超导加速器RF磁控管电站的相位和功率控制

一种用于强前沿超导加速器的高功率650 MHz CW磁控管发射机

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。

强流加速器磁控管发射机功率控制新技术

A Novel Technique of Power Control In Magnetron Transmitters For Intense Accelerators

提出了一种在锁定信号频率下实现动态相位和功率控制的大功率磁控管发射机的新概念。发射器补偿闭合反馈回路内超导RF（SRF）腔中固有的寄生相位和幅度调制，旨在为强度前沿超导加速器供电。该概念使用由足够的谐振（注入锁定）信号驱动的磁控管，并由可以低于自激阈值的电压馈电。这在单个磁控管中以最高效率提供了扩展的功率控制范围，从而最小化RF功率单元的成本和操作成本。在这里讨论的脉冲和CW制度与2.45 GHz，1千瓦磁控管的原理证明所提出的概念。提出并讨论了一种允许动态宽带相位和中频功率控制的大功率发射机的概念方案。

用于超导腔加速器的两级注入锁定磁控管

A Two-stage injection-locked magnetron for accelerators with superconducting cavities

提出了一种用于驱动强度前沿加速器超导腔的两级注入锁定连续波磁控管的概念。该概念考虑了两个磁控管，其中输出功率相差15-20 dB，并且从外部源锁定频率的较低功率磁控管锁定较高功率磁控管。注入锁定两级CW磁控管可用作费米实验室的Project-X的RF电源，分别为8 GeV脉冲直线加速器的1.3 GHz SC中的每一个馈电。我们预期输出/锁定功率比约为30-40 dB，假设工作在脉冲持续时间约为8 ms和重复频率为10 Hz的脉冲模式下。本文介绍和讨论了一个两级磁控管的实验装置，该磁控管采用连续波、S波段、1 kW的电子管，脉冲宽度为1-10 ms。

作为超导直线加速器的RF源的大功率磁控管发射机

High-power magnetron transmitter as an RF source for superconducting linear accelerators

提出了一种在相位和幅度上在宽带控制反馈回路内工作的大功率磁控管发射机的概念。该发射机被提议用于驱动强度前沿GeV级质子/离子直线加速器的超导RF（SRF）腔。在连续波、S波段、1 kW磁控管的实验中验证了发射机在动态控制下的性能。超导直线加速器所需的磁控管宽带控制，是利用磁控管的相位调制信号注入锁定来实现的。通过对单级和双级磁控管的传递函数幅值特性、磁控管相位特性和载波频谱的测量，验证了磁控管的调相注入锁定能力和对SRF腔馈电的充分性。在锁定信号功率与输出功率之比小于-13dB（每个磁控管分别采用两级级联方案）时，我们证明了超过1.0MHz的相位调制带宽。在注入锁定信号的相位调制的幅度和频率的宽范围内，在小于-60 dBc的电平处约为1 Hz的载波频谱宽度没有表现出展宽。发射机模型的输出功率的宽带动态控制首先实验证明使用两个磁控管，结合在功率和注入锁定的相位调制信号。注入锁定磁控管的实验充分模拟了具有反馈控制系统的宽带动态控制，这将允许抑制SRF腔中加速场的所有已知寄生调制。本文讨论了磁控管发射机的概念、设置测试和磁控管的调相注入锁定。

低于自激阈值电压的磁控管的受激产生

Stimulated Generation of Magnetrons powered below the Self-Excitation Threshold Voltage

兆瓦束的现代CW或脉冲超导加速器需要相位和功率可控的高效RF源。期望具有功率高达数百kW的单独RF功率源用于每个超导RF（SRF）腔。对于脉冲加速器，要求脉冲持续时间在毫秒范围内。与磁控管相比，传统RF源（速调管、IOT、固态放大器）的效率较低，并且RF功率的单位成本显著较高。通常，射频源及其操作的成本是项目总成本和操作的重要组成部分。基于磁控管的射频源的功率单位成本为1-3美元/瓦，与传统的射频源相比，将显著降低资本和运营成本。这引起了人们对用于现代加速器的磁控管射频源的兴趣。最近开发的动力学模型描述磁控管操作的原理和随后的实验导致了一种创新的技术产生的“受激”发电的磁控管低于自激阈值电压供电。磁控管在这种状态下的操作是稳定的、低噪声的、相位和功率可控的，并且提供比其他类型的RF功率源更高的效率。它允许在CW和脉冲模式下工作（大占空因数）。对于脉冲操作，该技术不需要脉冲调制器来形成RF脉冲。这也是延长磁控管寿命的一个有希望的机会。本文介绍和讨论了所开发的技术，其实验验证和证实该技术的动力学模型的简要说明。

利用频率调制实现磁控管稳定

Magnetron Stabilization using Frequency Modulation

针对高功率驱动加速器腔的不稳定磁控管射频源，提出通过频率调制结合铁电快速电抗性调谐，将输出低损耗锁定至参考频率，并实现幅度与相位同步控制。

FNAL磁控管$H^{-}$离子源的最新运行

Recent Operation of the FNAL Magnetron $H^{-}$ Ion Source

本文将详细介绍费米国家加速器实验室（FNAL）磁控管$H^{-}$离子源由于加速器系统升级而引起的操作模式的变化。在2012年11月之前，用于高能物理（HEP）实验的$H^{-}$离子以约18 keV垂直向下提取到90度弯曲磁体中，并通过Cockcroft-Walton加速柱加速到750 keV。在2012年秋季升级后，$H^{-}$离子现在直接从磁控管中以35 keV提取，并通过射频四极杆（Quadrupole）加速到750 keV。提取能量以及离子源方向的这种变化不仅需要重新设计离子源，而且需要更新对这些新值下离子源操作的理解。详细讨论了离子源定时、电弧放电电流、氢气压力和铯输送系统的变化，这些变化是保持HEP在> 99%CO2下稳定运行所需的，离子源寿命增加了9个月以上。

On the Phase Grouping Mechanism for a Magnetron Coherent Oscillation

CW magnetrons, developed for industrial heaters, but driven by an injection-locking signal were suggested to power Superconducting RF (SRF) cavities due to higher efficiency and lower cost of generated RF power per Watt than traditionally used RF sources (klystrons, IOTs, solid-state amplifiers). When the magnetrons are intended to feed Room Temperature (RT) cavities, the injected phase or frequency locking signal may provide required phase or frequency stability of the accelerating field. However, when the magnetron RF sources are intended to feed high Q-factor SRF cavities, the sources must …

用于加速器和对撞机的高效率、低成本射频源

High Efficiency, Low Cost, RF Sources for Accelerators and Colliders

本文介绍多种效率超80%、功率超100 kW的低成本射频源，包括磁控管、多束功率栅管、多束感应输出管和核心振荡速调管，并报告其状态与实验结果。

注入锁定磁控管驱动超导RF腔的精确矢量控制

Precision Vector Control of a Superconducting RF Cavity driven by an Injection Locked Magnetron

本文提出的技术能够在窄带设备中调节射频幅度和相位，例如由恒定功率输出设备（即磁控管）驱动的超导RF（SRF）腔。与当前的RF功率系统技术相比，将低成本高效率磁控管用于加速器RF功率系统的能力（具有严格的矢量调节）在构造和操作成本方面呈现出显著的成本节省。实验研制了一个工作在2.45 GHz的连续波系统。注入锁定磁控管的矢量控制已被广泛测试，并以SRF腔作为负载。幅度动态范围为30 dB，幅度稳定性为0.3% r.m.s，相稳定性为0.26度r.m. s。已经被证明了。

Beam-based RF Station Fault Identification at the SLAC Linac Coherent Light Source

Accelerators produce too many signals for a small operations team to monitor in real time. In addition, many of these signals are only interpretable by subject matter experts with years of experience. As a result, changes in accelerator performance can require time-intensive consultations with experts to identify the underlying problem. Herein, we focus on a particular anomaly detection task for radio-frequency (RF) stations at the Linac Coherent Light Source (LCLS). The existing RF station diagnostics are bandwidth limited, resulting in slow, unreliable signals. As a result, anomaly detection…

基于相位信息的SLAC直线加速器相干光源束流射频站故障识别中的重合学习

Coincident Learning for Beam-based RF Station Fault Identification Using Phase Information at the SLAC Linac Coherent Light Source

本研究利用高频相位数据与重合异常检测框架，在LCLS加速器中识别RF站故障，检测异常数量约为幅度数据的三倍，并实现故障聚类与根因分析。

AREAL的中红外和太赫兹源

Middle Infrared and THz Sources at AREAL

AREAL（高级研究电子加速器实验室）是一个电子直线加速器与激光驱动的RF枪在坎德尔同步加速器研究所建造。在5 MeV的电子枪部分成功运行后，启动了一项高达50 MeV的设施能源增长计划，其中包括建造两个先进的中红外和太赫兹辐射实验站。本文介绍了这些站的设计，并给出了基于数值和理论研究的预期辐射特性。

合作项目加速器综合体控制系统

A Control System of the Joint-Project Accelerator Complex

介绍了日本原子力研究所与韩国能源研究院联合研制的新型强流质子加速器控制系统的现状。联合项目的第一阶段已经获得批准，最近在东海的JAERI工地开始施工。第一个光束计划于2006年投入使用。与此同时，一个60兆电子伏的直线加速器正在筑波的KEK基地建造，用于研发目的。最近，该项目已正式决定使用实验物理和工业控制系统（EPICS）。在EPICS环境下，我们面临着为所有通信实现以太网/IP网络的挑战，即使是在迄今为止通过现场总线连接的终端控制器级别。为了实现这样的系统，正在开发三种新的控制器（PLC、WE 7000站和通用以太网板）。用于PLC的原型EPICS驱动器工作良好，并用于控制KEK直线加速器的离子源。

费米实验室JASMIN合作屏蔽实验（IV）--反质子靶站高能中子能谱测量与分析

Shielding Experiments Under JASMIN Collaboration at Fermilab(IV) - Measurement and Analyses of High-Energy Neutron Spectra in the Anti-Proton Target Station

利用多箔活化法获得的反应速率数据，测量了费米国家加速器实验室（Fermilab）反质子靶站屏蔽结构和120 GeV质子束中1 ~ 100 MeV高能区的中子能谱。采用两种方法测定中子能谱：一种是本工作新发展的拟合法，另一种是用SAND-Ⅱ程序展开法。使用PHITS进行计算。通过计算中子能谱与实验中子能谱的比较，说明PHITS可用于高能质子加速器的屏蔽设计。

基于网络的控制器的Epics设备支持的实现

Implementation of the Epics Device Support for Network-Based Controllers

在JAERI-KEK联合项目（高强度质子加速器设施）的控制系统中，计划采用基于网络的控制器，如PLC和测量站，而不是使用其他现场控制网络，因为网络硬件和软件可以标准化，并且它们已成功地用于KEK的其他加速器控制系统。为这些控制器设计的EPICS软件支持特别注意鲁棒性，并已在加速器试验台上实施和应用。基本功能得到确认，并将增加软件本身诊断等其他功能。由于许多种类的基于网络的设备，如内窥镜最近已经变得可用，它们也被认为是集成的。它们可以实现更易于管理的控制器。

下一代直线加速器直接射频采样LLRF控制与监测系统

Next generation direct RF sampling LLRF control and monitoring system for linear accelerators

本文提出基于RFSoC的下一代LLRF平台，直接射频采样简化架构，在NLCTA和CCC原型上高功率测试，脉冲稳定性远超要求，实现紧凑经济的加速器控制。

费米实验室NuMi束线和反质子产生靶站冷却水系统中的放射性核素

Radionuclides in the Cooling Water Systems for the NuMi Beamline and the Antiproton Production Target Station at Fermilab

在美国费米实验室的120 GeV质子加速器设施中，从NuMI束线的靶、磁喇叭1、磁喇叭2、衰变管和强子吸收器的冷却水系统以及反质子产生靶站的收集透镜、脉冲磁体和准直器以及束吸收器的冷却水系统中收集了水样，就在加速器关闭一段维护期之后。用高纯锗探测器和液体闪烁计数器测定样品中γ放射性核素和3 H的比活度。冷却水含有各种放射性核素，取决于与水接触的主要和次要材料。放射性核素的活性取决于去离子剂的存在。用~ 3 H比活度估算~ 7 Be的残留率。对于没有去离子器的系统，7 Be在冷却水中的估计残留率约为5%，而对于具有去离子器的系统，7 Be的估计残留率小于0.1%，尽管去离子器的功能是从冷却水中去除7 Be。

低能离子束诊断：一种集成化解决方案

Low-energy Ion Beam Diagnostics: An Integrated Solution

本文介绍KAHVELab为800 MHz RFQ注入器设计的集成低能束流诊断站MBOX，包含法拉第杯、闪烁体屏和胡椒罐板等自制工具，用于测量质子束流强、剖面和发射度，并将实测结果与模拟预测进行对比验证。

DARHT第二阶段直线加速器

The DARHT Phase 2 Linac

双轴流体动力学试验设备（DARHT）的第二阶段加速器设计用于提供2微秒长、2kA和20 MeV粒子能量的电子束脉冲。注入器提供3.2 MeV，使得直线加速器仅需要提供16.8 MeV。直线加速器是由两种类型的感应加速器细胞。第一组8个细胞有一个14英寸。梁管相比，10英寸。在剩下的80个牢房里另一个主要的区别是，前8个电池的感应芯的伏秒数由于束管直径较大而降低。电池设计用于非常可靠的高压操作。绝缘体是Mycalex。从原型测试的结果，包括螺线管测量的结果。每个单元包含一个用于光束传输的螺线管和一组x-y校正线圈，以减少螺旋运动。给出了确定与BBU生成相关的RF模式阻抗的测试细节。细胞块由“细胞间”分隔，其中一些细胞含有转运蛋白。电池间还提供真空泵站。对准和安装的问题进行了讨论。

基于RFSoC低电平射频系统的C波段直线加速结构高功率测试

High-Power Test of a C-band Linear Accelerating Structure with an RFSoC-based LLRF System

本文提出基于RFSoC的高集成度下一代低电平射频系统NG-LLRF，通过直接采样与数字混频替代传统模拟架构，并在C3原型加速结构上完成峰值功率16.45 MW的高功率测试，验证其幅度与相位波动显著优于C3要求。

高功率射频脉冲整形测试与NG-LLRF及Cool Copper Collider原型结构

High Power RF Pulse Shaping Tests with NG-LLRF and Cool Copper Collider Prototype Structure

本文介绍了基于NG-LLRF平台的高功率射频脉冲整形技术，通过数字域实现无需模拟组件的调制，并展示了在Cool Copper Collider原型结构上的实验结果。