A multi beam proton accelerator
本文考虑了一个质子加速器，它包含七个独立的电子束，它们排列在加速器半径上。每束电流是一百毫安。加速器的初始部分由装配在公共屏中的屏蔽螺旋波导组成。加速频率：三百兆赫，高频功率二十五兆瓦，加速器长度六米。在达到6兆电子伏的质子能量后，使用具有方位角磁场的透镜的质子被收集在一个束中。进一步的电子束加速是在超导腔的阵列中进行的，超导腔的频率被调谐到1.3千兆赫。加速率等于每米20兆伏，高频功耗每米15兆瓦。
2015-09-09 physics.acc-ph
Accelerator beam phase space tomography using machine learning to account for variations in beamline components
本研究提出一种结合机器学习的加速器束流四维横向相空间重建技术，可同时估算磁铁强度误差，已通过CLARA实验数据验证，实现快速精准的相空间层析成像。
2024-05-16 physics.acc-ph
Resonant Laser Cooling of Circular Accelerator Beams
研究了相对论带电粒子环形加速器束流的共振激光冷却。结果表明，在给定外加电磁波振幅（小增益自由电子激光）的近似下，带电粒子束的发射度减小。在质量能量单位约为100的粒子能量场中，束流能量损失可以忽略不计。所发现的效应可用于各种加速器中带电粒子束的冷却。通过将冷却装置放置在加速器轨道的适当点中，可以实现显著的冷却速率。考虑了各种情况下的谐振激光冷却。这种带电粒子束冷却方法可以应用于电子和各种相对论重粒子束的圆形加速器，并且与任何其他冷却方法相比，具有显著的约3-4个数量级的冷却时间。
2004-11-01 physics.acc-ph
Progress Toward Doubling the Beam Power at Fermilab's Accelerator Complex
经过14个月的关闭加速器的修改和升级到位，使我们的主注入器光束功率加倍。我们将讨论过去的MI高功率操作和目前的进展，以增加一倍的功率。
2014-09-05 physics.acc-ph
History of accelerator neutrino beams
从质子加速器获得的中微子束于1962年首次运行。从那时起，中微子束被广泛用于粒子物理学，并以许多不同的方式发展。本文描述了各种中微子束的特性，并将它们与物理学研究和发现的历史发展联系起来。我们还讨论了未来中微子束仍在考虑的一些想法。
2019-12-05 physics.acc-ph
Beam Dynamics Simulation for the CTF3 Drive-Beam Accelerator
CERN的一个新的CLIC测试设施（CTF 3）将用于研究紧凑型线性对撞机（CLIC）的驱动光束产生。CTF3必须在几乎满载的结构中加速3.5 A的电子束。脉冲包含超过2000个聚束，每隔一个RF桶中有一个，并且具有超过一微秒的长度。基于FODO单元和三重态以及三重态，提出了驱动束加速器的晶格的不同选择。对横向稳定性进行了仿真，包括光束抖动、准直和基于光束的校正对横向稳定性的影响。
2000-08-18 physics.acc-ph
Tuning of LANSCE 805-MHz High-Energy Linear Accelerator with Reduced Beam Losses
抑制束流损失是高强度直线加速器成功运行的关键。从历史上看，侧耦合的805 MHz LANSCE直线加速器模块的场幅度和相位值是使用众所周知的delta-t调谐程序来保持的。通过使用匹配四极杆在具有加速器晶格的4D相空间中调整束椭圆来执行束与加速器的横向匹配。为了改善加速器的调谐性能和减少束流损失，需要对质子直线加速器束流能量沿加速器长度的斜坡进行控制。H-束能量的飞行时间测量现在被用于确认和改进沿着直线加速器的能量斜坡的总体控制。飞行时间方法利用在示波器处使用来自射束的直接信号的射束能量的绝对测量，以及当射束通过安装的delta-t拾取回路时测量的RF相位的差。采用了新研制的BPPM数据采集系统。沿着加速器的束流能量测量与相位扫描、速调管输出功率控制和Δ-t方法一起，允许加速器的调谐更接近于原始设计并减少直线加速器产生的损耗。文中详细介绍了改进后的整定过程以及整定和运行的结果。
2020-02-20 physics.acc-ph
Beam Test Facilities for R&D in Accelerator Science and Technologies
这是Snowmass关于加速器科学和技术研发的束流测试设施的白皮书，它被提交给加速器前沿的两个主题组：AF1和AF6。
2022-03-21 physics.acc-ph
Smallest vertical beam sizes achieved in high-energy accelerators
面向FCC-ee在40–182.5 GeV能量下实现30–50 nm垂直均方根束流尺寸的目标，报告汇总并比较了多个高能加速器项目的相关实验结果。
2025-06-14 physics.acc-ph
Beam halo from Touschek scattering in the KEK Accelerator Test Facility
束晕是强流加速器中限制机器性能和引起放射性活化的关键问题之一。束晕形成的清晰图像对于成功抑制不期望的束流损失是非常重要的。我们目前的数值和实验研究的横向和纵向晕在KEK加速器测试设备。在各种条件下的预测和观测之间的公平的一致性表明，Touschek散射是形成水平和动量晕的主导机制。
2021-09-14 physics.acc-ph
Accelerator and Beam Physics Research Goals and Opportunities
这份报告是两个预备研讨会的摘要，记录了国家加速器和束流物理研究计划的社区愿景。它确定了加速器和束流物理（ABP）领域的重大挑战，并记录了应对这些重大挑战的研究机会。该报告将用于制定加速器科学领域的战略研究路线图。
2021-01-25 physics.acc-ph
German Beams -- The Story of Particle Accelerators in Germany
本文回顾了德国粒子加速器设施的发展历史，指出其在标准模型建立过程中虽规模较小但贡献重要，补充了美欧大型实验室之外的全球加速器发展图景。
2024-05-06 physics.acc-ph
Beam power scale-up in MEMS based multi-beam ion accelerators
我们报告的多束RF线性离子加速器，形成从堆栈的低成本晶片的发展，并描述了使用120束阵列的束功率放大的状态。从120-子束提取柱提取的总氩离子电流为0.5mA。在每个RF间隙中测得的能量增益高达7.25 keV。我们提出了一种使用这种技术来实现离子电流>1 mA和离子能量>100 keV的材料加工应用的路径。
2021-05-22 physics.acc-ph
Characterization techniques for fixed-field alternating gradient accelerators and beam studies using the KURRI 150 MeV proton FFAG
在本文中，我们描述的方法和工具，用于表征150兆电子伏质子缩放固定场交变梯度（FFAG）加速器在京都大学研究反应堆研究所。所使用的许多技术是这类机器所独有的，因此与任何未来的FFAG加速器有关。第一次，我们详细进行了系统的研究，以提高光束质量的FFAG。以这种方式控制光束质量是至关重要的，以证明在未来的FFAG加速器的高功率操作。
2016-05-06 physics.acc-ph
Feasibility of OTR Imaging For Laser-Driven Plasma Accelerator Electron-Beam Diagnostics
我们报告的初步考虑使用线偏振光学跃迁辐射（OTR）的激光等离子体加速器（LPAs），如在德克萨斯大学奥斯汀分校的电子束的特征。这两个LPA在100 MeV和2-GeV下工作，目前估计归一化发射度为~ 1 mm mrad，束流发散度小于1/γ，束流尺寸在微米级确定。分析建模结果表明，使用这些OTR技术的LPA应用的可行性。
2018-05-10 physics.acc-ph
Electron Multi-Beams (Electron Grids, Electron Lattices and Electron Grates): New Elements for Accelerators
自20世纪90年代首次提出以来，电子透镜方法已被成功地发展并应用于Tevatron和RHIC等高能粒子对撞机。在这里，我们提出了一套新的电子多束元件（电子网格，电子晶格，电子栅等），采用许多光束在各种空间配置，可能随时间变化的电流。我们提出的主要原则的操作和生成这样的系统，并简要讨论了一组可能的应用在加速器。
2018-01-26 physics.acc-ph
Beam Physics of Integrable Optics Test Accelerator at Fermilab
费米实验室的积分光学测试加速器是一个电子储存环，旨在测试先进的加速器物理概念，包括实施非线性积分束流光学和光学随机冷却实验。该机器目前正在先进超导测试加速器设施中建造。在本报告中，我们介绍了该项目的目标和现状，并描述了机器设计的细节。特别是，我们专注于数值模拟设置的设计要求，并支持机器参数的选择。
2013-01-28 physics.acc-ph
Development of Virtual Accelerator Environment for Beam Diagnostics
为了保证大连紧凑光源（DCLS）直线加速器的正常运行，电子束团的测量和控制是至关重要的。为了测试控制算法和高级物理应用，基于ELEGANT和SDDS工具包构建了一个虚拟加速器环境。在此虚拟环境下验证了所需的束流参数测量和轨道控制工具。介绍了其设计思想和发展现状。
2014-02-26 physics.acc-ph
Intrinsic Stabilization of the Drive Beam in Plasma Wakefield Accelerators
驱动束流的软管不稳定性是影响等离子体尾场加速器稳定运行的主要问题。在这项工作中，我们表明，驱动光束的横向尺寸相当于等离子体吹出半径产生一个尾流与沿光束的变化聚焦，这导致了快速失谐的切片感应加速器振荡和抑制的不稳定性。这种固有的稳定原理提供了一种适用且有效的方法，用于抑制驱动梁的振荡，并允许稳定的加速过程。
2018-06-29 physics.acc-ph
Fast longitudinal beam dynamics optimization in x-ray FEL linear accelerators
对于下一代光源中的高效X射线自由电子激光（FEL）辐射来说，高峰值电流、平坦的纵向相空间电子束是理想的。为了获得这样的束流，需要包括线性和非线性效应的直线加速器（linac）的广泛设计。在本文中，我们提出了一个集总纵向束动力学模型的快速优化的电子束通过加速器的纵向相空间。该模型比现有的跟踪程序快得多，并且与全三维逐元素多粒子模拟也显示出良好的一致性。我们将此模型应用于一个并行的多目标差分进化优化程序，现有的LCLS-II超导直线加速器的设计，并获得了显着更高的核心峰值电流比原设计的最佳解决方案。
2019-08-09 physics.acc-ph
Machine Learning Based ROI Segmentation for Beam Imaging Diagnostics at Accelerators
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度理工学院乔德普尔分校）
针对传统束流感兴趣区域检测方法在非理想束流轮廓下可靠性不足的问题，开发机器学习方法实现像素级ROI识别，提升了挑战性条件下的鲁棒性与准确性，可应用于各类加速器的束流成像诊断。
2026-08-28 physics.acc-ph
Finding Beam Loss Locations at PIP2IT Accelerator With Oscillating Dipole Correctors
PIP 2 IT加速器在2014 - 2021年分多个阶段组装，以测试正在费米实验室建造的未来PIP-II直线加速器的概念和组件。在其最终配置中，PIP 2 IT将0.55 ms x 20 Hz x 2 mA H-束加速到16 MeV。为了确定加速器低能部分中束流损失的位置，其中辐射监测器是无效的，实施了使用振荡轨迹的方法。如果光束在孔径限制处被刮擦，则利用位于上游并同步振荡的两个偶极校正器移动其质心，在损失点下游的BPM和信号的频谱中的相应频率处产生线。沿波束线比较这些响应可以找到损失位置。本文介绍了在PIP 2 IT实施的方法和结果。
2022-09-07 physics.acc-ph
Mitigation of Space-Charge-Driven Resonance and Instability in High-Intensity Linear Accelerators via Beam Spinning
对于现代高强度直线加速器，众所周知的包络不稳定性和最近报道的四阶粒子共振强加了基本的操作限制（即，零电流相位超前应小于90度）。出于旋转飞行物体的稳定性，我们提出了一种新的方法，使用旋转光束，以超越这一限制。我们发现，旋转光束有一个内在的特性，可以抑制四阶共振对发射度增长和相关的包络不稳定性的影响。
2021-07-01 physics.acc-ph
Status and Plans for an SRF Accelerator Test Facility at Fermilab
费米实验室目前正在建造一个超导射频加速器测试设施。加速器将包括一个电子枪，40 MeV注入器，由3个TTF型或ILC型低温模块组成的束加速部分，以及用于测试诊断和进行束实验的多个下游束线。安装了3个低温模块后，该设施最初将能够产生具有ILC束强度的810 MeV电子束。该设施可容纳多达6个低温模块，总束流能量为1.5 GeV。该设施将用于在高强度束流条件下测试SRF低温模块、RF功率设备、仪器和LLRF以及未来SRF加速器（如ILC和Project-X）的控制系统。本文介绍了该设施的现状和总体规划。
2012-09-18 physics.acc-ph
Accelerator System Design, Injection, Extraction and Beam-Material Interaction: Working Group C Summary Report
高能束流加速器的性能在很大程度上取决于适当的注入、加速和引出系统设计以及处理束流与机器部件相互作用的方式。以往ICFA高亮度光束研讨会的经验证明，将这些问题的分析和讨论集中在一个小组中是非常有益的。在2012年HB讲习班的C工作组会议上提出并讨论了广泛的议题。本报告简要介绍了会谈要点、未决问题以及未来工作的计划和建议。
2014-08-29 physics.acc-ph
Comment on "Physics considerations for laser-plasma linear colliders" and on "Beamstrahlung considerations in laser-plasma-accelerator-based linear colliders"
C. B. Schroeder，E.埃萨雷角Benedetti和W. P. Leemans {Phys.Rev.STAccel. Beams 13，101301（2010）和15，051301（2012）}已经提出了基于等离子体尾场加速器原理的TeV级对撞机的一组参数。特别是，它建议，大于10^34 cm-2s-1的亮度是可以实现的电子-正电子对撞机。在这篇评论中，我们在第一原理的基础上对这组参数进行了争论。加速束与等离子体的相互作用对束的性质和可达到的亮度值施加了基本的限制。
2013-07-08 physics.acc-ph
Design approach for modern high-current, radio-frequency quadrupole accelerators with low emittance transfer
射频四极加速器经常面临强流束流引起的空间电荷效应的挑战。本研究探讨如何达到高光束透过率、短结构长度及高光束质量的双光束动力学设计。为了避免束流不稳定性引起的发射度转移，所谓的el/et（纵向和横向发射度的比值）= 1.0的设计准则被提出。介绍了该设计准则结合BABBLE/NFSP设计方法在大电流、高频、高注入能量超导加速器中的应用。
2019-06-19 physics.acc-ph
Quantum Ground State and Minimum Emittance of a Fermionic Particle Beam in a Circular Accelerator
在加速器物理学的通常参数范围内，粒子系综可以被视为经典的。然而，如果我们接近一个区域，其中$ε_xε_yε_s \approx N_{particles} λ_{Compton}^3，那么量子力学相空间的颗粒结构就成为一个问题。特别是，我们必须考虑泡利不相容原理，它将限制费米子束的最小可达发射度。我们计算了这些最低的情况下的群聚和惯性光束在零温度和它们的一阶变化率在有限的温度下的发射度。
2001-07-04 physics.acc-ph
Analytical model for the uncorrelated emittance evolution of externally injected beams in plasma-based accelerators
本文介绍了一种计算外注入等离子体尾场加速器束流矩和横向发射度的解析方法。然后将这种形式主义应用于两种复杂性不断增加的情况-没有能量增益的单个光束切片和具有能量增益的单个光束切片，两者都在驱动器后面的固定共同移动位置处传播。所得到的结果进行比较，粒子在细胞（PIC）模拟以及使用半解析数值方法（SANA）得到的结果。我们发现，从分析模型和SANA和PIC的结果之间非常吻合。
2018-02-12 physics.acc-ph
Experimental Improvement of 750-keV H- Beam Transport at LANSCE Accelerator Facility
750 keV低能束流传输的洛斯阿拉莫斯中子科学中心（LANSCE）直线加速器由两个独立的束线，促进同时注入到直线加速器的H+和H-束。这种结构内的束流传输效率在很大程度上由空间电荷中和的影响控制。在本文中，我们报告了一系列的实验，进行了确定的水平，以及所需的时间尺度的发病束空间电荷中和。沿该结构进行的测量表明，中和的空间电荷束动态的束线中的显着变化，相应的结果已被用来大大提高束传输与减少束损失。本文讨论了用于优化传输线中光束性能的实验和理论数据的分析。
2018-10-05 physics.acc-ph
Probing the diffusive behaviour of beam-halo dynamics in circular accelerators
能量前沿的圆形粒子加速器基于超导磁体，超导磁体对束流损失非常敏感，因为这些可能会引起猝灭，即转换到正常导电状态。此外，存储在循环束中的能量是如此之大，以至于硬件完整性处于严重的危险之中，并且机器保护对于达到标称加速器性能变得至关重要。在这种具有挑战性的背景下，束晕成为性能限制的潜在来源，需要详细了解其动力学，以评估它是否会成为加速器的一个问题。在本文中，我们详细讨论了一种新的框架，基于扩散的方法，模拟束晕动力学。由Nekhoroshev定理给出的扰动级数的最优估计的函数形式被用来提供作用扩散系数的函数形式。我们的目标是提出一个有效的束晕动力学模型，并设计一个有效的实验程序，以获得一个准确的测量扩散系数。
2022-02-21 physics.acc-ph
Preliminary design of laser accelerator beam line
北京大学正在建造一台小型激光等离子体加速器（CLAPA），它是基于RPA-PSA机制或其他加速机制的。根据预实验和理论模拟得到的光束参数，对光束线进行了初步设计。束流线主要由普通的输运元件组成，输出能量为1~ 50 MeV、能散为0~1%、脉冲电流为0~108个质子的质子束流，以满足不同实验的需要。本文给出了15 MeV质子束在能散为1%、脉冲电流为1 × 108、束斑半径为9mm条件下的模拟结果。
2013-11-28 physics.acc-ph
Initial observations of micropulse elongation of electron beams in a SCRF accelerator
在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的SCRF加速器的调试包括安装一个多功能束团长度监测器，该监测器位于4偶极回旋束团压缩器之后，用于20-50 MeV的电子束能量和超过10 nC的积分电荷。该团队最初使用Hamamatsu C5680同步扫描条纹相机来评估空间电荷对电子束束团长度的影响。Al涂覆的Si屏用于产生由光束与屏的相互作用产生的光学跃迁辐射（OTR）。弯道旁路光束线允许使用OTR和条纹相机在下游光束线位置测量聚束长度，而无需压缩级。我们已经观察到电子束聚束长度从5到16 ps（西格玛）的微脉冲电荷为60 pC至800 pC，分别。我们还报告了一个压缩的亚ps微脉冲的情况下。
2017-12-27 physics.acc-ph
Pulse-to-pulse Beam Modulation and Event-based Beam Feedback System at KEKB Linac
对KEKB和光子工厂的射束注入以50 Hz的脉冲到脉冲调制进行。每20 ms切换三个非常不同的光束，以便将这些光束同时注入KEKB HER、LER和光子工厂（PF）。人类操作员在这三个虚拟加速器中的一个上工作，这三个虚拟加速器对应于三倍加速器参数。PF注入的束流电荷和产生正电子的初级电子相差50倍，PF和HER注入的束流能量相差3倍。因此，束流稳定性对操作参数是敏感的，并且如果加速器设备中发生任何不稳定，则必须对这些虚拟加速器执行束流参数调整。为了解决这一问题，设计了束流能量反馈系统，该系统可以独立地响应每个虚拟加速器。
2010-06-13 physics.acc-ph
Formation of Temporally Shaped Electron Bunches for Beam-Driven Collinear Wakefield Accelerators
利用慢波结构或等离子体工作的束流驱动共线尾场加速器（CWA）在减小当代加速器尺寸方面具有很大的前景。在CWA中，带电粒子向高能量的可持续加速依赖于使用具有高度不对称的峰值电流分布和大能量啁啾的场生成相对论电子聚束。提出了一种新的方法来获得这样的束，并说明了粒子跟踪模拟支持的加速器设计。它已被证明，所需的粒子分布在纵向相空间中，可以得到没有准直器，给CWAs的就业机会，在应用中需要高重复率的操作。
2021-01-19 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
Electron Accelerator for Radiation Therapy with Beam Energy 6-20 MeV
目的：介绍一种基于回旋加速器原理的能量范围为6 ~ 20 MeV的小型可变能量外照射电子加速器的概念。方法：采用CST和MAD-X程序进行束流动力学模拟。多参数问题的各种优化方法。结果如下：我们的加速器与Reflexotron在一些重要细节上有所不同：更紧凑和更有效的C波段加速结构，优化了高捕获效率，窄能量和相位谱，以及低横向发射度;基于稀土永磁体的固定场磁镜;具有离轴放置的阴极的三电极电子枪，其电流调节在两个数量级的范围内。这些改进允许以下可能性：根据所需能量在宽范围内调节加速的射束电流;减少射束电流的寄生损耗和相关的寄生辐射;消除设置错误能量值的风险;显著减小加速器的尺寸并简化其操作。结论：我们提出的计算结果的电子加速器的外部放射治疗的能量范围为6 - 20 MeV。该加速器基于同一加速结构中的双束加速原理，这允许在宽范围内控制束能量，降低RF功耗和加速器的尺寸，并且因此降低其成本。结果可用于在ROSATOM创建的KLT-6复合体平台上开发加速器的设计。
2020-08-02 physics.acc-ph
Status and plans for a SRF accelerator test faciliy at Fermilab
费米实验室正在建造一个超导射频加速器试验设施。现有的新μ子实验室（NML）大楼正在为该设施进行改造。加速器将包括一个电子枪，注入器，由3个TTF型或ILC型低温模块组成的束加速部分，用于测试诊断和进行各种束测试的多个下游束线，以及一个高功率束流收集器。当完成时，据设想，该设施最初将能够产生具有ILC束强度的810 MeV电子束。该设施的扩建计划正在进行中，这将提供将加速器升级到1.5 GeV总束流能量的能力。除了测试加速器组件外，该设施还将用于测试未来SRF加速器（如ILC和Project-X）的RF功率设备，仪器，LLRF和控制系统。本文介绍了该设施的现状和总体规划。
2012-08-17 physics.acc-ph
Nanosecond pulsed proton beam: upgrade of the accelerator-based neutron facility HiSPANOS at CNA (Spain)
西班牙加速器实验室（CNA）的3 MV串列Pelletron加速器最近进行了升级，以产生用于中子飞行时间（TOF）测量的脉冲离子束。升级包括两个行动：在串联加速器的低能量部分安装脉冲系统和一条装备齐全的新生产线。脉冲系统提供大约一纳秒脉冲宽度的质子，具有从kHz到MHz的可变重复率。新生产线配备了传统设备和高分辨率定时测量拾取器。对整个系统在各种工况下的性能进行了测试，并作了较详细的描述。
2019-06-12 physics.acc-ph
The Integrable Optics Test Accelerator
费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的可集成光学测试加速器（IOTA）正在开始运行，其实验计划旨在开发技术以实现未来的高强度粒子束。从IOTA获得的结果应该可以更好地控制光束损耗，从而获得更高的安全可实现的光束功率。这将是特别有用的未来加速器为基础的中微子实验。IOTA的两个研发工作，非线性可积光学和基于电子柱的空间电荷补偿，在这里讨论。
2019-03-14 physics.acc-ph
Introduction to Machine Protection
加速器设备的保护与加速器技术一样古老，多年来一直与高功率设备有关。例如，防止供电设备过热（磁铁、功率转换器、高电流电缆），防止超导磁铁失超后损坏，以及速调管。尽管早在1967年就有一篇论文讨论了SLAC直线加速器（斯坦福直线加速器中心）的束流损伤，但对设备束流事故的保护是最近才出现的。它与高功率质子加速器束流功率的提高、电子-正电子加速器同步辐射光的发射以及束流能量的增加有关。设计机器保护系统需要对加速器物理和操作有很好的理解，以预测可能导致损坏的可能故障。机器保护包括射束和设备监控、安全停止射束操作的系统（例如，倾倒射束或在低能量时停止射束）以及在这些系统之间提供胶水的联锁系统。最新的加速器LHC将以每束约3 x 10 $^{14}$质子运行，对应于每束360 MJ的能量存储。在不受控制的射束损失的情况下，这种能量会对加速器设备造成巨大损害，并且损坏加速器重要部件的单一事故可能会中断多年的运行。本讲座将概述加速器设备的保护要求，并介绍各种保护系统。这些例子主要来自LHC和ESS。
2016-08-08 physics.acc-ph
Deployment and validation of predictive 6-dimensional beam diagnostics through generative reconstruction with standard accelerator elements
Pohang Accelerator Laboratory, POSTECH（浦项加速器实验室，浦项科技大学）；Department of Physics and Enrico Fermi Institute, University of Chicago（芝加哥大学物理系与恩里科·费米研究所）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本文通过标准加速器元件实现了生成式相空间重建方法的首次实验验证，成功重建复杂束流结构并验证了方法的预测能力，为加速器诊断提供了新途径。
2025-08-20 physics.acc-ph
Coupling of Laser-Generated Electrons with Conventional Accelerator Devices
基于激光的电子加速技术以其高初始能量、低发射度和高束流等突出特点引起了传统加速器界的极大兴趣。不幸的是，这种光束目前无法与传统加速器的光束相比，限制了它们在传统加速器可以具有的多种应用中的使用。除了在等离子体源本身上工作之外，一种有前途的方法来成形激光产生的光束是将它们与传统的加速器元件耦合，以便从通用电子源和可控光束中受益。在本文中，我们表明，通常使用的粒子加速器社区的一些参数必须重新考虑处理时，激光等离子体束。从激光产生电子的参数，可以得到现在由传统的数百TW激光系统，我们比较不同的常规磁晶格能够捕获和传输这些GeV电子。从这个比较中，我们突出了一些重要的限制，国家的最先进的等离子体产生的电子相对于传统的加速器。最后，我们讨论了这种光束在自由电子激光（FEL）波动器中的应用，这是光束质量要求最高的应用之一。
2011-12-15 physics.acc-ph
Multi-beam RF accelerators for ion implantation
我们报告的射频（RF）直线加速器（直线加速器）的多离子束，是由低成本的晶片堆叠的发展。加速器晶格由RF加速间隙和静电四极聚焦元件组成，这些元件制造在由印刷电路板或硅制成的10 cm晶片上。我们证明了离子加速与约0.5 MV每米的有效梯度与3 × 3束的阵列。到目前为止，实现的总离子束能量在10 keV范围内，在惰性气体测试中的总离子电流为~0.1mA。我们讨论缩放的离子能量（通过添加加速模块）和离子电流（更多的光束），这种多束RF直线加速器技术的离子注入和材料的表面改性的应用。
2018-09-23 physics.acc-ph
Predicting Beam Transmission Using 2-Dimensional Phase Space Projections Of Hadron Accelerators
我们提出了一种方法来压缩的二维横向相空间投影从强子加速器和使用该信息来预测束流传输。该方法假设可以获得4D横向相空间的至少三个投影，并且可以为束线提供精确的仿真模型。使用模拟模型，我们表明，可以训练使用卷积自动编码器的过程，以减少相空间信息，这些信息可以稍后用于预测波束传输。最后，我们认为，虽然使用预测从一个现实的非线性分布产生不太准确的结果，该方法仍然推广。
2022-08-15 physics.acc-ph
Notes on the design of experiments and beam diagnostics with synchrotron light detected by a gated photomultiplier for the Fermilab superconducting electron linac and for the Integrable Optics Test Accelerator (IOTA)
我们概述了在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施和集成光学测试加速器（IOTA）的电子直线加速器的束流实验的设计，基于同步光发射的电子在弯曲偶极子，检测与门控微通道板光电倍增管（MCP-PMT）。该系统既可用于射束诊断（例如，具有全动态范围的光束强度、逐圈光束振动等）以及用于科学实验，例如直接观察储存环中单个电子发射的辐射的时间结构。在电子直线加速器的下游端和IOTA环中的光子脉冲和光谱之间的相似性允许在直线加速器的调试期间测试装置。
2017-11-08 physics.acc-ph
Beam dynamics at the main LEBT of RAON accelerator
韩国大田稀有同位素科学计划（RISP）的高强度稀有同位素加速器（RAON）被设计用于加速多电荷态束流。由电子回旋共振离子源（ECR-IS）产生的离子束将通过低能束流传输（LEBT）主系统传输到射频四极杆（QRF）。在通过LEBT时，应尽量减小横向束流尺寸和纵向发射度。此外，在多谐波聚束器（MHB）到超导体入口的主要LEBT匹配段，将使用静电四极杆来执行超导体入口处所需的扭曲参数的匹配。我们将简要回顾主要LEBT晶格的新方面，并在主要LEBT匹配部分介绍光束匹配。此外，还将讨论各种误差对束流轨道的影响以及畸变轨道的修正。
2015-07-28 physics.acc-ph
Calibration of beam position monitors for high energy accelerators based on average trajectories
本文提出了一种利用逐圈束流位置数据和k调制数据测量高能加速器束流位置监测器校准因子的方法。在这种方法中，已经开发了新的算法，以减少耦合和其他来源的不确定性的影响，允许校准因子的准确估计。与已知的误差源的模拟表明，校准因子可以恢复的准确度为0.7%的均方根电弧束位置监视器和0.4%的均方根相互作用区域束位置监视器的准确度。校准因子也从LHC实验数据中获得，并用于评估该校准对LHC相互作用区域的作用和相位跳变方法估计的四极校正的影响。
2021-03-05 physics.acc-ph
Reconstruction of Initial Beam Conditions at the Exit of the DARHT II Accelerator
我们考虑一种技术来确定DARHT II加速器的初始束流条件下，通过测量三个不同的磁输运设置下的束流尺寸。这可以是时间选通的，以将参数解析为2000 nsec脉冲内的时间函数。这种技术导致三个方程中的三个未知数的解决方案给出加速器出口光束半径，倾斜和发射度。我们发现，系统误差取消，所以在展开的初始光束条件是没有问题的。随机不相关的发射到发射误差可以通过三种策略之一来管理：1）使传输系统光学缩小; 2）在许多单独发射上求平均;或3）使随机不相关的发射到发射误差足够小。DARHT II光束的高功率要求通向半径测量装置的光束传输系统是光学放大的。这意味着，发射到发射的随机误差必须很小（小于约1%），或者我们对许多单独发射的三个波束半径确定值中的每一个进行平均。
2000-08-14 physics.acc-ph
Phase Space Reconstruction from Accelerator Beam Measurements Using Neural Networks and Differentiable Simulations
本文提出一种结合神经网络与可微粒子追踪的通用算法，无需专用诊断即可高效重建高维束流相空间分布，并在模拟与实验中验证了4D重建精度，为未来6D重建奠定基础。
2023-01-26 physics.acc-ph
Beam optimization of RFQ and SFRFQ combined accelerator at Peking University
北京大学整体裂环射频四极加速器于1999年建成，占空比16.7%，重复频率166 Hz，能将N+、O+、O-、C+和He+从1.6 keV/u加速到65 keV/u。它后来被升级为分离功能喷射器（SFER）的喷射器。实验结果表明，最大加速O ~+束流可达3.2mA，能量1.03MeV，能散（FWHM）3.1%。束流通过一个1 m长的三重态磁场后进入超导磁体的入口，最后被加速到1.64MeV。为了满足SFER的要求，对SFER的束流调节进行了仔细的优化。最终实现了0.53mA、能量1.65MeV的O ~+束流输出，充分证明了SF_4结构的可行性。
2010-11-25 physics.acc-ph
Hamiltonian Methods for the Study of Polarized Proton Beam Dynamics in Accelerators and Storage Rings
通过引入耦合的自旋轨道泊松括号和哈密顿函数，将经典的自旋轨道运动方程推广到9维相空间中的哈密顿系统。经过这种扩展，并通过建立初始和扩展系统之间的连接，它成为可能的应用方法的理论的哈密顿系统的极化粒子束动力学的研究在圆形加速器和储存环。这些方法中的一些已经在计算机代码Forget-Me-Not中实现。
1999-03-18 physics.acc-ph
Mechanical Design of a High Energy Beam Absorber for the Advanced Superconducting Test Accelerator (ASTA) at Fermilab
为费米实验室的先进超导试验加速器（ASTA）建造了一个高能束流吸收器。在该设施的初始配置中，电子束将通过3个TTF型或ILC型RF低温模块加速到750 MeV的能量。电子束将被引导到多个下游实验和诊断束线之一，然后沉积在两个束吸收器之一中。该设施的设计可容纳多达6个低温模块，这将产生一个75千瓦的1.5 GeV束流;这是束流吸收器的驱动设计条件。光束吸收器由水冷石墨、铝和铜层组成，这些层包含在充满氦气的外壳中。本文介绍了梁式吸收器的机械实现，重点是热设计和分析。此外，辐射诱导的石墨降解的潜力进行了讨论。
2013-01-23 physics.acc-ph
1D Longitudinal Beam Dynamics of Laser Plasma Wakefield Accelerator
本文给出了激光驱动下等离子体静电尾流的一维近似解析解，得到了经高阶非线性项修正后的尾流振荡频率，发现尾流振荡频率依赖于尾流和激光的振荡振幅，这是一种普遍的非线性现象。最后分析了静电尾流中的纵向束流动力学，发现高阶项并没有改变纵向相空间的拓扑结构。
2011-03-27 physics.acc-ph
