The Effect of Electron Lens as Landau Damping Device on Single Particle Dynamics in HL-LHC
电子透镜可以作为一种有效的机制，通过非线性幅度相关的电子感应加速器调谐位移抑制高强度储存环中的相干不稳定性。然而，在加速器晶格中加入强局部非线性聚焦元件可能会导致粒子动力学中的不期望的效应。我们使用数值跟踪模拟评估了高斯电子透镜对HL-LHC中单粒子运动的影响，并将结果与传统八极磁体产生的等调谐扩展的情况进行了比较。
2017-07-25 physics.acc-ph
Transverse Instabilities in the FERMILAB Recycler
反质子束流的横向不稳定性在回收环投入使用后不久就被观测到了。安装横向阻尼器后，不稳定性极限的阈值显著增加，但仍然发现不稳定性限制了从Tevatron发射回收器中提取的反质子的亮度。在本文中，我们描述了在提取过程中的不稳定性，以及在专门的研究观察。测得的不稳定性阈值相密度与刚性梁模型的预测在2倍之内。此外，我们得出结论，不稳定性阈值可以显着降低一堆包含在一个狭窄而浅的势阱由于有效地排除纵向尾巴从朗道阻尼。
2012-01-19 physics.acc-ph
Transverse Instabilities of Coasting Beams with Space Charge
横向束流稳定性受束流空间电荷的影响很大。通常采用刚性梁模型进行分析。然而，该模型仅在裸（不受空间电荷影响）调谐扩展与空间电荷调谐偏移相比较小时有效。这个条件指定了一个相对较小的参数区域，然而，这对于实际应用来说是最有趣的。在满足有效性条件的前提下，计算了朗道阻尼率和梁的肖特基谱。结果被应用到一个圆形高斯光束。的稳定性阈值所描述的简单的适合的情况下，色和八极调扩散。
2008-12-19 physics.acc-ph
Theoretical models for longitudinal coupled-bunch instabilities driven by harmonic cavities in electron storage rings
本文提出统一理论框架分析双射频系统纵向耦合束团不稳定性，推导Lebedev方程，首次实现mode-1阈值与实验数据极好吻合，揭示PTBL不稳定性抗Landau阻尼机制，并在pycolleff中实现。
2024-12-26 physics.acc-ph
HOM-Damping Studies in a Multi-Cell Elliptical Superconducting RF Cavity for the Multi-Turn Energy Recovery Linac PERLE
本文针对多周向能量回收直线加速器PERLE的5单元椭圆超导射频腔，分析优化了多种同轴HOM耦合器设计，通过仿真验证了宽带阻尼性能与热行为，确保高效提取HOM功率以抑制束流不稳定性和低温热负载。
2024-09-20 physics.acc-ph
Experimental studies of stable confined electron clouds using Gabor lenses
基于D.伽柏[1]空间电荷透镜是一种强流离子束聚焦装置。稳定的受限电子柱用于提供强的径向对称静电聚焦，例如用于带正电荷的离子束。与传统聚焦装置相比，伽柏透镜的优点是质量无关的聚焦强度、离子束的空间电荷补偿以及减小的磁场或电场。电子云的集体现象导致离子束的畸变和发射度增长。对电子云行为的了解防止了束亮度的降低。数值模型描述的电子约束和动力学内的Gabor透镜有助于理解的离子束与电子柱的相互作用，并显示非中性等离子体不稳定性的原因。对电子云特性的诊断有助于对数值模型的评价和研究离子束对受限非中性等离子体的影响。
2013-09-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Resonant and random excitations on the proton beam in the Large Hadron Collider for active halo control with pulsed hollow electron lenses
我们介绍了大型强子对撞机（LHC）中共振和随机激发对质子损失、发射度和束流分布影响的数值模拟和实验研究结果。除了阐明复杂的非线性效应，这些研究被应用到空心电子透镜（HEL）的设计主动束晕控制。在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）中，大量的能量将储存在束尾中。为了控制和清洁束晕，正在考虑安装两个中空电子透镜，每个束一个。在标准的电子透镜操作中，质子束在每一次旋转中都看到相同的电子流。脉冲电子束操作（即，对于不同匝的不同电流），因为它可以加宽可实现的晕圈去除速率的范围。对于轴对称电子束，只有晕中的质子被激发。如果在束芯的位置存在剩余场，则这些粒子暴露于与时间相关的横向反冲和噪声。我们讨论了2016年和2017年在LHC中注入能量的数值模拟和实验。激励模式由横向反馈和阻尼系统产生，该系统充当偶极子反冲的柔性源。质子束的损失，发射度和横向分布被记录为激发模式和强度的函数。共振激发引起丰富的动力学效应和非平凡的变化的光束分布，这是据我们所知，以前没有被观察到，并在此详细研究。最后，我们讨论了可容忍的和可实现的剩余领域和进一步研究的建议。
2019-09-26 physics.acc-ph
Dancing bunches as Van Kampen modes
Van Kampen模是Jeans-Vlasov方程的本征模。它们的光谱由连续部分和可能的离散部分组成。离散范坎彭模式的出现意味着出现了没有任何朗道阻尼的相干模式;因此，即使是微小的耦合束尾流也足以驱动不稳定性。在Tevatron，RHIC和SPS上观察到的纵向不稳定性可以解释为朗道阻尼（LLD）的损失，这在这里显示为发生在相当低的阻抗。对于排斥性唤醒和单谐波RF，LLD被发现是非常敏感的陡峭度的束分布函数在小幅度。在此基础上，提出了一种光束稳定的方法。
2012-08-21 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
Threshold for loss of Landau damping in double-harmonic rf systems
本研究将朗道阻尼损失研究拓展至双谐波射频系统，推导了对应阈值的解析方程，分析了电压比、相对相位等因素的影响，并通过CERN的PS、SPS束流测量及模拟验证了理论有效性。
2025-02-21 physics.acc-ph
Coherent instabilities of intense high-energy "white" charged-particle beams in the presence of nonlocal effects within the context of the Madelung fluid description
本文用流体力学方法描述了高能加速器中带电粒子惯性运动束流纵向动力学中的相干不稳定性。这是在热波模型提供的马德隆流体图像的框架内完成的。恢复了单色光束纵向耦合阻抗复平面内的相干不稳定性图。结果也解释的调制不稳定性分析的确定性方法通常给出的单色大振幅波列传播的非线性薛定谔方程。不稳定性分析，然后扩展到一个非单色惯性光束与给定的热平衡分布，认为是一个统计系综的单色非相干惯性光束（“白”光束）。在这个流体动力学框架下，预测的朗道阻尼现象，而不使用任何动力学方程的相空间演化的系统。
2005-09-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Coherent transverse instability of bunched beams in circular accelerators
研究了环形加速器中束团的相干横向振荡。使用了三种不同的聚束模型：方形势阱中的空心聚束、抛物形势阱中的方形聚束和抛物形势阱中的抛物形聚束。在所有的情况下，聚束空间电荷场，尾波场，和色度考虑。研究了聚束本征模和各种不稳定性。通过对结果的比较和分析，确定了模型的适用范围。朗道阻尼的作用，由于SC场的纵向坐标上的依赖进行了讨论。
2020-11-30 physics.acc-ph
Hollow Electron Beam Collimator: R&D Status Report
磁约束空心电子束的控制晕消除在高能对撞机，如Tevatron或LHC可能会扩展传统的准直系统超出可容忍的材料损伤所施加的强度限制。它们还可以通过抑制由于光束抖动引起的损耗尖峰和通过增加捕获效率来改善准直性能。设计并制造了一种空心电子枪。它的性能和稳定性在费米实验室测试台上进行了测量。该枪将安装在现有的Tevatron电子透镜中，用于空心束准直器概念的初步测试，解决重叠质子和电子束的对准和不稳定性等关键问题。
2012-02-07 physics.acc-ph
Chromatic and Dispersive Effects in Nonlinear Integrable Optics
质子储存环和其他圆形强子加速器容易受到强度驱动的参数不稳定性，因为零电流带电粒子动力学的特点是由一个单一的调谐。朗道阻尼可以抑制这些不稳定性，这需要在梁中分散能量或引入非线性磁体，如八极子。然而，这种方法减小了动态孔径。非线性可积光学可以抑制参量不稳定性，而不依赖于分布中的能量扩散，同时保持动态孔径。这种新颖的方法有望减少粒子损失，并使光束强度的数量级增加。在本文中，我们提出的结果，使用李算子形式主义，色度和色散如何影响粒子轨道在可积光学。我们的结论是，色度一般打破可积性，除非垂直和水平的色度是相等的。因此，色度校正磁体可以更弱，并且需要更少的校正磁体系列，从而最小化对动态孔径的影响。
2015-05-18 nlin.SI physics.acc-ph
Ring for test of nonlinear integrable optics
非线性光学是一个很有前途的想法，有可能开辟道路，实现超高束流强度的圆形加速器。达到电子感应加速器调谐的50%的调谐扩展的创建将提供强的朗道阻尼，并使电子束不受不稳定性影响。最近的理论工作已经确定了一种可能的方式来实现稳定的非线性光学，将非线性聚焦元件纳入一个专门设计的机器晶格。在这份报告中，我们提出了一个测试加速器的原理验证实验的设计。我们讨论了在机器上可能的研究，对光学稳定性和对缺陷的敏感性的要求。
2012-02-24 physics.acc-ph
Development of hollow electron beams for proton and ion collimation
磁约束空心电子束的控制晕消除在高能对撞机，如Tevatron或LHC可能会扩展传统的准直系统超出可容忍的材料损伤所施加的强度限制。它们还可以通过抑制由于光束抖动引起的损耗尖峰和通过增加捕获效率来改善准直性能。设计并制造了一种空心电子枪。它的性能和稳定性在费米实验室测试台上进行了测量。该枪将安装在现有的Tevatron电子透镜中，用于空心束准直器概念的初步测试，解决重叠质子和电子束的对准和不稳定性等关键问题。
2012-02-01 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
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
