Investigating of Spherical Composite Accelerating Cavity for High Gradient Linacs
在传统的加速结构中，加速场的最大幅度受到电子击穿和导电壁中焦耳热损失的限制。本文提出了一种谐振复合加速腔，它利用了一个周期性结构，在一个球形导体腔的中心放置一个介质球。在谐振腔的中心部分中的电介质球的存在将磁场最大值从靠近金属壁的区域转移到电介质表面，这大大降低了壁中的趋肤效应损耗。利用现有的超低损耗蓝宝石晶体管，通过MATLAB进行理论分析和数值计算，并进一步利用CST进行仿真计算进行比较。结果表明，在金属壁的所有场分量要么是零或非常小，因此可以预期的腔是不太容易发生电击穿比传统的腔。此外，品质因数Q可以比现有圆柱形腔中获得的品质因数高三个数量级。
2015-08-28 physics.acc-ph
A New Method for Compensation and Rematch of Cavity Failure in C-ADS Linac
对于在诸如加速器驱动系统的应用中使用的质子直线加速器，由于操作的性质，束流故障率必须比类似加速器的通常性能低几个数量级。为了保持短的恢复时间、高的重复性和极低的束流丢失频率，必须强制性地施加容错机制。本文提出了一种创新的和具有挑战性的方式补偿和重新匹配的腔失败使用快速电子器件和现场可编程门阵列（FPGA）代替嵌入式计算机来完成的束流动力学的计算。示出了使用遗传算法进行优化的FPGA的等效模型的构建方法。通过与TRACEWIN仿真结果的比较，验证了该机制的准确性和正确性。
2016-01-26 physics.acc-ph
Energy Stability in a High Intensity Pulsed SC Proton Linac
用于中子散射实验的质子源以及多用途的质子加速器都需要脉冲式质子直线加速器。对于高能部分的超导技术有着普遍的共识，与室温加速结构相比，它提供了一些优势，如更高的梯度能力或降低运营成本。然而，这种操作模式可能会破坏质子束的能量稳定性，因此需要仔细研究。首先，由沿着多单元腔的大光束相位滑动引起并与有限的RF能量传播相关的瞬时光束负载效应可能会在细胞间耦合太小或细胞数量太多的情况下引起显着的能量调制。第二，由于沿直线加速器的束流相位滑移效应，能量扩散表现出比相对论粒子更大的灵敏度腔场波动。最初为电子束开发的计算机代码已扩展到质子束。它解决了6 × N耦合微分方程，需要描述腔场和束-腔相互作用的高能直线加速器的N个腔。给出了一个典型脉冲加速器的仿真例子，给出了各种误差源，如洛伦兹力或颤噪失谐，束流注入能量偏移，强度抖动.
2000-08-18 physics.acc-ph
Experimental studies of 7-cell dual axis asymmetric cavity for energy recovery linac
高平均电流、可运输的能量回收直线加速器（ERLs）对于包括下一代高亮度、紧凑型光源在内的许多应用来说可以是非常有吸引力的工具。传统的ERL是基于电子束循环通过相同的一组射频腔室。这导致腔单元内的高阶模式的积累，导致束分裂（BBU）不稳定性的发展，除非束电流保持低于BBU启动电流。这限制了可以通过ERL传输的最大电流，从而限制了所产生的光子束的强度。最近有人提出，将加速级和减速级分开，分别调谐它们，并通过谐振耦合器将它们耦合，可以增加BBU启动电流。本文首次对双轴7腔非对称谐振腔进行了射频实验研究，证实了理论模型预测的特性。对称和非对称模式的场结构的测量和良好的协议与数值预测证明。工作模式场的平坦度也进行了测量和讨论。一种新的方法的基础上的耦合模（Fano的）模型已被开发的腔本征模谱的描述和良好的协议之间的分析理论，数值预测和实验数据。数值和实验观察到的结果进行了分析，讨论和理论和实验之间的良好协议证明。
2017-12-01 physics.acc-ph
MATLAB Scripts for RF Commissioning at the LANSCE LINAC
美国洛斯阿拉莫斯中子科学中心（LANSCE）的直线加速器（LINAC）由预聚束器、主聚束器、低能束流传输器（LEBT）、4个201.25 MHz漂移管直线加速器（DTL）和44个805 MHz耦合腔直线加速器（CCL）组成。作为即将到来的LANSCE现代化项目的一部分，四个201 MHz DTL和二十六个805 MHz SCL的低电平RF（LLRF）系统已经数字化。因此，基于网络的腔场控制和射频调试是可能的。每个LLRF和高功率RF（HPRF）系统都有许多过程变量（PV），这些变量位于可扩展显示管理器（EDM）提供的不同计算机控制屏幕上。已经开发了几个MATLAB m-脚本，以有效地处理必要的PV，同时配置和验证自动启动、相位/相位校准、腔场反馈控制器的增益调谐、束前馈控制器的增益和相位调谐以及高功率RF跳闸恢复过程。本文介绍了LANSCE直线加速器从射频启动到束流前馈控制的射频调试过程及其相应的EDM和MATLAB m脚本。
2022-11-14 physics.acc-ph
Beam Dynamics Studies of the REX-ISOLDE Linac in Preparation for its Role as Injector for the HIE-ISOLDE SC Linac at CERN
超导（SC）高强度和能量（HIE）ISOLDE直线加速器将取代欧洲核子研究中心放射性离子束实验（REX）的大部分现有加速基础设施，然而，101.28 MHz的超导和5 MV的IH腔将继续作为升级的注入器，将束流的能量提高到1.2 MeV/u。我们提出的注入器的束流动力学调查的结果，最关键的是匹配的纵向光束参数的SC机，这在很大程度上是复杂的IH腔采用组合零度（KONUS）束流动力学设计。利用三梯度法测量束流参数，重构出超导直线加速器的纵向束流参数，并结合束流动力学测量和IH结构模拟，设计了超导直线加速器的匹配段。
2010-10-11 physics.acc-ph
CLUSTER: a high frequency H-mode coupled cavity linac for low and medium energies
我们提出了一种创新的线性加速结构，特别适合强子治疗应用。它的两个主要特点是结构紧凑，在低束速下具有良好的功率效率：第一个是通过高工作频率和随之而来的高加速梯度实现的，第二个是通过将几个H模腔耦合在一起获得的。该结构被称为CLUSTER，代表“使用横向电径向场的耦合腔直线加速器”。为了比较这种结构的性能与其他强子治疗直线加速器的设计，涉及高频率，已进行了概念性研究的工作频率为3 GHz。此外，通过在1 GHz下工作的原型上进行RF测量，获得了原理证明。使用CLUSTER直线加速器的加速器复合体也被考虑用于质子治疗目的。整个复合体被称为回旋加速器，由一个商业回旋加速器组成，将束注入高频直线加速器。
2006-12-21 physics.acc-ph physics.med-ph
Energy and RF Cavity Phase Symmetry Enforcement in Multi-turn ERL Models
在多程能量回收直线加速器（ERL）中，每个腔必须在束流减速期间重新获得从束流加速消耗的所有能量，并且束流应该在将其返回到直线加速器的每个循环期间实现特定的能量目标。为了完全能量回收，并且为了使每个返回光束满足环路能量要求，除了选择适当的飞行时间之外，我们还必须指定并保持腔场的相位和电压。这些参数是用全尺寸数值优化程序得到的。如果我们在加速和减速期间在时间和能量上施加对称性，则需要更少的参数，从而简化优化。作为一个例子，我们提出了对称模型的康奈尔BNL ERL测试加速器（CBETA）的解决方案，满足优化目标的环路能量和零腔加载。相同的腔设计和几乎均匀的直线加速器布局使CBETA成为对称操作的潜在候选者。
2019-09-05 physics.acc-ph
Studies of Coupled Cavity Linac (CCL) Accelerating Structures with 3-D Codes
为加速器氚生产（APT）项目设计的cw CCL将质子从96 MeV加速到211 MeV。它由99个部分组成，每个部分包含多达7个加速腔。段通过段间耦合腔耦合并分组为超模块。设计方法不仅需要解决给定耦合和π/2模式频率的基本腔尺寸，而且还需要解决高功率密度对腔频率、机械应力和操作期间结构的阻带的影响。在APT项目中，3-D RF（Ansoft Corp.的HFSS）和耦合RF/结构（Ansys Inc.的ANSYS）代码被用于开发工具来解决上述问题并指导冷却通道设计。该代码的预测正在检查可用的低功耗铝模型。一旦工具扩展到已在高功率下测试的CCDTL结构，将检查功率下的阻带行为。将介绍迄今为止的计算结果和与测量结果的一致性。
2000-08-17 physics.acc-ph
Tuning And Field Sensitivity Of Pi-Mode Standing Wave Linacs For The NLC
为了减轻电击穿的影响（已发现发生在SLAC X波段行波结构中），正考虑将驻波结构用于NLC直线加速器。在SLAC，由15个在p加速模式下工作的电池组成的结构正在测试其电击穿特性。本文利用该结构的电路模型阐明了对谐振腔的调谐要求。文中还讨论了磁场对随机误差和系统误差的敏感性。
2002-06-28 physics.acc-ph
Ultimate bunch length and emittance performance of an MeV ultrafast electron diffraction apparatus with a DC gun and a multi-cavity SRF linac
提出了一种基于直流光电子枪和具有多个独立控制的加速和聚束腔的SRF直线加速器的高重复频率MeV能量超快电子衍射仪的设计。该设计是基于现有的康奈尔光电注入器，它可以很容易地应用到所提出的研究结果。使用粒子跟踪模拟结合多目标遗传算法优化，我们探索最小的束长度，发射度，和探针光斑尺寸可实现的。我们目前的结果为两个频闪条件（单电子每脉冲）和$10^5$电子/束，这可能是适合于单次拍摄衍射图像。在频闪的情况下，由多腔聚束和加速提供的灵活性允许纵向相空间线性化而无需更高次谐波场，从而在样品处提供亚fs聚束长度。鉴于低发射率光电发射条件下，这些小束长度可以保持与探针的横向尺寸在一微米尺度和以下。在每个脉冲$10^5$电子的情况下，我们模拟了最先进的5D亮度条件：均方根聚束长度为10 fs，归一化发射度为3 nm，同时现在允许重复频率高达1.3 GHz。最后，为了帮助设计新的基于SRF的UED机器，我们模拟了所使用的腔的数量和可实现的聚束长度和发射度之间的权衡。
2022-02-28 physics.acc-ph
Disturbance Observer Application for the Compensation of the Phase Drift of the LANSCE DTL LINAC Solid State Power Amplifier
美国洛斯阿拉莫斯中子科学中心（LANSCE）直线加速器前端采用4台201.25 MHz漂移管直线加速器（DTL）将H+和H-束流加速到100 MeV。三个201.25 MHz DTL由双三极管供电，第一个DTL由四极管供电。一个20千瓦的固态功率放大器（SSPA）是用来提供约15千瓦的驱动功率的四极管。SSPA采用水冷式设计，由24个推挽式LDMOS晶体管组成，可在45%的功率饱和能力下工作，提供充足的功率余量和出色的线性度。然而，SSPA的相位在几十分钟内以+/-20度扰动，部分原因是风冷SSPA驱动器循环器的温度相关相位变化。这种相位变化消耗了腔场反馈控制器的大部分相位控制裕度。为了减小SSPA相位变化对腔场的影响，在腔场控制FPGA上设计并实现了与腔场反馈控制器并行工作的扰动观测控制器（DOBC）。在本文中，DOBC的设计和它的功能，以及它的短期和长期的性能。
2022-11-14 physics.acc-ph
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
Distributed Coupling Accelerator Structures: A New Paradigm for High Gradient Linacs
我们提出了一种拓扑结构的直线加速器（直线加速器），允许更大的自由度的优化个别腔的形状。功率通过具有周期性孔径的波导分配到腔体，该周期性孔径保证沿着结构的正确相位和振幅。这种拓扑结构优化了功耗和效率，并允许操纵表面场进行高梯度操作。它还为使用新型材料的低温制造技术提供了可能性。这大大提高了正常和超导直线加速器的性能。我们提出了一个设计和实验演示这种直线加速器。
2018-11-25 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
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
Updating the CSNS injector linac to 250 MeV with superconducting double-spoke cavities
为了将中国空间中子源（CSNS）二期的束流功率从100 kW提高到250 kW，将现有的80 MeV直线加速器注入器与RCS之间的80 m长束流传输线更换为另一种加速结构是重要措施之一。在本文中，我们提出了一种基于324 MHz双辐超导腔的方案。与超导椭圆腔和正常导电CCL结构不同，双辐腔属于TE模结构，其横向尺寸比TH模小。它可以作为DTL部分工作在基频，从而大大降低了射频系统的成本和复杂度，并且由于其较低的电荷密度和较大的纵向接受能力，束流动力学特性也得到了显著改善。此外，由于每个单元的带电粒子与电磁场之间的相互作用长度相对较长，因此与双频TH结构相比，它需要的单元数量相对较少，并且具有更大的速度接受能力。超导段由14个低温模块组成，每个模块包括3个超导腔和一个偶极子。讨论了腔和束流动力学设计的一般考虑，并给出了主要结果。
2014-05-02 physics.acc-ph
Development of 3-cell Traveling Wave SRF Cavity
本文介绍3腔行波SRF腔的研制进展，涵盖概念设计、原理验证腔制造、室温TW共振演示、调谐器测试及首次低温测试准备。
2023-07-18 physics.acc-ph
Data-Driven Gradient Optimization for Field Emission Management in a Superconducting Radio-Frequency Linac
Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）；Old Dominion University（奥多明尼昂大学）
本研究利用结合不确定性量化的机器学习预测超导射频直线加速器中的辐射水平，并优化腔梯度，使中子和伽马辐射较标准设置降低超40%，同时维持所需总能量增益。
2024-11-11 cs.LG physics.acc-ph
High-efficiency broadband THz emission via diffraction-radiation cavity
基于加速器的太赫兹（THz）辐射有望实现高功率宽带光源。提出了一种利用低发射度、短束团、高重复频率电子束在光学腔中实现相干衍射辐射的方案。该方案利用束团间的受激辐射过程，大大提高了辐射发射效率。我们进行了一项实验与超导直线加速器建造的能量回收直线加速器（ERL）的测试设备。电子束穿过腔镜上的小孔而不被破坏。当扫描腔的往返长度时，观察到尖锐的太赫兹共振信号，其指示与束减速相关的宽带受激辐射。该观察证明了由于受激辐射过程而导致的有效的射束到辐射能量转换。
2019-02-20 physics.acc-ph
Room temperature accelerator structures for linear colliders
早期对短的低群速和驻波结构的测试表明，X波段直线加速器的加速梯度超过100 MeV/m。传统的行波行波直线加速器随频率的缩放使单元尺寸随l缩放。因为Q按l1/2缩放，所以结构的长度不是线性缩放，而是按l3/2缩放，以便保持通过每个结构的衰减。对于NLC，我们选择不遵循从SLAC S波段直线加速器到X波段四次谐波的这种缩放。我们希望增加结构的长度，以减少耦合器和波导驱动器的数量，这可能是微波直线加速器成本的重要组成部分。此外，缩放的虹膜大小的磁盘加载的结构给出了不可接受的高短程偶极尾场。因此，我们选择将结构的平均群速度和长度增加约5倍，这将以相同的因子增加馈送到每个结构的功率，并以类似的因子减少短程偶极尾流。不幸的是，这些较长（1.8米）的结构没有表现得几乎以及在高梯度测试的短结构。我们相信我们至少对原因有部分了解，并将在下面讨论。我们现在正在研究两种类型的具有大孔径的短结构，其具有中等良好的效率，包括：1）行波结构，其群速度通过在虹膜上具有凸起的每周期进行大相位超前而降低，2）π模式驻波结构
2001-08-29 physics.acc-ph
Gridded RF Gun Design for SRF Linac Applications
本研究设计了一款用于Nb₃Sn传导冷却10 MeV SRF直线加速器的栅极射频电子枪，集成于250 keV注入器首腔，束流2 mA，导流系数测量与设计吻合，束流匹配注入器可避免SRF腔电流截获。
2024-09-11 physics.acc-ph physics.ins-det
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
Beam Dynamics simulations for ERDC project -- SRF linac for industrial use
针对ERDC项目，研究团队设计了集成热射频栅控枪的常温射频注入器，通过MICHELLE与ASTRA软件完成束流动力学模拟与交叉验证，实现了束流在类TESLA腔中的无损失加速，适配工业用SRF直线加速器需求。
2024-09-11 physics.acc-ph
Compensation of Transverse Field Asymmetry in the High-beta Quarter-wave Resonator of the HIE-ISOLDE Linac at CERN
CERN的REX-ISOLDE放射性离子束（RIB）后加速器的超导升级将利用一个紧凑的晶格，包括四分之一波谐振器（QWR）和超导体，加速质量范围为2.5 < A/q < 4.5至超过10 MeV/u的束。短且独立定相的四分之一波长结构允许RIB在可变速度剖面上加速，并且在与螺线管聚焦耦合时提供无与伦比的纵向接受度。将螺线管结合到低温超导体中缩短了直线加速器，同时最大化了接受度，但是在存在不对称QWR场的情况下螺线管聚焦的应用可能对光束质量产生影响。在实验室参考系中，非对称光束的旋转产生有效发射度的增长。我们提出了修改的腔的几何形状，以优化的对称性的高β QWR的横向字段。一个跑道形的光束端口进行了分析和修改的内部导体的几何形状，这将使铌膜有效地溅射到腔表面上。
2009-09-27 physics.acc-ph
Fast Output Energy Regulation in a Medical Proton Linac
针对质子治疗中深度扫描的能量调节需求，提出利用非惯性行波加速段在单个射频脉冲内改变加速场相位以快速调节医用质子直线加速器输出能量的方法，经计算和模拟验证可将深度扫描速度提升数个数量级。
2023-10-06 physics.acc-ph physics.med-ph
The Study of Media Beta Elliptical Cavities for CADS
中国加速器驱动次临界系统（CADS）是一个高强度的质子设施，处理核废料和产生电功率。CADS是基于1.5GeV，10mA连续波超导直线加速器作为驱动器。直线加速器的高能段由两类SC椭圆腔组成，这两类SC椭圆腔分别为几何β 0.63和0.82设计。本文对650 MHz \b{eta} =0.63 SC椭圆腔进行了研究，包括腔优化、二次碰撞、高阶模（HOM）和射频功率计算。关键词：大电流，中β，ADS，超导腔，HOMs
2015-05-13 physics.acc-ph
A Proposal of a Superconducting Linac in CW Operation for Multi-Purposes
超导直线加速器的束流比普通直线加速器的束流大几个数量级，有望在各个科学领域取得重大发现。然而，SC直线加速器的广泛使用受到高建造和运行成本的限制。为了解决这个问题，我们提出了一个连续波（CW）操作的SC直线加速器共享的电子/正电子束有效的多用途利用。直线对撞机、μ子对撞机等高能物理项目需要强流正电子/电子束，而下一代X射线光源则需要强流高质量的电子束。作为例子，我们讨论了国际直线对撞机的注入器，X射线自由电子激光和能量恢复直线加速器光源。我们发现了一个可行的解决方案，建议多束流操作，尽管高质量的束流要求和复杂的操作：控制混合束流没有脉冲磁铁，较低的束流损耗和腔中的热负荷，高稳定性的束流能量，并在高平均电流操作。
2018-07-20 physics.acc-ph
High Current Beam Dynamics in an Ess SC Linac
本文介绍了欧洲空间源（ESS）高能直线加速器的三种设计方案。最有前途的是一个正常传导（nc）耦合腔直线加速器（CCL）的最终能量或在407 MeV的变化，只有一组6细胞超导（sc）椭圆腔。全三维蒙特卡罗模拟的两个选项，优化减少晕形成在直线加速器端。对于无误差匹配的情况，特别是在纵向平面上的晕形成是更明显的混合解决方案与超导腔，不可避免的相位滑移所造成的，但仍然是相当好的无损耗环注入可以接受的。然而，对于一个30%失配的致密核心的模拟，除了1.5%的晕粒子外，即使在真实空间中，也很少有粒子具有非常大的振幅。这种情况下，代表晕形成前端到端的模拟，造成电流波动，增强的电流输出分布和增强的累积场误差。
2000-08-17 physics.acc-ph
Beam Dynamics Design and Electromagnetic Analysis of 3 MeV RFQ for TAC Proton Linac
对土耳其加速器中心（TAC）352.2 MHz射频四极杆加速器进行了束流动力学设计，该加速器能将连续波质子束流从50 keV加速到3 MeV的动能。同时，对输入光束参数引入扰动后的谐振腔进行了误差分析，考察了扰动对输出光束参数的影响，并对谐振腔进行了二维和三维电磁结构设计，得到了与光束动力学参数相一致的最佳谐振腔参数。利用LIDOS. RFQ软件对该激光器进行了光束动力学分析和误差分析。利用SUPERFISH软件对二维谐振腔进行了电磁设计，利用CST Microwave Studio软件对三维谐振腔进行了电磁设计。
2014-09-15 physics.acc-ph physics.comp-ph
Three-cell traveling wave superconducting test structure
使用每个单元具有小相位超前的超导行波加速（STWA）结构而不是驻波结构可以提供ILC直线加速器中加速梯度的显著增加。对于相同的表面电场和磁场，STWA实现了比TESLA类驻波腔大1.2的加速梯度。STWA还允许更长的加速腔，减少它们之间的间隙数量。然而，STWA结构需要SC反馈波导来将几百MW的循环RF功率从结构输出返回到结构输入。设计、制造并成功测试了具有反馈的测试单细胞腔，证明了适当处理以实现高加速梯度的可能性。这些结果为下一步的行波SC腔的发展开辟了道路：构建和测试具有反馈波导的行波三腔室腔。讨论了单腔实验的最新结果以及三腔TW实验腔的设计。
2012-03-07 physics.acc-ph
Commissioning of Ih-RFQ and Ih-DTL for the Gsi High Current Linac
Unilac的新的1.4 MeV/u前端HSI（HochStromInjektor）加速离子，A/q比高达65，束流强度高达0.25 A/q。最大束流脉冲功率可达1300 kW。在1999年4月至9月的直线加速器分步调试期间，在两周内对每个腔后的束流进行了分析。主要使用了体积等离子体源MUCIS输出的非常稳定的Ar ~（1+）束。测量的标准。在0.45 π mm mrad附近的80%发射度区域接近于来自束流模拟的结果。在直线加速器出口处达到了设计强度的80%。2000年2月，MEVVA源的U4+束流首次被加速。
2000-08-18 physics.acc-ph
Multi-Band Dipole And Multipole Wakefields In NLC Traveling Wave Accelerators Using A Wire Measurement Technique
NLC（下一代线性对撞机）结构中的偶极尾场已使用ASSET [1]进行测量，并通过电路模型[2]进行了良好的预测。然而，实验技术既耗时又昂贵。在这里，我们报告的反冲因子和同步频率的确定第一次和更高阶偶极子带TW（行波）加速器通过有线测量技术。这种独立的技术是相对便宜的，并可能导致尾场参数的有效测定。指出了导线对偶极子带的微扰效应，并讨论了具有有限微扰效应的双线方案。[1]C. Adolphsen，1997，SLAC-PUB-7519 [2] R.M. Jones等人，LINAC 96，SLAC-PUB-7287
2002-06-28 physics.acc-ph
Analytic theory of coupled-cavity traveling wave tubes
耦合腔行波管（CCTWT）是一种用于射频信号放大的高功率微波真空电子器件。CCTWTS具有许多应用，包括雷达、无线电导航、空间通讯、电视、无线电中继器和带电粒子加速器。在耦合腔行波管中，产生微波的相互作用主要发生在沿电子束轴周期性定位的耦合谐振腔中。它的工作特性，特别是放大机理与多腔速调管（MCK）相似。本文提出了一种用一维连续介质表示的连续行波管的拉格朗日场论。该理论将空间电荷效应包括所谓的散束（电子对电子排斥）整合到其中。相应的欧拉-拉格朗日方程是系数在空间中周期变化的常微分方程。利用系统的周期性，我们开发的Floquet理论，包括单值矩阵和Floquet乘数的工具功能。我们用它们来推导一些物理上重要的量的封闭形式的表达式。这些特别包括色散关系和RF信号放大基础的频率相关增益。锯齿形（折叠，波纹）行波管是非常相似的CCT WT和我们的理论也适用于他们。
2022-12-22 physics.acc-ph
Bridging Metal Additive Manufacturing and RF Accelerator Design: Development of a 704.4 MHz Crossbar H-Mode Linac for Efficient Beam Acceleration
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung（GSI亥姆霍兹重离子研究中心）；Institute for Applied Physics, Goethe-University Frankfurt（法兰克福歌德大学应用物理研究所）；Helmholtz Research Academy Hesse for FAIR（黑森亥姆霍兹FAIR研究院）
本文提出了一种704.4 MHz交叉bar H模式腔体，通过金属增材制造技术实现高效频率跃迁和紧凑加速器结构，展示了其在连续波和脉冲操作中的高效束流加速能力。
2026-04-20 physics.acc-ph
Low Level RF System of the LIGHT Proton Therapy Linac
LIGHT（用于图像引导强子疗法的直线加速器）项目的启动是为了开发一种模块化质子加速器，其能量高达230 MeV，用于癌症治疗。该加速器由三种不同的加速结构组成：射频四极加速器、侧耦合漂移管加速器和耦合腔加速器。这些加速结构工作在750 MHz（MHz）和3 GHz（SCDTL，CCL）。加速器RF信号由低电平RF（LLRF）系统生成、分配和控制。LIGHT LLRF系统基于Instrumentation Technologies的商用解决方案，可根据项目进行定制。该LLRF系统具有高幅度和相稳定性、200 Hz频率下监测来自RF网络和加速结构的RF信号、集成实时接口的RF脉冲整形、RF击穿检测和热谐振频率校正反馈。LLRF系统控制集成在前端控制器（FEC）中，将其连接到LIGHT控制系统。在这方面的贡献，我们提出的AVO LLRF系统的主要特点，它的操作和性能。
2022-10-14 physics.acc-ph
HELEN: Traveling Wave SRF Linear Collider Higgs Factory
本文提出利用行波 SRF 加速结构建造 HELEN 希格斯工厂，阐述其低峰值场、高 $R/Q$ 等优势，并给出技术挑战应对及亮度、能量升级方案。
2023-07-12 physics.acc-ph
Status of the ILC Main Linac BPM R&D
介绍了高分辨率冷束流位置监测器（BPM）和相关读出电子学的研究与发展活动的现状。两种不同的BPM探测器概念，将被附加到SC四极杆和位于ILC cryomoplant内部，目前正在研究中：一个谐振偶极模腔式BPM拾取器，在费米实验室开发，和再入谐振同轴波导BPM，由CEA-Saclay设计。虽然1.5 GHz偶极模腔BPM仍处于研发阶段，但再入BPM已经通过了第一次波束测试，包括其读出系统。此外，LAPP集团正在开发耐辐射数字读出系统，该系统在CLIC测试设施（CTF）进行测试。
2009-02-17 physics.acc-ph physics.ins-det
Status of Superconducting RF Linac Development for APT
本文介绍了美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的高电流超导射频直线加速器的研制进展，该加速器是为美国加速器氚生产项目（APT）设计的。APT直线加速器设计包括CW超导RF高能量部分，跨越211至1030 MeV的能量范围，并在700 MHz的频率下工作，具有两个恒定的β部分（β为0.64和0.82）。在过去的两年里，我们已经朝着建立一个beta为0.64的低温恒温器的方向发展。完成了5单元超导腔和210kW功率耦合器的设计。我们计划于2000年9月开始组装低温卫星。在本文中，我们提出了一个概述的状态，我们的发展努力和报告的结果腔和耦合器测试程序。
2000-08-17 physics.acc-ph
LLRF System Analysis for the Fermilab PIP-II Superconducting LINAC
本文分析费米实验室PIP-II超导直线加速器LLRF系统架构，评估其反馈增益极限，确保满足125个腔体的场幅与相位调节要求。
2025-10-27 physics.acc-ph
A high resolution cavity BPM for the CLIC Test Facility
在CLIC主直线加速器高分辨率束流位置测量系统研制的背景下，我们提出了一种腔式束流位置测量系统样机的设计。它由一个波导加载偶极模式谐振器和一个双模式参考腔组成，两者都工作在15 GHz，与CLIC测试设施的聚束频率兼容。需求，设计理念，数值分析，和实际的考虑进行了讨论。
2012-07-19 physics.acc-ph
Stable Acceleration of a LHe-Free Nb3Sn demo SRF e-linac Based on Conduction Cooling
中科院近物所团队针对CiADS项目需求，研制了基于传导冷却的无液氦Nb₃Sn演示型SRF电子加速器，通过多制冷机协同控温实现稳定加速，验证了该类薄膜腔的工程应用可行性与工业前景。
2024-04-14 physics.acc-ph
Design of a 325MHz Beta=0.12 superconducting single spoke cavity for China-ADS
China-ADS直线加速器注入器Ⅰ采用12个β = 0.12（Spoke 012）的超导单辐腔，工作频率325 MHz。这种类型的轮辐腔被认为是其非常低的几何Beta的关键挑战之一。到目前为止，原型腔已经设计、制造和测试成功。利用CST-MWS和ANSYS软件进行了设计工作，并进行了RF和力学性能的优化。本文介绍了辐条012原型腔的最终设计细节。
2013-10-05 physics.acc-ph
High-gradient SRF Cavity with Minimized Surface E.M. Fields and Superior Bandwidth for the ILC
结果提出了一种替代腔的ILC基线设计的TESLA式SRF主加速直线加速器。与基线设计和一些当前的高梯度设计相比，这种重新优化的形状增强了加速模式的带宽，并且具有减小的表面电场和磁场。详细模拟了电磁场场的新的低表面场（NLSF）腔，包括端细胞和耦合器的设计，报告。文中还讨论了偶极模的重分布。
2009-10-07 physics.acc-ph
Compensation of wake-field-driven energy spread in Energy Recovery Linacs
能量回收直线加速器提供高能量束，但在倾倒它们之前将这些束减速，以便它们的能量可用于加速新粒子。在这种减速过程中，在高能量下产生的任何相对能量扩散都被高能量和转储能量之间的比率放大。因此，能量回收直线加速器对在高能量下获得的能量扩散（例如，来自尾流场）敏感。人们可以通过能量恢复直线加速器的适当部分中的能量依赖飞行时间项以及通过高频腔来补偿由于尾流引起的时间相关能量扩散。我们表明，非线性飞行时间的条款只能消除奇阶的时间和能量之间的相关性，如果这些条款是由一个电子束传输内的直线加速器，这是常见的加速和减速光束。如果这两个射束被分离，使得不同的射束传输部分可以用于产生适合于每个射束的飞行时间项，则还可以消除能量扩展中的偶数阶项。作为一个例子，我们调查的潜力，使用这种方法的康奈尔X射线能量恢复直线加速器。通过二次飞行时间项，能量扩散可以减少66%。或者，由于能量传播的主要阻力尾场的分析加速器是近似谐波的时间，高频腔可以减少81%的能量传播。这种方法将需要在单独的部分中进行束流延长和再压缩，以加速和减速束流。因此，这些部分已经包括在康奈尔的x射线能量回收直线加速器设计中。
2008-05-17 physics.acc-ph
Analytical study of superconducting RF cavity detuning compensation
超导直线加速器中的腔体倾向于以窄带宽操作，该窄带宽与来自外力的颤噪感生失谐相当。比例-积分（PI）反馈回路用于响应于变化的腔谐振频率来稳定腔电压。在没有反馈的情况下，腔电压随失谐的变化是非线性的，但在本文中，我们表明，在失谐幅度小于失谐频率的情况下，这是典型的情况，响应可以线性化，以便提供简单的分析表征PI环性能作为所涉及的各种参数的函数（积分和比例增益、噪声和低通滤波器带宽）。
2019-09-20 physics.acc-ph
Pulsed Superconductivity Acceleration
建议的直线对撞机TESLA的设计是基于9细胞1.3 GHz超导铌腔，在脉冲模式下操作。在国际合作的框架内，在DESY建立了TESLA测试设施（TTF），为腔体研发提供基础设施，以实现更高的梯度。测试了60多个九室腔，测量到高达30 MV/m的加速梯度。在TTF腔的第二次生产中，测得平均梯度为24.7 MV/m。两个模块，每个模块包含八个谐振器，目前在TTF直线加速器中使用。这些腔以脉冲模式操作：0.8 ms恒定梯度，重复率高达10 Hz。我们将集中在两个方面：首先，腔的制造和处理进行了讨论，允许达到高梯度。将显示单电池腔的最新结果，超过40 MV/m。其次，回顾了超导腔的脉冲工作模式。这包括洛伦兹力失谐、机械振动（颤噪）和射频场控制。这两个主题满足了即将到来的兴趣超导质子直线加速器，如超导驱动器直线加速器SNS（超导中子源）。
2000-09-29 physics.acc-ph
Tuning methods for multigap drift tube linacs
针对多间隙漂移管直线加速器无封闭形式表达式计算输出束流参数的问题，提出基于束流分布矩积分的方法及模型与机器射频振幅的校准，实现快速在线能量变化并经23Na6+束流验证。
2025-04-16 physics.acc-ph physics.app-ph physics.comp-ph
Optimization of a traveling wave superconducting radiofrequency cavity for upgrading the International Linear Collider
驻波（SW）TESLA基于铱的超导射频结构被临界RF磁场限制在约50 MV/m的加速梯度。为了突破这一障碍，我们探索了基于铱的行波（TW）结构的选择。考虑到实验已知的极限电场和磁场，进行TW结构的优化。结果表明，TW结构可以具有高于70 MeV/m的加速梯度，其比具有相同临界磁场的当代驻波结构高约1.5倍。TW结构的另一个优点是R/Q比TESLA结构高2倍，动态热负荷降低2倍。提出了一种实现行波结构无二次放电效应的方法。并提出了一些设计建议，以便于制造。由于更高的群速度和细胞与细胞的耦合，通过增加加速结构的长度，还可以进一步增加不动产梯度（相当于80 MV/m活性梯度）。这项工作的实现为ILC能源升级开辟了道路，超过1 TeV到3 TeV，与CLIC竞争。本文将讨论相应的机遇和挑战。
2021-05-26 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
High-power test results of a 3 GHz single-cell cavity
用离子治疗肿瘤需要紧凑、可靠和低消耗的加速器。TERA提出了“回旋加速器”，由一个高频、快速循环的直线加速器组成，它可以提高先前在回旋加速器中加速的粒子的能量。如果使用高梯度，则可以减小直线加速器的尺寸。TERA启动了一项高梯度测试计划，以了解此类结构的操作极限。该计划预计在3和5.7 GHz下运行的几种高梯度结构的设计，原型设计和高功率测试。2012年冬季完成了3 GHz单电池腔的高功率测试。在Emax为170 MV/m和RF脉冲为2.5 μs时测得的最大BDR阈值为3 x 10-6 bpp/m。
2012-06-15 physics.acc-ph physics.med-ph
The study and design of RF coupler for Chinese ADS HWR Superconducting Cavity
射频功率耦合器是中国ADS质子直线加速器I号超导加速系统的关键部件，用于将15kW的射频功率从电源传输到超导重水堆腔体。根据耦合器的工作频率、功率水平、传输能力和冷却条件等要求，完成了耦合器的物理设计，包括射频结构优化、热仿真、热应力分析等，并在此基础上制作出了HWR耦合器样机，成功通过了大功率测试。
2013-12-05 physics.acc-ph
Design of a cw, low energy, high power superconducting linac for environmental applications
利用电子束辐照技术处理发电厂的烟道气和城市或工业废水已在小规模试验工厂中得到成功的示范。束能量要求相当适度，在几MeV的量级上，然而，在工业规模上采用该技术需要以成本有效的方式获得大约1MW的高束功率。在这篇文章中，我们提出了一个紧凑的超导加速器的设计，能够提供一个连续的电子束与电流为1 A和能量为1兆电子伏。其主要部件是射频栅网电子枪和传导冷却β = 0.5椭圆形Nb3Sn腔与双同轴功率耦合器。工程和成本分析表明，拟议的设计将导致处理成本与替代处理方法竞争。
2018-06-11 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
