Snowmass'21 Accelerator Frontier Report
在2020 - 2022年，在Snowmass加速器前沿（AF）的相应专题工作组以及与其他前沿的许多联合会议，Snowmass范围内的会议，一系列学术讨论会式的Agoras，跨前沿论坛上进行了广泛的讨论和审议μ子和电子-正电子对撞机以及对撞机实施工作组（ITF）。这些活动的成果在本加速器前沿报告中进行了总结。
2022-11-17 hep-ex physics.acc-ph
Snowmass 2021 Accelerator Frontier White Paper: Near Term Applications driven by Advanced Accelerator Concepts
虽然先进加速器社区的长期愿景旨在应对未来对撞机技术的挑战，但社区必须利用这一机会，通过其近期应用产生巨大的社会影响。反过来，启用强大的应用程序可以加强底层加速器基础设施的质量、控制和可靠性。白皮书将总结高级加速器社区提出的近期应用想法，评估其潜在影响，讨论概念的科学和技术准备情况，并提供实施的时间轴。
2022-03-17 hep-ex physics.acc-ph
A High-power 650 MHz CW Magnetron Transmitter for Intensity Frontier Superconducting Accelerators
提出了一种基于两级注入锁定CW磁控管的650 MHz CW磁控管发射机的概念，该发射机具有相位和功率的快速控制，用于驱动强度前沿加速器的超导腔（SC）。这个概念是基于一个理论模型，考虑磁控管作为一个强制振荡器和实验验证的2.5兆瓦脉冲磁控管。为了满足SC加速器的相位和输出功率要求的快速控制，两个两级注入锁定CW磁控管与3 dB混合相结合。通过改变磁控管之一的输入相位来实现输出功率的快速控制。对于输出功率高达250千瓦，我们预计输出/输入功率比约为35至40分贝的CW或准CW模式与长脉冲持续时间。发射机的所有磁控管应基于市售型号，以降低系统成本。一个实验模型，使用1千瓦，连续波，S波段，注入锁定磁控管与3分贝的混合组合器已经开发和建立的研究。在这项工作中的模型，模拟和实验结果的描述和讨论。
2013-01-25 physics.acc-ph
Selected List of Low Energy Beam Transport Facilities for Light-Ion, High-Intensity Accelerators
本文介绍了用于轻离子、高强度加速器的低能束流输运（LEBT）装置。将其放在一起是为了便于与PXIE LEBT设计选择进行比较。下面简要讨论了在选择传输方案时束流导系数的重要性。
2016-02-17 physics.acc-ph
Future HEP Accelerators: The US Perspective
自20世纪30年代加速器问世以来，加速器技术取得了巨大的进步，粒子加速器已成为高能物理（HEP）研究中不可或缺的工具，可以在越来越小的距离上探测自然。目前，加速器设施可以分为能量前沿对撞机，使直接发现和研究高质量尺度粒子和强度前沿加速器的探索极其罕见的过程，通常在相对较低的能量。全球能源前沿粒子物理界的近期战略集中在通过其高光度升级（HL-LHC）充分开发欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的物理潜力，而强度前沿HEP研究则集中在兆瓦级束流功率加速器设施（如费米实验室主注入器）的中微子研究，计划PIP-II SRF直线加速器项目。一些下一代加速器设施已经提出，目前正在考虑中期和长期的未来计划的加速器为基础的高能物理研究。在本文中，我们简要回顾后LHC能量前沿的选择，无论是轻子和强子对撞机在世界各地，以及未来可能的强度前沿加速器设施。
2016-03-24 hep-ex physics.acc-ph
Novel Concept of Circular-Linear Energy Recovery Accelerator to Probe the Energy Frontier
能源前沿加速器提供了强大的工具，可以进行高精度测量，确认物理学的基础知识，并拓宽新的研究视野。这种机器由环形加速器或直线加速器驱动。具有达到200 GeV（对于轻子）和更高的中心质量（CM）能量值的圆形机器例如由于同步辐射而经历射束能量损失和质量稀释，从而限制了可实现的总CM能量并且需要恒定的能量补充以补偿损失和射束质量稀释。线性对撞机克服了这些限制，而产生高平均电流束的有限能力限制了亮度。这部分地由碰撞光束的质量补偿。在这项工作中，我们提出了一种新的设计的圆直线加速器的基础上合并的“非发射”，低能量存储环和能量回收直线加速器。我们建议使用最近考虑的双轴非对称腔，使这样一个系统的操作，特别是能量回收用过的，高强度的光束。在SNOWMASS-2021计划的范围内，这台机器可能被用于达到高能物理学的终极能源前沿，以及驱动下一代光源。圆形和线性系统的合并，以及双轴腔的应用，应该允许保持高光束质量，高亮度和高能量效率-“两全其美”。它还提供了灵活的能源管理，为降低运行成本提供了明确的机会。我们注意到，文件中显示的数字是为了说明目的，可以进一步改进。
2021-08-20 physics.acc-ph
Future High Energy Frontier Colliders
自20世纪中叶碰撞束方法问世以来，对撞机一直处于高能粒子物理科学发现的最前沿。加速器领域非常活跃，许多创新概念目前正在考虑，例如希格斯工厂和LHC以外的能量前沿对撞机等未来设施。在这里，我们简要地概述了领先的建议和研究对下一代对撞机和讨论他们的主要挑战，以及相应的加速器的R和D计划，以解决其成本和性能风险的方向。
2019-07-02 physics.acc-ph
High Intensity for Accelerator Driven Systems (ADS)
SCK CEN（比利时核研究中心）
本文基于MYRRHA项目，探讨了加速器驱动系统（ADS）的加速器设计、运行概念及关键技术挑战。
2026-01-08 physics.acc-ph
Considerations On Energy Frontier Colliders After LHC
自20世纪60年代以来，粒子对撞机一直处于粒子物理学的前沿，共建造和运行了29台，目前正在运行的有7台。目前，美国、欧洲和国际粒子物理界的近期战略集中在通过其高光度升级（HL-LHC）充分开发大型强子对撞机（LHC）的物理潜力。世界范围内的高能物理社区的未来关键取决于可能的后LHC对撞机的可行性。可行性的概念是复杂的，至少包括三个因素：能量的可行性，光度的可行性和成本的可行性。在这里，我们概述了所有当前的选择后LHC对撞机从这样的角度（ILC，CLIC，μ子对撞机，等离子体对撞机，CEPC，FCC，HE-LHC），并讨论了主要的挑战和加速器的R&D所需的证明LHC后的能源前沿加速器设施的可行性。最后，我们将探讨基于等离子体和晶体的终极能量到达加速器，并讨论基于加速器的粒子物理学的未来前景。本文在很大程度上遵循了先前的研究和在芝加哥ICHEP 2016会议上的演讲。
2017-05-04 physics.acc-ph
Dominance of Particle Resonances over Parametric Instabilities in High-Intensity Linear Accelerators
本文论证高强度直线加速器中粒子共振对参量不稳定性占主导地位，并提出突破零电流相移σ_o > 90°设计限制的新方法。
2024-01-18 physics.acc-ph
Hydrostatic Level Sensors as High Precision Ground Motion Instrumentation for Tevatron and Other Energy Frontier Accelerators
粒子加速器推动了我们知识的极限，以寻找关于微观世界和我们宇宙的最基本问题的答案。在这些追求中，加速器发展到越来越高的能量和粒子束强度以及越来越小的束尺寸。其结果是，现代现有的和计划中的能源前沿加速器的要求非常严格的公差对齐和稳定性的元素：磁铁，加速腔，真空室等。在这篇文章中，我们描述了仪器开发和使用的加速器费米实验室的Tevatron（FNAL，巴达维亚，IL美国）和研究走向国际直线对撞机（ILC）。该仪器包括用于甚低频测量的静压液位传感器（HLS）。我们提出的传感器的设计特点，概述其技术参数，描述测试和校准程序，并讨论不同的操作制度。这些探测器的地面运动测量的实验结果将在随后的文件。
2012-05-08 physics.acc-ph physics.ins-det
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 Opportunities at Project X: A Multi-MW Facility for Intensity Frontier Research
X项目是一个多兆瓦的质子设施，正在开发中，以支持费米实验室强度前沿物理学的世界领先计划。该设施将支持基本粒子和核物理的项目，并有可能在材料和能源研究中得到更广泛的应用。X项目正处于开发阶段，其研发计划专注于前端和超导RF加速技术，并具有分阶段实施的设计概念。本文将回顾X项目的概念开发和相关的R&D计划的状态。
2014-09-19 physics.acc-ph
Accelerator physics and technology research toward future multi-MW proton accelerators
最近的P5报告指出，基于加速器的中微子和稀有衰变物理研究是美国国内HEP计划的核心。在强度前沿的短期和长期粒子物理计划的加速器的操作，升级和发展面临着巨大的挑战。在这里，我们讨论加速器的物理和技术研究对未来的多兆瓦质子加速器。
2015-11-05 physics.acc-ph
Future accelerator projects: new physics at the energy frontier
本文综述了未来环形和线性对撞机在能量前沿探索新物理的潜力，包括对BSM现象的搜索，并强调了不同对撞机选项的科学目标。
2023-06-22 hep-ph physics.acc-ph
CW high intensity non-scaling FFAG proton drivers
加速器在基础科学、技术和医学中发挥着越来越重要的作用，包括核能、工业辐照、材料科学和中微子生产。特别是质子和光离子加速器具有许多研究，能源和医疗应用，为许多类型的癌症提供了最有效的治疗方法之一。超高强度高能质子驱动器是加速器驱动次临界反应堆（ADS）和许多HEP计划（μ子对撞机）的关键技术。这些高强度GeV范围的质子驱动器特别具有挑战性，在同步加速器中遇到占空比和空间电荷限制，在弱聚焦回旋加速器中遇到机器尺寸问题; 10-20 MW质子驱动器目前被认为在技术上无法用传统的再循环加速器实现。一种尚未开发的再循环加速器，即固定场交变梯度加速器（FFAG），是回旋加速器的一种有吸引力的替代品。其强大的聚焦光学系统预计将减轻空间电荷效应，最近的设计创新将稳定的调谐与等轨道耦合，使FFAG能够像经典回旋加速器一样进行固定频率的CW加速。本文报道了这些新的进展FFAG加速器技术和参考先进的建模工具，为固定场加速器开发的和独特的代码COSY INFINITY。
2012-08-28 physics.acc-ph
A Staged Muon Accelerator Facility For Neutrino and Collider Physics
以μ子为基础的设施提供了独特的潜力，可以在中微子工厂的强度前沿和μ子对撞机的能量前沿提供能力。它们依赖于一种具有挑战性参数的新技术，其可行性目前正在由μ子加速器计划（MAP）进行评估。一个现实的情况下，一系列的补充阶段的设施，在每个阶段的复杂性和显着的物理潜力已经开发。它利用并利用了费米实验室已规划的功能，特别是通过质子改进计划（PIP-II）和长基线中微子设施（LBNF）启动的加速器综合体长期改进战略。每个阶段都旨在提供研发平台，以验证后续阶段所需的技术。的理由和顺序的分期过程和关键问题要解决的每个阶段，提出。
2015-02-05 physics.acc-ph
Snowmass 21 Discussions on Future Accelerator HEP Facilities
美国粒子物理社区规划演习（又名：Snowmass）每7到9年举办一次，为整个粒子物理学界提供一个讨论论坛，为美国及其国际合作伙伴的粒子物理学未来发展提供科学愿景。Snowmass 21加速器前沿活动包括讨论高能强子和轻子对撞机，中微子研究和超越对撞机的物理学的高强度光束，加速器技术，科学，教育和推广以及核心加速器技术的进展，包括RF，磁铁，目标和来源。在这里，我们总结了Snowmass 21关于未来HEP加速器设施的讨论。
2022-08-19 physics.acc-ph
Nonlinear optics as a path to high-intensity circular machines
是什么阻止了我们建造超高强度加速器？答案是具体情况，但它通常指向以下现象之一：机器共振，各种调谐偏移（和传播）和不稳定性。这三种现象在所有现有的机器中是相互依存的。在本文中，我们提出了一种减轻这些现象的路径，使加速器非线性。这个想法并不新鲜：Orlov（1963）和McMillan（1967）已经提出了加速器非线性聚焦系统的初步想法。然而，直到最近，这些想法的实际实施才被证明是难以捉摸的。
2012-07-23 physics.acc-ph
Continuous and Coordinated Efforts of Structure Wakefield Acceleration (SWFA) Development for an Energy Frontier Machine
结构尾场加速（SWFA）由于其自然的加速正电子和保持发射度的能力，非常适合于线性对撞机（LC）的应用。SWFA路线图是根据Snowmass 2013的建议制定的，其中研究了四种主要技术：驱动束、主束、尾流场结构和LC设施设计。正在开发的两种SWFA方案是共线尾流场加速器（CWA），其中驱动和主束遵循相同的路径通过结构，以及双束加速器（TBA），其中驱动和主束通过不同的结构。为了在未来十年进一步推进SWFA技术，必须以更同步的方式进行持续和协调的努力。本白皮书旨在解决SWFA为准备Snowmass 2022所需的研究需求。
2022-03-15 physics.acc-ph
Enabling Intensity and Energy Frontier Science with a Muon Accelerator Facility in the U.S.: A White Paper Submitted to the 2013 U.S. Community Summer Study of the Division of Particles and Fields of the American Physical Society
基于费米实验室现有和拟建设施的强度和能量前沿科学的μ介子设施的分阶段方法。在每个阶段，探索新物理的设施也提供了一个研发平台，以验证后续阶段所需的技术。设想的计划从nuSTORM开始，nuSTORM是一种敏感的无菌中微子搜索，它还提供精确的中微子截面测量，同时开发使用和冷却μ子的技术。一个基于X项目的阶段性中微子工厂，将光束发送到桑福德地下研究设施（SURF），该设施将容纳LBNE探测器，可以在强度前沿详细探索中微子特性，同时还建立了使用强聚束μ子束的技术。然后，该复合体可以向μ子对撞机发展，从126 GeV开始，测量希格斯共振到亚MeV精度，并继续发展多TeV对撞机，以探索超越能量前沿标准模型的物理学。附录解决了CSS2013前沿能力研究组的轻子对撞机小组提出的具体问题。
2014-01-03 hep-ph physics.acc-ph physics.ins-det
Target Development Using the Method of High-Intensity Vibrational Powder Plating (HIVIPP) at the Center for Accelerator Target Science (CATS) at Argonne National Laboratory (ANL)
阿贡国家实验室CATS为满足低能物理靶材需求，搭建并测试了高强度振动粉末镀覆法（HIVIPP）系统，已制备出多种衬底的碳、钛靶，正拓展至同位素富集及放射性材料靶的制备。
2024-08-12 physics.acc-ph
Proton Dynamics Scenarios in the Integrable Optics Test Accelerator (IOTA) at Fermilab
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文研究IOTA中2.5 MeV质子束在两种裸露晶格配置下的参数和动态，探讨非线性可积光学和电子冷却的应用，分析束流强度对横向发散率增长的影响。
2026-04-02 physics.acc-ph
Silicon crystals for steering of high-intensity particle beams at ultra-high energy accelerators
实验结果和模拟模型表明，晶体可能在新一代高能高强度粒子加速器的发展中发挥相关作用，并可能揭示现有加速器的创新可能性。在本文中，我们描述了最先进的制造技术的晶体，适用于超高能和超高强度粒子加速器的操作，报告作为潜在应用的例子，准直的粒子束循环在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机，这将通过增加弯曲的晶体在高亮度大型强子对撞机项目的框架升级。
2020-06-28 hep-ex physics.acc-ph
Snowmass 2013 Computing Frontier: Intensity Frontier
强度边界（IF）是美国的主要焦点-基于粒子物理学的程序它涵盖了一个大的物理学光谱，包括夸克味物理学，带电轻子过程，中微子，重子数违反，新的轻弱耦合粒子，核子，原子核和原子。有许多实验，数据输出和吞吐量的规模范围，以及实验者数量的范围。这一领域的实验、项目和理论都需要苛刻的计算能力和技术。中频实验对仿真、理论与建模、束线与实验设计、触发与数据采集、在线监测、事件重构与处理、物理分析等都有重要的计算需求。我们已经进行了定性调查的当前和近期的未来实验在IF了解这一领域的计算需求和预期的演变。本报告详细介绍了2013年斯诺马斯社区夏季研究背景下IF的预期计算要求。
2013-10-25 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Project X: Accelerator Reference Design
第一部分“X项目：加速器参考设计，物理机会，更广泛的影响”。第1部分包含体积前言和描述的概念设计的高强度质子加速器设施正在开发，以支持世界领先的计划强度前沿物理在未来二十年在费米实验室。所涵盖的主题包括性能目标，加速器物理设计，以及这样的设施的技术基础。第2部分可作为arXiv：1306.5009 [hep-ex]获得，第3部分可作为arXiv：1306.5024 [physics.acc-ph]获得。
2013-07-15 physics.acc-ph
Vibrational measurement for commissioning SRF Accelerator Test Facility at Fermilab
费米实验室的超导射频（SRF）加速器测试设施正在调试两个低温组件。该设施的研究支持下一代高强度直线加速器，如国际直线对撞机（ILC），新的高强度注入器（X项目）和其他未来的机器。这些组件，Cryomopolymer#1（CM1）和捕获腔II（CC2），其中包含1.3 GHz的腔串联连接在光束线和通过低温管道。关于地面运动、技术和文化噪声的特性的研究仍在继续。基础和关键梁线组件之间的机械传递函数已被测量和整体系统位移的特点。考虑了低温、真空系统和其他公用设施初始运行时的基线运动测量。
2012-08-09 physics.acc-ph
Highlights of AAC 2000 Workshop
高级加速器概念2000（AAC2K）研讨会于2000年6月在圣达菲举行，包括加速器物理学前沿的广泛概念和理论进展。本文回顾了研讨会的重点，从使用激光，等离子体和微结构的加速，μ子对撞机的光束物理的主题。特别强调的是在现有的直线加速器设施的研究相关的主题，以及这种研究对这些设施的能力的影响。
2000-09-05 physics.acc-ph
White Paper on High Temperature Superconducting Bi-2212 Magnets for Energy Frontier Circular Colliders
Bi-2212是目前唯一一种各向同性、扭转、多芯圆线形式的高温超导材料，它将使高场超导加速器磁体的应用范围大大扩展到圆线、各向同性Nb-Ti和Nb 3Sn导体之外。本文描述了Bi-2212在未来高能圆对撞机（包括高能质子和μ子对撞机）中可能发挥的重要作用。我们描述了其目前的技术状态（导体开发，磁体设计概念，原型磁体状态），然后在一个综合战略中提供了一个10年计划，用于>15 T加速器磁体和>25 T螺线管磁体，以吸引行业和整个美国以及对HTS磁体应用感兴趣的国际科学企业。
2022-03-23 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Beam Stacking Experiment at a Fixed Field Alternating Gradient Accelerator
本文在京都大学KURNS固定场交变梯度加速器上实验演示了束流堆叠技术，通过Schottky信号分析发现合并束流动量散布仅略增，但首束流强度因RF knock-out显著降低。
2024-07-19 physics.acc-ph
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
Single-Particle Dynamics in a Nonlinear Accelerator Lattice: Attaining a Large Tune Spread with Octupoles in IOTA
费米实验室正在建造集成光学测试加速器（IOTA），作为加速器研发计划的核心，以实现高强度圆形机器。在目前的圆形加速器中，限制束流强度的因素之一是集体不稳定性，如果不稳定性足够慢，则可以通过朗道阻尼机制或外部阻尼器的电子感应加速器频率（调谐）的扩展来抑制集体不稳定性。扩散通常由八极磁体产生，八极磁体引入了对振幅的调谐依赖性，在某些情况下，通过色扩散（对粒子动量的调谐依赖性）。八极子的引入通常具有有益的（改进的朗道阻尼）和有害的性质，例如共振行为和动态孔径的减小。IOTA环的研究目标之一是在特殊但现实的加速器配置中使用传统的八极磁体，实现大的电子感应加速器调谐扩展，同时保持大的动态孔径。在本文中，我们提出的电子束在IOTA的粒子跟踪和频率图分析的计算机模拟结果。结果表明，环的八极磁铁可以配置为提供一个电子感应加速器调谐偏移0.08（粒子在大振幅）的动态孔径超过20束西格玛为150 MeV的电子束。同步加速器运动、晶格误差和磁体缺陷的影响对于由环的设计设定的公差的参数和水平而言是微不足道的。所描述的八极插入件可以有益于增强高强度机器中的朗道阻尼。
2017-03-28 physics.acc-ph
MARS15 Code Developments Driven by the Intensity Frontier Needs
MARS 15（2012）是自1974年以来开发的多用途蒙特卡罗代码的最新版本，用于详细模拟屏蔽，加速器，探测器和航天器组件的任意3-D几何形状中的强子和电磁级联，能量范围从几分之一电子伏到100 TeV。受强度前沿项目及其兆瓦级光束需求的驱动，例如，ESS、FAIR和Project X，该代码最近得到了实质性的改进和扩展。这些包括在0.7至12 GeV能量范围内的包容性和排他性粒子事件发生器，低于20 MeV的质子非弹性相互作用建模，在1 keV至20 MeV能量范围内电磁簇射模拟的EGS 5代码的实施，化合物材料中的阻止功率描述，从几分之一eV至20-150 MeV中子的DPA计算的新模块，用户友好的基于DeTra-based的方法来计算核素库存，以及新的基于ROOT的几何结构。
2014-08-29 physics.acc-ph physics.ins-det
Intensity Frontier Computing at Fermilab
费米实验室的强度前沿（IF）实验需要计算、软件、数据处理和基础设施开发，用于探测器和光束线设计，并从数据中提取最大的科学输出。多年来，费米实验室的计算重点一直放在Tevatron对撞机运行2实验和CMS上。利用从这些实验中获得的知识和经验以及新的计算发展，为IF实验进行计算的准备工作正在加紧进行。在IF计算中存在许多挑战。这些包括事件发生器和探测器模拟、束线模拟、探测器设计和优化、数据采集、数据处理、数据分析以及所需的所有相关服务。在本演示文稿中，将描述计算的挑战和要求，并将显示正在采取的方法来解决这些问题。
2013-10-11 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Modern High Intensity H- Accelerator Sources
本文评述了用于加速器的现代强流氢离子源. 1971年7月1日，在俄罗斯新西伯利亚核物理研究所（INP）首次观察到铯化效应，即在低于负离子电流的情况下，随着共提取电子电流的降低，气体放电中负离子发射的显著增强。这一观测结果成为发展表面等离子体负离子源（SPS）的基础。几何聚焦的发明提高了负离子产生的效率。本文讨论了等离子体加速器的磁控-平面加速器。介绍了转换器SPS。讨论了半等离子体放电。综述了潘宁放电等离子体放电、射频脉冲放电和连续放电等离子体放电。回顾了负离子源的发展历史。正在进行大型开发项目，包括大型强子对撞机和国际热核实验反应堆的SPS。具有CeSiated SPS的喷射器的开发和制造已经成为十亿美元规模的产业。
2018-06-09 physics.acc-ph physics.plasm-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
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
An accelerator-based source of high-intensity quantum-entangled annihilation gamma photons
Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）
该研究提出一种基于加速器的高强度量子纠缠511 keV伽马光子源，利用杰斐逊实验室拟议正电子装置生成高电流极化正电子束，可用于量子纠缠精密研究及多领域应用，性能远超传统放射源。
2026-08-11 physics.acc-ph quant-ph
High Intensity Secondary Beams Driven by Protons
作为2013年社区夏季研究中强度前沿工作的一部分，2013年4月17日至20日在纽约州厄普顿的布鲁克海文国家实验室举行了一次关于质子机能力的研讨会（质子束驱动的高强度次级束）。研讨会的主要目的是了解：1）拟议的高强度质子束测量的束要求; 2）现有的世界范围内的高功率质子机器的能力; 3）质子设施升级计划和新设施的建议; 4）并记录质子加速器和目标系统的研发需求，以支持拟议的强度前沿测量。这些问题将在本摘要中讨论。
2013-08-21 physics.acc-ph physics.ins-det
Design Considerations for Proposed Fermilab Integrable RCS
可积光学是粒子加速器设计中的一项创新，它在避免参量共振的同时提供强非线性聚焦。可积光学的一个很有前途的应用是克服由电子感应加速器调谐扩展和集体不稳定性对加速器强度的传统限制。高强度可积分加速器的效率将在未来几年内在费米实验室可积分光学测试加速器（IOTA）和马里兰大学电子环（UMER）进行全面测试。我们提出了一个可集成的快速循环同步加速器（iRCS）作为费米实验室助推器的替代品，以实现费米实验室高能中微子计划的多兆瓦束流功率。我们提供了一个概述的机器参数，并讨论了一种方法，晶格优化。可积光学需要具有整数π相位超前的弧，然后是具有匹配的β函数的漂移。我们提供了一个例子可积晶格的功能，现代RCS -长色散自由漂移，低动量压缩，超周期性，色度校正，分离功能的磁铁，和有界β函数。
2017-03-02 physics.acc-ph
Beam Loss Consequences
CERN（欧洲核子研究中心）
本文综述高能高流强加速器中束流损失机制及其对安全高效运行的影响，重点讨论强子加速器如LHC的风险与防护措施。
2026-04-24 physics.acc-ph
Collimation
Instituto de Física Corpuscular IFIC (CSIC-UV)（粒子物理与高能物理研究所）
本文介绍了聚焦系统在高能对撞机中的重要性，探讨了其基本原理、设计挑战及操作策略，以确保安全有效地管理束流损失。
2026-03-04 physics.acc-ph
Design of a nonlinear quasi-integrable lattice for resonance suppression at the University of Maryland Electron Ring
传统的粒子加速器使用线性聚焦力进行横向约束。作为线性的结果，加速环对无数的共振和不稳定性很敏感。在高射束强度下，不受控制的共振驱动损耗会使射束质量恶化，并导致射束线组件和周围区域的损坏或放射性激活。这是目前最先进的加速器中可实现的电流密度的主要限制。在机器设计中引入非线性聚焦力，可以通过粒子轨道与驱动项的非线性失谐来提供对共振的免疫力。目前正在研究用于加速器环的非线性可积束流光学理论。这样的系统具有克服可实现的光束强度的限制的潜力。本文提出了一个在马里兰大学电子环（UMER）实现准可积八极晶格的原理验证计划。UMER是一个加速器平台，支持高强度束流动力学的研究。在这篇论文中，提出了两种设计，不同的复杂性和强度的预测效果。预期具有单个相对长的八极磁体的配置比许多短的分布式八极的布置更稳定。本实验的准备工作需要开发和表征一个低强度的制度，以前没有在UMER运行。此外，所需的公差控制的第一和第二阶梁的时刻，在拟议的实验已被确定的基础上模拟的光束动力学。为了实现这些公差，一种新的方法，改进的轨道校正的发展。最后，讨论了线性UMER晶格中谐振驱动损耗的研究。
2018-08-29 physics.acc-ph
Project X with Rapid Cycling and Dual Storage Superconducting Synchrotrons
研究中微子振荡和稀有介子衰变是X计划的主要物理目标。成功的物理结果依赖于高强度中微子和介子（K+和μ）束的可行性。为了实现这一目标，我们提出了由同步加速器主导的加速器系统（选项A），作为由直线加速器主导的加速器系统（选项B）的技术上更容易和更具成本效益的替代方案。概述了基于同步加速器的加速器系统及其主要组成部分，并提出和讨论了中微子和介子束生产的预期质子束功率。
2012-05-07 physics.acc-ph
Dual fast-cycling superconducting synchrotron at Fermilab and a possible path to the future of high energy particle physics
我们简要概述了短期和长期的物理动机，在费米实验室的Tevatron隧道中建造一个双，快循环超导同步加速器（DSFMR -双超铁主环）。我们讨论了使用该加速器作为高强度双中微子束源的长基线中微子振荡搜索实验，也作为一个快速，双预注入加速器的VLHC（甚大强子对撞机）。
2010-05-06 physics.acc-ph
High-intensity positron microprobe at the Thomas Jefferson National Accelerator Facility
提出了一种基于连续波电子直线加速器的高强度高亮度慢正电子产生源的概念设计方案，其投影强度为10 $^{10}$ e $^+$ /s。在我们的设计中达到这个强度依赖于正电子（T $_+$低于600 keV）从电子-正电子对产生转换器靶向低辐射和低温区域的传输，以在高效低温稀有气体减速剂固体Ne中进行减速。该设计进展通过蒙特卡罗优化：电子/正电子束能量和转换器靶厚度，电子$^+$束从转换器到减速器的运输，电子$^+$束从磁通道的提取，同步光栅系统，和减速器效率计算。为了从磁通道中提取e $^+$，已经建立了一个磁场终止器插头原型，并给出了原型有效性的实验结果。文中还讨论了转换靶的散热和辐射防护措施。
2014-06-19 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.atom-ph
System for Nuclear Waste Transmutation Driven by Target-Distributed Accelerators
介绍了一种变反馈和外中子源强度控制的超热增殖堆的设计思想和特点。在高通量次临界反应堆（HFSR）中，用中子源代替控制棒，可以提高安全性并进行放射性废物燃烧。为了提高中子源强度，HFSR分为两个区域：一个助推器和一个包层，使用固体和液体燃料。使用液态锕系燃料可以将延迟中子发射体从包层输送到助推器，在那里它们可以提供额外的中子或所有必要的激发。在包层和助推器倍增因子分别为k=0.95和0.98的情况下，需要至少1015 n/s（电子束功率2.5MW）的外部光中子源速率来控制产生300 MWt的HFSR。获得大中子通量的廉价方法是靶分布加速器（TDA），其中裂变电电池（FEC）补偿薄光子产生靶中损失的束能量。FEC本质上是一个高压电源，它将裂变碎片的动能直接转换为约2 MV的电势。
2004-01-05 physics.acc-ph
Project X - a new multi-megawatt proton source at Fermilab
X项目是一个多兆瓦的质子设施，正在开发中，以支持基本粒子物理学的强度前沿研究，并可能应用于费米实验室的核物理和核能研究。该计划的核心是一个超导H-直线加速器，它将支持世界领先的长基线中微子实验和稀有过程研究计划。基于与国际直线对撞机（ILC）共享的技术，X项目将从主注入器提供60-120 GeV的多MW光束，同时以较低的能量提供非常高的强度光束。X项目还将支持Muon对撞机的开发，作为能源前沿的未来设施。
2012-08-28 physics.acc-ph
Creation of high energy/intensity bremsstrahlung by a multitarget and focusing of the scattered electrons by small-angle backscatter at a cone wall and a magnetic field II - Enhancement of the outcome of linear accelerators in radiotherapy
利用多层靶中的钨壁散射可以显著提高快电子（能量至少为6 MeV）与钨靶碰撞产生的韧致辐射产额。以前开发的原理的简化版本也能够通过钨壁聚焦小角度散射的电子。每层钨层的厚度不超过0.04 mm是必要的-0.03 mm的厚度适用于医学物理中的加速器。电子的进一步聚焦由场强在0.5特斯拉和1.2特斯拉之间的合适的磁场产生（如果具有多层靶的锥体相当窄）。放射治疗中的直线加速器仅需要通过壁散射进行聚焦，而无需进一步的磁场（标准情况：31个板，厚度为0.03 mm，板间距为1 mm）。我们考虑了三种在医学物理学中具有重要意义的情况：具有用于聚焦的附加磁场的非常小的锥体（90 cm深度处的场直径：6 cm）、具有可选磁场的中等锥体（90 cm深度处的场直径：13 cm）和没有磁场的宽锥体（90 cm深度处的场直径：30 cm）。所有这些情况下，可以定位在一个转盘。测量已在现有的转盘定位在平面的平坦化过滤器和散射箔的电子。
2013-04-19 physics.acc-ph physics.med-ph
Facilities for the Energy Frontier of Nuclear Physics
自2001年以来，BNL的相对论重离子对撞机一直在探索核物理的能源前沿。它的性能、灵活性和持续的创新升级可以在未来几年维持其物理输出。现在，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机即将把实验室核碰撞的前沿能量扩大一个数量级以上。在未来的几年里，它的物理范围将朝着更高的能量，光度和不同的碰撞物种发展，在加速器技术和核物理本身设定的性能范围内。补充性高能设施将包括欧洲核子研究中心的固定目标对撞机、地球物理研究所的FAIR综合设施以及可能的电子-离子对撞机，这些对撞机是以JLAB的CEBAF、BNL的RHIC或欧洲核子研究中心的LHC为基础的。
2011-09-01 nucl-ex physics.acc-ph
Secondary beams at high-intensity electron accelerator facilities
本文利用FLUKA和GEANT4蒙特卡罗模拟，研究了杰斐逊实验室11 GeV及升级后20 GeV强电子束轰击厚靶产生的次级μ子、中微子和假设的轻暗标量粒子束流特性。
2024-01-08 hep-ex nucl-ex physics.acc-ph
Energy-Frontier Lepton-Hadron Collisions at CERN: the LHeC and the FCC-eh
轻子-强子对撞机使用当前和未来强子对撞机的质子或核束，并使其与新建电子加速器的电子束碰撞，带来了有吸引力的物理项目，这些项目与强子对撞机物理学相辅相成。能量回收直线加速器的机器开发和这种电子-强子对撞机的物理性能研究，特别是使用现有LHC束流的LHeC和未来圆形对撞机计划的一个选项FCC-eh，正在进行中，并在本文中进行审查。
2018-01-23 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Non-planar four-mirror optical cavity for high intensity gamma ray flux production by pulsed laser beam Compton scattering off GeV-electrons
作为高通量偏振伽马射线生产的研发工作的一部分，我们设计并建造了一个具有高精细度的非平面四镜光学腔，并在粒子加速器上运行。我们报告这种腔的主要挑战，如基于光纤技术的合适的激光器的设计，具有高的可调谐性和高的机械稳定性在加速器环境中的机械困难，并通过在FPGA中实现双反馈回路主动稳定这种腔。
2011-12-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Synchrotron radiation based beam diagnostics at the Fermilab Tevatron
同步辐射作为电子加速器的束流诊断已经使用了很多年。它通常与质子加速器无关，因为辐射强度太弱，无法进行实际检测。然而，如果利用源自弯曲磁体的边缘附近或来自短磁体的辐射，则快速变化的磁场用于增强比截止波长更短的波长，对于诸如费米实验室的Tevatron之类的最近的高能质子加速器，截止波长往往是可见光。本文讨论了两种设备的Tevatron的实现。横向束流剖面监测器分别对来自质子束和反质子束的同步辐射成像，并提供每个束流的剖面数据。第二个监视器测量中止间隙中的低水平束流强度，这对加速器的超导磁体和高能物理实验的硅探测器都构成了危险。比较的测量从轮廓监测器的测量飞线轮廓系统的应用程序的配置文件和中止间隙强度测量的Tevatron束流动力学建模的一些例子。
2011-09-15 physics.acc-ph physics.ins-det
