光刻在氮化硅膜。这里给出的最小（rms）光束尺寸小于500 nm。
2018-04-11 physics.acc-ph
An accelerator scenario for hard X-ray free electron laser joint with high energy electron radiography
为了研究材料的动态响应和流体动力学的物理机制，提出了一种可应用于硬X射线自由电子激光和高能电子照相的加速器方案。该加速器主要由12 GeV直线加速器、波荡器分支和eRad束线组成。为了同时利用XFEL和eRad对样品的动力学行为进行现场和实时的表征，直线加速器必须能够在相同的工作模式下对两种束流进行加速。结合真空和锥形技术，波荡器分支可以在42 keV的0.1%带宽内产生超过1 E11个光子/脉冲。最后，提出了1：10比例的eRad放大光束线作为扩大视场和密度识别能力的重要补充工具。
2016-01-25 physics.acc-ph
Measurement Techniques for Low Emittance Tuning and Beam Dynamics at CESR
在作为高能物理正负电子对撞机运行后，康奈尔正负电子储存环（CESR）已被转换为康奈尔高能同步加速器光源（CHESS）的专用同步加速器光源。在几年的时间里，CESR被改造成用于加速器物理研究的试验加速器，能够研究与未来阻尼环，对撞机和光源相关的主题。最初，一些特定的主题是针对这种模式下的存储环的加速器研究，标记为CesrTA。这些课题包括：1）产生低发射度束流的调谐技术; 2）储存环中电子云（EC）发展的研究; 3）束流内散射效应。CESR完全转换为CesrTA发生在几年的时间内，在其他地方描述。为CesrTA开发了一些特定的工具。修改了大部分现有的仪器，以适应这些研究的范围，并在配套文件中进行了描述。为了完成这项研究，开发或修改了许多程序，通常需要不同仪器之间的协调测量。本文提供了一个概述的类型的测量用于研究的束流动力学在操作的CesrTA。
2018-03-15 physics.acc-ph
Designing a Magnetic Measurement Data Acquisition and Control System with Reuse in Mind: A Rotating Coil System Example
加速器磁体测试设施经常需要在不同装备的测试台上使用不同的仪器测量不同的磁体。设计一个模块化的、高度可重用的系统，将架构级和组件级的灵活性结合起来，可以满足这一需求。系统主干的规格说明，以及软件组件和核心硬件模块的接口和流程，是建立这样一个系统的基础。介绍了一种可扩展的磁测数据采集与控制系统的设计过程和实现方法，包括最大限度地提高软件重用性的技术。支持讨论显示这种方法的应用，以构建两个不同的系统旋转线圈测量，都基于相同的架构和共享核心硬件模块和许多软件组件。第一个系统用于生产测试10米长的低温组件，其中包含两个MQXFA四极磁铁，用于大型强子对撞机的高亮度升级，第二个用于测试IQC常规四极磁铁，以支持费米实验室的加速器系统。
2021-12-14 physics.acc-ph
Pulse-to-pulse Beam Modulation and Event-based Beam Feedback System at KEKB Linac
对KEKB和光子工厂的射束注入以50 Hz的脉冲到脉冲调制进行。每20 ms切换三个非常不同的光束，以便将这些光束同时注入KEKB HER、LER和光子工厂（PF）。人类操作员在这三个虚拟加速器中的一个上工作，这三个虚拟加速器对应于三倍加速器参数。PF注入的束流电荷和产生正电子的初级电子相差50倍，PF和HER注入的束流能量相差3倍。因此，束流稳定性对操作参数是敏感的，并且如果加速器设备中发生任何不稳定，则必须对这些虚拟加速器执行束流参数调整。为了解决这一问题，设计了束流能量反馈系统，该系统可以独立地响应每个虚拟加速器。
2010-06-13 physics.acc-ph
Low-energy Ion Beam Diagnostics: An Integrated Solution
本文介绍KAHVELab为800 MHz RFQ注入器设计的集成低能束流诊断站MBOX，包含法拉第杯、闪烁体屏和胡椒罐板等自制工具，用于测量质子束流强、剖面和发射度，并将实测结果与模拟预测进行对比验证。
2023-07-05 hep-ex physics.acc-ph
Multi-GeV Electron Combs from a Plasma Wakefield Accelerator
UCLA（加州大学洛杉矶分校）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；University of Oslo（奥斯陆大学）；Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（应用光学实验室，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，ENSTA，巴黎理工学院）；Department of Physics and Astronomy, UCLA（加州大学洛杉矶分校物理与天文系）；Department of Physics, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系）
研究利用等离子体加速器产生多GeV电子梳，通过驱动束周期性收缩及等离子体密度变化实现原位相空间塑造，产生具有特定能量和时间结构的微束团，为定制电子束能量 - 时间结构奠定基础。
2026-07-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Measurements of undulator radiation power noise and comparison with $\textit{ab initio}$ calculations
一般情况下，储存环中同步辐射功率的匝间波动取决于电子聚束的6D相空间分布。这种效应与不同电子辐射场的干涉有关。在一个同步辐射源中，束团内相对电子位置和速度的变化导致每次通过的总发射能量的波动。这种效应已经在前面描述过，假设在进入同步辐射源之前电子速度恒定且相等。本文提出了一个光束发散角不可忽略的涨落公式。此外，我们证实了这个公式在一个专门的实验中与波荡器辐射的积分光学测试加速器（IOTA）存储环在费米实验室。最后，在束流仪器的可能应用进行了讨论。
2021-02-25 physics.acc-ph
RF heating experiments with a TESLA-9-cell cavity towards in-situ low- / mid-T-baking
本研究通过实验验证了利用射频功率对TESLA-9腔进行原位低温/中温烘烤的可行性，尽管存在加热速率不均的问题，为免拆卸处理提供了可能。
2024-12-18 physics.acc-ph
Electron Spin Precession at CEBAF
在托马斯·杰斐逊国家加速器设施的核物理实验中，经常需要将纵向极化的电子同时输送到三个实验大厅。每个厅的纵向偏振程度根据加速器设置而变化，使得在某些情况下同时向所有厅提供高度的纵向偏振具有挑战性。通常，霍尔接收的纵向极化程度通过在机器开始时用维恩滤波器改变初始自旋方向来优化。在这里，它表明，它是可能的，以进一步提高纵向极化的程度为多个实验大厅通过重新分配的CEBAF直线加速器的能量增益，同时保持总的能量增益固定。
2009-01-28 physics.acc-ph
Electron cloud experiments at Fermilab: Formation and mitigation
我们在费米实验室进行了一系列实验来探索电子云现象。在X计划的升级中，主注入器的光束强度将增加四倍，并且会受到电子云的不稳定性的影响。我们提出了测量的云形成的主喷射器和实验的材料，以减轻云。自2009年以来，一直在研究主注入器中氮化钛（TiN）涂层射束管的实验装置;通过使用减速场分析仪（RFAs）进行电子云测量，将该材料与相邻不锈钢室进行直接比较。经过长时间的运行，我们能够观察到次级电子产率（SEY）的变化，并将其与电子注量相关联，建立了调节历史。此外，该装置还允许测量电子能谱，比较仪器技术和电子云的能量依赖行为。最后，与康奈尔大学和SLAC联合开发的新装置将允许对加速器中照射的材料样本进行直接SEY测量。
2012-03-08 physics.acc-ph
A facility for direct measurements for nuclear astrophysics at IFIN-HH -- a 3 MV tandem accelerator and an ultra-low background laboratory
我们提出了一个直接测量的设施，在低和非常低的能量典型的核天体物理（NA）。该设施包括一个小型而坚固的串列加速器，在那里进行辐照，以及一个位于盐矿的超低本底实验室，可以测量非常低的放射性。两者都属于Horia Hulubei国家物理和核工程研究所（IFIN-HH），但相距120公里。他们的表现显示使用他们使用的几个案例。我们认为，该设施是有竞争力的研究核反应引起的α粒子和轻离子的能量接近或下降到伽莫夫窗口。一个很好的案例研究是13 C +1/2 C聚变反应，其中质子蒸发通道导致T1/2 = 15 h的活性，适合于将样品转移到盐矿。使用厚靶方法测量了从Ecm=2.2 MeV到伽莫夫窗口的能量，Ecm =2.2 MeV是该反应有史以来达到的最低能量，高达5.3 MeV，使用来自3 MV串列加速器的13 C束。活化方法使我们能够确定100 pb量级的截面。还测量了α诱导的反应。质子诱导共振反应用于校准加速器端电压。文中给出并讨论了表征该装置的一些实验结果。
2019-09-26 nucl-ex physics.acc-ph
Deciphering in situ electron dynamics of ultrarelativistic plasma via polarization pattern of emitted gamma photons
对超相对论等离子体动力学的理解和解释是一个挑战，这就要求发展\textit{in situ}探测等离子体动力学特性的方法。提出了一种利用圆极化脉冲辐照非预极化等离子体产生的$γ$ -光子的极化特性的新方法。我们表明，$γ$ -光子线偏振的角模式是明确相关的辐射电子的动力学，这提供了信息的激光等离子体相互作用制度。利用电子辐射自旋翻转产生的$γ$ -光子圆极化，测量了等离子体对量子电动力学过程的敏感性。我们的研究表明，发射的$γ$ -光子的偏振信号可以是一个通用的信息源，这将是有益的研究领域的激光驱动等离子体，加速器科学和实验室天体物理。
2022-04-30 astro-ph.HE physics.acc-ph physics.app-ph
