Instrumentation Developments and Beam Studies for the Fermilab Proton Improvement Plan LINAC Upgrade and New RFQ Front-End
费米实验室正在开发一个质子改进计划（PIP），以增加其质子源的吞吐量。该计划涉及硬件修改，以提高重复率和改善束流损失，同时确保质子源到2025年的可行操作。PIP的第一阶段将使费米实验室质子源在2013年年中之前每小时提供1.8e17个质子。作为初始升级的一部分，费米实验室计划安装一个新的前端，包括双氢离子源和201 MHz脉冲激光器。本文将介绍这种新的前端束流研究测量，并讨论新的费米实验室直线加速器束流仪器升级。
2014-08-29 physics.acc-ph
Challenges in Accelerator Beam Instrumentation
介绍了当前和未来粒子加速器工程在束流测量和诊断方面所面临的挑战。给出了几个先进的强子和轻子束诊断的例子。
2009-12-08 physics.acc-ph physics.ins-det
Experimental Demonstration of Compensation of Beam-Beam Effects by Electron Lenses
本文报道了在高能粒子对撞机中首次利用低能电子束的空间电荷力补偿束-束互作用效应的实验研究。在Tevatron质子-反质子对撞机的980 GeV质子束团上安装了一种新型的束-束补偿装置--电子透镜。当电子透镜工作时，由于与反质子束相互作用而引起的质子束团损失减小了2倍。我们描述了电子透镜的工作原理和目前的实验结果。
2007-05-02 physics.acc-ph
Compensation of beam-beam and space-charge effects: experience to-date and near-future opportunities
束-束相互作用和空间电荷效应属于束物理学中最长期存在的问题，即使在今天，经过几十年的积极探索和对策的发展，它们仍然对加速器设施的性能构成最深刻的限制。在这篇简短的评论中，我们考虑了过去积极补偿这些效应的经验，以及在不久的将来进一步探索的可能的新方案，特别是在电子-离子对撞机研发的框架内。
2014-09-05 physics.acc-ph
Coherent beam-beam experiments and implications for head-on compensation
在相对论重离子对撞机（RHIC）的极化质子运行中，通过束流传递函数测量，经常观测到相干束-束模式。这些模式在外部激励或存在阻抗的情况下会变得不稳定。这在存在迎面补偿的情况下变得更加相关，这减小了波束-波束调谐扩展，从而减小了朗道阻尼。我们报告的实验和模拟进行了解的影响，相干模式与电子透镜的操作。
2014-10-21 physics.acc-ph
Applications of electron lenses: scraping of high-power beams, beam-beam compensation, and nonlinear optics
电子透镜是脉冲的、磁约束的电子束，其电流密度分布被成形以在循环束上获得期望的效果。费米实验室的Tevatron对撞机使用了电子透镜，用于逐束补偿远距离束-束调谐偏移，用于去除中止间隙中未捕获的粒子，用于正面束-束补偿的初步实验，以及用于演示空心电子束的晕刮。布鲁克海文国家实验室（BNL）的相对论重离子对撞机（RHIC）正在调试用于束-束补偿的电子透镜。对空心电子束准直和晕控制进行了研究，作为补充欧洲核子研究中心大型强子对撞机升级准直系统的一个备选方案;最近完成了一项概念设计。由于它们的电荷和质子束附近没有材料，电子透镜也可以提供一种替代导线的方法，用于LHC亮度升级方案中具有小交叉角的长距离束-束补偿。在费米实验室，我们计划在可积光学测试加速器（IOTA，一个40米的150 MeV电子环）中安装一个电子透镜，作为非线性可积光学的原理验证实现之一，以实现大的调谐扩展和更稳定的光束，而不会损失动态孔径。
2014-09-11 physics.acc-ph
Beam Stabilization and Instrumentation Systems based on Internet of Things Technology
建立了一个纵向耦合聚束模式诊断，以识别和表征耦合聚束模式的最大IV 3 GeV环。识别了纵向耦合束流0型偶极子不稳定性，并建立了纵向0型偶极子阻尼器，消除了不稳定性。作为一个单独的项目，建造了一个射频电流互感器，作为直流电流互感器的紧急备用。所有的设备都是使用开源的Blinky-Lite物联网平台构建的，可以快速廉价地部署。
2019-10-17 physics.acc-ph
Beam Instrumentation and Diagnostics
束流参数的确定对于任何加速器设施的运行和发展都至关重要。讨论了电子束和质子束常用束流仪器的工作原理。本文包括用于束流测量的束流测量仪器、束流位置监测器在聚束中的应用、束流横向剖面和发射度诊断方法、束团形状测量和束流损失监测器的应用。
2020-09-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Beam Loading Compensation in the Main Linac of CLIC
多束团束流负载补偿是紧凑型直线对撞机（CLIC）主直线加速器中的一个重要问题。聚束到聚束的能量变化必须保持在千分之一以下。在CLIC中，RF功率是通过使驱动束减速来获得的，该驱动束通过合并多个短聚束串而形成。一个解决主直线加速器中束流负载的有前途的方案是基于改变驱动束中束团串的长度。该方案及其预期的性能。
2000-08-18 physics.acc-ph
Six-dimensional weak-strong simulations of head-on beam-beam compensation in RHIC
为了补偿相对论重离子对撞机（RHIC）中极化质子运行中的大束-束调谐扩展和束-束共振驱动项，我们将在每个环中引入一束低能直流电子束，与相对的质子束进行正面碰撞。提供电子束的装置叫做电子透镜.本文利用6维弱-强相互作用模拟模型，研究了RHIC 250 GeV极化质子操作中电子透镜补偿对质子束动力学的影响。这篇文章是从已发表的文章[1]中删节的。
2014-10-21 physics.acc-ph
Experimental Studies of Compensation of Beam-Beam Effects with Tevatron Electron Lenses
应用低能电子束的空间电荷力可以显著改善高能对撞机中由束-束相互作用引起的束-粒子寿命极限[1]。在这篇文章中，我们提出了各种电子束实验的结果与电子透镜，新的仪器开发的束-束补偿Tevatron，980 GeV的质子和反质子束碰撞。我们研究了粒子电子感应加速器的电子束电流，能量和位置的依赖关系;我们探讨了电子束的缺陷和噪声的影响;我们量化了Tevatron电子透镜的作用所获得的高能束强度和对撞机亮度寿命的改善。
2008-02-04 physics.acc-ph
Introduction to Optics and Lasers for Beam Instrumentation
光学器件的多功能性使得能够设计各种优雅的光束仪器。粒子束的多种性质可以通过各种光学技术精确测量，包括：对带电粒子束发射的光辐射进行直接采样;监测与光学探针（如激光线）的相互作用;以及通过高带宽光纤读出的光束信号的电光转换。这样的方法通常是最小侵入性和非破坏性的，因此允许在加速器操作期间进行诊断，而不会干扰粒子束或损坏仪器的风险。这些会议记录总结了三个CAS讲座，介绍了与仪器设计相关的光学基本原理，概述了关键的激光技术和设置，并回顾了基于激光的光束仪器的最新技术。
2020-07-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Beam-beam compensation studies in the Tevatron with electron lenses
在Fermilab Tevatron对撞机上，研究了利用磁场约束的5 keV高斯电子束与循环束重叠来抑制反质子迎面束-束调谐扩展的可行性。当反质子的电子冷却应用于常规的Tevatron操作中时，对反质子的非线性迎面束-束效应很小。因此，我们首先集中在操作方面，如光束的对准和稳定性，并对基本的观察调谐偏移，调谐扩展，寿命和发射度。我们还尝试了两个特殊的对撞机商店，只有3个质子束与3个反质子束碰撞，以抑制远程力量和增强正面效应。在这里，我们提出了这项研究的结果和数值模拟和观测之间的比较。这些结果有助于将这种补偿概念应用于布鲁克海文的RHIC。
2013-12-18 physics.acc-ph
Beam instrumentation for the Tevatron Collider
对撞机运行II（2001年至今）中的Tevatron比运行I（1992-1995年）中的束团多六倍，束流强度和亮度高许多倍。光束诊断对于机器启动和永无止境的光度升级活动至关重要。我们提出的Tevatron诊断开发运行II的全貌，概述机器需要新的仪器，提出了几个显着的例子，导致Tevatron性能的改善，并讨论未来对撞机的教训。
2010-01-15 physics.acc-ph physics.ins-det
Space charge compensation for intense ions beams in booster synchrotrons
对于助推同步加速器，如GSI的SIS，空间电荷是主要的强度限制之一。在注入能量下，助推同步加速器中的空间电荷诱导的调谐扩展很大，可达0.5，并且斜坡时间通常很短。我们研究了几个局域电子透镜均匀分布在周围的圆周，以补偿横向空间电荷力的效果。
2017-05-04 physics.acc-ph
The MICE Muon Beam on ISIS and the beam-line instrumentation of the Muon Ionization Cooling Experiment
正在卢瑟福阿普尔顿实验室（RAL）建设的国际μ子电离冷却实验（MICE）将展示电离冷却的原理，作为减少μ子束所占相空间体积的技术。中微子工厂和μ子对撞机需要电离冷却通道。MICE将详细评估可行性研究2冷却通道的单个网格单元的性能。MICE μ子束已在RAL的ISIS同步加速器上建造，在MICE步骤I中，它已使用MICE束仪器系统进行了表征。本文介绍了MICE μ子束和束线装置。的μ介子率作为由MICE目标浸入ISIS质子束产生的束损失的函数。对于来自我们目标下游的ISIS束流损失监测器的1 V信号，我们获得了30 KHz的瞬时μ子速率，束中的π介子污染可以忽略不计。
2012-03-23 hep-ex physics.acc-ph
AI-driven neutrino diagnostics and radiation-hard beam instrumentation for next-generation neutrino experiments
针对DUNE实验需求，提出AI驱动的实时束流诊断与抗辐照仪器框架，利用数字孪生和LGAD缪子监测器将通量系统误差从5%降至1%，显著提升束流保真度并加速CP破坏发现。
2025-08-08 physics.acc-ph
A Modern Ethernet Data Acquisition Architecture for Fermilab Beam Instrumentation
费米实验室加速器事业部仪器部门正在采用开源框架来取代我们基于VME的嵌入式数据采集系统。利用迭代方法，我们首先转移到嵌入式Linux，消除了对Linux Works的需求。接下来，我们在每个数据采集模块上采用以太网，除了与机架安装服务器通信外，还无需VME背板。DDCP（分布式数据通信协议）的开发，允许固件和软件层之间的抽象。每个数据采集模块都适用于使用1 GbE读取，并在向上链接到10 GbE网络的交换机处聚合。目前的开发包括扩展系统以聚合更多模块，增加带宽以支持多个系统，并采用MicroTCA作为机箱技术。该架构被用于费米实验室复合体周围的各种光束线，包括PIP 2 IT，FAST/IOTA和μ子传输环。总之，我们能够开发一个数据采集框架，逐步取代ESPRINWorks和VME硬件，并使用现成的以太网技术将总带宽增加到10 Gbit/s。
2022-09-19 physics.acc-ph
Status of head-on beam-beam compensation in RHIC
相对论重离子对撞机（RHIC）在极化质子运行中，束-束效应限制了其性能。为了克服这一限制，两个电子透镜正在调试中。本文对基于电子透镜的RHIC的束-束补偿技术进行了综述。介绍了安装和调试的现状以及未来的计划。
2014-10-20 physics.acc-ph
Instrumentation for the Study of Low Emittance Tuning and Beam Dynamics at CESR
康奈尔正负电子储存环（CESR）由高能物理正负电子对撞机改造而成，作为康奈尔高能同步加速器光源（CHESS）的专用同步加速器光源，并作为测试加速器进行加速器物理研究，能够研究与未来阻尼环，对撞机和光源相关的主题。作为测试加速器的CESR（CesrTA）在这种模式下的储存环操作的初始阶段的一些特定主题包括：1）产生低发射度束的调谐技术，2）储存环中电子云发展的研究和3）束内散射效应。CESR完全转换为CesrTA发生在几年的时间内，在其他地方描述。除了为CesrTA创建的储存环仪器外，还对现有仪器进行了修改，以促进整个调查范围，以支持这些研究。制定了程序，往往需要不同仪器之间的协调测量。本文介绍了用于研究CesrTA操作过程中的束流动力学的仪器。本文对这些文书的处理仍将是相当一般性的，因为它侧重于对文书本身的概述。它们在观测序列中的相互作用和相互关系可在描述相关测量技术的配套文件中找到。一些仪器的更详细的描述和详细的操作性能可以在其他地方找到，这些将在本文的相关章节中引用。
2017-11-14 physics.acc-ph
Analog electronics for beam instrumentation
模拟前端电子学在束流仪器中的任务是优化仪器提供的信号的有用信息内容。它必须抑制对测量量没有贡献的信号分量。它必须进行滤波，以限制带宽和可能的动态范围，从而放松对后续处理阶段的要求。它必须尽量减少噪音，抑制干扰，并使信号与传输介质和数字采集设备相匹配。由于电路必须经常在放射性区域工作，重点是无源电子设备。
2020-05-15 physics.acc-ph physics.ins-det
Numerical analysis of parasitic crossing compensation with wires in DAΦNE
在2005-2006年运行的DAΦNE对撞机中，电流承载线补偿器被成功地用于减轻寄生束-束相互作用的有害影响。正电子束寿命的显着改善，观察到在机器操作与KLOE探测器。考虑到线束-束补偿器在高亮度LHC升级中的可能应用，我们重新回顾了DAΦNE实验。我们使用改进的加速器模型的目标，以验证现代模拟工具，并提供有价值的输入LHC升级项目。
2015-06-24 physics.acc-ph
Diagnostics needs for beam-beam studies and optimization
在最近几年的大型强子对撞机运行中，我们分析了束流仪器的情况和优化束流研究的必要性。最重要的束流测量设备将被突出，修改或优化将被建议。一个完整的愿望清单将被提交，以确保我们将准备在LS 1（长1）后，以更完整的方式研究波束效应。
2014-10-14 physics.acc-ph
Video Cameras used in Beam Instrumentation -- an Overview
自早期加速器诊断以来，成像系统一直是许多束流监测器的组成部分。其主要应用仍然是在调试、校准和常规操作期间观察反射屏。记录的图像通常被进一步分析以表征用于机器优化的光束分布。本报告概述了当今的成像技术和市场趋势。图像传感器，如电视管和固态传感器（CCD，CMOS和CID），特别侧重于对光束仪器的重要方面将进行讨论。数字图像采集以及相机接口和辐射效应也将提出。
2020-05-11 physics.acc-ph physics.ins-det
Instrumentation and its Interaction with the Secondary Beam for the Fermilab Muon Campus
费米实验室Muon校区将举办Muon g-2实验-一个致力于寻找新物理信号的世界级实验。为了确保以最小的损失向储存环输送高质量的光束，对光束诊断提出了严格的要求。在这项研究中，我们简要介绍了费米实验室μ子校园可用的次级束诊断。然后，借助于数值模拟，我们详细说明了它们与次级光束的相互作用。最后，我们将我们的结果与理论研究结果进行比较。
2017-09-15 physics.acc-ph physics.ins-det
Study of effects of failure of beamline elements and their compensation in CW superconducting linac
Project-X是计划在美国费米实验室建造的高强度质子设施。X项目的第一级由超导直线加速器组成，该加速器将以连续波（CW）模式运行，以将束流从2.5 MeV加速到3 GeV。CW模式下的操作对射束线组件，特别是对射频（RF）腔体施加了高公差。由于束流参数与设计参数不同，束流线元在低能时的失效是非常关键的，因为它会导致束流与后续截面的不匹配。它使束流不稳定，导致发射度稀释，并最终导致束流损失。在最坏的情况下，它可能会影响机器的可靠性，并可能导致关闭直线加速器以更换故障元件。因此，研究这些效应及其补偿对实现直线加速器中束流的平稳传输具有重要意义。本文介绍了SSR 0段射频腔和螺线管失效的研究结果。
2012-03-07 physics.acc-ph
Study on transient beam loading compensation for China ADS proton linac injector II
在2014年10月至12月在中国科学院近代物理研究所进行的加速器驱动次临界（ADS）系统注入器原型II的束流调试测试期间，观察到了显著的瞬态束流加载效应。在这些测试中，实验进行了CW操作的腔与脉冲束电流，该系统被配置为利用一个原型数字低电平射频（LLRF）控制器。该系统最初是在脉冲模式下使用简单的PID反馈控制算法操作的，该算法在脉冲10 mA射束操作期间不能保持期望的梯度调节。采用PI反馈和前馈控制相结合的方法，实现了一种简单的束流瞬态负载补偿方法，以显著减小腔梯度中的束流瞬态效应。采用该控制算法后，超导腔场的变化率小于1.7%。本文介绍了该系统的设计和实验结果。
2016-01-25 physics.acc-ph
Beamline Instrumentation for Future Parity-Violation Experiments
在过去的25年里，宇称违反电子散射团体在测量十亿分之一（ppb）量级的微小不对称性的能力方面取得了巨大的进步，具有与束流相关的校正和几ppb的系统误差。未来的实验计划约一个数量级较小的不对称性和更高的利率在检测器。这些新实验对束流仪器和束流设置策略提出了新的挑战。在PAVI 14的这篇文章中，我讨论了其中的几个挑战和需求，重点是杰斐逊实验室的发展。
2014-10-16 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Analog to digital conversion in beam instrumentation systems
模数转换是几乎所有束流测量系统的重要组成部分。理想情况下，在适当设计的系统中，所使用的模数转换器（ADC）不应限制系统性能。然而，尽管ADC技术最近有所改进，但这通常是不可能的，ADC的选择会显著影响甚至限制系统性能。因此，在系统设计的早期阶段估计模数转换的要求并评估是否可以找到满足系统规格的适当ADC非常重要。在需要高时间和幅度分辨率的射束仪表系统的情况下，如果不在数字化之前对模拟信号进行特殊处理，则通常会发生可用ADC无法满足系统规格的情况。在这种情况下，对ADC的要求甚至会影响系统架构。本文旨在帮助束流测量系统的设计人员在选择ADC的过程中，这在许多情况下是迭代的，需要在系统性能、复杂性和成本之间进行权衡。模拟到数字转换是广泛和良好的文献中描述，因此，本文主要集中在有关方面的束流仪器。ADC基础知识仅限于与本文对应的CAS一小时讲座中的介绍内容。
2020-05-13 physics.acc-ph physics.ins-det
Redis-Based Streaming Architecture for Accelerator Beam Instrumentation DAQ Systems
针对费米实验室加速器束流仪器DAQ系统，本文提出基于Redis的流架构，以Redis适配器（RA）为核心解耦层，替换旧VME数字化仪，实现高吞吐低延迟，兼顾旧系统兼容与未来扩展。
2025-11-18 physics.acc-ph
Wire Compensation of Parasitic Crossings in DAFNE
长距离光束-光束相互作用（寄生交叉）是Frascati e+ e-Phi-factory DAFNE的主要光度性能限制之一。特别地，寄生交叉导致碰撞中的两个光束的寿命显著减少。这限制了最大可存储电流，因此限制了可达到的峰值和积分亮度。为了缓解这个问题，在DAFNE进行了载流导线寄生交叉补偿的数值和实验研究。在KLOE相互作用区的两端安装了两条这样的电线。与数值预测一致的电线上的开关，在“弱”束（正电子）的寿命的改善已获得在“强”的一个（电子）的最大电流没有亮度损失。本文描述了DAFNE中的寄生交叉效应，总结了用导线补偿寄生交叉效应的数值模拟结果，并讨论了实验测量和观察结果。
2006-07-13 physics.acc-ph
Energy dispersion compensation and beam loading in X-band linacs for the JLC/NLC
RF脉冲的形状在传播通过X波段加速器结构时由于色散效应而失真。这种畸变与射束加载一起在192束之间引入能量扩散。为了最小化该能量扩散，我们修改输入RF脉冲形状。的脉冲传播，能量增益，和光束加载建模与模式匹配的计算机代码和电路模型。一个完整的60厘米的结构，包括55个单元和输入和输出耦合器的2D模型和电路模型进行了分析。该结构以每个单元5 pi/6的相位提前运行。这种结构的色散效应比以前研究的2 π/3相位提前加速结构更显着。实验结果与理论模型进行了比较，并获得了良好的协议，通过结构的RF脉冲的传播。
2003-07-04 physics.acc-ph
Measurement and Compensation of Horizontal Crabbing at the Cornell Electron Storage Ring Test Accelerator
在储存环中，射频腔中的水平色散引入了水平-纵向（xz）耦合，导致xz平面中的波束倾斜。这种耦合的特征在于出现在1圈传输矩阵的正常模式分解中的“蟹形”色散项λ a。λ a与RF腔电压和腔中的水平色散成比例。我们报告的实验在康奈尔大学电子储存环测试加速器（CesrTA），xz耦合探索使用三个晶格具有不同的螃蟹属性。我们的特点xz耦合每种情况下，通过测量光束的水平投影与光束尺寸监视器。三种晶格配置对应于a）在光束尺寸监测源点处的16 mrad xz倾斜，b）由两对RF腔中的一对与第二对RF腔引入的色散补偿，以及c）RF腔中的零色散，完全消除色散。此外，束内散射（IBS）是显而易见的，在我们的测量光束尺寸与射频电压。
2014-03-13 physics.acc-ph
A New Method for Compensation and Rematch of Cavity Failure in C-ADS Linac
对于在诸如加速器驱动系统的应用中使用的质子直线加速器，由于操作的性质，束流故障率必须比类似加速器的通常性能低几个数量级。为了保持短的恢复时间、高的重复性和极低的束流丢失频率，必须强制性地施加容错机制。本文提出了一种创新的和具有挑战性的方式补偿和重新匹配的腔失败使用快速电子器件和现场可编程门阵列（FPGA）代替嵌入式计算机来完成的束流动力学的计算。示出了使用遗传算法进行优化的FPGA的等效模型的构建方法。通过与TRACEWIN仿真结果的比较，验证了该机制的准确性和正确性。
2016-01-26 physics.acc-ph
Simulation Study on the Emittance Compensation of Off-axis Emitted Beam in RF Photoinjector
为了充分利用光阴极材料，提高其量子效率和寿命，在光阴极注入器中，激光工作时应远离阴极中心。在RF枪中，离轴发射的光束将看到时间相关的RF效应，这将产生横向发射度的显著增长。它已被证明，这样的发射度增长几乎可以完全补偿定向在一个适当的轨道上的下游RF腔沿注入器的光束。本文详细分析了文献[1]中所使用的仿真技术及其相关问题。涉及离轴光束的光电注入系统的优化是一个具有挑战性的问题。为了解决这个问题，人们需要先进的仿真工具，包括遗传算法和三维空间电荷的有效算法。在本文中，我们报告的模拟研究中，两个代码ASTRA和IMPACT-T联合使用，以克服这些挑战，以优化系统的设计，以补偿发射度增长的光束发射离轴。
2016-07-06 physics.acc-ph
Demonstration of nonlinear-energy-spread compensation in relativistic electron bunches with corrugated structures
具有能量和电流平坦分布的高质量电子束对于许多基于加速器的科学设备（例如自由电子激光和MeV超快电子衍射和显微镜）是至关重要的。在这封信中，我们报告使用波纹结构，以补偿由射频场的曲率压印的光束非线性能量啁啾，导致光束能量扩散显着减少。通过使用一对具有正交取向的波纹结构，我们表明，四极尾场，否则增加束流发射度可以有效地取消。这项工作还将波纹结构的应用扩展到低束流电荷（几pC）和低束流能量（几MeV）制度，并可能在许多基于加速器的设施中产生强烈的影响。
2015-03-24 physics.acc-ph
First Experimental Evidence of a Beam-Beam Long-Range Compensation Using Wires in the Large Hadron Collider
本文报告了在LHC中安装四个导线补偿器并通过两年实验首次验证直流导线可有效缓解束-束长程相互作用、提升HL-LHC性能的研究成果。
2023-04-19 physics.acc-ph
Space-charge compensation of a low-energy He2+ beam with fluorine-containing gases
RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science（RIKEN理化学研究所西村加速器科学中心）
该研究在RIKEN重离子直线加速器LEBT中引入含氟气体实现低能He2+束的空间电荷补偿，安装新型栅网式斩波器后成功稳定加速19.3 μA He2+束流，占空比达10%，对应连续波模式约193 μA，可支撑200 μA级束流加速。
2026-08-10 physics.acc-ph
Dose Delivery Concept and Instrumentation
放射治疗的目的是在尽可能保护周围组织的同时，向肿瘤提供规定量的剂量。在带电粒子治疗中，输送规定剂量相当于在照射场的每个位置输送规定数量的给定能量的离子。准确的输送是由剂量输送（DD）系统来实现的，该系统在患者进入之前对射束进行整形、引导和控制。大多数早期DD系统通过使用不同的器械（主要是患者特定器械）提供均匀的横向剂量分布，这些器械放置在射束线中以形成三维最终目标剂量。最近，开发了使用数千个窄射束以明确定义的能量提供高度适形剂量分布的系统，其具有先进的扫描磁体和实时射束监测器，而无需患者特定的硬件。本讲座将涵盖一般剂量输送概念以及主要取决于束流输送技术和粒子和加速器类型的不同DD仪器。本文将介绍世界上一些具有代表性的DD和束流监测系统。
2018-02-14 physics.acc-ph physics.med-ph
Compensation for Booster Leakage Field in the Duke Storage Ring
杜克大学的高强度伽马射线源（HIGS）是一个加速器驱动的康普顿伽马射线源，为光核物理研究提供1 MeV至100 MeV的高通量伽马射线束。HIGS设施运行三个加速器，一个直线加速器预注入器（0.16 GeV），一个助推器注入器（0.16-1.2 GeV）和一个电子储存环（0.24-1.2 GeV）。由于助推器注入器靠近储存环，靠近环的助推器偶极子的磁场可以显著地改变在低能量区域中操作的储存环中的闭合轨道。这种类型的轨道畸变对于某些精度实验可能是一个问题，这些实验需要伽马射线束的高度能量一致性。这种能量一致性可以通过保持伽马射线束的一致瞄准来实现，因此，在康普顿碰撞点处的稳定电子束轨道和角度。为了克服助推器泄漏场问题，我们开发了一种轨道补偿方案。该方案采用两个快速轨道校正器，并作为前馈与慢轨道反馈系统一起透明运行。在本文中，我们将描述这种泄漏场补偿方案的发展，并报告的测量结果，证明了该方案的有效性。
2016-05-21 physics.acc-ph
The Conversion of CESR to Operate as the Test Accelerator, CesrTA, Part 1: Overview
康奈尔大学的电子/正电子储存环（CESR）在2008年5月开始的一系列加速器关闭过程中进行了修改，这大大提高了其粒子加速器的研发能力。CESR的能量跨度从1.8到5.6 GeV，电子和正电子都使其成为研究广泛的加速器物理问题和与当前光源和未来轻子阻尼环相关的仪器的理想选择。此外，其中一些也与质子加速器的束流物理有关。本文概述了动机，设计和转换的CESR的测试加速器，CesrTA，增强研究等主题的低发射度调谐方法，电子云（EC）的影响，束内散射，快离子不稳定性，以及一般改进束流仪器。虽然CesrTA最初的研究集中在与国际直线对撞机（ILC）阻尼环设计相关的问题上，但CesrTA是一个非常灵活的储存环，能够研究广泛的加速器物理和仪器问题。本文件载有一套文件的大纲和基础，记录了储存环的重新配置和上述研究所需的相关仪器。进一步的细节可以在这些文件中找到。
2015-05-04 physics.acc-ph
The Conversion of CESR to Operate as the Test Accelerator, CesrTA, Part 2: Vacuum Modifications
康奈尔大学的电子/正电子储存环（CESR）在2008年5月开始的一系列加速器关闭过程中进行了修改，这大大提高了其粒子加速器的研发能力。CESR的能量跨度从1.8到5.6 GeV，电子和正电子都使其成为研究广泛的加速器物理问题和与当前光源和未来轻子阻尼环相关的仪器的理想选择。此外，其中一些也与质子加速器的束流物理有关。本文是四篇文章中的第二篇，讨论了将CESR转换为测试加速器CesrTA所需的真空系统的修改，以增强对低发射度调谐方法、电子云（EC）效应、束内散射、快离子不稳定性以及束流仪器的一般改进等主题的研究。另一篇论文介绍了超导摇摆器的真空系统改造，以适应摇摆器内EC行为的研究诊断仪器。虽然CesrTA最初的研究集中在与国际直线对撞机（ILC）阻尼环设计相关的问题上，但CesrTA是一个非常灵活的储存环，能够研究广泛的加速器物理和仪器问题。
2015-06-26 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
Electron Lens as Beam-Beam Wire Compensator in HL-LHC
在欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机的高亮度升级（HL-LHC）中，电流线被考虑用于补偿远距离束-束相互作用。在这篇文章中，我们证明了使用电子透镜代替传统的载流导线的优点。
2015-10-30 physics.acc-ph
The Conversion of CESR to Operate as the Test Accelerator, CesrTA, Part 4: Superconducting Wiggler Diagnostics
康奈尔大学的电子/正电子储存环（CESR）在2008年5月开始的一系列加速器关闭过程中进行了修改，这大大提高了其粒子加速器的研发能力。CESR的能量跨度从1.8到5.6 GeV，电子和正电子都有，这使得它适合于研究与当前光源和未来轻子阻尼环有关的各种加速器物理问题和仪器。此外，其中一些也与质子加速器的束流物理有关。本文是四篇文章中的最后一篇，介绍了超导摇摆器的真空系统改造，以适应研究摇摆器内电子云（EC）行为的诊断仪器。早期的论文提供了一个概述的加速器物理程序，一般修改CESR，必要的转换CESR的测试加速器，CesrTA，增强研究低发射度调谐方法，EC效应，束内散射，快离子不稳定性，以及一般改进束仪器的真空系统的修改。虽然CesrTA最初的研究集中在与国际直线对撞机阻尼环设计有关的问题上，但CESR是一个非常通用的储存环，能够研究广泛的加速器物理和仪器问题。
2016-10-18 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
Vibration diagnostics instrumentation for ILC
未来的e-e+ 500 GeV国际直线对撞机将依赖于相互作用点处前所未有的纳米级粒子束尺寸，以达到设计亮度。加速器腔和光学部件的静态和动态对准要求严格的公差，以传输和聚焦具有合理位置抖动和低发射度的高能电子和正电子束。本文简要回顾了迄今为止为机器振动诊断所评估和开发的技术和设备。
2007-07-03 physics.acc-ph physics.ins-det
Neural Networks for ID Gap Orbit Distortion Compensation in PETRA III
针对 PETRA III 储存环中波荡器 gap 移动导致循环电子束闭轨畸变的问题，本研究利用测量数据训练多种最先进的深度学习算法，比较不同架构性能，以确定最佳的畸变补偿模型。
2024-09-27 physics.acc-ph
Space charge dominated momentum spread and compensation strategies in the post-linac section of Proton Improvement Plan-II at Fermilab
针对 PIP-II 后直线加速器段空间电荷导致束流动量散布超标的问题，本文提出并优化了采用 debuncher cavity 的缓解策略，确保束流安全传输至 Booster 同步加速器。
2024-05-31 physics.acc-ph
Dafne Lifetime Optimization with Compensating Wires and Octupoles
长距离束-束相互作用（寄生交叉）是轻子F工厂DAFNE在其原始配置中的主要光度性能限制之一。特别是，寄生交叉导致碰撞中两个光束的寿命大幅减少。这限制了最大可存储电流，因此限制了可达到的峰值和积分亮度。为了解决这一问题，对载流导线补偿寄生交叉点进行了数值和实验研究。在KLOE实验的操作期间，在相互作用区域的两端安装了两条这样的线。他们在强电子（电子）的最大电流下产生了弱电子（正电子）寿命的相关改善，而没有亮度损失，与数值预测一致。在FINUDA试验期间也采用了同样的补偿机制，但效益不如前一个案例明显。通过理论模拟和实验测量研究了束-束相互作用和环形晶格非线性之间的相互作用。补偿程序已经建立起来，依靠电磁八极安装在两个环和使用除了电线补偿。本文叙述了DAFNE互作用区的寄生交叉效应及其用金属丝和八极子的补偿。详细的理论分析不同的非线性的相互作用，最终实验测量和观察进行了讨论。
2008-04-08 physics.acc-ph
The Magnetic Compensation Scheme of the FCC-ee Detectors
FCC-ee探测器设计的一个关键部分是最大限度地减少由于存在大而强大的探测器磁体而导致的光束中断。事实上，在较低能量下，相互作用点（IP）周围几米处的发射度爆炸与100公里环的其余部分所引入的发射度相当。垂直发射度是现代e^+ e^-储存环（如FCC-ee）实现高性能（在这种情况下是亮度）的唯一最重要因素。采用的设计是最简单的布置，但仍然可以提供高性能：每个IP侧增加两个线圈。实现的性能是这样的，垂直发射度爆破将不会是一个限制性能因素，即使在环的情况下，四个实验，甚至在最苛刻的能量制度，即Z运行（约45 GeV的光束能量）。
2021-05-26 physics.acc-ph
An optical and terahertz instrumentation system at the FAST linac at Fermilab
FAST是费米实验室的一个设施，包括一个光电注入器，两个超导捕获腔，一个超导ILC式低温振荡器，以及一个用于研究非线性可积分束流光学的小环，称为IOTA。本文讨论了布局的光学传输系统，提供光辐射的外部位于条纹相机束长度测量，和太赫兹辐射的马丁-普普莱特干涉仪，束长度测量。它接受来自两个同步辐射端口的辐射在一个弯道聚束压缩机和衍射/过渡辐射屏下游的压缩机。它还可以从光谱仪磁体之后的过渡辐射屏或YAG屏获取信号，以测量能量-时间相关性。将介绍条纹相机和马丁-普普莱特的初步结果。
2018-03-02 physics.acc-ph
CESR Test Accelerator
康奈尔电子储存环（CESR）于2008年被重新配置为测试加速器，以研究超低发射度阻尼环的物理学。在大约40天/年可用于专用操作作为一个测试加速器，专门的仪器被用来测量的增长和缓解的电子云，发射度增长由于电子云，束内散射，和离子，和单个和多聚束不稳定性产生的集体效应。CESR引导场光学的灵活性和加速器建模代码与控制系统的集成使得实验范围非常广泛。CesrTA关于电子云效应、发射度调谐技术和用于测量电子云、射束尺寸和射束位置的射束仪器的研究结果是ILC阻尼环设计的基础，如ILC技术设计报告所述。该计划使康奈尔大学集团能够培养出对最终工程设计和线性对撞机阻尼环调试至关重要的人才和专业知识。
2013-08-10 physics.acc-ph
Symmetric achromatic low-beta collider interaction region design concept
我们提出了一个新的消色差低β碰撞机相互作用区设计的概念。一个专门设计的对称色度补偿块（CCB）在通过的光束中引起角度扩展，从而消除了最终聚焦四极杆的色度反冲。两个这样的CCB对称地放置在相互作用点周围，允许在IP处同时补偿1阶色度和彩色光束拖尾，而不会对粒子轨迹引起显著的2阶像差。首先，我们开发了一个分析描述这种方法，并明确制定在相互作用点的第二阶像差补偿条件。接下来，这个概念被应用于电子-离子对撞机的离子对撞机环的相互作用区设计。我们数值评估的动量接受和动态孔径方面的设计性能。通过与传统的分布式六极色度补偿方案的比较，说明了新概念的优点。
2012-08-16 physics.acc-ph
