Transverse Emittance and Emittance Measurements
Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY)（德国电子同步加速器）
介绍横向发射度的迹空间描述及其与Courant-Snyder形式和第二矩束矩阵的关系，并阐述利用轮廓测量、掩膜、漂移、四极透镜扫描和横向偏转结构等诊断方法将角分布或切片信息转换为可测束斑尺寸的实验原理。
2026-06-23 physics.acc-ph
Slice Emittance Preservation and Focus Control in a Passive Plasma Lens
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Lund University（隆德大学）；University College London（伦敦大学学院）；Universität Hamburg（汉堡大学）；John Adams Institute, Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系约翰亚当斯研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究通过实验展示被动等离子体透镜在强聚焦下保持高亮度束流的切片发散度，并实现对焦点参数的控制。
2026-07-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ultrafast laser pulse heating of metallic photocathodes and its contribution to intrinsic emittance
在双温度模型下，利用射频光注入器工作中的注量和脉冲长度，计算了强激光脉冲对铜光阴极电子分布的加热。利用光阴极本征发射度和量子效率的有限温度扩展关系，计算了同一光发射激光脉冲引起的发射度随时间的增长。这种激光加热被认为限制了使用短激光脉冲和低量子效率金属光电阴极的光电注入器可实现的本征发射率。提出了一种在标准1.6单元S波段电子枪中进行的泵浦-探测光阴极实验，模拟结果表明，激光加热引起的聚束内随时间变化的热发射度调制可以持续到下游几米，并且原则上可以使用切片发射度诊断法进行测量。
2016-08-22 physics.acc-ph
Direct measurement of sub-10 fs relativistic electron beams with ultralow emittance
通过将超快（$\sim$ 100 fs）激光脉冲紧密聚焦在1.6单元射频光注入器的阴极上，获得了每束具有$10^5$电子的超低发射度（$\leq20$ nm，归一化）电子束。利用小的初始纵向发射度，下游速度聚束腔被用来压缩束到$<10$ fs rms聚束长度。使用厚的高压偏转腔，这是非常适合测量超短的聚束时间进行测量，只要光束到达弹道纵向焦点在腔中心。
2017-03-10 physics.acc-ph
Transverse emittance measurement in 2D and 4D performed on a Low Energy Beam Transport line: benchmarking and data analysis
用两种最常用的发射度扫描仪测量了低能离子束的二维和四维横向相空间。本文介绍了两台发射度计的安装、调试、设置、实验和基准测试。我们比较了三个系列的测量结果，并提出了两个系统的优点和缺点。相空间平面之间的耦合，相关性和减轻有害影响进行了讨论。背景噪声和像差的轨迹空间的数字发射度测量和RMS计算的影响突出，特别是对于低密度光束和晕。本文介绍了一种新的数据分析方法，该方法采用降噪、滤波和重建发射度图。最后回顾了相空间理论的一些基本概念及其在束流输运中的应用。
2022-11-09 physics.acc-ph
Slices and Ellipse Geometry
讨论了SASE自由电子激光动力学中带电束输运中出现的新问题。未来器件的磁传输系统的优化需要与切片发射度和切片相空间分布相关的新概念。本文研究了SASE自由电子激光器输运器件中的电子束切片匹配和导引问题，讨论了匹配准则以及电子输运线的相关设计对自由电子激光输出性能的影响。分析了不同匹配策略对自由电子激光输出特性的影响。
2011-01-19 physics.acc-ph
Low-emittance tuning at the Cornell Electron Storage Ring
2008年，康奈尔电子/正电子储存环（CESR）由电子/正电子对撞机改装而成，作为国际直线对撞机（ILC）阻尼环的测试平台。CESR测试加速器（CesrTA）项目的主要目标之一是开发一种快速的低发射度调谐方法，该方法可以很好地扩展到大型环（如ILC阻尼环），并在2.085 GeV时实现10 pm的垂直发射度。本文讨论了在CesrTA开发的调谐方法，以实现低发射度的条件。基于光束的测量和校正的一次迭代需要大约10分钟。在2.085 GeV处获得了10.3 + 3.2/-3.4（sys）+/-0.2（stat）pm的最小垂直发射度。在各种配置和束能量中，校正技术通常在校正后实现约10 pm的垂直发射度，RMS耦合<0.5%。测量的垂直色散主要由束流位置监测系统控制。发射度测量中的不确定性的传播进行了详细描述。模拟建模的影响，磁铁失调，BPM的错误，和发射度校正算法表明，剩余的垂直发射度测量的调谐过程的结论是由源以外的光学误差和失调。
2014-04-02 physics.acc-ph
Transverse beam emittance measurement by undulator radiation power noise
储存环中非相干自发同步辐射的匝间功率起伏一般取决于电子束团的6D相空间分布。在某些情况下，如果只有一个参数的分布是未知的，这个参数可以确定从这些功率波动的测量幅度。在这封信中，我们报告了一个绝对测量（没有自由参数或校准）的一个小的垂直发射度（5- 15 nm rms）的平光束的这种方法，在条件下，当它是无法分辨的常规同步加速器光束尺寸监测器。
2021-02-25 physics.acc-ph
The effects of injection beam parameters and foil scattering for CSNS/RCS
中国空间中子源（CSNS）采用H-剥离相空间涂绘法，用小发射度的直线加速器束流填充大环形接受腔。研究了CSNS快速循环同步加速器（RCS）的涂敷光束与注入光束参数的关系。模拟了不同动量扩展、发射度均方根值、束流匹配情况下的注入过程，得到了束流损失、99%发射度和发射度均方根值，并给出了注入束流参数的优化范围。研究了H-光束与剥离箔的相互作用，并对剥离箔的散射进行了模拟.在此基础上，计算了剥离效率，得到了合适的剥离箔厚度。研究了箔片上的能量沉积和箔片散射引起的束流损失。
2012-08-23 physics.acc-ph
Possibilities for reduction of transverse projected emittances by partial removal of transverse to longitudinal beam correlations
我们证明，如果在粒子束中，粒子的能量与它们的横向位置和动量之间存在线性相关（线性束流色散），那么通过选择非零晶格色散的静磁系统，总是可以减小横向投影发射度。当所有的光束色散都归零时，横向投影发射度的最大可能减少发生，并且所需的晶格色散的值完全由光束色散和光束均方根能量扩展的值定义，并且与任何其他二阶中心光束矩无关。除此之外，我们证明，或者，也可以使用晶格色散消除粒子的纵向位置和它们的横向坐标（线性光束倾斜）之间的线性相关性，但在这种情况下，晶格色散的解决方案是非唯一的，不能保证减少横向投影发射度。
2014-09-22 physics.acc-ph
MOE11 Emittance Growth from the Thermalization of Space-Charge Nonuniformities
注入线性聚焦通道的光束通常具有一定程度的空间电荷不均匀性。在一般情况下，注入粒子分布与系统的电荷不均匀性是不平衡的聚焦通道，并推出一个广泛的频谱集体模式。这些模式可以相位混合，并具有非线性波-波相互作用，在高空间电荷强度下，导致弛豫到以均匀密度分布为特征的更热的分布。这种热化可以将自场能量从初始空间电荷不均匀性转移到局部粒子温度，从而增加束相空间面积（发射度增长）。在本文中，我们采用了一个简单的动力学模型的连续聚焦通道，并建立在以前的工作，应用系统的能量和电荷守恒量化发射度增长与集体热化的初始方位对称，均方根匹配的光束与径向密度分布是中空或峰值。这种发射度的增长被证明是令人惊讶的适度，即使是高光束强度与显着的径向结构的初始密度分布。
2000-09-29 physics.acc-ph
Space Charge Driven Emittance Growth and the Effect of Octupoles in IOTA
费米实验室的可积光学测试加速器（IOTA）是一台小型机器，致力于广泛的前沿加速器物理计划。该计划的一个重要方面是研究可集成光学器件实现的共振自由调谐扩展的潜在好处，以存储和加速空间电荷重要的高强度质子束。在这方面，质子束流发射度增长和粒子损失机制的良好理解是必不可少的。假设标称设计参数，模拟表明，对于聚束束，发射度增长的大部分发生后立即注入，通常在几十圈。我们试图用一个简化的RMS失配理论来解释这种增长，并简要讨论了它的一些局限性和可能的改进。然后，我们将理论预测与使用PIC代码pyORBIT进行的模拟进行比较。为了进一步探索减缓发射度增长和减少粒子损失的方法，我们比较了两种光束匹配策略：（1）在注入点匹配（2）在$β_x = β_y$的非线性（八极）插入区域中心匹配。为了观察非线性如何影响发射度的增长，以及它是否占主导地位的增长，由于失配，我们跟踪两个不同的分布。最后，我们探讨了在准可积配置中使用八极子的潜力，以减轻使用各种初始分布在减少和全强度的增长。
2021-12-31 physics.acc-ph
Experimental results of the laserwire emittance scanner for LINAC4 at CERN
在LHC注入器升级（LIU）的框架内，新的LINAC 4目前正在调试，以取代欧洲核子研究中心现有的LINAC 2质子源。预计在2016年底完成后，LINAC 4将把H-离子加速到160 MeV。为了测量H型钢的横向发射度，提出了一种基于光剥离的测量方法。该系统将使用脉冲激光器进行操作，激光通过光纤传输，随后通过H光束的薄片进行聚焦。激光光子具有足够的能量来分离外层电子并产生H 0/e-对。在下游偶极中，所产生的H。粒子与未剥离的H-离子分离，并且用专用检测器测量它们的分布。通过聚焦激光扫描H光束，可以重建H光束的横向发射度.本文将首先讨论的概念，设计和模拟的激光器
2015-11-18 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
Improved envelope and emittance description of particle beams using the Fokker-Planck approach
针对 Vlasov 方程无法处理随机现象的问题，提出基于 Fokker-Planck 方程推导束流包络和发射度运动方程，包含温度平衡附加项，可估算储存环中束内散射导致的发射度增长率。
2026-11-04 physics.acc-ph
Superpower E-Beam Sources and Performance Estimates for Compact THz FELs
本文提出两种1.5-2 MV、100-200 A热阴极电子源方案，采用分级电极等设计实现低发射度与高压缩度，并基于此提供了紧凑型太赫兹FELs的性能估计。
2024-03-21 physics.acc-ph
Particle beam eigen-emittances, phase integral, vorticity, and rotations
粒子束本征发射度包括可以通过辛光学元件施加到束的均方根发射度的最低集合。对于实际相关的情况下，本文介绍了一种近似提供了一个非常简单和强大的横向本征发射度变化和光束相位积分之间的关系。这种关系极大地方便了本征发射度剪裁方案的建模。结果表明，本征发射度的差异是由束流的相位积分或涡量而不是角动量决定的。在近似中，任何光束都等效于两个以相同强度和不同符号的角速度旋转的物体。在[A. Burov，S. Nagaitsev和Y. Derbenev，Circular modes，beam adapters，and their applications in束流光学，Phys.Rev.E66，016503（2002）]。这里提出的新关系是一个互补的和生动的方法，提供了一个物理图片的性质，本征发射度的情况下，实际利益。
2021-04-14 physics.acc-ph physics.optics
Halo Coupling and Cleaning by a Space Charge Resonance in High Intensity Beams
结果表明，强流束的空间电荷赝八极子驱动的差共振不仅耦合束芯发射度，还导致束晕中的发射度交换，这与强流加速器中的束流损失有关.关于直线加速器，“主共振”kz/kxy =1（对应于圆形加速器中的蒙塔古共振2 Qx-2 Qy =0）可导致平面之间的晕圈的这种耦合和转移。即使芯发射度（rms）完全相等或几乎相等，也可能发生横向晕耦合到纵向平面（反之亦然）。这个晕轮论证证明了在直线加速器设计中的额外谨慎，包括考虑避免均分设计。然而，与此同时，该机制也可以通过将晕圈从纵向平面耦合到横向平面（其中局部刮擦是可访问的）中而有资格作为主动动态晕圈清洁方案。我们提出了半解析发射度耦合率，并表明，以前开发的直线加速器的核心稳定性图表可以扩展-使用的纵向横向晕发射度比-以表明其他地区的晕耦合可能是重要的。
2013-05-07 physics.acc-ph
A Polarized Electron RF Photoinjector Using the Plane-Wave-Transformer (PWT) Design
极化电子束现已在核物理和高能物理实验的粒子加速器中得到常规应用。这些光束目前产生的直流偏置光电子源结合射频斩波和聚束系统具有固有的高横向发射度。低发射率可以用射频枪产生，但真空环境到目前为止被认为太苛刻，不支持负电子亲和势GaAs光阴极。我们建议通过调整PWT射频光注入器来显著改善真空条件，以实现合理的阴极发射率和寿命。这种适应性也可以与特殊的光学器件相结合，这将导致在窄尺寸的归一化均方根发射度，可以低至10-8米的平光束。
2002-05-03 physics.acc-ph
Emittance-preserving acceleration of high-quality positron beams using warm plasma filaments
本研究通过三维粒子网格模拟，证明利用温等离子体使横向尾场线性化，可将几十纳米发射度正电子束的发射度保持到百分之一，而微米发射度束则增长百分之十，从而提升束质量。
2023-11-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Cold electron beams from cryo-cooled, alkali antimonide photocathodes
在这封信中，我们报告的冷电子束的产生使用的Cs3Sb光阴极生长的Sb和Cs的共沉积。通过冷却的光阴极到90 K，我们证明了一个显着减少的平均横向能量验证长期存在的猜测，晶格温度的贡献限制了平均横向能量或热发射度附近的光电发射阈值，打开新的前沿，在产生超亮光束。在90 K，我们实现了一个记录低的热发射率为0.2 $μ$米（均方根）每毫米的激光光斑直径从超快（亚皮秒）光阴极的量子效率大于$7\times 10^{-5}$使用可见光激光波长为690 nm。
2015-04-22 physics.acc-ph
Determining phase-space properties of the IHEP RFQ output beam using the RMS beam widths from wire-scanners
在IHEP实验后建立了一条束线，用于晕研究。为了确定的横向发射度和椭圆参数的激光输出光束，光束尺寸数据获得的前两个14线扫描仪。采用传递矩阵法和最小二乘法建立线性方程组，并进行求解。然后将解作为多粒子模拟中的初始束流参数来检验计算方法。结果表明，模拟的均方根光束尺寸与测量位置处的测量值之间的差异小于7%，这在我们的实验中是可以接受的。
2015-05-18 physics.acc-ph
GeV muon beams with picometer-class emittance from electron-photon collisions
未来μ子对撞机的挑战之一是产生携带高相空间密度的μ子束。特别是μ子束归一化的横向发射度是一个相关的品质因数，以满足光度的要求。一个典型的问题，影响所取得的横向发射度的μ子对撞机计划迄今为止考虑的是相空间稀释所造成的库仑相互作用的初级粒子传播到目标产生μ子。在这项研究中，我们提出了一种通过电子束和光子束相互作用在真空中产生μ子束的新方案。将质心能量设置为阈值的大约两倍（即大约$350$ MeV），经由μ子对产生反应（$e^-+γ\rightarrow e^-+μ^+/μ^-$）产生的μ子束的归一化发射度在很大程度上与碰撞电子束的发射度无关，并且基本上由μ子对产生中的横向动量的过量来设置。在没有任何其他机制的发射度稀释，产生的μ子束，具有几十个GeV的范围内的能量，其特征在于由一个超低的归一化的横向均方根发射度为几纳米拉德，对应于一个几何发射度低于$10$ pm拉德。这开辟了一种新的μ子对撞机范例的基础上的μ子源的设想与初级碰撞光束提供的$100$ GeV级能量恢复直线加速器与硬X射线自由电子激光相互作用。挑战是实现所要求的μ子对撞机的亮度，采用低μ子通量/电流结合超低发射率的策略，从而大大降低μ子束诱导背景的水平。
2021-06-06 hep-ph physics.acc-ph
High dimensional characterization of the longitudinal phase space formed in a radio frequency quadrupole
现代加速器前端几乎完全包括射频四极杆，用于初始捕获和聚焦低能束。纵向束流中的动力学定义了纵向束流参数。模拟的SNS与PARMTEQ播种与现实的LEBT分布产生一个2.5兆电子伏，40毫安的H-束的均方根发射度为130度keV。在测量中，纵向相空间的详细表征，包括一个新的纵向发射度的依赖横向坐标的研究。这项工作介绍了一种新的虚拟狭缝技术，提供子狭缝分辨率的能量谱仪，以及可视化的4D相空间数据的方法。通过模拟和测量，证实了射频谐振形成的聚束具有明显的内部关联结构。高维特征被证明是在定性协议。然而，测量的均方根发射度高达30%低于预测，更接近95度千电子伏的设计值。
2020-08-14 physics.acc-ph
CW SRF Gun generating beam parameters sufficient for CW hard-X-ray FEL
Stony Brook University（石溪大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁海文国家实验室）
本文展示了利用已运行10年的CW SRF电子枪结合聚束腔和弹道压缩，产生满足硬X射线FEL要求的100 pC、15 ps电子束，发射度达0.2 mm-mrad，为CW硬X射线FEL提供了一种基于成熟技术的替代方案。
2025-11-10 physics.acc-ph
Multi-Objective Optimizations of High Gradient C-band Photoinjector for High Bunch Charge Applications
本文针对1.6-cell C波段光电注入器，使用多目标遗传算法（MOGA）优化发射度与束团长度，并引入光阑保留明亮束流核心，使横向发射度降低超2倍，超越了相似束团电荷束流线的实验现状。
2025-09-14 physics.acc-ph
Photoinjector design for the LCLS
直线加速器相干光源的设计假设，一个低发射度，1-nC，10-ps的光束将可注入到15-GeV的直线加速器。建议的射频光阴极注入器，将提供一个150 MeV的光束与均方根归一化发射度为1毫米的横向和纵向尺寸是基于一个1.6细胞的S波段射频枪，配备了一个发射度补偿螺线管。助推器加速器位于与第一发射度最大值重合的束腰处，并且提供有~25 MeV/m的加速梯度，即，“新工作点”。“阴极激发所需的紫外脉冲将通过将钛宝石激光系统的输出增加三倍来产生，该激光系统由一个高度稳定的连续锁模振荡器和两个由一对Q开关Nd：YAG激光器泵浦的蝴蝶结放大器组成。大带宽的钛：蓝宝石系统适应所需的时间脉冲整形。详细的设计和支持模拟。
2001-11-06 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
A system for online beam emittance measurements and proton beam characterization
研制了一套在线测量束流发射度的系统。它被命名为$^{4}$ PrOB $\varepsilon$ aM（4-Profiler Online束流发射度Measurement），旨在使用多束流轮廓仪方法快速有效地测量发射度。该系统的核心由四个连续的UniBEaM轮廓仪组成，这些轮廓仪基于穿过光束的石英光纤。$^{4}$ PrOB $\varepsilon$ aM系统用于伯尔尼大学医院（Inselspital）IBA Cyclone 18 MeV回旋加速器产生的18 MeV质子束的表征研究。该机器用于日常放射性同位素生产和多学科研究，这是通过专门设计的束流传输线（BTL）进行的。测量了回旋加速器的横向有效值束流发射度随磁场、RF峰值电压和剥离器方位角等机器参数的变化。利用基于四极强度变化的方法测量了束流发射度。为了表征纵向动力学，测量了质子的能量分布。为此，开发了一种基于不同厚度的铝吸收体、UniBEaM检测器和法拉第杯的方法。结果是在MAD-X软件中开发的BTL模拟的输入。该工具允许在线调整机器参数，并针对特定应用优化光束特性。
2018-03-21 physics.acc-ph physics.ins-det
Extension of Busch's Theorem to Particle Beams
1926年，H. Busch对单个带电粒子沿纵向磁场区域运动给出了一个定理[H. Busch，Berechnung der Bahn von Kathodenstrahlen in axial symmetrischen electromagnetischen Felde，Z. 81（5）第974页，（1926）]。该定理将粒子的角动量与粒子回旋运动所包围的场线数量联系起来。本文将这一定理推广到多个粒子组成的非圆柱对称光束。导出了一个守恒量，它代表本征发射度、通过束区的磁通量和束均方根涡度之差乘以磁通量之和。跟踪模拟和分析计算，使用广义Courant-Snyder形式主义证实了扩展定理的有效性。新的定理已被应用于快速建模的实验与电子和离子束的横向发射度重新分区进行在费米实验室和GSI。
2017-09-27 physics.acc-ph
Chromatic Dynamics of an Electron Beam in a Plasma Based Accelerator
本文对等离子体加速器中的见证光束的色动力学进行了理论研究。我们推导出单粒子运动的电子在离子柱内的非线性，井喷尾流包括绝热阻尼和绝热变化的等离子体密度。利用这一点，我们计算了电子束的束矩和发射度的演变。我们的模型可以处理近任意的纵向相空间分布。我们包括在光束中的能量变化的影响，不完美的尾流负载，初始横向偏移的光束，光束和等离子体之间的失配。我们使用我们的模型，推导出解析饱和长度的投影，纵向切片，和能量切片发射度在不同的光束加载条件下。此外，我们表明，质心振荡和光斑大小的切片之间的变化和变化强烈依赖于梁加载。接下来，我们将展示如何在一个完整的等离子体源的密度斜坡的光束演变，并显示沿斜坡的等离子体密度的积分确定对光束的影响。最后，我们推导出几个简单的比例律，显示如何设计一个等离子体为基础的注入器，以产生一个目标束的能量和能量扩散。
2021-11-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Generation and Measurement of Sub-Micrometer Relativistic Electron Beams
近年来，低发射度电子束的产生受到了极大的关注。在X射线自由电子激光的要求下，光阴极注入器的发射度显著降低，束流亮度相应提高。同时，这对测量光束尺寸的仪器提出了越来越严格的要求。这些要求对于新型加速器的开发甚至更加严格，例如基于电介质结构或等离子体的激光驱动加速器，或者对于处于能量前沿的线性对撞机。我们在这里提出的产生和测量的亚微米电子束，在粒子能量为330 MeV，和一个聚束电荷低于1 pC。建立了一个在垂直面内具有几毫米β函数的电子束流光学。该光束的特点是通过一个线扫描仪，采用1微米宽的金属结构制造的电子束光刻在氮化硅膜。这里给出的最小（rms）光束尺寸小于500 nm。
2018-04-11 physics.acc-ph
Witness electron beam injection using an active plasma lens for a proton beam-driven plasma wakefield accelerator
有源等离子体透镜使用由通过等离子体的放电电流产生的磁场同时在水平和垂直平面上聚焦射束。使用100 T/m数量级的聚焦梯度，可以在短距离内获得5- 10 $μ$ m的光束尺寸。因此，有源等离子体透镜是用于等离子体尾场加速的有吸引力的元件，因为需要极小尺寸的见证电子束注入到等离子体尾场中以最小化发射度增长并提高捕获效率。当驱动电子束和见证电子束共同传播通过有源等离子体透镜时，必须考虑驱动电子束和见证电子束与等离子体之间的相互作用。在本文中，通过粒子模拟，我们讨论了使用主动等离子体透镜的电子束的最终聚焦的AWAKE运行2实验的可能性。证实了质子束团激发的等离子体尾波场的振幅即使在通过有源等离子体透镜后也保持不变。在透镜的等离子体密度斜坡区，见证电子束的发射度迅速增加。然而，当见证电子束具有100 pC的电荷、10 mm mrad的发射度和60 $μ$ m的聚束长度时，其发射度沿有源等离子体透镜的增长并不显著。对于小的发射度，如2毫米毫拉德，发射度的增长被发现是强烈依赖于RMS束的大小，等离子体密度，和多重库仑散射。
2021-12-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Accurate measurement of uncorrelated energy spread in electron beam
本文测量了欧洲X射线自由电子激光注入器截面上电荷为250 pC的电子束团的片能散。本文中考虑的两种方法是基于在横向偏转结构（TDS）后的色散部分的测量。第一种方法使用在不同的光束能量的测量。我们表明，适当的缩放的TDS电压与束能量的测量的均方根误差小于0.3 keV的能量扩展为6 keV。在第二种方法中，我们证明，保持光束能量恒定，但只调整光学，我们能够简化测量的复杂性，并降低均方根误差低于0.1千电子伏。测量的准确性证实了数值模拟，包括电子束传输效应和集体束动力学的电子束。在欧洲XFEL上测量的束流电荷为250 pC的切片能量分布比最近在瑞士自由电子激光上报道的相同阴极材料和束流电荷为200 pC的切片能量分布低近3倍。
2021-03-22 physics.acc-ph
Colliding ionization injection in a beam driven plasma accelerator
通过二维粒子模拟研究了在束流驱动等离子体尾流中，由反向传播的激光脉冲触发电离注入产生高质量电子聚束的方案。它表明，使用这种技术获得的电子聚束可以有非常小的切片能量扩展，因为每个切片主要是由电子在同一时间电离。另一个显著的优点是注射距离是可变的。通过调节驱动光束的发射时间或改变激光焦点位置，获得了归一化发射度为3.3 nm、片能量扩展为15 keV、亮度为$7.2\times 10^{18}$ A m $^{-2}$ rad $^{-2}$的聚束。这使得该方案成为产生用于第五代光源的高质量电子聚束的有前途的方法。
2015-10-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
