The design of the optimized muon beamline
利用G4beamline和TRANSPORT软件包对韩国重离子加速器项目中的反μ子束线进行了优化设计。该研究表明，优化的μ子束线可以每秒将$2.4\times10^{8}$反μ子传输到半径为3 cm的圆上。就μ子率而言，这与世界领先的μ子束设施具有竞争力。
2014-06-09 physics.acc-ph
Application Of The ASME Boiler And Pressure Vessel Code In The Design Of SSR Cryomodule Beamlines For PIP-II Project At Fermilab
这篇文章报道了用于连接SRF腔和SSR Cryomobile光束线中超导聚焦透镜的主要部件的设计，该光束线是在费米实验室的PIP-II项目框架内开发的。本文的重点是根据ASME锅炉和压力容器规范对边缘焊接波纹管进行设计和试验。还将介绍在洁净室中组装波纹管，在高真空、低温环境中运行所进行的鉴定活动，以及从磁性角度对其进行的表征。
2022-09-02 physics.acc-ph
Design and Commissioning of the first two CYRCé Extension Beamlines
CYRC是安装在斯特拉斯堡休伯特·居里多学科研究所（IPHC）的TR 24回旋加速器，其能量为16-25 MeV，强度高达400 $μ$ A。加速器用于生产和提供PET和SPECT的放射性元素。2015年，IPHC开始开发一个平台，旨在进行放射生物学实验。PRECy平台预计将包含三到五个实验站，与回旋加速器第二出口扩展的光束线相连。该扩展允许在CMS项目的框架内将其中一条光束线用于探测器研究。本文讨论了前两条光束线的设计、研制和调试。
2022-01-26 physics.acc-ph
An Integrated Multi-Physics Optimization Framework for Particle Accelerator Design
本文提出一个集成多物理模块的统一全局优化框架，用于束线设计，以替代传统分离优化方法，实现高亮度电子束的全局优化。
2023-10-18 physics.acc-ph
Design study of a photon beamline for a soft X-ray FEL driven by high gradient acceleration at EuPRAXIA@SPARC_LAB
我们提出了一个设施的基础上，通过X波段RF结构和等离子体加速高梯度加速。我们计划达到1 GeV量级的电子能量，适合于驱动用于所谓的“水窗”（2 - 4 nm）中的应用的自由电子激光。的光束线的概念设计，从光子束从波荡器的用户实验室，主要集中在诊断，操纵和运输的辐射的介绍和讨论。我们还简要概述了相干成像，激光烧蚀和泵浦探测实验的用户端站。
2018-02-15 physics.acc-ph
Third-Order Apochromatic Drift-Quadrupole Beamline
本文提出了一种直线漂移四极系统的设计，它可以传输某些光束椭圆（复消色差光束椭圆），而不受光束线传输图的二阶和三阶色差和几何像差的影响。
2012-05-16 physics.acc-ph
Long Baseline Neutrino Experiment Target Material Radiation Damage Studies Using Energetic Protons of the Brookhaven Linear Isotope Production (BLIP) Facility
未来的多兆瓦加速器之一是LBNE实验，费米实验室的目标是产生一束中微子，其质子束为2.3兆瓦，作为与X项目相关的一系列实验的一部分。具体来说，LBNE中微子束设施的目标是在X项目加速器中产生2+ MW，60 - 120 GeV脉冲，高强度质子束，由低Z固体靶拦截，以促进低能中微子的产生。多兆瓦级LBNE质子束的特征是强度为1.6 e+14 p/脉冲，σ半径为1.5 - 3.5 mm，脉冲长度为9.8微秒。这些参数预计将推动许多目标材料达到其极限，从而使目标设计非常具有挑战性。为了解决一系列的关键设计问题所揭示的最近的高强度束靶经验的辐射损伤和热冲击响应的实验研究，在BNL进行的低Z材料的重点进行了最新的一个重点LBNE。
2014-08-27 physics.acc-ph physics.ins-det
SPP Beamline Design and Beam Dynamics
SANAEM Prometheus项目的射频四极将是一个演示和教育机器，它将把质子从20 keV加速到1.5 MeV。该项目由土耳其原子能管理局资助，将设在安卡拉的Saraykoy核研究和培训中心。SPP束线由一个多尖点H+离子源、一条低能束流传输线和一个工作在352.2MHz的四叶片加速器组成。采用IBSimu和SIMION软件包进行了多尖点离子源（RF或DC）的设计研究。该源已经制作完成，目前正在进行广泛的测试。还有一个基于LEBT的螺线管的初步设计，POISSON和PATH被并行用于初步设计。两个螺线管磁铁生产后，这种设计。设计师使用LIDOS. DEM.Designer进行了设计，并与国产软件包DEMIRCI进行了交叉检查。最初的束流动力学研究已经进行了LIDOS和TOUTATIS。本文主要讨论了SPP光束线的设计问题，重点研究了SPP光束的动力学特性。
2015-04-28 physics.acc-ph
Analytic descriptions of soft-edge quadrupoles for beamline design in multi-particle simulations
Department of Physics and Astronomy, University of Victoria（维多利亚大学物理与天文系）；TRIUMF（特里尔姆夫国家粒子加速器中心）；Laboratory for Nuclear Science, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院核科学实验室）；Center for Frontiers in Nuclear Science, Stony Brook University（石溪大学核科学前沿中心）
研究多粒子模拟中束线设计里软边缘四极杆的场，给出描述其包括高阶像差的解析公式，先回顾特定解析模型并扩展，以TRIUMF的DarkLight实验光学设计为例展示在相关代码中的实现。
2026-07-17 physics.acc-ph
Conceptual design of an undulator system for a dedicated bio-imaging beamline at the European X-ray FEL
我们描述了未来可能升级的欧洲XFEL包括在建设一个专门用于生命科学实验的波荡器光束线。欧洲XFEL设施的自由波荡器隧道的可用性提供了一个独特的机会，可以建立一个优化的光束线，用于复杂分子的相干衍射成像，如蛋白质和其他生物学上有趣的结构。这种生物成像光束线的关键参数是光子能量范围、峰值功率和脉冲持续时间。该装置的关键部件是波荡器源。峰值功率最大化的光子能量范围在3千电子伏和13千电子伏之间，通过使用一个非常有效的组合的自播种，新鲜的束和锥形波荡器技术。在整个能量范围内1 TW的超高峰值功率和可从2 fs到10 fs调谐的超短脉冲持续时间的独特组合将允许对尺寸大于10 nm的蛋白质分子进行Single Shot相干成像。此外，新的光束线将能够在0.3 keV和0.4 keV之间的水窗中对大型生物结构进行成像。为了使用标准化的组件，目前我们倾向于使用SASE 3型波荡器段。段数40由1 TW设计输出功率的锥形长度确定。本计划假设使用具有0.1 nC电荷的标称电子聚束。实验将在不干扰其他三个波荡器光束线的情况下进行。因此，每年计划的射束时间总量预计高达4000小时。
2012-05-29 physics.acc-ph
LUX -- A Laser-Plasma Driven Undulator Beamline
LUX光束线是一种新型的激光等离子体加速器。基于汉堡大学和DESY的联合专业知识，光束线经过精心设计，将激光等离子体加速方面的最新专业知识与加速器技术和光束诊断方面的最新进展相结合。LUX引入了一种范式变化，从单发演示实验转向可用，稳定和可控的加速器操作。在这里，我们讨论了LUX的一般设计概念，并提出了最近已经实现的第一个关键里程碑，包括在重复频率高达5 Hz的能量高于600 MeV的电子束的产生和自发波荡器辐射的产生在远低于9 nm的波长。
2018-01-23 physics.acc-ph
Ion source and LEBT of KAHVELab proton beamline
KAHVE实验室位于土耳其伊斯坦布尔的Bozaziçi大学，是质子直线加速器教育项目的所在地。质子束将源自20 keV的H+源，并将通过低能束传输（LEBT）线输送到在800 MHz下运行的两模块射频四极（Quadrupole）。目前，设计阶段已经结束，除了正在制造的质子束线外，已经生产和安装的质子束线正在进行调试和稳定性测试。这项工作总结了离子源和LEBT线组件的设计，生产和测试阶段。
2022-11-28 physics.acc-ph
Design of a large energy acceptance beamline using Fixed Field Accelerator optics
针对带电粒子治疗束流配送系统动量接受度小的瓶颈，提出固定场加速器光学的大动量接受度偏转弧设计方法，应用于TURBO项目质子演示系统，验证了可行性并规划后续研发方向。
2024-02-02 physics.acc-ph
Design, Installation, and Initial Commissioning of the MTA Beamline
一个新的实验区，旨在开发，测试和验证使用400兆电子伏费米实验室直线加速器质子束的μ子电离冷却设备已经完全安装，目前正在调试。最初，该区域用于MUCOOL研发计划的液氢吸收剂的低温测试，现在，用于吸收剂的高功率束流测试，存在磁场的高梯度射频腔（包括充气腔）和其他原型μ子冷却装置。为μ子设施开发的实验方案涉及收集、捕获和冷却大发射率、高强度μ子束--约10**13 μ子，因此该设备的最终测试需要完整的直线加速器束，即1.6 x 10**13 p/脉冲。为了支持μ子冷却设施，这条新的初级束线直接从直线加速器提取束流并将其传输到测试设施。MuCool设施的设计概念来自早期的提案，但需要进行修改以适应高强度束流，低温和冷却实验规模的增加。此外，提供精确线的不同操作模式结合了专门的部分并利用直线加速器束参数的测量。本文报告的MuCool光束线的技术细节，这两种模式。
2012-07-20 physics.acc-ph
Target Multiwire for the Fermilab Booster Neutrino Beamline
针对费米实验室Booster中微子束流线原有多丝剖面监测器辐射损伤的问题，研究人员设计了采用镀金钨丝、氧化铝陶瓷平面与耐辐射材料的新型BNB靶多丝探测器，可实现精确的束流剖面测量，本文详述其设计功能并展示相关数据。
2024-01-30 physics.acc-ph
Design Of The LBNF Beamline
长基线中微子设施（LBNF）将利用位于费米实验室的光束线，提供足够强度和适当能量范围的中微子束，并将其瞄准深地下中微子实验（DUNE）探测器，该探测器位于南达科他州铅的SURF设施的地下深处。初级质子束（60-120 GeV）将从费米实验室主注入器的MI-10部分提取。当质子与固体靶相互作用产生介子时会产生中微子，介子随后会被磁角聚焦到194米长的衰变管中，在那里它们会衰变成μ子和中微子。该设施的参数确定考虑到物理目标，空间和放射性的限制，并通过运行在费米实验室的NuMI设施所获得的经验。Beamline设施的设计初始运行质子束功率为1.2兆瓦，有能力支持升级到2.4兆瓦。LBNF/DUNE于2015年11月获得CD-1批准。我们在这里讨论设计状态和相关的挑战，以及在确定设施基线之前的研发和改进计划。
2017-04-14 physics.acc-ph
Transport from the Recycler Ring to the Antiproton Source Beamlines
在后新星时代，质子直接从助推器环输送到回收器环，而不是主注入器。对于Mu 2 e和g-2项目，去聚束器环将被修改为输送环，以将质子输送到Mu 2 e和g-2实验。因此，它需要质子从回收环到输送环的运输。将建造一条从回收环到P1束线的新传输线，以将质子束从回收环传输到现有的反质子源束线。这条新的束线提供了一种方法，通过回收器将8 GeV的动能质子从助推器输送到输送环，使用现有的束流传输线，而不需要新的民用建筑。本文介绍了这种新型光束线的概念设计。
2013-01-23 physics.acc-ph
Design Methodology and Considerations for NOVA 53 MHZ RF Cavities
NOνA实验将建造一个探测器，用于在主注入器（NuMI）光束线上现有的中微子中进行电子中微子探测。该光束线能够以400千瓦的初级光束功率运行，升级后将允许高达700千瓦。这些谐振腔将以53 MHz的频率工作，其中三个将安装在Recycler光束线上。腔的热稳定性是至关重要的，因为这会影响调谐。将介绍涉及铜RF腔的有限元热分析和结构分析的结果。
2012-07-17 physics.acc-ph
Design and Performance of a Novel Low Energy Multi-Species Beamline for the ALPHA Antihydrogen Experiment
本研究为ALPHA反氢实验设计了新型低能多粒子束线，采用半解析与数值计算结合的方法优化布局，并通过调试实验验证了其高传输效率，为反质子、正电子输运提供了可靠方案。
2022-11-17 physics.acc-ph
Analysis of GSI HADES beamline configuration space
GSI校园高能束流传输系统是一个由SIS18同步加速器与多个实验站和储存环之间的相互连接的束线组成的复杂系统。该系统设计灵活，每个实验站可以通过多个光路到达。四极设置必须满足由于束线接受，安装的磁铁和实验要求的限制的约束。自由度的数量很大，并且给操作者留下了大量可能的光学配置。特定配置的选择通常是一个妥协的问题，非常具体的要求，操作经验和个人风格。一旦找到了一个令人满意的配置，可能的解决方案的空间通常不会进一步探索。在这里，蒙特卡罗方法被用来探测所有可能的光束线光学配置的空间。重点是在一个特定的部分，HADES光束线，因为这是最苛刻的线之一，由于实验所需的高光束强度。所提出的分析给出了可能的设置，洞察光束线的潜力和灵活性的概述，并支持选择一个最佳的操作设置。
2020-02-11 physics.acc-ph
Physics Design Considerations of Diagnostic X Beam Transport System
诊断X射线（D-X）传输系统将从双轴射线照相流体动力学测试设备（DARHT-II）的第二轴的下游传输线提取射束，并通过射束线的四个分支将该射束传输到D-X点火点，以便为X射线照相提供四条视线。设计目标是在每条视线上产生四个类似DARHT-II的X射线脉冲。在本文中，我们讨论了几个潜在的束流质量退化过程中的被动磁铁晶格束线，并指出他们如何约束的D-X束线设计参数，如背景压力，管道尺寸和管道材料
2000-08-17 physics.acc-ph
Radiation Protection at ELI Beamlines: A Unique LaserDriven Accelerator Facility
极光基础设施（ELI）光束线是位于布拉格市郊区的激光驱动加速器设施。凭借其最先进的激光器，它将开展一项雄心勃勃的多样化研究计划。ELI Beamlines的活动可以细分为科学兴趣的互补领域：开发和测试多PW激光系统、等离子体物理、高场物理实验、飞秒二级电离辐射源的生产等新技术（极紫外线辐射，X射线，伽马射线，电子和质子）用于物理学，生物学，医学，自2018年上半年以来，内部实验已经在进行，第一次用户呼叫和实验于2019年开始。在这篇文章中，ELI Beamlines加速器设施及其当前的运行状况得到了更详细的介绍。特别注意的是辐射防护计划的设计和实施，强调这一激光设施在辐射安全方面提出的独特挑战。
2021-04-12 physics.acc-ph
Current Status of the SANAEM RFQ Accelerator Beamline
SPP的质子束线的设计和生产研究，旨在通过人力开发获得质子加速器技术的专门知识，并作为粒子加速器技术试验台，在TAEK-SANAEM继续作为一个多阶段项目。在第一阶段，20 keV的质子将被加速到1.3 MeV的单片电子束。目前，感应耦合等离子体离子源的束流和稳定性测试正在进行中。低能束传输螺线管的测量磁场图用于通过计算机模拟将离子源的各种束配置与RFQ匹配。2015年第一季度完成了低能耗诊断盒的安装。谐振腔的生产始于铝7075-T6，随后将涂覆铜以减少RF（欧姆）损耗。在射频方面，基于固态和四极管放大器的混合电源的开发仍在继续。除了分别处于制造和设计阶段的环行器和功率耦合天线外，所有射频传输组件均已生产。生产的射频组件的验收测试正在进行中。本文总结了上述SPP质子束线组件的设计、生产和测试阶段。
2015-09-30 physics.acc-ph
Simulation studies for upgrading a high-intensity surface muon beamline at Paul Scherrer Institute
Paul Scherrer研究所（PSI，Switzerland）的$μ$ E4-LEM束线是一种特殊的μ子束线，它将hyprid型表面μ子束线$μ$ E4与低能μ子设施（LEM）相结合，并提供能量高达30 keV的可调$μ^{+}$，用于低能μ子自旋旋转实验（LE- $μ$ SR）。我们调查了一种可能的升级方案的表面μ子束线$μ$ E4通过更换最后一套四极三重与一个特殊的螺线管，以获得1.4倍的原始束流强度的LEM μ子减速器目标。为了避免螺线管杂散磁场对LEM谱仪μ子束流强度的影响，对3种螺线管模型进行了研究，最终将LEM装置螺线管杂散磁场降到地磁场量级。一个更激进的设计，“超级- $μ$ E4”，也被研究用于进一步增加低能量μ子束的亮度，其中我们利用当前的$μ$ E4通道，并且所有的四极三重态组被大孔径的双极子所取代。与新的倾斜μ子靶E一起，在Super- $μ$ E4束线中可以预期原始μ子束强度的至少2.9倍。我们的工作表明，升级表面μ子束线的可行性，取代四极磁铁正常导电的超导体，从而导致更高的μ子率和更小的束斑尺寸。
2022-03-25 physics.acc-ph
Optimization of a dedicated bio-imaging beamline at the European X-ray FEL
最近，我们提出了一个基本概念的设计和布局的波荡器源的专用生物成像光束线在欧洲XFEL。这里提出的优化方案的目标是使实验简化和性能提高。该方案的核心是由软、硬X射线自注入装置组成。基于对两个单色器的改进设计的使用，可以在2 keV和13 keV之间的光子能量范围内将设计电子能量增加到17.5 GeV，这对于生命科学实验是最优选的。在如此高的电子能量下操作的优点是X射线输出峰值功率的增加。另一个优点是17.5 GeV是SASE 1和SASE 2束线用户的首选操作能量。由于必须以相同的电子能量运行所有的XFEL线，因此这种选择将减少与其他波荡器线的干扰，并增加预定束时间的总量。在这项工作中，我们还提出了一个研究的自播种计划占时空耦合所造成的使用单晶单色器的性能。我们的分析表明，这种失真是很容易抑制的正确选择的金刚石晶面和拟议的波荡器源产生的性能大约相同的情况下，X射线种子脉冲没有耦合。模拟结果表明，在3 keV - 5 keV光子能量范围内，自由电子激光的功率可达2 TW，这对于单生物分子成像是最理想的。
2012-09-26 physics.acc-ph
Fast optics-based modeling enabling large-scale optimization of the H4 and M2 beamlines in the CERN SPS North Area
CERN（欧洲核子研究中心）
本研究用遗传算法结合Xsuite快速光学模型优化CERN SPS北区H4、M2束流线，经BDSIM模拟与实验验证，显著提升电子/缪子束流性能并降低本底。
2026-07-31 physics.acc-ph
Interleaving Lattice for the APS Linac
为了实现和测试先进的加速器概念和硬件，束线正在重新配置的直线加速器扩展区（LEA）的APS直线加速器。安装在APS直线加速器开始的光阴极射频电子枪将向LEA束线提供低发射度电子束。用于APS储存环的回旋加速器RF枪束和用于LEA束线的光阴极RF枪束将以交错的方式通过直线加速器加速。本文介绍了在APS直线加速器中实现交错格的设计研究和初步的实验结果
2017-08-31 physics.acc-ph
Design of the AWAKE Run 2c transfer lines using numerical optimizers
先进尾流场（AWAKE）实验是一个原理验证实验，演示了通过质子驱动等离子体尾流场加速来加速电子束。唤醒运行1实现了电子束加速到2 GeV，运行2的目的是通过实现加速到~10 GeV并具有更高的束质量来建立这些结果。作为运行2升级的一部分，将调整现有的质子和电子束线，并增加第二个等离子体室和新的150 MeV电子束线。这条新的束线将需要从两个等离子体单元之间的1 m间隙内将具有微米级束尺寸和稳定性的电子聚束注入第二个等离子体单元。在本文中，我们描述了所使用的技术（例如数值优化和遗传算法），以满足具有挑战性的实验规格产生的150 MeV电子线的设计。操作技术也研究了电子传输线，包括转向和对准方法，利用数值优化和束测量技术，采用神经网络。
2022-03-03 physics.acc-ph
X-ray reflection: a FLUKA model and its application in the design of synchrotron light beamlines and CERN's Future Circular Collider
European Organization for Nuclear Research（欧洲核子研究组织）；Facultat de Física, Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学物理学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Liverpool（利物浦大学）；ALBA Synchrotron（阿尔巴同步辐射中心）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Reflective X-ray Optics LLC（反射X射线光学有限责任公司）
FLUKA开发了X射线反射模型，用于同步辐射光束线和CERN未来圆形对撞机设计，实现了复杂模拟的一站式处理。
2026-02-10 physics.acc-ph
FACET2-S2E: Start-to-end simulations of the FACET-II beamline
SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
开发Python包FACET2-S2E，实现FACET-II设施从始到终的束流模拟，支持用户设计实验和解释结果。
2026-06-16 physics.acc-ph
Fundamental Neutron Physics Beamline at the Spallation Neutron Source at ORNL
我们描述的基本中子物理束线（FnPB）设施位于美国橡树岭国家实验室的Sputterus中子源。FnPB的设计目的是使用脉冲慢中子束进行实验，研究核物理学、粒子物理学、天体物理学和宇宙学中的科学问题。我们提出了一个详细的描述的设计理念，光束线组件，并测量多色和单色光束的通量。
2014-08-04 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Initial Emittance Measurements of the Fermilab Linac Beam Using the MTA Beamline
MTA束线是专门设计的，以便于测量费米实验室直线加速器束流发射度和属性，利用一个长，10米，无元素直线。直线加速器束流被提取的400 MeV的静电斩波器位于助推器注入线的下游。该斩波器不能用于MTA束，因此整个直线加速器束脉冲被引导到MTA束线中。脉冲长度操纵由直线加速器上游端的750 keV静电斩波器提供，使用该装置，可以提供从8 μsec到50 μsec的完整直线加速器脉冲长度的束流。10米发射度测量直接利用并开始于12'屏蔽墙，该屏蔽墙将MTA实验大厅和束线短截线与直线加速器外壳分开。在屏蔽壁的上游安装了一个四极三重体，以便通过屏蔽壁将1.5-2”（~95%宽度）的大光束聚焦到位于屏蔽出口处的轮廓监测器上。另一个剖面监测器已安装在屏蔽墙上游，中央或焦点监测器上游约5 m处。使用三重态，产生小的0.2-0.5”光斑尺寸，用于此处报告的初始测量。正如本报告所示，位于中心轮廓监测器附近的小的近似束腰将未知线性光学参数的数量减少到两个柯朗-斯奈德参数β和ε，因为α或相位椭圆的旋转可以通过从该束腰传播光束包络来确定（使用描述漂移的简单线性传递矩阵）。
2012-09-25 physics.acc-ph
Accurate Transfer Maps for Realistic Beamline Elements: Part I, Straight Elements
带电粒子束传输系统中的轨道行为，包括直线加速器和圆形加速器以及最终聚焦部分和光谱仪，可以敏感地依赖于各种束线元件中的非线性边缘场和高阶多极效应。列入这些影响需要一个详细的和现实的模型的内部和边缘领域，包括其高空间导数。已经开发了一系列表面拟合方法，用于从网格上的三维场数据中准确地提取这些信息，这些数据由各种三维有限元场代码提供。基于这些现实的场模型，可以使用Lie或其他方法来计算精确的设计轨道和关于这些轨道的精确转移图。本工作的第一部分提出了直轴磁性元件的治疗，而第二部分将治疗弯曲偶极子与大骑跨。一个完全可解但数值上具有挑战性的模型场被用来提供一个严格的性能基准集合。
2010-05-06 physics.acc-ph
MinT: A Fast Lightweight Envelope/Monte-Carlo Beam Optics Code for the Proton Beamlines of the Paul Scherrer Institute
本文介绍了新型快速轻量级线性束流传输程序MinT，它结合并扩展了TRANSPORT和TURTLE代码的能力，提供束流退化、多次散射和束流准直效应计算，旨在几秒内为HIPA和Proscan控制室提供支持。
2023-07-28 physics.acc-ph
The development of vibration modes propagation method to perform wave-optics simulation of beamline vibration
针对第四代同步辐射光束线的相干性与振动控制需求，提出基于波动光学的振动模式传播方法，实现近40倍加速并系统评估振动对波前、强度、相干性和定位的影响。
2025-03-18 physics.acc-ph physics.optics
Study of effects of failure of beamline elements and their compensation in CW superconducting linac
Project-X是计划在美国费米实验室建造的高强度质子设施。X项目的第一级由超导直线加速器组成，该加速器将以连续波（CW）模式运行，以将束流从2.5 MeV加速到3 GeV。CW模式下的操作对射束线组件，特别是对射频（RF）腔体施加了高公差。由于束流参数与设计参数不同，束流线元在低能时的失效是非常关键的，因为它会导致束流与后续截面的不匹配。它使束流不稳定，导致发射度稀释，并最终导致束流损失。在最坏的情况下，它可能会影响机器的可靠性，并可能导致关闭直线加速器以更换故障元件。因此，研究这些效应及其补偿对实现直线加速器中束流的平稳传输具有重要意义。本文介绍了SSR 0段射频腔和螺线管失效的研究结果。
2012-03-07 physics.acc-ph
Design of the LBNF Beamline Target Station
长基线中微子设施（LBNF）项目将在费米实验室建立一条光束线，以产生适当能量范围的强中微子束，并将其瞄准南达科他州Lead的SURF设施的DUNE探测器。中微子的生产始于目标站，该站由一个固体目标、磁聚焦喇叭以及相关的子系统和屏蔽基础设施组成。质子撞击目标产生介子，然后被喇叭聚焦到充满氦的衰变管中，在那里它们衰变成μ子和中微子。目标和喇叭被包裹在主动冷却的钢和混凝土屏蔽中，在一个称为目标追逐的房间里。参考设计导管充满空气，但正在评估氮气和氦气作为替代品。一个可更换的射束窗口将衰变管与靶道分开。该设施的设计初始运行功率为1.2兆瓦，有能力升级到2.4兆瓦，并利用了费米实验室NuMI设施的运行经验。我们在这里讨论的设计状态，相关的挑战，以及正在进行的R&D和物理驱动的组件优化的目标站。
2016-12-21 physics.acc-ph physics.ins-det
The SLAC Linac to ESA (LESA) Beamline for Dark Sector Searches and Test Beams
直线加速器到终端站A（LESA）束线正在SLAC建造，并将提供一个近连续波的多GeV电子束到SLAC终端站A的粒子物理实验。LESA的上半部分已准备好在2022财年末进行调试，整个光束线将在2024财年第一季度投入运行。LCLS-II/LCLS-II-HE X射线自由电子激光的超导RF（SRF）直线加速器寄生产生了多GeV的小电流电子束。LESA被设计用于主持检测光暗物质的实验，例如光暗物质实验（LDMX）以及各种其他实验和测试束，这些实验和测试束需要从pA到μA的近CW电子电流。
2022-07-18 hep-ex physics.acc-ph
Monochromatic operation of the SASE3 soft X-ray beamline at European XFEL
欧洲自由电子激光器SASE-3软X射线光束线是为提供250 eV - 3000 eV光子能量范围内的粉红色或单色光束而设计和建造的。在这里，我们专注于单色操作的SASE 3光束线和报告的SASE 3光栅单色器的设计和性能。自由电子激光源产生高度相干的短飞秒脉冲的独特能力通过控制光子能量和时间分辨率的需求来挑战单色器设计。传输接近变换极限脉冲的目标对光学质量提出了非常高的要求，特别是对光栅。目前实现的SASE 3单色器进行了讨论，比较最佳的设计性能。目前，单色器使用两个光栅：低分辨率光栅针对时间分辨实验进行优化，并允许大约2000 - 5000的中等分辨率以及几到几十飞秒RMS的脉冲拉伸，而高分辨率光栅以更大的脉冲拉伸为代价达到10000的分辨率。
2022-06-17 physics.acc-ph physics.ins-det physics.optics
Development of Design for the STS Extraction Magnet System
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
STS项目通过研发新型磁铁系统提升中子源性能，包括快速 kicker 磁铁、聚焦四极磁铁和窄四极磁铁的设计与安装。
2026-01-08 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
Long baseline neutrino beams at Fermilab
自1998年NuMI项目启动以来，费米实验室一直有一个非常活跃的长基线中微子计划。自2005年投入使用以来，设计功率为400千瓦的NuMI光束一直在MINOS中微子振荡计划中运行。NOvA将NuMI升级到700千瓦的工作目前进展顺利，光束升级将于2012-2013年完成。下一代LBNE中微子束的设计开发现在是一个主要的正在进行的努力。我们在这里报告这些光束的突出特点和限制，以及经验和预期的重大挑战。
2013-04-17 hep-ex physics.acc-ph
Resonant scattering and diffraction beamline P09 at PETRA III
PETRA III的共振散射和衍射光束线P09是为需要小光束、能量可调、可变偏振和高光子通量的X射线实验而设计的。它在光束尺寸方面非常灵活，并提供完全的高次谐波抑制。现有技术的双相位延迟器设置提供可变的线性或圆偏振。一台高精度的PSI衍射仪和一台水平PSI结构的重载衍射仪可以适应各种样品环境。14 T低温磁体可用于磁场中的散射实验。
2013-04-04 cond-mat.str-el physics.acc-ph physics.ins-det
Development of LPA based hard X-ray sources at ELI Beamlines
本文报道了基于激光等离子体加速器的ELI束线X射线源的研制。ELI Beamlines的主要目标之一是为来自不同研究领域的用户提供超短粒子束和复杂X射线源。两个基于激光等离子体加速（LPA）的高光子通量硬X射线电子感应加速器源正在调试中。第一个源是位于实验大厅E2的伽马射线管束线。它提供的X射线脉冲的能量从1-100 keV的电子感应加速器和高达一个MeV的康普顿计划。设计了一种新型的X射线光学器件，作为这些硬X射线源的聚焦光学器件，以供用户使用。基于LPA的第二个硬X射线源正在ELI等离子体物理平台（P3）中开发，该平台将用作有源诊断HED和实验室天体物理学、多束实验和基础研究。这个源程序现在正在调试中，我们将呈现第一个实验结果。此外，我们提出了一种新的方案，用于增强X射线通量的基础上的电子感应加速器振荡增强的非线性共振，由于与双色激光场的相互作用。此外，我们将介绍一种新的光学探测技术，具有高灵敏度，以表征低密度气体目标的激光等离子体加速器。这是通过采用探测光束多次通过物体并在各次通过之间中继成像物体来实现的。
2022-07-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Towards a compact all optical terahertz-driven electron source at Tsinghua University
提出了一种紧凑型全光学太赫兹（THz）驱动电子源的物理设计。300 mm加速器光束线由焦耳级激光系统供电，易于集成到桌面规模。设计并优化了一种指数阻抗双馈太赫兹驱动电子枪、锥形介质加载圆柱波导、太赫兹驱动聚束压缩器和永磁体压缩器。动力学模拟结果表明，该电子源能输出19 fC，3 MeV的电子束，归一化横向发射度为0.079 π.mm.mrad。通过调整光束整形线，可以获得0.04%的最小相对能量扩展或6.1 fs的最小均方根聚束长度。灵敏度分析表明，太赫兹驱动电子源可以有效地工作在1.5%的太赫兹功率系统的能量抖动。基于光束线的铝样品的模拟衍射图样直到四阶都可以清晰地分辨出来。一个原型的太赫兹枪已经制作完成，目前正在测试中，更多的结果将在未来的工作中报告。
2022-06-08 physics.acc-ph
Statistical Optics approach to the design of beamlines for Synchrotron Radiation
本文分析了电子束束流发射度对波荡器辐射经光学系统成像的影响。一方面，利用同步辐射成像受统计光学定律支配。另一方面，广泛使用的高斯壳模型不能用来描述第三代同步辐射源X射线光束的相干特性。因此，需要对相干特性进行更严格的分析。我们提出了一种技术，明确计算的交叉谱密度的波荡器源，我们随后通过光学成像系统传播。首先，我们专注于一个理想的镜头的情况下，一个非限制性的瞳孔孔径。我们的理论，这使得一致使用无量纲分析，也允许治疗和物理理解的参数空间的许多渐近线，连同它们的适用范围。特别强调的是渐近的情况下，当水平发射度远大于辐射波长，这是相关的第三代同步辐射源。波荡器辐射特性（即，十维积分）的第一原理计算接着减少到解析函数与特定于波荡器辐射源的通用函数的一维卷积。我们还考虑了存在像差和限制光瞳孔径的非理想透镜的成像问题，这将卷积的维数从1增加到3。特别是，我们强调的情况下，在观察平面的强度可以作为一个卷积的脉冲响应函数和强度从一个理想的镜头。
2006-03-31 physics.acc-ph physics.optics
SPring-8 LEPS2 beamline: A facility to produce a multi-GeV photon beam via laser Compton scattering
我们已经建立了一个新的激光康普顿散射设施，称为LEPS 2光束线，在8-GeV的电子存储环，SPring-8。该装置能提供1.3- 2.4GeV能量范围内的线偏振光子束。由于低发射率存储环电子的小发散，即使在其行进约130 m到独立于存储环建筑物并包含大型检测器系统的实验建筑物之后，标记光子束的尺寸（σ）也被抑制到约4 mm。该光束线被设计为通过采用最多四个高功率激光束的同时注入并将长光子束路径的透射率提高到约77%来实现比SPring-8处的第一激光康普顿散射光束线的光子束强度更高的光子束强度。这条新的光束线正在强子光生实验中运行。
2021-12-15 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Prospects For A Muon Spin Resonance Facility In The Fermilab MuCool Test Area
本文研究了重新利用MuCool测试区（MTA）光束线和实验大厅来支持Muon自旋共振（MuSR）设施的可行性，这将使其成为美国唯一的此类设施。本报告回顾了TRIUMF、PSI和RAL研究和实际实施的基本μ子生产概念及其在MTA设施中的应用。两种方案被确定为可行。一个是具有单个次级μ介子束线的初始最小屏蔽和资本成本投资阶段，该次级μ介子束线利用现有的高强度束吸收器，另一个是升级阶段，该升级阶段实现优化的生产目标堆、接近的高强度吸收器和优化的次级μ介子线。提出了一种独特的方法，它将H-束的宏脉冲切割或剥离成微脉冲子结构-μ子产生定时方案-这允许在直线加速器环境中进行μ子自旋共振实验。有了这种定时方案，并注意目标设计和次级束收集，MTA可以主持启用和竞争性μ子自旋共振实验。
2018-06-12 physics.acc-ph
Concept of an Infrared FEL for the Chemical Dynamics Research Laboratory at PETRA IV
本文提出一种覆盖5-100微米红外波段的自由电子激光器，与同步辐射光束线集成于PETRA IV，用于泵浦-探测实验研究燃烧等分子过程，并采用旧PETRA III射频系统以降低成本。
2025-01-22 physics.acc-ph
The hadronic beamline of the ENUBET neutrino beam
ENUBET ERC项目（2016-2021）正在研究一种基于窄带光束的设施，该设施能够通过监测仪器衰变隧道中的相关带电轻子来约束中微子通量归一化。该项目的一个关键要素是强子束线的设计和优化。在这一过程中，我们目前的质子提取方案的研究进展。我们还展示了一个现实的实施和模拟的光束线。
2020-11-26 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Distribution uniformity of laser-accelerated proton beams
与传统的加速器相比，激光等离子体加速器由于具有TV/m的加速梯度，可以在很小的尺度上产生高能离子。北京大学重离子物理研究所建成了一台小型激光等离子体加速器（CLAPA）。它将被用于应用研究，如生物辐照，天体物理模拟等，这里提出了一个光束线系统与多个四极杆和分析磁铁的激光加速离子。由于激光加速离子束具有宽的能谱和大的角发散角，因此，需要对离子束的参数（Y方向的束腰位置、束线布局、漂移距离、磁体角度等）进行优化。的束线系统进行了精心设计和优化，以获得辐射平台上的径向对称质子分布。应用系统中能量选择的要求和聚焦或散焦的差异极大地影响质子分布的演变。在最佳参数下，可以实现径向对称的质子分布，不同能散（5%以内）的质子在实验靶上具有相似的横截面积。
2017-10-15 physics.acc-ph
Design Considerations for Fermilab Multi-MW Proton Facility in the DUNE/LBNF era
Fermilab已经提交了两份Snowmass白皮书，内容涉及未来DUNE/LBNF的2.4~MW升级，其中包括PIP-II直线加速器的2 GeV扩展和新的快速循环同步加速器的建设。本文总结了这两个场景之间的关系，强调共同点，并跟踪其原始设计问题的差异。除了对两个2.4~MW升级方案的高度总结外，还简要讨论了分段、光束线能力、后续升级和相关研发。我们正在提出一个强有力的计划，以解决与每个场景相关的各种挑战，并选择最适合在未来几年提供质子束的概念。
2022-03-15 physics.acc-ph
Design and Manufacture of the RF Power Supply and RF Transmission Line for SANAEM Project Prometheus
土耳其原子能管理局正在与来自不同大学的一些研究生合作建造一条1-5兆电子伏的质子束线。该项目的主要目标是在当地获得所有组件的设计能力和制造能力。SPP将是一个加速器和束流诊断测试设施，它还将为探测器开发社区提供低束流。本文讨论了射频电源及其波导变换器和环行器等射频传输线组件的设计和结构。此外，低功率和高功率射频测试结果比较本地生产的组件的性能，商业上可用的。
2017-07-13 physics.acc-ph
Feasibility demonstration of a high-momentum, high-purity muon beamline at the J-PARC Hadron Experimental Facility
Research Center for Nuclear Physics (RCNP), The University of Osaka（大阪大学核物理研究中心）；Institute of Particle and Nuclear Studies (IPNS), High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构粒子与核研究研究所）；Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理学研究所）；Department of Physics, Graduate school of Science, Kyoto University（京都大学理学研究科物理学系）；Department of Physics, Graduate School of Science, The University of Osaka（大阪大学理学研究科物理学系）；Center for Science Adventure and Collaborative Research Advancement (SACRA), Graduate school of Science, Kyoto University（京都大学理学研究科科学冒险与协同研究推进中心）
J-PARC强子实验装置的研究团队建立μ20缪子束流方案，实现高动量高纯度缪子束，为日本该类束线运行提供可行性验证。
2026-08-27 hep-ex nucl-ex physics.acc-ph
