Effect of Cooling Water on Stability of NLC Linac Components
对NLC直线加速器各部件（加速结构、梁和四极杆）的垂直振动进行了实验和分析研究。计算中考虑了加速结构和四极子中的结构共振和冷却水引起的振动等影响。实验数据进行了比较与分析预测和模拟使用ANSYS。一个设计，结合适当的解耦结构振动的直线加速器四极，正在追求。
2002-11-05 physics.acc-ph
Studies of the superconducting traveling wave cavity for high gradient LINAC
使用每个单元具有小相位提前的行波（TW）加速结构而不是驻波可以提供超导直线加速器中加速梯度的显著增加。在相同的表面电场和磁场条件下，TW段的加速梯度比TESLA形驻波腔的加速梯度大1.2-1.4。最近的L波段单细胞腔与波导反馈的测试表明，在一个单一的细胞ILC型腔从同一制造商的梯度相媲美的加速梯度。本文介绍了下一阶段的3单元TW谐振环的发展，将在行波制度进行测试。主要的模拟结果的微音和洛伦兹力失谐（LFD）也被认为是。
2015-02-06 physics.acc-ph
Beam dynamics and wake-field simulations for the CLIC main linacs
CLIC直线对撞机的目标是加速多束电子和正电子，并使它们在3 TeV的质量中心碰撞。这些聚束将通过X波段直线加速器加速，加速频率为12 GHz。每个束容易激发每个直线加速器的加速腔内的尾场。尾流场的横向分量如果不加抑制，会稀释束流发射度。目前的CLIC设计依赖于这些尾流场的重阻尼，以改善尾流场对束流发射度的影响。在这里，我们提出了初步的结果，在这些结构中的远程尾场的模拟和束动力学模拟。特别是，进行详细的模拟，由于最初注入的光束从腔的电中心与现实的偏移的发射度稀释。
2008-10-15 physics.acc-ph
Preliminary RF design of an X-band linac for the EuPRAXIA@SPARC_LAB project
在INFN-LNF的EUPRAXIA@ EUPRAXIA_LAB设施升级的框架内，预计将采用高梯度直线加速器。最合适的选择之一是在X波段实现。对加速结构和动力分配系统进行了初步设计研究。它是基于0.5米长的行波（TW）加速结构，工作在2π/3模式，并通过速调管和脉冲压缩机系统。给出了结构和直线加速器的主要参数，给出了直线加速器的基本布局。
2018-01-02 physics.acc-ph
Accelerating Structure design and fabrication For KIPT and PAL XFEL
ANL和国家科学中心“哈尔科夫物理技术研究所”（NSC KIPT，哈尔科夫，乌克兰）共同提出设计和建造一个100 MeV/100 KW直线加速器，将用于驱动中子源次临界组件。目前，高能物理研究所（IHEP，中国北京）的团队在KIPT几乎组装好了直线加速器。本文将介绍直线加速器加速系统的设计和测量结果。
2014-07-24 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
An alternate design for CLIC main linac wakefield suppression
CLIC的主加速结构的当前设计是基于Q为~10的重阻尼（WDS）。在这种情况下，尾流场抑制需要将阻尼材料定位在相对靠近加速单元的位置。在这里，我们提出了一种替代设计的主要加速结构。我们失谐的最低偶极子带规定一个高斯分布的细胞参数和考虑适度阻尼Q~500，以防止重相干的模式，在这种情况下，阻尼材料可以位于一个扩展的距离从加速结构。实现良好阻尼尾流场的程序进行了说明。结果阐明了各种设计，包括目前正在开发的一个，将射频。击穿、脉冲表面加热和束流动力学约束。
2009-03-11 physics.acc-ph
A High Phase Advance Damped and Detuned Structure for the Main Linacs of Clic
CLIC的主要加速结构设计为在100 MV/m的平均加速梯度下运行。加速频率优化到11.994GHz，相位超前主加速模2π/3。适度阻尼和失谐结构（DDS）的设计正在研究作为一种替代强阻尼的WDS设计。这两种设计都基于标称加速相位提前。在这里，我们探讨高相位提前（HPA）结构，其中的射频场的群速度相比，标准的（2π/3）结构降低。电击穿强烈依赖于基模群速度。因此，预期在HPA结构中不太可能发生电击穿。我们报告的CLIC_DDS_HPA结构，设计工作在5π/6相位提前每单元的基模和偶极模的研究。本文还研究了标准结构和高功率放大器结构中的高阶偶极模。
2010-10-03 physics.acc-ph
Investigation of an alternate means of wakefield suppression in the main linacs of CLIC
我们报告的CLIC加速结构中的远程尾场的抑制。采用强失谐和适度阻尼。在这些初始设计研究中，我们专注于CLIC_G结构，并强制实施300和500的适度Q。我们保持了约1 GHz的偶极子带宽指定的击穿限制在一个修改后的结构，CLIC_DDS。电路模型，这有利于快速设计的歧管槽耦合到主加速电池，描述。
2009-06-19 physics.acc-ph
Optimization of Superconducting Linac for Proton Improvement Plan-II (PIP-II)
PIP-II是费米实验室综合体的重要升级，将为LBNF的国际深地下中微子实验提供世界上最强的高能中微子束，并支持费米实验室的广泛物理计划。最终，PIP-II超导直线加速器将能够将$H-$ CW束加速到800 MeV，平均功率为1.6 MW。为了以如此高的功率运行直线加速器，必须严格控制束流损耗和束流发射度增长。在本文中，我们提出了一个强大的和有效的物理设计的PIP-II直线加速器超导部分的直线加速器选项的全局优化的结果。我们还研究了偶极校正器的非线性场对光束质量的影响，并通过统计分析得出了对场质量的要求。最后，我们评估需要纠正四极聚焦产生的半波，单辐加速腔。我们评估了通过改变直线加速器聚焦场的极性来控制机器中束流耦合的可行性
2022-09-06 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
Design and performance of the LLRF control system for CSNS LINAC
中国空间中子源直线加速器设计的束流能量为81MeV，第一阶段峰值电流为15mA。81MeV直线加速器的射频电源系统需要8个射频电源单元，每个单元都有一个独立的数字低电平射频（LLRF）控制系统，用于稳定加速场的幅值和相位，并使束流损失最小化。在束流调试过程中，LLRF控制系统8个在线单元运行稳定可靠，加速场控制精度满足束流调试要求。在无束流加载的情况下，磁场幅值和相位的变化小于$\pm$ 0.2%和$\pm$ 0.2 $^\circ$，在10mA束流加载的情况下，磁场幅值和相位的变化小于$\pm$ 0.5%和$\pm$ 0.5 $^\circ$，远优于$\pm$ 1%和$\pm$ 1 $^\circ$的设计要求。
2019-09-25 physics.acc-ph
Test of accelerating structure for VEPP-5 preinjector
预注入器VEPP-5电子直线加速器由两个能量为300 MeV和510 MeV的直线加速器组成，包括14个加速结构[1]。第一个加速结构，两个直线加速器的平均加速率增加到25-30 MeV/m，其他常规部分达到17-20 MeV/m。本文介绍了3米长加速结构的基本试验结果。电子束的平均加速率达到35 MeV/m。电子束能量可达105 MeV。
2000-08-17 physics.acc-ph
Study of Nonlinearities and Small Particle Losses in High Power Linac
俄罗斯加速器中心开发的高功率直线加速器的概念是基于使用独立定相的SC谐振器，它们之间有四极透镜。谐振器的类型和参数以及聚焦结构沿着直线加速器变化，以优化束流动力学和直线加速器的特性。利用计算机模拟软件SPECIION，对直线加速器中束流在三维加速场和聚焦场中的演化进行了研究。模拟包括所有的非线性外部场和空间电荷力。基于粒子轨迹的光谱特性分析，对粒子束中的粒子损失进行了估算。
2000-08-22 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
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
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
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
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
H-Mode Accelerating Structures with PMQ Beam Focusing
我们已经开发出高效率的正常传导RF加速结构相结合的H模式谐振腔和横向光束聚焦的永磁四极杆（PMQ），光束速度的范围内的百分之几的光速。叉指H模（IH-PMQ）结构的并联阻抗比传统漂移管直线加速器的并联阻抗高10-20倍，而横向尺寸小4-5倍。结合3-D建模的结果-电磁计算，多粒子束动力学模拟与高电流，和热应力分析-为IH-PMQ加速器罐。在坦克的加速场分布进行调整，以提供最佳的传播50 mA的氘核束使用耦合迭代的电磁和束动力学建模。测量的IH-PMQ坦克的冷模型显示出良好的协议与计算。H-PMQ加速结构可以用于离子直线加速器的前端，也可以用于独立应用。
2011-04-19 physics.acc-ph
Beam Dynamics and Tolerance Studies of the THz-driven Electron Linac for the AXSIS Experiment
由太赫兹脉冲供电的介质加载直线加速器是汉堡DESY的“阿秒X射线科学：成像和光谱学”（AXSIS）项目的关键部分之一。与传统加速器一样，AXSIS直线加速器的相速度被设计为等于光速，在这种情况下，这是通过调整电介质层的厚度和真空通道的半径来实现的。因此，结构制造误差将导致束流动力学和束流质量的变化。此外，束团注入中的误差也会影响加速过程，并可能导致直线加速器壁上的束流损失。本文数值研究了AXSIS直线加速器中电子束加速的过程，考虑到上述误差。粒子跟踪模拟使用代码ECHO，它使用低色散算法的字段计算，是专门为介质加载加速结构。
2018-02-26 physics.acc-ph
Asymmetric Dual Axis Energy Recovery Linac for Ultra-High Flux sources of coherent X-ray/THz radiation: Investigations Towards its Ultimate Performance
为了使相干高亮度和强度的THz和X射线辐射源被大学或工业研发实验室接受，需要真正紧凑、高电流和高效的粒子加速器。对紧凑性和效率的需求可以通过超导RF能量回收直线加速器（SRF ERL）来满足，其允许有效地最小化占地面积并最大化系统的效率。然而，这样的设置受到再生射束中断（BBU）不稳定性的影响，这限制了射束电流并且可能终止射束传输以及能量回收。本文提出并讨论了一种加速腔和减速腔共振耦合的非对称结构的同步辐射场ERL。在这种类型的SRF ERL中，电子聚束通过加速和减速腔一次，正如我们在这种情况下所示，再生BBU不稳定性可以最小化，从而实现高电流。我们通过分析和数值模型研究了这种非对称ERL中的BBU启动电流，并讨论了这种系统的性质。
2016-07-07 physics.acc-ph
Visual, Optical and Replica Inspections: Surface Preparation of 650 MHz NB Cavity for PIP-II Linac
本研究针对铌超导射频腔表面缺陷等影响性能的问题，报道了用于PIP-II直线加速器650 MHz腔体的目视、光学及复制品显微扫描等表面检测方法，以及配套的表面抛光修复工艺，以保障腔体的射频性能。
2023-07-19 physics.acc-ph
A hard open X-band RF accelerating structure made by two halves
下一代高梯度直线加速器需要新型的加速结构，这种加速结构紧凑、鲁棒且具有成本效益。直线对撞机领域已经启动了专门的研究和开发。本文重点介绍了技术发展，旨在展示新的焊接技术和相关应用的可行性，以受益于由硬铜合金制成的加速结构的优越的高梯度性能。我们提出的结构几何形状允许得到一个高的纵向并联阻抗的加速模式，并增加模式分离频率。
2021-09-08 physics.acc-ph
An efficient solution for accelerating very high intensity beams in the low and medium energy regime
利用0°同步相位，KONUS（“组合0°结构”，翻译自德语“Kombinierte GradGrad Struktur”）束流动力学策略能够在低和中能区使用无透镜的细长漂移管实现长加速段。它已经成功地实现了世界范围内许多布局紧凑，束流性能良好的室温H型直线加速器。在本文中，这种解决方案的进一步发展，即结合KONUS动力学与年轻的超导CH（交叉H型）结构，用于加速非常高的强度束。新的解决方案的效率已被证明为150毫安，6兆瓦的氘核直线加速器进行系统的设计研究。
2019-04-10 physics.acc-ph physics.app-ph
EUPRAXIA@SPARC_LAB: Beam Dynamics studies for the X-band Linac
在Eupraxia设计研究的框架内，已提议在INFN的Frascati（意大利）实验室实现先进的加速器设施EUPRAXIA@ EUPRAXIA_LAB。两个先进的加速方案将被应用，即一个最终的高梯度1 GeV的X-波段直线加速器与等离子体加速阶段一起提供加速梯度的GeV/m的顺序。预计自由电子激光方案将产生3-10 nm范围内的X射线束。500太瓦激光系统也预见到电子和离子生产实验和康普顿背散射相互作用的计划与提取光束线在中间电子束能量的中子束和太赫兹辐射生产。在直线加速器的电子束动力学研究在这里一起提出的初步机器布局。
2018-01-30 physics.acc-ph
Fabrication and cold test of prototype of spatially periodic radio frequency quadrupole focusing linac
中国科学院近代物理研究所研制了一台频率为325 MHz的空间周期射频四极聚焦直线加速器样机，该样机有望成为强流直线加速器的前端元件。它由一系列交替交叉H型漂移管和射频四极部分。由于其特殊的几何形状，腔体的加工是其工程开发和应用的主要障碍。在本文中，我们报告了详细的机械设计，这种结构，并描述了其制造过程，包括加工，装配和检查。场分布的测量通过珠拉技术。结果表明，加速场和聚焦场的场误差都在可接受的范围内。提出并验证了这种新结构的调谐方案。详细介绍了冷态试验过程和结果。该样机的研制为空间周期射频四极结构的应用提供了有价值的指导。
2021-01-15 physics.acc-ph
Muon Acceleration Concepts for NuMAX: 'Dual-use' Linac and 'Dogbone' RLA
我们总结了目前的状态，μ子加速的概念，旨在未来的中微子工厂。这些研究的主要目的是通过探索冷却系统的复杂性和加速器复合体的可接受性之间的相互作用来降低总体成本，同时保持性能。为了确保短寿命的μ子有足够的存活，加速必须在高平均梯度下发生。对大的横向和纵向接受度的需要将加速系统的设计驱动到初始低的RF频率，例如，325 MHz，然后随着横向尺寸随着能量的增加而缩小，其增加到650 MHz。在这些频率下的高梯度正常传导RF腔需要极高的峰值功率RF源。因此，超导RF（SRF）腔被选择。我们考虑两个成本效益的方案，用于加速μ子束的可分级中微子工厂：探索所谓的“两用”直线加速器的概念，其中相同的直线加速器结构用于加速H负和μ子，或者，一个基于多通（4.5）“狗骨”RLA的SRF高效设计，可扩展到多通FFAG类弧。
2017-08-03 physics.acc-ph
Beam Dynamics Framework Incorporating Acceleration to Define the Minimum Aperture in Two Focusing Schemes for Proton Radiotherapy Linac
本文提出一个包含加速效应的横向束流动力学框架，用于质子放疗直线加速器，通过解析求解类FODO方案和最小孔径方案，实现束流尺寸控制与最小孔径定义。
2024-03-15 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
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
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
Manifold Damping Of Wakefields In High Phase Advance Linacs For The NLC
在SLAC与KEK合作设计、制造和测试的早期RDDS（圆形阻尼失谐结构）[1，2]已被证明可以成功地阻尼尾流场。然而，已经发现在这些结构中发生电击穿，这使得它们在期望的梯度下不可操作。最近的结果[3]表明，降低加速模式的群速度可以减少电击穿事件。为了保持每个结构的填充时间，已经选择了高同步相位超前（150度，而不是先前NLC设计中使用的120度）。在这里，尾流场的阻尼进行了分析。讨论了流形阻尼和结构单元频率交错的问题。这些尾流场对单元和整个结构施加对准公差。进行公差计算，并将其与分析估计值进行比较。
2002-06-28 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
Generator-Invertor-Dumper System of Electron (Positron) Bunches Moving in Cold plasma for Development of Strong Accelerating Electric Field
结果表明，在具有一定密度的冷等离子体中运动的电子（正电子）束团系统中，可以获得高的加速梯度。这些组合的聚束系统不会在它们后面产生尾流场，并且可以以周期性的顺序穿过等离子体柱。在一维方法中进行了数值和解析的考虑，（当其横向尺寸大于等离子体波长时，可以应用于有限系统，除以$2π$）。以典型参数的阿贡尾场加速器和感应直线加速器为例，讨论了通过测量预测的能量增益进行实验检验的可能性。
1997-01-13 physics.acc-ph
Linear accelerators
射频直线加速器可用作同步加速器的注入器，也可用作产生强粒子束的独立加速器，因为它们能够以高重复率加速高束流。本讲座介绍了它们的主要特点，回顾了直线加速器中使用的不同类型的加速结构，并介绍了直线加速器束流动力学的主要特点。在此基础上，提出了现代质子直线加速器的结构，特别强调了高能和高束流功率的应用。
2013-03-27 physics.acc-ph
SRF cavity geometry optimization for the ILC with minimized surface e.m. fields and superior bandwidth
ILC的主直线加速器由基于TESLA设计的九个单元腔组成。为了便于达到更高的梯度，我们重新设计了腔体形状。这导致表面电场与加速场之比（Es/Ea）和磁场与加速场之比（Bs/Ea）都减小，与几种当前设计相比。加速模式的带宽也被优化。这种新的形状，我们称之为新的低表面场（NLSF）设计，承担与一郎，再入和LSF设计的比较。
2009-06-19 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
Towards Reliable Acceleration of High-energy and High-intensity Electron Beams
KEK电子直线加速器升级到8 GeV，用于KEK B工厂（KEKB）项目。在升级后的直线加速器的调试过程中，即使继续SOR环注入，我们也实现了每束10 nC（6.24 x 10^10）的初级电子束，达到了3.7 GeV的正电子产生。这可以被归类为最亮的S波段直线加速器之一。KEKB环自1998年12月建成以来，3.5GeV和8GeV电子束注入性能良好。此外，我们已经成功地在KEKB的高强度光束和两个SOR环的光束之间切换，具有足够的再现性。在KEKB环开始调试后，我们启动了一个项目，以进一步稳定强流束的强度和质量，并完成了对每一个可能的方面的调查。
2000-09-11 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
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
High-Brightness Beams from a Light Source Injector: The Advanced Photon Source Low-Energy Undulator Test Line Linac
利用现有的直线加速器，特别是光源注入器，进行自由电子激光（FEL）实验变得越来越普遍，这是因为人们希望在更短的波长下测试自由电子激光。高增益自由电子激光器所要求的高亮度、高电流束流，使大多数现有的直线加速器在设计上无法满足其技术要求。此外，需要专门的诊断，特别是拍摄到拍摄的数据采集，需要大量的修改和升级传统的直线加速器。为了产生和表征高亮度光束，对先进光子源（APS）注入器直线加速器进行了改进。具体地说，努力已被定向在产生光束中使用的低能量波荡器测试线（LEUTL）自由电子激光在支持第四代光源的研究。本文介绍了530 nm自由电子激光器自放大自发发射（SASE）运行的直线加速器技术和诊断能力的改进。最近的结果，包括技术系统的改进和电子束测量技术的细节，将进行讨论。直线加速器能够将束流加速到650 MeV以上。使用的标称自由电子激光束参数如下：217 MeV能量; 0.1-0.2%均方根能量扩展; 4-8 μ m归一化均方根发射度; 80-120 A峰值电流，来自0.2-0.7 nC电荷，2-7 ps FWHM聚束。
2000-08-12 physics.acc-ph physics.ins-det
A SW Ka-Band Linearizer Structure with Minimum Surface Electric Field for the Compact Light XLS Project
对于用于研究、工业和医疗应用的下一代直线加速器，存在对能够实现更高梯度和更紧凑尺寸的加速结构的强烈需求。在Compact Light XLS项目的框架中，需要超高梯度高次谐波RF加速结构用于纵向空间相位的线性化。为了确定最大的可持续梯度在正常进行射频供电的粒子束加速器具有极低的射频击穿的概率，调查正在进行中的Ka波段政权使用短路加速结构。我们在这里报告的电磁设计的紧凑型线性化驻波（SW）加速结构8厘米长的$π$模式，三次谐波相对于直线加速器频率（11.994 GHz）与100 MV/m的加速梯度和最小表面电场。利用著名的SuperFish、HFSS和CST计算软件进行了数值电磁研究。
2020-03-05 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
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
The impact of high-dimensional phase space correlations on the beam dynamics in a linear accelerator
本研究针对强子束流在RFQ结构中产生的仅六维相空间可见的横纵相关性问题，评估人为去相关对SNS直线加速器和BTF束流动力学的影响，发现加速初期真实分布与去相关副本演化趋同，说明低维投影或可满足高功率直线加速器的详细预测需求。
2023-10-06 physics.acc-ph
An Advanced NCRF Linac Concept for a High Energy e$^+$e$^-$ Linear Collider
我们已经探索了一个先进的正常传导射频（NCRF）的C波段直线加速器（直线加速器）结构的概念，以实现高梯度，高功率e $^+$ e $^-$直线对撞机在TeV级。这项设计研究代表了第一次全面的调查新兴的一类分布式耦合加速器拓扑结构探索标称腔的几何形状，频率和温度的操作。该结构具有内部歧管，用于将RF功率分别分配到每个电池，允许完整的结构几何形状设计为高分流阻抗和低击穿。在操作约束优化，我们发现，这是有利的结构直接由液氮（LN）冷却，进一步增加了并联阻抗。这一设计过程的关键部分是成本优化，这在很大程度上取决于峰值RF功率的成本。分布式耦合结构在低温温度和标称工作梯度120 MeV/m的第一次操作也被提出，证明了实现高梯度性能与低温冷却正常传导加速结构的可行性。
2019-04-07 hep-ex physics.acc-ph
Multi-Bunch Dynamics in RF Photoinjectors Through an Envelope Equation Approach
由超导直线加速器驱动的自由电子激光要求产生、加速和传输高电荷、高重复频率和低发射度的聚束串。已经开发的SC直线加速器中的束流动力学建模的数值模型，现在已被扩展到治疗射频枪的光阴极聚束产生的适当描述。该模型算法是基于一个耦合的牛顿和麦克斯韦方程组下的一个缓慢变化的包络线近似的模式振幅的时间演化的加速结构和一组束切片的包络线方程描述的积分。用这种方法可以研究梁的加载效应和高阶模态的激励。作为一个特殊的设计TTF-FEL注入器的应用程序，并根据不变的包络概念的优化进行了讨论，在单束团计算的框架相比，其他多粒子代码的结果。
1998-07-22 physics.acc-ph
An accelerator scenario for hard X-ray free electron laser joint with high energy electron radiography
为了研究材料的动态响应和流体动力学的物理机制，提出了一种可应用于硬X射线自由电子激光和高能电子照相的加速器方案。该加速器主要由12 GeV直线加速器、波荡器分支和eRad束线组成。为了同时利用XFEL和eRad对样品的动力学行为进行现场和实时的表征，直线加速器必须能够在相同的工作模式下对两种束流进行加速。结合真空和锥形技术，波荡器分支可以在42 keV的0.1%带宽内产生超过1 E11个光子/脉冲。最后，提出了1：10比例的eRad放大光束线作为扩大视场和密度识别能力的重要补充工具。
2016-01-25 physics.acc-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
Terahertz-driven linear electron acceleration
电子加速器的成本、尺寸和可用性取决于可实现的加速梯度。传统的高亮度射频（RF）加速结构以30-50 MeV/m的梯度工作。用光学或红外源驱动的电子加速器已经证明了比用常规RF结构可实现的加速梯度高几个数量级的加速梯度。然而，激光驱动的尾场加速器需要强飞秒源和直接激光驱动的加速器，并且由于操作的短波长而遭受低聚束电荷、亚微米公差和亚飞秒定时要求。在这里，我们展示了第一个线性加速的电子与keV的能量增益使用光学产生的太赫兹（THz）脉冲。太赫兹驱动的加速结构使得高梯度电子或质子加速器具有简单的加速结构、高重复率和每束团显著的电荷。将加速器的操作频率增加到THz频带中允许由于减少了关于击穿和脉冲加热的复杂性而大大增加的加速梯度。采用全光学方法在THz频段实现了GV/m范围内的电场。随着最近在经由稍微亚皮秒脉冲的光学整流产生THz脉冲方面的进展，特别是在转换效率和多周期脉冲方面的改进，使加速梯度比常规直线加速器（LINAC）增加两个数量级已经成为可能。这些具有极短电子束的超紧凑THz加速器具有巨大的潜力，可以对自由电子激光、未来的线性粒子对撞机、超快电子衍射、x射线科学以及x射线和电子束的医学治疗产生变革性影响。
2015-03-09 physics.acc-ph
A High Current Proton Linac with 352 MHz SC Cavities
本文提出了一种采用超导β梯度、CERN型、四腔、352 MHz的10-120 mA质子直线加速器的方案。机器的高能量部分（100 MeV-1 GeV）被分成三个β梯度部分，并通过周期性双合线阵列提供横向聚焦。所有参数，如耦合器中的功率和腔中的加速场，都在操作机器中实现的现有技术范围内。建议在30 mA束流操作的第一阶段，而升级的机器，以120 mA的操作，可以获得增加的速调管和耦合器的数量每个腔。额外的耦合器端口（最多四个）将集成在腔体设计中。初步计算表明，考虑到352 MHz结构的宽孔径，束流传输是可行的。对于超导高能段（100 MeV-1 GeV），120 mA扩展的资本成本小于100 M $ at 10 mA, reaching up to 280 M$。建议的机器的高效率，达到50%，在15毫安，使其成为一个很好的候选人，拟议的核废物焚烧设施和能量放大器的研究。
1996-09-14 acc-phys physics.acc-ph
The Ka-Band High Power Klystron Amplifier Design Program of INFN
在紧凑型光XLS项目的框架中，要求在主LINAC频率的三次谐波上工作的短的超高梯度线性化器。增加梯度和减小尺寸是XLS和所有下一代直线加速器的要求。实际上，需要在Ka波段范围从100到150 MV/m的超紧凑正常传导加速结构来实现用于研究、工业和医疗应用的超高梯度。为了满足这些严格的要求，具有RF功率输出和高效率的适当Ka波段速调管的R $\&$ D是强制性的。这篇文章报道了一种可能的速调管放大器管的设计，该速调管放大器管提供并输出36 GHz的信号以馈送相空间线性化器，同时在输入端接收在12 GHz振荡的低电平信号;这是LINAC频率。所提出的结构达到42 $\%$的效率和20 MW的RF功率输出。本文还讨论了高功率直流电子枪、电子束聚焦通道和射频电子束动力学。
2021-04-23 physics.acc-ph
Successful High Power Acceleration of the HSC Type Injector for Cancer Therapy in IMP
在此基础上，研制了一种将射频四极杆结构和漂移管结构组合在一个叉指H腔中的混合单腔直线加速器，并将其组装成用于治癌同步加速器的原理验证型注入器。HSC直线加速器的注入方式采用了直接等离子体注入方案（DPIS），该方案被认为是目前唯一能加速激光离子源（LIS）产生的强流重离子束的方法。HSC的输入束流被设计为20毫安（mA）C6+离子。数值模拟结果表明，该加速器可以加速6 mA的C6+离子束，满足治癌所需粒子数（108~9个/脉冲）的要求。该注入系统采用了DPAS方法的HSC注入器，可以省去现有的多匝注入系统和剥离系统，并可以使现有同步加速器磁体的束管尺寸缩小，从而降低同步加速器的整体成本（估计数百万美元）。详细的测量和评估组装的HSC直线加速器，并使用LIS与DPIS的高功率测试的结果，本文报道。
2015-03-25 hep-ex physics.acc-ph
