Electron Bunch Train Excited Higher-Order Modes in a Superconducting RF Cavity
基于高阶模（HOM）的腔内束流诊断方法在超导射频（SRF）加速器中得到了有效和方便的应用。我们最近的研究表明，束团训练激发HOM谱中的束谐波，其具有比本征HOM峰高得多的信噪比，也可以用于束诊断。本文介绍了我们在北京大学直流同步辐射场（DC-SRF）光注入器和同步辐射场（SRF）直线加速器上进行的关于束团训练激发高阶矩的理论模型和实验研究。
2016-08-12 physics.acc-ph
Calculation of Asymptotic and RMS Kicks Due To Higher Order Modes in the 3.9GHz Cavity
FLASH计划使用“三次谐波”（3.9GHz）超导腔来补偿由于TESLA 1.3GHz腔的腔电压的正弦弯曲而引起的纵向相位空间的非线性失真。3.9GHz的高阶模对长聚束训练中电子聚束的动力学特性有重要影响。由于偶极模式的反冲可以沿着聚束训练增强，这取决于模式的频率和Q值。计算了光束相对于腔体的恒定偏移的增强因子。一个简单的Monte Carlo模型，这些影响，允许在HOM频率的分散，由于制造的差异，也已实施和结果为FLASH和XFEL样配置。
2008-09-10 physics.acc-ph
First Beam Spectra of SC Third Harmonic Cavity at FLASH
FNAL设计并制造了三次谐波超导腔，以最大限度地减少沿DESY FLASH设备中束团的能量传播。一个模块，由四个9单元3.9 GHz的腔，已安装在闪存。首次提出了光束激励下的透射测量方法，并与无光束激励下的透射测量方法进行了比较和仿真。高阶模（HOM）能够通过附接的束管传播到相邻的腔。来自附近模块中的1.3 GHz腔的模式也传播到该模块中。
2010-09-24 physics.acc-ph
Higher Order Modes for Beam Diagnostics in Third Harmonic 3.9 GHz Accelerating Module
一个国际团队目前正在研究在3.9 GHz腔中使用高阶模（HOM）进行光束诊断的最佳方法。HOM在通过加速结构时被带电粒子激发。工作在3.9 GHz的三次谐波腔已被安装在FLASH中的线性化聚束能量分布。一个证明的原则，使用HOM的光束监测已在FLASH在TESLA 1.3 GHz的腔。由于在3.9 GHz腔中产生的尾场明显较大，因此应小心地将其对波束的影响降至最低。因此，我们的目标是监测HOM，并通过将光束对准腔轴来最小化它们。困难在于，与1.3 GHz腔相比，HOM频谱密集，使得难以识别各个模式。此外，大多数模式通过包含多个腔的整个低温模块传播，使得难以测量局部光束特性。本文讨论了基于HOM的束流位置监测器的选择。
2012-06-19 physics.acc-ph
Study on high order modes in a beta=0.09 srf hwr cavity for 100 ma proton acceleration
目前，人们对基于超导技术的连续波强流质子和氘直线加速器的需求日益增长，以更好地支持各个科学领域。到目前为止，对于电流大于10 mA甚至100 mA的离子束在低β非椭圆超导射频腔中产生的高阶模的研究还很少。北京大学最近设计并制造了一个β =0.09的162.5MHz重水堆腔，用于研究100mA左右束流加速的关键物理问题。本文重点研究了该腔中HOM诱导功率。采用时域解算和频域本征模谱方法计算了100 mA束流通过重水堆SRF腔引起的非相干束流能量损失。并分析了在考虑制造误差的情况下，这种腔体相干激发的可能性。
2017-02-13 physics.acc-ph
Study of Beam Diagnostics with Trapped Modes in Third Harmonic Superconducting Cavities at FLASH
通过加速腔的离轴光束在其它高阶模（HOM）中激发偶极模。这些模式具有线性依赖于横向光束偏离腔轴。因此，它们可用于监测腔内的光束位置。FLASH的三次谐波超导腔的第五偶极通带具有捕获在每个腔中的模式，并且不通过相邻的束管传播，而大多数其他腔模式则通过相邻的束管传播。这可以实现在各个腔中的射束位置测量。本文研究了在三次谐波腔组件中使用第五偶极带进行光束准直的可能性。有和没有梁激励的模拟和测量。各种分析方法的使用和比较。观察到HOM信号与光束位置的良好相关性。
2011-09-10 physics.acc-ph
Beam dynamics and wake-field simulations for high gradient ILC linacs
用有限元和有限差分法模拟了ILC超导腔的高阶模。特别是，在KEK的一郎型腔和康奈尔大学的可重入设计的HOMs集中在这项工作中。这些大学和实验室的目标是在9室超导腔中实现超过50 MV/m的加速梯度，同时保持高质量和稳定的电子束。在这些梯度下，电击穿是引起关注的重要原因，并且由高能电子束激发的尾场也潜在地损害束的发射度。在这里，我们限制的分析进行详细的模拟，发射度稀释，由于光束最初注入与现实的偏移量从电中心的腔。我们利用最新的光束动力学代码，以执行这些模拟。
2008-10-15 physics.acc-ph
Higher order mode damper for low energy RHIC electron cooler SRF booster cavity
为了提高RHIC在10 GeV/核子以下重离子束流的亮度，低能RHIC电子冷却器（LEReC）目前正在BNL调试。LEReC的直线加速器设计用于提供1.6 MeV至2.6 MeV的电子束，均方根dp/p小于5e-4。该直线加速器采用704 MHz超导射频（SRF）加速腔，加速电压高达2.2 MeV。在这种低能量和非常苛刻的能量扩展要求下，腔中高阶模（HOM）的控制变得至关重要，需要仔细评估以确保对光束的影响最小。在本文中，我们报告的HOM阻尼器的多物理设计，以满足该腔体的能量传播的要求，以及实验结果的HOM阻尼器的腔体和没有。
2019-03-01 physics.acc-ph
Booster Cavity Damper Redesign for PIP-II
针对PIP-II升级中Booster腔体105 MHz附近2阶HOM引发的束流不稳定问题，重新设计了基于PCB的宽带HOM阻尼器，解决了初始设计的电弧问题。
2025-09-17 physics.acc-ph
Origin and reduction of wakefields in photonic crystal accelerator cavities
支持加速模式的光子晶体（PhC）缺陷腔倾向于在带隙的顶部捕获对应于零群速度PhC晶格模式的不想要的高阶模式（HOM）。从光子带和微扰理论的参数解释的效果相当普遍。在基于蓝宝石棒三角晶格的混合介质光子晶体加速腔中观察到了这种效应引起的横向尾场。平均而言，这些尾场比波导阻尼紧凑型线性对撞机（CLIC）铜腔中的尾场高一个数量级。平移对称的避免（以及因此带隙概念）可以显著改善基于PhC的结构中的HOM阻尼。
2013-09-09 physics.acc-ph
A Study of Beam Alignment Based on Coupling Modes in Third Harmonic Superconducting Cavities at FLASH
本文研究了基于束流激发高阶模（HOM）的加速腔中的束流准直。在横向HOM中，偶极模具有主要贡献，并且可能对光束质量具有不利影响。由于它们线性地依赖于横向光束偏移，因此可以通过在腔中对准光束来减小它们的影响。本文对安装在FLASH ACC 39组件中的四个三次谐波超导腔进行了研究。在移动光束和搜索最小激发HOM功率的同时，监测具有强光束耦合的模式。
2011-11-15 physics.acc-ph
Higher order mode spectra and the dependence of localized dipole modes on the transverse beam position in third harmonic superconducting cavities at FLASH
进入加速腔的电子束激发尾流场。这种尾流场可以分解成一系列的多极或模式。横向尾流场的主要分量是偶极子。本报告总结了在各个阶段测量的FLASH的三次谐波腔的高阶模（HOM）信号：在费米实验室的单腔测试台，在CMTB（低温模块测试台）和FLASH的传输测量，和在FLASH的束激励测量。在第一个两个偶极带和第五偶极带的模式已被确定使用全球洛伦兹拟合技术。在大约4 GHz的束管模式和第五偶极带中的一些模式已被观察到作为本地化模式，而前两个偶极带，包含一些强耦合腔模式，传播。本报告还提出了依赖于横向光束位置的本地化偶极模式。已观察到各种模式的线性相关性。这使得它们适用于光束位置诊断。这些模式，连同一些传播，强耦合模式，已被认为是在一个专用的电子束诊断与HOM的第三谐波腔的设计。
2012-06-21 physics.acc-ph
Frequency Resolved Measurement of Longitudinal Impedances Using Transient Beam Diagnostics
在本文中，我们提出了几种技术表征纵向阻抗的基础上的瞬态测量的增长率和不稳定的耦合聚束模式的调谐位移。这些技术适用于测量基波和高阶模阻抗，并允许表征HOM的分流阻抗和品质因数。这里介绍的方法是对RF腔的实验室工作台测量的补充，因为基于波束的测量直接感测安装配置中的物理阻抗。与单束集成阻抗测量相比，这些技术在频域中解析阻抗。这些方法允许通过分析同步相位瞬变来确定阻抗的非混叠频率。ALS和BESSY-II的实验结果显示使用这些技术来测量复阻抗。
2001-06-29 physics.acc-ph
X-Band deflecting cavity design for ultra-short bunch length measurement of SXFEL at SINAP
在中国科学院X射线自由电子激光实验装置（SXFEL）的研制过程中，超短束团是保证激光性能的关键。超短束团长度的测量对偏转腔技术提出了很大的挑战，要求有更高的偏转梯度以获得更高的测量分辨率。X波段行波偏转结构具有偏转电压高、结构紧凑等特点，在超短束团长度测量中具有良好的性能。本文设计了一种工作在HEM 11 - 2 pi/3模的X波段偏转结构。为了抑制HEM 11模偏转面的偏振，在腔壁上增加了两个对称的空穴，以隔离两个偏振模。本文介绍了设计和仿真结果的更多细节。
2014-06-03 hep-ex physics.acc-ph
Results of High Order Modes Spectra Measurements in 1.3 GHz Cavities for LCLS-II
本文报告了 LCLS-II 1.3 GHz 超导腔高阶模式频谱的测量方法、数据处理及统计结果，并探讨了 HOM 对热负载和束流动力学的影响。
2024-08-20 physics.acc-ph
Double Quarter Wave Crab Cavity Wire Stretching Measurement at BNL
在双四分之一波长蟹形腔样机上进行了金属丝拉伸测量，用于实际操作和测量系统的标定。四个位置被定义为在蟹腔的电中心平面上，并且对导线的测量表明所有位置都在同一平面上。成功的测量验证了布鲁克海文国家实验室建造的金属丝拉伸系统。四个导线位置到拟合平面的偏移提供了测量误差。
2021-01-18 physics.acc-ph
A Study of Beam Position Diagnostics with Beam-excited Dipole Higher Order Modes using a Downconverter Test Electronics in Third Harmonic 3.9 GHz Superconducting Accelerating Cavities at FLASH
加速腔中束流激发的高阶模（HOM）包含了束流横向位置信息。以前的研究已经缩小了三个模式的选择，在第三谐波3.9 GHz的腔在FLASH的光束位置诊断。发现束管中约4.1 GHz和第五腔偶极带中约9 GHz的局部模式，可以提供束位置的局部测量。相比之下，在4.2和5.5 GHz之间的第一和第二偶极频带中的传播模式可以达到更好的分辨率。所有的选择都是用费米实验室专门设计的测试电子设备进行评估的。目的是定义适合于HOM电子器件的模式或光谱区域。两个数据分析技术用于提取波束位置信息的偶极子HOM：直接线性回归和奇异值分解进行了比较。目前的实验表明，使用第五偶极带模式预测局部束流位置的分辨率为50 μm，整个模块的全局分辨率为20 μm。基于这些结果，我们决定为第二偶极带和第五偶极带构建HOM电子器件，以便我们可以对整个模块进行高分辨率测量，并对单个腔进行局部测量。原型电子器件正在由费米实验室制造，并计划于2012年底在Flash中进行测试。
2012-08-10 physics.acc-ph
Systematic Uncertainties in RF-Based Measurement of Superconducting Cavity Quality Factors
基于RF功率测量的Q0确定受到至少三个先前未认识到的潜在大系统效应的影响。仪器因素，可以系统地偏置基于RF的测量Q0的量化和步骤，可以采取措施，以提高Q0的测定进行了讨论。
2016-05-09 physics.acc-ph
Improved RF Measurements of SRF Cavity Quality Factors
SRF腔品质因数只有在腔非常接近临界耦合时才能使用基于RF功率的技术精确测量。这种限制来自于非理想RF元件驱动的系统误差。当腔体不接近临界耦合时，这些系统效应会限制测量的准确性。腔体RF信号的复合基带包络与电路中的长号的组合允许从数据中提取RF信号的相对校准，并且允许表征和抑制系统效应。改进的校准允许在更广泛的耦合范围内进行精确测量。这些技术的演示过程中的一个单辐谐振器的耦合系数接近7，将提出的应用这些技术的建议。
2018-08-08 physics.acc-ph
Hie-Isolde High Beta Cavity Study and Measurements
欧洲核子研究中心的ISOLDE设备的升级预见了基于两个间隙独立定相的Nb溅射四分之一波谐振器（QWR）的超导直线加速器，其工作频率为101.28MHz，轴上产生6 MV/m的加速场。为了确定该结构的关键电磁参数，如峰值场、品质因数和腔壁上的电磁功率，对腔中的场进行了仔细的研究。已开发出一种频率范围约为200 kHz的调谐系统，以应付制造公差。在本文中，我们将报告的空腔模拟。将描述调谐板设计。最后给出了在室温下对谐振腔原型的频率测量结果。
2009-10-02 physics.acc-ph
A Resonant Cavity for Single-Shot Emittance Measurement
提出了一种基于谐振腔的非侵入式多束团非圆束流发射度束流发射度测量方法。在谐振腔中，当腔谐振模式与梁操作频率匹配时，期望的场分量可以被增强到Q_L_lambda/pi，其中Q_L_lambda是谐振模式lambda的加载Q。特别是，四腔，其四极模在束流工作频率，提取束流四矩排他地，利用腔的对称性和一些简单的网络来抑制共模。在线性输运系统中，在不同的电子感应加速器相位下进行的六个连续的束流四极矩测量，使我们能够确定束流发射度，即，光束的相位空间中的光束尺寸和形状。如果例如由附近的射束位置监视器给出射束位置，则单独的一个测量提供均方根射束尺寸。本文介绍了四腔束流监测系统的基本设计和分析。
2002-09-19 physics.acc-ph
Measurements of RF Cavity Voltages by X-ray Spectrum Measurements
射频腔体发射的X射线谱端点的测量是一种有用的非侵入性技术，用于测量腔内的峰值电压。描述了计算的X射线谱与测量谱的匹配，重点是端点区域。
2000-08-14 physics.acc-ph
Garnet Ring Measurements For The Fermilab Booster 2nd Harmonic Cavity
一个垂直偏置的可调谐二次谐波腔正在建造中使用的费米实验室助推器。腔的调谐器使用国家磁性AL800石榴石作为调谐介质。对于质量控制，必须评估材料的磁特性和调谐器内特性的均匀性。我们描述了两个测试上进行的环和相应的见证样品。
2018-06-14 physics.acc-ph
Analysis and Measurement of the Transfer Matrix of a 9-cell 1.3-GHz Superconducting Cavity
超导直线加速器能够产生高强度、稳定、高质量的电子束，在科学和工业中得到了广泛的应用。为$e^+/e^-$直线对撞机研制的9室1.3GHz超导驻波加速腔[B. Aunes，{ \em等}物理修订版ST加速Beams { \bf 3}，092001（2000）]已广泛用于各种超导直线加速器设计中。在本文中，我们讨论了这种腔的传输矩阵，并提出了在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施进行的测量。实验结果与理论计算和数值模拟结果相吻合。
2017-04-23 physics.acc-ph
Measurements of SCRF cavity dynamic heat load in horizontal test system
费米实验室的水平测试系统（HTS）目前正在测试完全组装的、修整过的超导射频（SCRF）腔。这些空腔在1.8K的超流氦浴中冷却。从腔体耗散的RF功率是低温系统上的动态热负荷。从这些空腔进入氦气的热通量的大小也是理解空腔性能的重要变量。介绍了测量动态热负荷的方法和硬件。结果从几个腔测试和测试精度进行了讨论。
2012-07-05 physics.acc-ph
Measurement of the Per Cavity Energy Recovery Efficiency in the Single Turn CBETA Configuration
在建立世界上第一个多匝超导能量回收直线加速器（ERL）之前，Cornell-BNL能量回收测试加速器（CBETA）被配置为单匝能量回收。在这种设置中，直接测量的束流负载在每个主直线加速器腔表现出高的能量回收效率。具体地，测量到99.4%的总单匝功率平衡效率，每腔功率平衡范围为99.2- 99.8%。当考虑到在返回回路的路径长度调节部分中发生的小颗粒损失时，这对应于范围从99.8%至100.5%的每腔单颗粒能量回收效率。能量回收的最大电流为70微安，受限于初步安装时束流停止器的辐射屏蔽。
2020-10-28 physics.acc-ph
Higher-order mode-based cavity misalignment measurements at the free-electron laser FLASH
在汉堡的自由电子激光（FLASH）和欧洲X射线自由电子激光中，超导TeV能量的超导直线加速器（TESLA）型腔用于加速电子束，产生强自由电子激光（FEL）束。一个长的射频脉冲结构允许一个加速长的聚束串，这大大提高了机器的效率。然而，束团串内的射频参数和射频结构的失调的变化引起显着的轨迹变化，可能会降低自由电子激光的性能。加速腔容纳在低温模块内，这限制了直接对准测量的能力。为了确定横向腔的位置，我们使用了一种基于腔中的束激励偶极模的方法。我们已经开发了一个有效的测量和信号处理例程，并提出了其应用程序的多个加速模块在FLASH。测量的均方根谐振腔偏移与TESLA模块的规格一致。首次测量了低温恒温器内TESLA腔的倾斜度。初步结果与我们用本征模模拟计算的偶极模的偏移和角度依赖性之间的比率吻合得很好。
2018-01-09 physics.acc-ph
Measurement of the transfer function for a spoke cavity of C-ADS Injector I
中国加速器驱动次临界系统（C-ADS）中安装的轮辐腔具有高品质因数（Q）和非常小的带宽，这使得它们对外部或自诱导的机械扰动非常敏感。传递函数用于表征腔本征频率对扰动的响应。本文介绍了一种测量轮辐谐振腔传递函数的方法。测量得到的Lorentz传递函数表明，在C-ADS谐振腔中，洛伦兹力激发出206 Hz和311 Hz的机械本征模;测量得到的压电快调谐器传递函数表明，在0 ~ 500 Hz范围内，C-ADS谐振腔中存在12个机械本征模。在此基础上，采取了一些有效措施，减弱了氦气压力波动的影响，避免了机械共振，提高了射频系统的可靠性。
2016-12-25 physics.acc-ph
Measurement of Position Resolutions of L-band Cavity Beam Position Monitors
本文提出了一种针对ILC优化的L波段谐振腔BPM，通过原型和信号处理系统实现了约300纳米的位置分辨率，满足纳米级束流控制需求。
2025-12-15 physics.acc-ph
Analysis of RF losses and material characterization of samples removed from a Nb3Sn-coated superconducting RF cavity
Nb 3Sn（Tc ~ 18 K，Hsh ~ 400 mT）是一种有望替代Nb（Tc ~ 9 K，Hsh ~ 200 mT）用于SRF加速器腔体的材料，可显著降低成本，提高性能。由于其材料特性，Nb 3Sn最好用作已经构建的RF腔结构内的薄膜（涂层）。标记为C3 C4的特定测试腔是1.5GHz单电池Nb腔，在Jefferson Lab使用Sn蒸气扩散工艺涂覆有Nb 3Sn。冷态测量表明，超导转变温度约为18 K.随后的RF测量表明，在4.3 K和2.0 K下的场依赖性表面电阻。在初始冷测量之后，使用测温映射系统研究了腔体RF损耗分布。用测温法确定损失区域，并切出用于材料分析。显着薄的片状区域和其他富碳缺陷的存在下，与强的局部场依赖的表面电阻。本文总结了与材料科学发现相关的射频和测温结果。
2019-09-12 physics.acc-ph
Design and Simulation of a high order mode cavity bunch length monitor
提出了一种基于高次模腔的束团长度测量方法。将谐振腔工作在模式TM 0 n 0，使谐振腔的半径可以任意选择，以突破束管半径的限制。设计了一种用于正电子源直线加速器的双腔束团长度监测器。讨论了不同束团时间结构下工作频率的选择，推导了束团长度的计算公式。基波谐振腔谐振频率为2.856 GHz，模式为TM 010。五次谐波谐振腔在14.28 GHz（直线加速器基频2.856 GHz的五次谐波）处谐振，模式为TM 020，这可以提供更大的半径。每个谐振腔都装有一个滤波器，以抑制不需要的信号。在CST Particle Studio中进行了束流100- 300 mA、束团长度5- 10 ps的模拟测量，计算结果具有较高的精度（优于3%）。会上讨论了几个案例。
2015-12-02 physics.acc-ph
Study of magnetic alloy cores for HIRFL-CSRm compressor cavity
为了选择合适的磁合金材料来加载射频压缩腔，在IMP对力源公司生产的磁合金磁芯进行了测量，测量了V1、V2、A1和A2四种磁合金磁芯材料。重点研究了MA磁芯的磁导率、品质因数（Q值）和并联阻抗。选择具有较高磁导率、较低Q值和较高并联阻抗的MA磁芯加载射频压缩腔。根据测量结果，选择V1、V2和A2型材料作为加载腔体的候选材料。
2010-12-04 physics.acc-ph
Radio-frequency cavity field measurements through free falling bead
本文提出一种基于自由落体小球的射频腔场测量方法，通过去除传统拉珠法的导线-滑轮系统并集成VNA检测装置，在低信噪比和振动条件下实现了对三间隙聚束腔及缩比Alvarez型腔的快速、高精度场测绘。
2024-06-27 physics.acc-ph physics.ins-det
Direct stroke measurement of Piezos for cavity frequency tuner of the ILC prototype cryomodule using a Laser Displacement Sensor
High Energy Accelerator Research Organization（高能加速器研究机构）；The Graduate University for Advanced Studies, Department of Accelerator Science, School of High Energy Accelerator Science, High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高级研究院高能加速器科学学部加速器科学系）
本文提出一种在低温环境下直接测量压电件行程的新方法，利用激光位移传感器在真空和低温条件下评估两个压电驱动器的性能。
2026-04-06 physics.acc-ph physics.ins-det
