Secondary Ion Beams
次级离子束是通过用稳定核素（在大多数情况下是质子）的初级束轰击生产靶或通过重初级粒子的碎裂而产生的粒子束。这些方法用于不能被引入离子源（或用作靶）的短寿命、不稳定的粒子。次级束粒子可以通过以下方式产生：i）在第二离子源中轰击重的稳定元素（ISOL方法），ii）重束粒子的碎裂，或iii）粒子-反粒子对（例如π介子或反质子）的产生。次级束的衰变产物束（例如π介子衰变的μ子或中微子）可以被认为是三级束。
2021-03-16 physics.acc-ph
Beam-beam effects in space charge dominated ion beams
在相对论重离子对撞机（RHIC）中，在低于常规注入能量的低能操作期间，由于束-束相互作用以及大的空间电荷调谐偏移，已经观察到束寿命显著降低。我们报告专门的实验，旨在了解这种现象，以及初步的模拟结果，并提出替代工作点，以提高在未来的低能量RHIC运行的光束寿命。
2014-10-15 physics.acc-ph
Fast Laser Cooling of Long Lived Ion Beams
讨论了储存环中长寿命离子束快速激光冷却的一些特点。在激光束与离子束部分重叠的情况下，利用宽带激光束与离子的选择性相互作用，使激光束具有尖锐的频率和几何边缘。在该冷却方案中，在相空间的不同区域中以及在不同时刻，离子束密度的变化率不同。这就是为什么适用于非指数冷却的无穷小相空间区域的广义Robinson定理被用来解释结果的原因。
2013-05-30 physics.acc-ph
Selected List of Low Energy Beam Transport Facilities for Light-Ion, High-Intensity Accelerators
本文介绍了用于轻离子、高强度加速器的低能束流输运（LEBT）装置。将其放在一起是为了便于与PXIE LEBT设计选择进行比较。下面简要讨论了在选择传输方案时束流导系数的重要性。
2016-02-17 physics.acc-ph
Intrabeam scattering studies with large-emittance-ratio ion beams in the Relativistic Heavy Ion Collider, and implications for the Electron-Ion Collider
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
在RHIC中成功产生并加速了发射率比为11:1的金离子束，测量并建模了束内散射效应，为EIC的平束碰撞设计提供参考。
2026-06-15 physics.acc-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
Effect of secondary ions on the electron beam optics in the Recycler Electron Cooler
费米实验室回收环中的反质子由4.3 MeV，0.1 - 0.5 A直流电子束（以及随机冷却系统）冷却。相对论能量（γ = 9.49）、安培范围的DC束和相对弱的聚焦的独特组合使得冷却效率对离子中和特别敏感。最近，通过中断电子束1-30 \mus，以高达40 Hz的重复率，实现了清除离子的能力。通过对电子束的冷却特性进行了分析，发现累积离子对束流光学有显著影响。对于0.3 A的束流，当离子被移除时，纵向冷却速率增加了约2倍。
2012-07-16 physics.acc-ph
Study of SPIRAL 2 High intensity Radiofrequency Cooler: Cooling of very high intensity ion beams
本文以螺旋-2型强流辐射制冷机样机（SHIRaC）为研究对象。
2015-03-20 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
Preliminary Simulation of Beam Extraction for the 28 GHz ECR Ion Source
28 GHz ECR（电子回旋共振）离子源正在开发中，用于为RISP（稀有同位素科学项目）提供从质子到铀的各种束流。28 GHz ECR离子源的超导磁体系统由四个螺线管线圈和一个鞍形六极组成。为满足ECR离子源的设计要求，利用三维离子光学软件KOBRA 3-INP对ECR离子源的引出系统进行了数值模拟。考虑了三维磁场和空间电荷效应对高电荷态离子束引出的影响。本文详细介绍了萃取系统的设计结果。
2015-07-15 physics.acc-ph
Enhanced Optical Cooling of Ion Beams for LHC
研究了LHC中铅离子增强光学冷却（EOC）的可能性。讨论了冷却的非指数特性以及对环形晶格、光学和激光系统的要求。与光学随机冷却（OSC）的比较。
2006-04-06 physics.acc-ph
Concept for controlled transverse emittance transfer within a linac ion beam
对于将射束注入到具有不同水平和垂直发射度接受度的圆形机器中，如果这些射束是平坦的，即如果它们具有不相等的横向发射度，则可以提高注入效率。平面电子束的产生是众所周知的，并且已经在束实验中得到证明。它也提出了在电子回旋共振（ECR）源中产生的离子束。我们介绍了一个扩展的方法进行电荷态剥离，而不需要他们的生成内部的ECR源的光束。多粒子模拟的结果证明了该方法的有效性。
2011-03-24 physics.acc-ph
Simulations of high intensity ions beam RFQ Cooler for DESIR SPIRAL 2
本文介绍了在SPIRAL 2/WGRR装置上安装的SHIRaC（SPIRAL-2高强度射频冷却器）项目中采用的新一代缓冲气体射频冷却器对高强度离子束的冷却模拟。研究了考虑空间电荷效应和缓冲气体扩散时冷却过程的两种模拟方法。讨论了这些效应对光束传输效率、纵向扩展能量和横向发射度的影响。最后，对强度达到1 μ A的Cs~+离子束的透射率进行了模拟和实验比较。
2014-03-16 physics.acc-ph
TBA Scheme with ION/Proton Driving Beam
我们正在考虑一个双束加速器（TBA）计划与离子或质子束作为驱动器。通过与电子驱动束的比较，我们得出结论，离子/质子驱动束的TBA看起来更好。在一些实验室中存在的大型质子加速器推动了对后LHC时代基线的重新考虑。这些实验室是费米实验室，BNL，CERN和IHEP在Protvino，莫斯科地区。Protvino可能会成为一个有利的位置，并在现有的~ 20公里长的隧道中恢复600 GeV质子同步加速器。这个同步加速器计划作为3x 3 TeV储存环的助推器。
2010-09-15 physics.acc-ph
Storage-ring Electron Cooler for Relativistic Ion Beams
由于电子冷却效率随能量的降低以及产生和加速高电流高质量电子束的困难，在离子能量高于几GeV时电子冷却的应用受到限制。高电流储存环电子冷却器通过自然发生的电子束的同步辐射阻尼来保持高冷却束质量，从而提供了对这两个问题的解决方案。然而，可以使用存储环电子冷却的离子能量范围受到低离子能量下的低电子束阻尼率和高离子能量下的高平衡电子能量扩展的限制。本文报道了一种基于储存环的冷却器的发展，该冷却器由具有显著不同能量的两个部分组成：冷却部分和阻尼部分。调整冷却段中的电子能量和其它参数，以最佳地冷却所存储的离子束。调整阻尼部分中的电子束参数以使电子束的阻尼最佳。必要的能量差由能量回收SRF结构提供。给出了这种储存环制冷机的线性光学系统原型和初始跟踪模拟，并讨论了相干同步辐射和光束分裂等潜在问题。
2016-05-09 physics.acc-ph
Experiments with low energy ion beam transport into toroidal magnetic fields
本文报告了法兰克福大学设计的仿星器型低能离子存储环中，束流在环形磁场中输运实验的新结果，并讨论了系统的输运与横向注入特性。
2016-06-19 physics.acc-ph
Characterization of volume type ion source for $p$, $H_2^+$ and $H_3^+$ beams
本文介绍了一种热灯丝驱动的体积型离子源，可在10 keV下稳定输出高达3.05 mA束流，并根据运行设置提供高比例的p、H2+或H3+离子，满足离子治疗和存储环注入等需求。
2016-06-19 physics.acc-ph
Beam Dynamics Studies for a High Current Ion Injector
最近的离子源的发展导致产生高亮度，高电流束的质子和轻离子。提取和运输后，具有大的内部空间电荷力的束必须被捕获，聚束和预加速注入到以下驱动器的一部分，新一代的高强度束设施的中子源，能源生产，嬗变，例如，一个组合的的中子源和DTL被认为是一个很好的解决方案，这样的高电流离子注入器。一些初步的束流动力学布局进行了多粒子模拟研究。作为一个例子，对国际聚变材料辐照设施的设想，频率、离子能量和火花等基本参数都作了改变。主要的兴趣是针对高传输，低损耗和发射度守恒。简要地讨论了光束与反射镜的匹配以及反射镜与DTL之间的匹配。
2000-08-17 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
The Acceleration and Storage of Radioactive Ions for a Beta-Beam Facility
术语β-束被创造出来，指的是通过放射性离子在储存环中的衰变产生纯电子中微子束或其反粒子。这个概念要求放射性离子被加速到高达150的洛伦兹伽马。中微子源本身由一个储存环组成，用于这个能量范围，具有与实验一致的长直段。这样的衰变环在今天的欧洲核子研究中心并不存在，也没有产生放射性离子的高强度质子源。尽管如此，现有的欧洲核子研究中心加速器基础设施可以使用，因为这仍然是β束设施的重要节省。
2003-12-07 physics.acc-ph
Waferscale Electrostatic Quadrupole Array for Multiple Ion Beam Manipulation
我们报道了第一个用于聚焦高能离子束的穿晶硅基静电四极阵列（ESQA）。该器件是基于晶片的加速器架构的关键使能器，该加速器架构使其自身在带电粒子加速器的成本、体积和重量方面降低了数量级。ESQ是开发紧凑型多静电四极阵列直线加速器（MEQALAC）的关键构件[1]。在MEQALAC中，使用静电力来聚焦离子，并且静电场缩放通过针对由击穿限制设置的给定峰值电场减小射束孔径尺寸来允许高射束电流密度。与相同面积的单个孔径束相比，使用多个平行束（每个平行束总计为面积A）可以导致更高的总束电流。较小的尺寸也允许较高的聚焦电场梯度，并因此允许较高的平均射束电流密度。在这里，我们证明了深反应离子蚀刻（DRIE）微加工的柱状电极，电隔离的氮化硅薄膜，使更高的性能ESQA与晶圆级的可扩展性。制作的ESQA能够在空气中保持高达1kV。将3 × 3阵列的12 keV氩离子束聚焦在晶片加速器单元中，为多晶片加速器铺平道路。
2018-02-07 physics.acc-ph
The longitudinal energy spread of ion beams extracted from an electron cyclotron resonance ion source
本文通过模拟与RFA实验研究CB-ECRIS引出离子束的纵向能散，揭示静电聚焦主导机制，并给出等离子体电势随磁场和微波功率升高的规律。
2023-03-14 physics.acc-ph
Detection and clearing of trapped ions in the high current Cornell photoinjector
我们最近进行了实验，以测试三个离子清除策略的有效性在康奈尔大学高强度光电注入器：直流清除电极，束团间隙，和光束抖动。的光电注入器达到了一个新的制度的直线加速器束流参数高CW束流导致离子捕获。因此，离子缓解策略必须评估这台机器和其他类似的未来高电流直线加速器。我们已经开发了几种技术来直接测量剩余的捕获离子。我们成功清除的两个主要指标是通过DC清除电极去除的离子电流的量，以及不存在由束离子相互作用产生的韧致辐射。对能量为5 MeV的电子束和1-20 mA范围内的CW束流进行了测量。已经开发了几个理论模型来解释我们的数据。使用它们，我们能够估计最大离子清除所需的清除电极电压，使用束团间隙时离子的产生和清除速率，以及通过束振动进行清除所需的正弦振动频率。在所有情况下，我们实现了至少70%或更高的最大离子清除，并且在某些情况下，我们的数据与完全离子清除一致。
2015-08-04 physics.acc-ph
Observation of a H- Beam Ion Instability
本文报道了在费米实验室直线加速器上对H束不稳定性的观测结果.通过有意地在750 keV传输线中用不同的气体产生“高”背景压力，我们观察到相干横向束振荡。观察振荡所需的最小脉冲长度和振荡频率是背景气体的压力和质量的函数。振荡存在于两个横向平面中，并且在振幅增长中非常快地达到饱和。所观察到的束振荡特性与Raubenheimer和Zimmermann描述的“快束离子不稳定性”定量一致。这里所描述的效果发生在远离费米实验室直线加速器的正常工作范围，但可能是重要的许多未来的高强度加速器。
2000-08-19 physics.acc-ph
Multiple-Charge Beam Dynamics in an Ion Linac
需要构建基于超导射频（SRF）技术的中能离子直线加速器。它必须能够产生几百千瓦的连续波光束，范围从质子到铀。为了产生稀有同位素的强束以供随后的加速，需要相当大的功率。然而，目前，可用于较重离子的束功率将受到离子源性能的限制。为了克服这一限制，我们研究了通过直线加速器加速多电荷态（多Q）光束的可能性。我们表明，这样的操作是可行的大的横向和纵向接受，可以在直线加速器中使用超导腔。多Q操作不仅提供了一个实质性的增加，在束流，但也使两个剥离器的使用，从而减少所需的直线加速器的大小。由于超导直线加速器工作在CW模式，空间电荷效应基本上被消除，除了在ECR/ECR区域。因此，可以最小化由于多电荷束加速引起的有效发射度增长。
2000-08-19 physics.acc-ph
Design of the 7 MeV/u, 217 MHz Injector Linac for the Proposed Ion Beam Facility for Cancer Therapy at the Clinic in Heidelberg
在德国海德尔堡的放射学大学，GSI为癌症治疗设计了一个专门的临床同步加速器设施，使用高能质子和离子束（C，He和O）。介绍了注入式直线加速器的设计。合适的离子源进行了讨论和离子源测试测量的结果报告。LEBT允许在两个离子源之间切换。一个短的脉冲将离子从8 keV/u加速到400 keV/u。随后是一个非常紧凑的束流匹配部分和一个3.8米长的IH型漂移管直线加速器，用于加速到7 MeV/u。这两种结构的共振频率为216.816 MHz，离子质荷比为A/q = 3（12 C4+，（H3）+，3 He+，16 O 6+）。
2000-08-18 physics.acc-ph
Conceptual Design of a Low-Energy Ion Beam Storage Ring and a Recoil Separator to Study Radiative Neutron Capture by Radioactive Ions
Hanyang University（汉阳大学）；TRIUMF（特留姆夫实验室）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
本文提出了一种低能离子存储环及回收分离器的概念设计，用于通过离子光学计算和粒子跟踪模拟研究放射性离子的辐射中子捕获反应。
2023-12-19 physics.acc-ph
Long-range beam-beam experiments in the relativistic heavy ion collider
远程束-束效应是LHC在标称设计参数下性能的潜在限制，某些升级方案正在讨论中。为了减轻长程效应，人们提出了平行于束流的载流导线，并在LHC中为这些导线预留了空间。在RHIC中安装了两条载流导线，以研究对撞机中强长程束-束效应的影响，以及测试单个长程相互作用的补偿。实验数据用于基准模拟。我们总结这项工作。
2014-10-21 physics.acc-ph
Faraday Cup Measurements of Ions Backstreaming into a Electron Beam Impinging on a Plasma Plume*
基于感应加速器的下一代射线照相机预计将产生多个高强度的小直径X射线点。研究电子束与在X射线转换器和束线隔板处产生的等离子体的相互作用的实验正在劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）使用6 MeV、2 kA实验测试加速器（ETA）电子束进行。人们关心的物理问题可以分为两类。随后的射束脉冲与早期脉冲撞击X射线转换器或隔膜产生的膨胀等离子体羽流的相互作用，以及涉及通过射束脉冲的头部从等离子体中提取轻离子的更微妙的效果。这些轻离子可能是由于束管或转换器表面上的污染物，或者对于后续脉冲，是由于转换器材料中的污染物。束流的空间电荷抑制可以将轻离子加速到几mm/ns的速度。当离子移动通过入射脉冲的主体时，射束将被箍缩，导致在转换器之前的移动焦点和随时间变化的X射线斑点。在X射线转换器的束产生的等离子体的研究以前已经报道。在本文中，我们描述了法拉第杯测量进行检测和定量的回流离子流的ETA束脉冲撞击在预制等离子体。* 这项工作是在美国能源部的赞助下，由加利福尼亚大学劳伦斯利弗莫尔国家实验室根据合同号W-7405-Eng-48进行的。
2000-08-18 physics.acc-ph
A Particle In Cell code development for high current ion beam transport and plasma simulations
本文介绍了一个采用粒子模拟方法（PIC）的强流束流输运和等离子体动力学模拟软件包。该软件包包括适合法兰克福大学各种计划项目的子程序。在储存环计划（F8SR）的框架内，编写了描述环形磁场中束流光学的程序。利用该方法设计了一个闭合磁场线环的注入系统。本文用广义笛卡尔坐标系下的数值模型描述了FRANZ计划低能束流段强流离子束通过斩波器系统的输运过程。特别是对于斩波器系统，泊松方程是不规则的几何形状。粒子在细胞模型进一步升级与蒙特卡罗碰撞子程序模拟等离子体的体积型离子源。
2016-06-20 physics.acc-ph
Development and commissioning of ion-optical elements for ion and antiproton beams with energies up to 5 keV
针对PUMA实验低能离子与反质子束输运需求，研制并调试脉冲漂移管、混合单透镜和真空分隔光阑快门，给出其设计原理与性能。
2024-10-22 nucl-ex physics.acc-ph
Response of negative ion beamlet to RF field in beam extraction region
实验研究了灯丝弧放电负离子源中RF场扰动对负离子束聚焦的影响，发现束流宽度和轴线振荡与导流系数及RF频率相关，为ITER的RF负离子源束流发散问题提供了解释。
2024-08-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ion beam bunching via phase rotation in cascading laser-driven ion acceleration
通过理论分析和粒子模拟研究了级联靶鞘层法向加速中的离子束聚束现象。研究发现，质子束注入激光辐照箔靶后表面的鞘层场，可以同时实现加速和聚束。在鞘层电场上升时，由于束流后端质子感受到的电场比前端质子强，因此可能发生离子相位旋转。因此，注入的质子束可以在纵向方向上被压缩。最后，通过对级联加速过程中两个连续级的综合模拟，说明了离子束聚束的重要作用。
2018-09-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Production of clean rare isotope beams at TRIUMF Ion guide laser ion source
热腔共振电离激光离子源（RILIS）提供了大量的放射性离子束，具有高电离效率和元素选择性电离。然而，在热腔RILIS中，在引出光束中仍然存在来自表面电离物质的等压污染。一个离子引导激光离子源（IG-LIS）已被实施，从激光电离体积的热同位素生产区域。已经进行了一些IG-LIS运行，以提供用于实验的同量异位素自由放射性离子束。已经实现了高达106的等压抑制，然而，IG-LIS与热腔RILIS相比仍然遭受50- 100倍的强度损失。IG-LIS的操作参数正在优化，设计改进正在实施到原型中，以实现稳健和高效的在线操作。最新的SIMION离子光学模拟结果和IG-LIS的发展现状。
2020-01-20 physics.acc-ph physics.ins-det
Heavy ion beam loss mechanisms at an electron-ion collider
目前有几个建议，建立一个高光度的电子-离子对撞机，研究物质的自旋结构和测量重核中的部分子密度，并寻找胶子饱和和新的现象，如有色玻璃凝聚体。这些测量需要重核操作。我们计算了两个重要的过程，将影响加速器和检测器的操作：束缚自由对生产，和库仑激发的核的截面。这两种反应都有很大的横截面，28-56 mb，这会导致束离子损失，产生电荷质量比改变的粒子束，并在零度量热计中产生大通量的中子。射束粒子的损失将可持续的电子-离子光度限制在$10^{32}/$ cm $^2$ /s的几倍的水平。
2014-09-18 nucl-ex physics.acc-ph
Ultrashort Laser-pulse Diagnostics for Detection of Ordering within an Ion beam
提出了一种新的诊断方法来检测储存环中一维离子束的有序性。同时激发离子的超短脉冲激光（$\simeq 1$ ps）在两个不同的位置沿光束和荧光检测的一组四个光电倍增管。荧光信号的相关性是离子束具有有序结构的可靠指示。
1995-10-03 acc-phys physics.acc-ph
A pepper-pot emittance meter for low-energy heavy-ion beams
研制了一种新型的发射度计，利用胡椒罐技术测量低能离子束的四维横向相空间分布。该仪器的一个特点是，胡椒罐板，它具有在垂直方向上的孔的线性阵列，通过离子束水平扫描。这具有的优点是，也可以在沿着射束线的射束具有大的水平发散的位置处测量发射度。一组多通道板，闪烁屏和ccd相机被用作位置敏感离子检测器，允许可以处理的大范围的束强度。本文介绍了该仪器的设计、结构和操作，以及用于重建离子束4D相空间分布的数据分析。作为一个例子，15 keV的He+束上的测量。
2013-01-15 physics.acc-ph physics.ins-det
On violation of the Robinson's damping criterion and enhanced cooling of ion, electron and muon beams in storage rings
讨论了罗宾逊阻尼准则的适用范围和超越该准则的储存环中粒子束的强化冷却问题。
2005-03-18 physics.acc-ph physics.class-ph
High-Quality Electron Beams from Beam-Driven Plasma Accelerators by Wakefield-Induced Ionization Injection
我们提出了一种新的和简单的策略，用于在束流驱动等离子体加速器中控制电离诱导的电子捕获。所提出的方法直接利用电尾场从掺杂剂气体中捕获电子，并将它们捕获到加速和聚焦尾相的明确定义的体积中，从而产生高质量的无源聚束。这种注入原理解释的三维粒子在细胞（PIC）的计算使用代码OSIRIS的例子。在这些模拟中，高电流密度的电子束驱动器激发等离子体波在吹出制度内的完全电离的氢等离子体的密度$5\times10^{17} \mathrm{cm^{-3}}$。在被中性氦气污染的嵌入式$100 \mathrm{μm}$长等离子体柱内，尾流场触发电离，捕获限定比例的释放电子，并随后加速。由此产生的电子束具有$1.5 \mathrm{kA}$峰值电流、$1.5 \mathrm{μm}$横向归一化发射度、在GeV能量尺度上0.3%的不相关能量扩展和几个飞秒聚束长度。
2015-06-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Technologies for Delivery of Proton and Ion Beams for Radiotherapy
质子和离子束治疗的递送的最新发展已经是显著的，并且现在存在许多技术解决方案用于产生和利用这些粒子来治疗癌症。在本文中，我们回顾了粒子加速器用于外束放射治疗的历史发展，并讨论了更有能力和成本效益的粒子源的最新进展。
2013-10-01 physics.acc-ph physics.med-ph
Equilibrium ion distribution in the presence of clearing electrodes and its influence on electron dynamics
在这里，我们计算由电子束产生的离子分布时，离子清除电极安装。该离子密度被建立为气体电离和离子清除之间的平衡。的横向离子分布示出强烈的峰值在束的中心，产生非常非线性力的电子束。我们将分析这些非线性场对光束性质的扰动。为了获得合理的模拟速度，我们开发了快速算法，利用绝热不变量和缩放特性的麦克斯韦方程组和洛伦兹力。我们的研究结果是非常相关的高电流能量恢复直线加速器，其中离子产生相对较快，并在电子束中清除间隙不能很容易地用于离子消除。因此，本文中的例子使用康奈尔能源回收直线加速器项目的参数。为简单起见，我们只考虑直径变化的圆形电子束的情况。然而，我们参数化这个模型来近似非圆形梁。我们找到合适的地方，清除电极和计算的平衡离子密度和电子发射度的增长和晕发展的影响。我们发现，这是不够的，只在最小的电子束电位的离子被积累的地方放置清除电极。
2007-06-20 physics.acc-ph physics.comp-ph
Stroboscopic Laser Diagnostics for Detection of Ordering in One-Dimensional Ion beam
提出了一种新的一维离子束有序化诊断方法。离子在沿光束的两个不同位置被脉冲激光激发，荧光由一组四个光电倍增管观察。荧光信号的相关性是离子束具有有序结构的可靠指示。
1995-05-25 acc-phys hep-ex physics.acc-ph
Demonstration of High-Efficiency Microwave Heating Producing Record Highly Charged Xenon Ion Beams with Superconducting ECR Ion Sources
本文提出用于超导 ECR 离子源的新型可移动 Vlasov 微波发射器，将微波功率效率提升约 4 倍，并使高电荷氙离子束电流最高提升至原有纪录的 2 倍。
2024-07-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experiments on intense ion beam formation with inhomogeneous electric field
我们报告了一个成功的测试的一种新方法，用于强离子束形成使用提取与非均匀电场。其主要特点是一个特殊形状的提取电极提供了更高的离子加速率。它适用于任何类型的离子源，并可用于改善各种等离子体设备的性能。概念的验证是使用高电流电子回旋共振离子源SMIS 37进行的。证明了新的提取和质子束形成的高效率与高达1.1 A cm-2的记录电流密度。
2021-07-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Localized Beampipe Heating due to $e^-$ Capture and Nuclear Excitation in Heavy Ion Colliders
在重离子对撞机上，束流损失的两个主要来源预计是产生$e^+e^-$，其中$e^-$与其中一个核结合，以及通过中子发射的光核激发和衰变。这两个过程都通过明确定义的数量改变了离子的荷质比，从而产生了具有改变的磁刚度的粒子束。这些光束将在加速器的局部区域沉积能量，导致局部加热，目标区域的大小取决于对撞机的光学系统。对于中等和重离子，在大型强子对撞机的设计光度下，局部加热可能比预期高出一个数量级以上。如果局部冷却不充分，这可能导致磁体失超。变刚度梁也会产生局部辐射损伤。这些光束也可以被提取出来，用于固定目标实验。
2000-08-04 nucl-ex physics.acc-ph
HIBISCUS: a new ion beam radio-frequency quadrupole cooler-buncher for high-precision experiments with exotic radioactive ions
本文介绍新型射频四极杆冷却-聚束器HIBISCUS，用于改善低能奇异放射性离子束光学性能并实现微秒级短束团引出，给出其技术特性、最佳工作参数及传输效率、能量展宽和时间宽度等性能结果。
2025-01-13 physics.acc-ph physics.ins-det
Light Sources Based on Relativistic Ion Beams
讨论了储存环中激光光子与相对论离子束后向瑞利散射（BRS）的光源（LS）的可能参数。结果表明，基于RHIC储存环（现为高能物理专用环）的LS的参数满足第二代LS的要求。利用宽带激光器对储存环中的离子束进行普通或增强的辐射冷却，将允许基本上降低它们的发射度、尺寸、角和能量扩展，并将它们转换为下一代LS。
2013-01-22 physics.acc-ph physics.class-ph
High-quality ion beams from a nanometric double-layer target and their application to hadron-therapy
讨论了在激光辐射压力作用下，圆偏振激光脉冲与纳米双层靶相互作用产生离子束的情况。准单色，良好的准直离子束中观察到的二维粒子在细胞模拟。从一个简单的解析模型导出了离子束的特性，并讨论了利用具有陡上升沿的激光脉冲来控制这些特性的可能性。最后考虑了强子疗法的潜在应用。
2009-12-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Performance predictions of a focused ion beam from a laser cooled and compressed atomic beam
聚焦离子束是半导体工业中不可或缺的工具，因为它们能够在纳米长度尺度上成像和修改结构。在这里，我们报告的性能预测的一种新型的聚焦离子束的基础上光电离的激光冷却和压缩原子束。粒子追踪模拟研究了大电场中电离后的无序致热效应。它们导致对该电场强度的约束，该电场强度用作分析模型的输入，该分析模型预测作为原子束的通量密度、该束的温度和总电流等的函数的最小可达到的光斑尺寸。在低电流（I <10 pA）下，光斑大小将受到球面像差和亮度的组合的限制，而在较高电流下，这是色差和亮度的组合。预计在1 pA的电流下，纳米尺寸的斑点是可能的。分析模型进行了验证与粒子跟踪模拟一个完整的聚焦离子束设置。采用遗传算法求解最佳加速度电场作为电流的函数。在低电流下，结果与分析模型吻合良好，而在较高电流下，由于分析模型中未考虑的影响，发现的光斑尺寸甚至更小。
2015-01-26 physics.acc-ph physics.atom-ph
An einzel lens with a diagonal-slit central electrode to combine steering and focusing of a low energy ion beam
在简单的三元件单透镜的许多应用中，例如将低能离子束注入到高场潘宁阱中，需要小角度转向以及束的聚焦。我们分析了一个diagonalslit圆柱作为这样的透镜的中间电极，并已表明，这样的电极配置显着减少与这种偏转相关的像差。
2010-08-03 nucl-ex physics.acc-ph
Simulation of Proton and Carbon-12 Ion Beam for Tumor/Cancer Treatment
本文使用geant4工具包在水和软组织中模拟质子与碳-12离子束，发现质子的能量沉积优于碳-12离子和伽马光子束，为肿瘤与癌症的粒子束治疗提供了支持。
2024-06-05 physics.acc-ph physics.med-ph
Electron Cooling Performance at IMP Facility
利用电子冷却的方法，在HIRFL-CSR主环中积累了能量为6.39MeV/u的~（58）Ni ~（19+）离子束。在使环中的累积离子束最大化之后，通过冷却区段中的转向线圈有意地产生水平和垂直平面中的离子束和电子束之间的相关角度。通过改变电子枪栅极和阳极的电位比来改变电子束的径向强度分布，形成了从实心到空心的不同电子束剖面。在此条件下，测量了10 s内的最大累积离子束强度，测量了离子束的寿命，同时测量了离子束在衰减过程中随粒子数变化的动量扩展，并由此导出了功率系数。此外，还绘制了粒子数恒定情况下的动量扩散随入射角和电子束截面的变化曲线。实验中观察到离子束中心频率的振荡和漂移。介绍了CSRm冷却器的升级改进和CSRe冷却器的研究进展。这些结果对CSR中晶体束形成的研究具有一定的参考价值。
2011-10-10 nucl-ex physics.acc-ph
Acceleration and focusing of multispecies ion beam using a converging laser-driven shock
提出一种利用会聚激光驱动冲击波同时聚焦并加速多组分单能离子束的方案，可独立控制焦距与能量，并经模拟验证。
2024-09-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Traceable Dosimetry for MeV Ion Beams
对于临床和研究中使用的高穿透性光子和粒子束，存在标准剂量测定协议。然而，这些协议不能直接应用于浅穿透MeV范围的离子束。放射学研究加速器设施使用这种光束照射细胞单层已有近50年的历史，使用的是基于组织等效电离室的自行开发的剂量测定法。为了更好地与国际公认的标准保持一致，我们描述了一个商业化的，NIST可追溯的，空气填充的电离室的低能量离子的水的吸收剂量的测量，使用辐射质量校正因子计算使用TRS-398建议。报告的剂量不取决于10-150 keV/微米范围内的电离密度。
2022-01-24 physics.acc-ph physics.bio-ph physics.ins-det
