Calculation of the Coherent Synchrotron Radiation Impedance from a Wiggler
大多数相干同步辐射（CSR）的研究都只考虑了独立的双极磁体的辐射。然而，在未来线性对撞机的阻尼环中，很大一部分辐射功率将在阻尼摇摆器中发射。本文在大摇摆器参数$K$的限制下，导出了摇摆器中CSR引起的纵向尾流场和阻抗。在适当的缩放之后，结果可以用与$K$无关的通用函数来表示。尾流场在大、小距离范围内的解析渐近结果，阻抗在小、高频率范围内的解析渐近结果。
2003-01-30 physics.acc-ph
Impact of short-range wakefields from radio-frequency cavity resonant modes on bunch lengthening
本文研究了射频腔谐振模式短程尾场对高束团电荷量下束团拉伸的不利影响，利用合肥先进光源和 PETRA-IV 参数证明该尾场会显著削弱拉伸效果，并发现特定谐波腔设置下存在双平衡束团分布，强调新一代光源谐波腔优化必须纳入短程尾场。
2025-02-10 physics.acc-ph
Neural Network Solver for Coherent Synchrotron Radiation Wakefield Calculations in Accelerator-based Charged Particle Beams
SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
粒子加速器支持广泛的科学、工业和医疗应用。为了满足这些应用的需要，加速器物理学家在很大程度上依赖于通过加速器的复杂粒子束动力学的详细模拟。其中一个最昂贵的计算和难以建模的影响是相干同步辐射（CSR）的影响。当射束行进通过弯曲的轨迹（例如，由于弯曲磁体）时，它发射辐射，该辐射又与射束的其余部分相互作用。在轨迹的每一步，CSR引入的电磁场（称为CSR尾场）需要计算和计算时使用的更新的每个粒子在束中的位置和动量。CSR是束流发射度增长的主要驱动力之一，束流发射度是在许多应用中至关重要的束流质量的关键度量。CSR尾场是非常计算密集的计算与传统的电磁求解器，这是一个主要的限制，在准确地模拟加速器。在这里，我们展示了一种新的方法，CSR尾场计算使用神经网络求解器结构的方式，很容易推广到新的设置。我们通过将其添加到标准波束跟踪测试问题来验证其性能，并显示出十倍的加速比和高精度。
2022-03-14 cs.LG physics.acc-ph physics.comp-ph
Wakefields and Instabilities in Linear Accelerators
当带电粒子穿过加速器的真空室时，它会产生电磁场，这些电磁场主要留在产生粒子的后面。这些电磁场反作用于光束并影响其运动。束流与周围环境的这种相互作用导致束流能量损失，改变聚束的形状，并使电子感应加速器和同步加速器的频率发生变化。在高束流时，场甚至会导致不稳定性，从而限制了加速器在束流质量和电流强度方面的性能。我们将在这堂课中讨论电磁场的一般特征，介绍尾流场的概念，并给出几个简单的圆柱几何例子。然后，我们示出的尾流场的影响，在直线加速器中的光束的动态，特别是处理与光束分裂不稳定性和如何治愈它。
2016-01-20 physics.acc-ph
Experimental Observation of Energy Modulation in Electron Beams Passing Through Terahertz Dielectric Wakefield Structures
本文报道了在能量啁啾的电子束团通过介质波导时，观察到强尾波场引起的能量调制。这种调制可以有效地转换为空间调制，形成具有0.5 - 1皮秒周期的微聚束，因此能够驱动相干THz辐射。实验结果与理论预测吻合较好。
2012-03-05 physics.acc-ph
Electromagnetic radiation from a laser wakefield accelerator
基于Lienard-Wiechert势计算了激光尾场加速器的相干和非相干电磁辐射。研究发现，在波长大于束团长度时，辐射是相干的。相干辐射通常位于红外范围内，显示出揭示加速过程的细节和电子聚束的特性的特征，例如其持续时间、电荷、能量和相对于尾场轴的偏移。光谱的非相干范围延伸到X射线频率范围，由相当宽的峰组成，这是由加速度引起的。
2008-05-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A fast high-order method to calculate wakefield forces in an electron beam
本文提出了一种在尾流函数模型下计算电子束尾流场力的高阶快速方法。该方法基于用于积分近似的Newton-Cotes求积规则和用于离散求和的FFT方法，其导致$O(Nlog(N))$计算成本，其中$N$是网格点的数量。采用精确度为$O(h^4)$的Simpson积分规则，其中$h$为网格尺寸，数值计算了谐振腔尾流函数模型和一维相干同步辐射（CSR）尾流模型的尾流场。用直接线密度代替线密度的一阶导数计算CSR尾场力，不仅速度快，数值精度高，而且避免了计算CSR尾场力时对电子密度函数的数值滤波。
2012-03-23 physics.acc-ph physics.comp-ph
Single-shot electro-optic sampling of coherent transition radiation at the A0 Photoinjector
未来的对撞机应用和目前的高梯度激光等离子体尾场加速器操作与皮秒聚束持续时间放置在聚束分布诊断的时间分辨率的更高的要求。这一需求在过去十年中导致了电光采样领域的重大进步。这些方法允许探测诊断光，如相干跃迁辐射或聚束尾场与亚皮秒时间分辨率。潜在的应用在拍摄到拍摄，非拦截诊断继续追求的对撞机和泵探测实验的现场束流监测。与我们的开发工作与电光成像，我们提出的结果单拍电光采样的相干跃迁辐射从在A0的光电注入器产生的聚束。
2012-05-03 physics.acc-ph
Extended 1D Method for Coherent Synchrotron Radiation including Shielding
相干同步辐射严重限制了高亮度短束团加速器的性能。例子包括基于ERL或FEL的光源，以及用于线性对撞机的束压缩器。为了更好地模拟相干同步辐射，所建立的一维形式主义扩展到工作在较低的能量，在较短的聚束长度，并为任意配置的多个弯曲。宽真空室是通过垂直镜像电荷模拟的。这种形式主义已实施的一般束动力学代码“Bmad”，其结果在这里进行比较，解析近似，数值解的麦克斯韦方程组，和模拟代码“优雅”。
2008-06-18 physics.acc-ph
Ultra-high-gain water-window X-ray laser driven by plasma photocathode wakefield acceleration
基于等离子体尾场加速器产生的超亮电子束，通过端到端模拟实现水窗波段紧凑、稳健且可调谐的X射线激光，利用等离子体光阴极释放超低发射度束流，调节电荷平衡空间电荷力以降低能散，实现超高增益、波长可调、飞秒级光子脉冲，产生毫焦至吉瓦级激光脉冲，推动相干软X射线辐射普及。
2025-07-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Coherent Synchrotron Radiation in Whispering Gallery Modes: Theory and Evidence
理论预言电子储存环中的相干同步辐射（CSR）将以回音壁模式出现。在理想化模型中，这些是真空室的共振，其特征在于其高频和靠近室外壁的场的集中。共振模式意味着CSR的频谱中的一系列尖峰，以及导致聚束间通信的很长的尾场。这种行为的理论和实验证据将进行审查。
2017-08-18 physics.acc-ph
A Model for One-Dimensional Coherent Synchrotron Radiation including Short-Range Effects
提出了一种新的一维相干同步辐射（CSR）模拟模型。该方法是基于卷积的积分格林函数（IGF）的纵向电荷密度。由于它是基于IGF，这种方法的准确性是由如何解决电荷密度，而不是解决单粒子尾流函数。由于短程尾流场效应包括分析，该方法可以比普通（非IGF）的方法在尾流函数和电荷密度具有不同的空间尺度的情况下更有效。两种情况下：一个来自包括短程效应的全尾流，一个来自渐近尾流。在后一种情况下，该算法包含与基于渐近近似的其他算法相同的物理，但只需要线电荷密度而不是其导数。例子说明的渐近唤醒近似的局限性，并说明如何微聚束可以增加CSR字段的数量级取决于微聚束波长。
2012-02-24 physics.acc-ph
Control of Coherent Synchrotron Radiation and Micro-Bunching Effects During Transport of High Brightness Electron Beams
高亮度电子束在传输过程中的束流质量保持是现代加速器设计中普遍关注的问题。管理非相干同步辐射（ISR）的方法已经存在了几十年;随着光束亮度的提高，相干同步辐射（CSR）和微聚束不稳定性（uBI）已经成为性能限制。我们将diMitri、Cornacchia和Spampinati的补偿分析（正如Borland之前使用的那样）应用于与低发射率光束一起使用的传输系统的设计，并发现适当配置的二阶消色差器将抑制由于CSR引起的横向发射度增长并似乎限制uBI增益。
2014-03-10 physics.acc-ph
Numerical Calculation of Coherent Synchrotron Radiation Effects Using TraFiC4
相干同步辐射（CSR）发生在短束团在强烈弯曲的轨道上行进时。它对高质量光束的影响可能是严重的，并且在定性上得到了很好的理解。然而，对于定量结果，人们必须依赖于数值方法。存在利用不同方法的若干模拟代码。我们详细描述了代码TraFiC4在DESY开发的设计和分析的目的，从第一原理的问题，并解决运动方程的扰动或自洽。给出了计算结果并与实验数据进行了比较。此外，我们给出的例子，如何代码可以用来设计光束线，由于CSR的发射度增长最小。
2000-09-26 physics.acc-ph
Experimental study of coherent synchrotron radiation in the emittance exchange line at the A0-photoinjector
下一代加速器将需要高电流、低发射度、低能量扩散的束流。这种加速器将采用先进的束流调节系统，如发射度交换器来操纵高亮度束流。费米实验室A0光注入器的目标之一是研究横向到纵向发射度交换原理。相干同步辐射会限制发射度交换器的高电流操作。本文报道了在A0光注入器上对发射度交换线相干同步辐射（CSR）的初步实验和模拟研究。
2012-02-09 physics.acc-ph
Exact 1-D Model for Coherent Synchrotron Radiation with Shielding and Bunch Compression
在小角度近似和高能量范围内，利用一维电荷分布模型有效地研究了相干同步辐射。在这里，我们使用Jefimenko的麦克斯韦方程组的形式，没有这样的近似，计算精确的尾场，由于这种影响，在多个弯曲和漂移。之前已经表明，漂移的影响可以很好地传播到随后的弯曲中。我们表明，对于合理的参数，以前的弯曲的影响也可以传播到随后的弯曲，这是特别重要的弯曲的开始。用镜像电荷法模拟了平行导电板的屏蔽作用。我们扩展的形式主义的情况下，压缩和解压缩分布，并得出结论，更简单的近似束压缩通常高估的效果。此外，考虑相干同步辐射谱，导出了高斯聚束辐射相干功率的精确公式，并用于检验尾流场计算的准确性。
2008-12-17 physics.acc-ph
Extreme bright coherent synchrotron radiation produced in a low emittance electron storage ring by the angular dispersion induced microbunching scheme
短波长范围内极亮相干同步辐射的产生在同步加速器光源界引起了极大的兴趣。本文采用一种新的相干辐射产生技术，即利用角色散通过微小幅度的能量调制来增强微聚束。该方案可以插入储存环的长直段中。本文提出了一种能量为3.5GeV的极低发射度储存环的晶格设计，它采用了高阶消色差（HOA）的概念。我们展示了多弯消色差（MBA）晶格的设计结果，发射度为20 pm-rad，周长约900米。数值模拟表明，这种角色散诱导的微聚束方案可以在软X射线附近产生相干辐射，重复频率可达10 kHz，光谱亮度可达3*10^24phs/s/mm^2/mrad^2/0.1%BW。
2020-03-19 physics.acc-ph
Positron Driven High-Field Terahertz Waves in Dielectric Material
先进的加速方法的基础上产生的尾场通过高能量电子束通过介电基结构已经证明了$>$ GV/m场，铺平了道路上的应用，如未来的紧凑型线性对撞机的第一步。对于对撞机的情况下，它是可取的，在等离子体相比，尾场在电子束中不表现出不同的正电子和电子束。在这封信中，我们提出了测量的大振幅场激发的正电子束与对撞机相关的参数（能量20 GeV，和$0.7 \times 10^{10}$粒子每束）在0.4太赫兹，圆柱对称的电介质结构。发射相干切伦科夫辐射的干涉测量允许的正电子产生的尾场，这是由电子束激发的相比，光谱特性。统计等效性检验被纳入显示的电荷符号不变性的诱导尾场谱。对离轴激发产生的正电子束的横向效应进行了研究，发现与DWA系统的已知线性响应是一致的。数值模拟的结果支持，并证明高梯度尾场激发的正电子束在超导体。
2021-11-05 physics.acc-ph
Development and high-power testing of an X-band dielectric-loaded power extractor
介质加载结构是用于结构尾场加速（SWFA）技术的有希望的候选者，对于共线尾场和双束加速（分别为CWA和TBA）方法，由于它们的低制造成本、低射频损耗和承受高梯度的潜力。阿贡尾场加速器（AWA）正在开发一个短脉冲（<=20 ns）TBA计划，其中电介质加载结构用于功率提取器/传输结构（PETS）和加速器。在这项研究中，X波段11.7 GHz的电介质PETS的开发和测试在AWA设施，以证明高功率尾流场的产生。PETS由8个电子聚束的训练驱动，这些电子聚束间隔为769.2 ps（X波段射频周期的9倍），以实现相干尾场叠加。360 nC的总训练电荷通过PETS结构以产生~200 MW、~3 ns平顶RF脉冲而没有RF击穿。未来的实验计划通过优化结构设计和提高驱动光束质量，将产生的射频功率提高到约1 GW。
2019-07-01 physics.acc-ph
Transient fields of coherent synchrotron radiation in a rectangular pipe
本文求得了频域内矩形管道中同步辐射瞬态电磁场波动方程的精确解析解，并基于该解讨论了近轴近似在计算同步辐射场与光谱时的适用性与准确性。
2023-06-28 physics.acc-ph
Resonant RF Wakefield Coupling for Radiation-Reaction Control of 3D Betatron Dynamics in Hybrid Laser Plasma Accelerators
Alzahra University（阿尔扎哈拉大学）
本文研究了混合激光等离子体加速器中通过共振射频腔体耦合控制三维betatron动力学的辐射反应问题，结合分析模型和PIC模拟，揭示了射频场与自然betatron频率的共振机制及其对束流稳定性的影响。
2026-04-27 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulation of x-ray wakefield acceleration and betatron radiation in nanotubes
虽然晶体通道中的尾场加速已经被提出，但自从单循环光学激光压缩技术的发明以来，X射线尾场加速直到最近才成为现实的可能性。我们研究了固体材料内部纳米通道引导的相干超短X射线脉冲引起的尾场加速。通过二维粒子在细胞的计算机模拟，我们表明，TeV/cm的加速度梯度是可以实现的。这是约3个数量级强于传统的等离子体为基础的尾流场加速，这意味着一个非常紧凑的计划，以获得可再生能源的可能性。除了粒子加速外，该方案还能诱发~O（10-100）MeV的高能光子发射。我们的模拟证实了这样的高能光子发射，这是在对比的光学激光驱动尾场方案诱导。此外，还讨论了高能电子发射率的显著提高。
2018-05-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiation by a relativistic charged particle in self-wakefield in periodic structure
本文研究了相对论带电粒子在无外场条件下沿周期结构运动时辐射反作用力的振荡特性所引起的辐射的一种新的基本机制。结果表明，切伦科夫型辐射（CR）的非同步空间谐波可以引起粒子的振荡，从而产生波荡器型辐射（UR）。在光谱区域，其中产生的波的衍射是必不可少的，辐射表现在CR和UR的相干干涉。纯波荡器型辐射仅发生在波衍射可以忽略的波长范围内。在由N个电子组成的一束相干UR的情况下，UR功率在第四度上与N成比例。
2002-09-28 physics.acc-ph physics.class-ph
Impact of the Wiggler Coherent Synchrotron Radiation Impedance on the Beam Instability
相干同步辐射（CSR）不仅可以增加光束的能量扩展和发射度，而且还可以导致潜在的不稳定性。以前的CSR诱导纵向不稳定性的研究进行了CSR阻抗由于偶极磁铁。然而，许多储存环包括长摆动器，其中发射大部分的同步辐射。这包括高亮度工厂，如DAPHNE，PEP-II，KEK-B和CESR-C以及未来线性对撞机的阻尼环。本文研究了在大摇摆器参数$K$的情况下，由摇摆器CSR阻抗引起的不稳定性。主要考虑的是低频微波类的不稳定性，它出现在管道截止频率附近。本文给出了几种直线对撞机阻尼环的增长率和阈值的详细结果。最后，讨论了阻尼环的摆动器系统阻尼相对分数的优化问题。
2003-05-24 physics.acc-ph
A Method for Ultrashort Electron Pulse Shape-Measurement Using Coherent Synchrotron Radiation
本文讨论了X射线自由电子激光（XFEL）亚皮秒电子束团纵向轮廓的无损测量方法。该方法是基于检测的相干同步辐射（CSR）光谱产生的束流通过一个偶极磁铁系统。这项工作也包含了一个系统的治疗同步辐射理论的基础上的CSR。同步辐射的标准理论使用了几个近似，其适用性限制往往被遗忘：在这里，我们提出了一个系统的讨论这些假设。然后导出并讨论了沿圆弧运动的电子的相干同步辐射的性质。我们还描述了一种有效的和实用的诊断技术的基础上利用电磁波荡器记录到中心锥的相干辐射脉冲的能量。该测量必须用不同的波荡器谐振频率重复多次，以便重建聚束形状因子的模量。从这些数据中的聚束轮廓函数的检索是通过反卷积技术进行的：对于目前的工作，我们利用一个约束反卷积方法。我们用数值例子说明了所提出的方法在TESLA试验设施（TTF）加速器的电子束诊断的潜力。在这里，我们选择，强调，实验旨在测量的强烈非高斯电子束团的轮廓在TTF飞秒模式操作。我们证明了皮秒条纹相机和CSR光谱仪的串联组合可以用于从具有窄的前导峰和长尾的电子聚束中提取形状信息。
2003-03-27 physics.acc-ph
Coherent Synchrotron Radiation Measurements in the CLIC Test Facility (CTF II)
高电荷束（高达10 nC）在CTF II磁弯道中被压缩到小于0.2 mm rms的长度。短聚束在弯道磁场中相干辐射，水平和纵向相空间密度分布受到影响。本文报道了束流发射度和动量的测量结果。水平和垂直发射度和动量谱测量不同的聚束压缩因子和聚束电荷。特别是，对于10 nC的聚束，平均束流动量下降了约5%，而FWHM动量扩展从5%增加到19%。实验结果进行了比较与代码TraFiC4的模拟。
2000-08-17 physics.acc-ph
Coherent Terahertz synchrotron radiation mastered by controlling the irregular dynamics of relativistic electron bunches
自发形成的空间结构（模式）发生在各种情况下，从沙丘和流氓波的形成，交通堵塞。在过去的几十年里，非常实际的原因也导致了在同步辐射光源中使用的相对论电子聚束中斑图形成的研究。作为主要的动机，在不稳定性期间自发出现的图案使太赫兹辐射功率增加超过10000倍。然而，这些模式的不规则性在很大程度上阻碍了这种强大的来源的应用。在这里，我们展示了如何使用从混沌控制理论借来的观点，使时空图案规则（从而发射太赫兹功率）。在数学上，规则的不稳定的解决方案预计将与不希望的不规则的解决方案共存，因此可以使用反馈控制可控。我们证明了这种定期的解决方案在同步辐射SOLEIL储存环的稳定性。这些“受控不稳定溶液”的操作使得能够设计高电荷和稳定的同步辐射源。
2018-10-28 physics.acc-ph
Coherent synchrotron radiation instability in low-emittance electron storage rings
本文以Elettra 2.0和SuperKEKB低能环为例，系统研究低发射度电子储存环中由相干同步辐射等高频阻抗驱动的微波不稳定性，并分析其与宽带阻抗的相互作用。
2024-05-29 physics.acc-ph
Coherent transverse instability of bunched beams in circular accelerators
研究了环形加速器中束团的相干横向振荡。使用了三种不同的聚束模型：方形势阱中的空心聚束、抛物形势阱中的方形聚束和抛物形势阱中的抛物形聚束。在所有的情况下，聚束空间电荷场，尾波场，和色度考虑。研究了聚束本征模和各种不稳定性。通过对结果的比较和分析，确定了模型的适用范围。朗道阻尼的作用，由于SC场的纵向坐标上的依赖进行了讨论。
2020-11-30 physics.acc-ph
High Flux Femtosecond X-ray Emission from the Electron-Hose Instability in Laser Wakefield Accelerators
在激光尾场加速（LWFA）过程中，电子通过电子感应加速器（Betatron）振荡可以产生明亮的超短X射线脉冲。我们的实验测量使用的\textsc{Hercules}激光系统表现出显着增加X射线通量的相互作用距离超过耗尽/退相长度，其中初始电子束注入到第一个唤醒桶赶上激光脉冲前沿和激光脉冲耗尽。从LWFA制度的过渡到束驱动的等离子体尾场加速（PWFA）制度，因此发生。驱动电子束团易受电子软管不稳定性的影响，在其尾部迅速产生大幅度振荡，这导致X射线辐射的极大增强。我们使用可变长度的气室测量作为加速长度的函数的X射线通量。采用蒙特卡罗同步加速器X射线发射算法的三维粒子模拟阐明了辐射发射过程随时间的变化。
2018-03-27 astro-ph.HE physics.acc-ph physics.optics
Suppression of the emittance growth induced by coherent synchrotron radiation in triple-bend achromats
在束团长度短、峰值电流大的高亮度光源和直线对撞机中，弯曲路径上的相干同步辐射（CSR）效应对横向发射度的稀释起着重要作用。抑制由CSR引起的发射度增长对于保持光束质量和帮助改善机器性能是至关重要的。结果表明，双弯消色差透镜（DBA）中的CSR效应可以用二维点反冲分析方法进行分析。本文应用该方法分析了能量恢复直线加速器光学设计中常用的对称布局三弯消色差透镜的CSR效应。给出了消除CSR线性效应的条件，并通过数值模拟进行了验证。结果表明，在此条件下，束流的发射度可以保持不变，并且在很大程度上对束流初始横向相空间分布的起伏有很高的容忍度。
2014-12-16 physics.acc-ph
The coherent synchrotron radiation influence on the storage ring longitudinal beam dynamics
研究了电子束团产生的相干同步辐射（SR）自场对储存环光束动力学的影响。我们表明，在RF腔中的最大能量增益必须远远超过由于相干SR的电子的能量损失。
2004-04-30 physics.acc-ph physics.class-ph
About the coherent fraction of synchrotron emission
相干分数是同步辐射界广泛使用的一个概念。在这里，我讨论了相干分数的含义、定义它的准确方法以及文献中计算它的不同公式。在使用当前和未来ESRF晶格的值进行多次比较后，提出了一种快速计算它的近似方法。
2018-04-30 physics.acc-ph physics.optics
Producing Terahertz Conherent Synchrotron Radiation Based On Hefei Light Source
本文从理论上证明了电子储存环可以利用快速冲击磁铁和交流六极磁铁产生太赫兹相干辐射。当垂直色度由交流六极磁铁调制时，由冲击器激励的垂直束集体运动在若干纵向振荡周期后产生波浪形空间结构。本文计算了合肥光源波形聚束辐射的光谱分布。当电子能量降低到400 MeV时，可以产生0.115 THz的极强相干同步辐射（CSR）。
2014-09-25 physics.acc-ph
Transverse Decoherence and Coherent Spectra in Long Bunches with Space Charge
横向束团谱和初始束团偏移后的横向退相干/重相干是同步加速器和存储环中的重要现象，广泛用于束流和晶格测量。粒子电子感应加速器频率和同步加速器频率的非相干位移修改了横向光谱和聚束退相干。在这项研究中，我们分析了横向空间电荷和射频非线性对退相干信号的影响。在GSI Darmstadt的SIS 18同步加速器上测量了不同束团参数下的横向束团退相干和由此产生的相干谱。粒子跟踪模拟与分析模型一起被用来描述由于空间电荷和射频桶的非线性在退相干信号和相干光谱的修改。
2012-08-02 physics.acc-ph
Plasma wakefield excitation by incoherent laser pulses: a path towards high-average power laser-plasma accelerators
在激光等离子体加速器（LPA）中，在等离子体中传播的短而强的激光脉冲驱动尾场（具有相对论相速度的等离子体波），该尾场可以维持极大的电场，从而实现紧凑的加速结构。潜在的LPA应用包括紧凑型辐射源和高能线性对撞机。我们提出并研究了由大量低能激光脉冲（即，而不限制脉冲相位）。我们表明，尽管在由脉冲所占据的体积内的电磁场的非相干性质，激发的尾场是定期的，其振幅是可比的或等于使用一个单一的，相干的脉冲具有相同的能量。这些结果为下一代基于LPA的应用提供了一条途径，其中非相干组合的多个脉冲可以实现高重复率、高平均功率的LPA。
2014-04-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Suppressing Coherent Synchrotron Radiation Effects in Chicane Bunch Compressors
本文针对C型弯道聚束压缩器中的相干同步辐射效应，提出非对称几何设计以抵消其影响，并通过积分方法和ELEGANT模拟验证，显著抑制发射度增长。
2024-03-18 physics.acc-ph
Theoretical investigation of coherent synchrotron radiation induced microbunching instability in transport and recirculation arcs
高亮度电子束的相干同步辐射（CSR）穿过一系列偶极子（如回流弧或输运弧）时，可能导致微聚束不稳定性。我们扩展并发展了一种半解析方法的CSR诱导的微聚束不稳定性的一般晶格，根据以前的配方与1-D CSR模型[物理。Beams 5，064401（2002）]，并将其应用于研究两个示例输运弧晶格的微聚束放大的物理过程。我们发现，微聚束不稳定性在运输弧有一个显着的特点，多级放大（例如，高达第6阶段，我们的例子弧相比，两个阶段的3偶极弯道放大）。通过进一步扩展由Huang和Kim提出的级增益的概念[Phys. Rev. ST Accel. Beams 5，074401（2002）]中，我们开发了一种方法来定量表征微聚束放大的迭代或分级顺序，其允许比较光学对不同晶格的微聚束增益的影响。我们的例子晶格的参数依赖性和朗道阻尼进行了研究。从Vlasov分析的增益函数和光谱与ELEGANT的结果实现了很好的一致性，这有助于验证我们的分析。
2014-08-28 physics.acc-ph
A synchrotron-based kilowatt-level radiation source for EUV lithograph
提出了一种用于产生千瓦级相干EUV辐射的有限周长约为160 m的紧凑阻尼环。利用角色散诱导微聚束方法，用257nm波长的激光调制环中的电子聚束[C. Feng和Z. Zhao，Sci. 7，4724（2017）]。利用最先进的加速器和激光技术可以实现平均功率约为2.5 kW的13.5 nm相干辐射。
2021-10-18 physics.acc-ph
Self-Cancelation of Coherent Synchrotron Radiation Kicks Using a Non-Symmetric S-shape Four-Bend Chicane
针对对称C形四弯铁压缩中CSR导致发射度增长的问题，提出非对称S形四弯铁结构以自抵消CSR冲量，在典型FEL参数下使可实现峰值电流提高三倍。
2024-07-02 physics.acc-ph
An Efficient Computation of Coherent Synchrotron Radiation in a Rectangular Chamber, Applied to Resistive Wall Heating
本文研究了矩形截面真空室中的相干同步辐射（CSR），给出了一种允许任意弯曲段和直线段序列的形式。我们在频域中应用傍轴方法，在垂直坐标中进行傅立叶展开，但没有其他模式展开。本文用一种新的方法对线电荷源进行了数值处理，该方法通过改变因变量来消除奇异性方程。所得到的算法是快速的，与早期的方法相比，工程短束与复杂的结构，并产生所有六个字段组件在任何时空点。作为一个例子，我们计算切向磁场的墙壁。由此，可以对坡印廷通量进行微扰处理，以估计沉积在电阻壁中的能量。该计算的动机是LCLS-II的设计问题，即在束流压缩机的最后一个弯曲部分和随后的直段中发生多少CSR壁加热的问题。用一个真实的纵向束形式的有效值。长度$10.4~μ$ m和100 pC的电荷，我们得出结论，辐射功率非常小（在1 MHz重复率下为28 W），并且所有辐射能量都被沿直线段7 m以内的壁吸收。
2016-06-08 physics.acc-ph
Suppression of Coherent Synchrotron Radiation-Induced Emittance Growth in a Multi-Bend Deflection Line
针对高亮度电子束输运中相干同步辐射导致的发射度增长问题，提出基于反向晶格的优化方法，设计四弯消色差结构，可同时抑制稳态和序列漂移中的CSR效应，仿真验证峰值电流3000A下大角度偏转时发射度几乎不变。
2024-05-24 physics.acc-ph
Longitudinal beam instability driven by coherent radiation in an SSMB laser modulator
Tsinghua University（清华大学）
本文研究了SSMB激光调制器中纵向单束多周不稳定性，通过谐振腔模式分解技术分析了束流纵向动力学方程中的wakefield演化及不稳定性增长率，数值模拟验证了理论模型，为SSMB存储环的设计和运行提供了关键见解。
2026-04-29 physics.acc-ph
A Critical Experimental Test of Synchrotron Radiation Theory with 3rd Generation Light Source
最近在LCLS进行的“束分裂”实验表明，微聚束电子束被踢到一个比自由电子激光辐射发散角大的角度后，微聚束波阵面会沿着被踢电子束的新运动方向重新调整。因此，来自放置在反冲器之后的波荡器的相干辐射沿着反冲方向发射而没有抑制。在传统的同步辐射理论的框架中不能解释相干波荡器辐射在反冲方向上的这种强发射。在以前的论文中，我们解释了这个难题。我们表明，在加速器物理学中，场和粒子的耦合是基于，一方面，根据绝对时间公约处理的粒子动力学的结果的使用，另一方面，根据标准（爱因斯坦）同步公约处理的麦克斯韦方程组的使用。这就是导致理论和实验之间强烈的定性分歧的误解。在LCLS的“光束分裂”实验之后，人们清楚地认识到，传统的同步辐射理论不能确保正确描述来自被踢电子束的相干和自发发射，也不能确保来自具有有限角发散的光束的发射，在波荡器或偏转磁体中。然而，这一结果需要进一步的实验验证。在本出版物中，我们提出了一个简单和廉价的实验来测试同步辐射理论在第三代光源。
2016-05-10 physics.acc-ph
Coherent Synchrotron Radiation for Laminar Flows
研究了相干同步辐射（CSR）不稳定性对带电粒子平衡流剪切效应的影响。剪切可以用于淬灭这种不稳定性，因为它用于限制发射极之间具有固定相位关系的区域的大小。这些结果对于理解相干辐射的天体物理源是很重要的，因为在相干辐射流中可能存在切变。
2006-11-16 astro-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Simulation of Coherent Synchrotron Radiation Emission from Rotating Relativistic Electron Layers
采用粒子模拟方法对旋转相对论电子层的电磁辐射进行了数值研究。模拟结果证实了理论模型预测的所有相关标度特性。这些模型可能会成为重要的相干同步辐射（CSR）的不稳定性，可能会发生在不同的系统，如粒子加速器无线电收发器的理解。
2005-05-31 astro-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Phase-Space Shaping due to Betatron Cooling in Wakefield Accelerators and the Onset of the Ion-Channel Laser
本研究针对高密度等离子体尾场加速器中电子感应辐射影响束流动力学的问题，发现电子感应冷却会引发束流相空间结构化，形成振荡振幅粒子数反转的环形结构，解析推导了特征时间尺度并经多维PIC模拟验证，为产生可触发相干电子感应辐射的自结构化束流提供了新机制。
2026-10-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beyond the Limits of 1D Coherent Synchrotron Radiation
集体效应的理解是现代加速器的性能的设计和优化的根本重要性。特别是，对光束质量有严格要求的加速器的设计，例如自由电子激光器（FEL），高度依赖于模拟、理论和实验之间的对应关系，以便正确地解释相干同步辐射（CSR）的效应和其他集体效应。加速器模拟代码中的传统方法是利用CSR力的解析一维近似。我们提出了一个扩展的一维CSR理论，以正确地考虑CSR力的入口和出口的偏转磁铁。该解决方案的适用范围有限，特别是在具有大横向光斑尺寸或偏离标称轴的束中。最近开发的代码直接从Lienard-Wiechert势计算色散区域中的CSR效应，尽管使用近似以提高计算时间。开发了通用粒子示踪剂（GPT）程序的一个新模块，用于模拟CSR的影响，并与其他程序进行了比较。我们实验证明偏离常用的一维CSR理论更极端的束团长度压缩的情况下，在费米自由电子激光设施。更好的协议被发现之间的实验数据和代码，占束的横向范围，特别是在更极端的压缩情况。
2018-05-15 physics.acc-ph
Controlling the spectrum of x-rays generated in a laser-plasma accelerator by tailoring the laser wavefront
通过调整激光尾流场加速器中激光脉冲的波前，我们证明了由于电子束在等离子体中的电子感应加速器振荡而产生的x射线的性质是可以控制的。我们发现，通过创造一个波前与彗差，同步加速器的x射线光谱的临界能量可以显着增加。彗差基本上不会改变电子束的能量，但会增加其发散度并产生能量依赖的出射角，这表明X射线光谱的变化是由于尾流场内电子束振荡幅度的增加。
2009-09-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Analytical formulas of coherent-synchrotron-radiation induced microbunching gain and emittance growth in an arbitrary achromatic four-bend chicane
本文推导了任意消色差四弯铁磁压缩节中同时包含稳态与瞬态 CSR 效应的微聚束增益和发射度增长解析公式，经验证与模拟一致，可大幅缩短 CSR 效应评估时间并支持参数依赖的系统研究。
2024-03-29 physics.acc-ph
Coherent Radiation in Insertion Devices-II
本文用一种新的算法计算了具有任意截面真空室的波荡器中相对论束团的相干同步辐射。该算法与直接计算电场而不是矢势相关联。CSR归一化到非相干的一个，并与分析计算的自由空间。
2011-08-30 physics.acc-ph
A Bright Spatially-Coherent Compact X-ray Synchrotron Source
每一代X射线机器都开辟了科学的新领域，例如第一张射线照片和DNA结构的测定。最先进的X射线源现在可以产生相干的高亮度keV X射线，并有望在纳米和飞秒尺度上对复杂系统进行成像的新革命。尽管有需求，但全世界只有少数专用的同步加速器设施，部分原因是传统（加速器）技术的规模和成本。在这里，我们展示了使用最近开发的紧凑型激光等离子体加速器产生良好的准直，空间相干，本质上超快的硬X射线源。这种方法将同步辐射源的尺寸从几十米缩小到厘米级，同时加速和摆动高电子电荷。这导致窄能量扩散电子束和X射线源，其比先前报道的等离子体摆动器亮>1000倍，并且因此具有促进跨越光源应用的整个光谱的无数用途的潜力。
2009-12-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Propagation of partially coherent radiation using Wigner functions
来自同步加速器光源的波荡器辐射必须沿着光束线从光源传输到样品。部分相干光子束可以使用维格纳函数在相空间中表示，并且其传输可以使用与粒子束传输中所熟悉的一些类似的技术。我们描述的情况下，光束线是由线性聚焦和散焦部分，以及孔径的过程。我们提出了一个紧凑的表示涉及线性变换和卷积的光束线地图。我们创建了一个1：1的成像系统（4f系统），在像平面上有一个单缝，并观察其下游的辐射。我们沿着这个样品光束线传播高斯光束和波荡器辐射，从当前和未来的超低发射度光源中提取参数。我们推导出一个解析表达式的部分相干高斯的情况下，包括通过一个单一的狭缝孔径。我们基准维格纳函数计算的解析表达式和部分相干计算的同步辐射车间（SRW）代码。
2020-09-17 physics.acc-ph
Interpretation of transverse tune spectra in a heavy-ion synchrotron at high intensities
在GSI重离子同步加速器SIS-18上安装了两套不同的调谐测量系统。使用这些快速灵敏的系统可以获得高精度的调谐光谱。除了机器调谐外，光谱还包含与强度相关的相干调谐位移和非相干空间电荷调谐位移的信息。空间电荷调谐位移是从观测到的同步加速器卫星的位移位置与空间电荷的头-尾本征模的解析表达式拟合而得。此外，从测量的头-尾模式结构中提取色度。测量的结果提供了实验证据的重要性，空间电荷效应和头-尾模式的横向光束信号在高强度的解释。
2012-12-10 physics.acc-ph
