Relaxation of axially confined 400 GeV/c protons to planar channeling in a bent crystal
在CERN超质子同步加速器H8引出线上，研究了轴向约束400 GeV/c质子在弯曲晶体中弛豫为平面沟道的机制。实验结果与计算机模拟进行了比较，显示出良好的一致性。我们坚定地个性化的轴向约束的开发或放松的高能加速器中的粒子束操纵的必要条件。我们证明，与一个短的弯曲晶体，其主轴之一的光束方向对齐，它是可能的，实现一个总光束转向器或分束器与可调强度。特别地，在后一种情况下，从轴向限制到平面沟道的完全松弛发生，导致光束分裂成两个最强的偏斜平面通道。
2015-11-10 hep-ex physics.acc-ph
Stable propagation of a modulated particle beam in a crystal channel
研究了调制带电粒子束在平面晶体通道中的传输。它表明，在足够大的穿透深度，以确保使用晶体波荡器作为硬X射线的相干源的可行性，光束保留其调制。这一发现是开发一种辐射硬X射线和伽马射线范围的新型激光器的关键里程碑。
2008-10-16 physics.acc-ph
Stable propagation of a modulated positron beam in a bent crystal channel
研究了正电子束在平面晶体通道中的传输。它表明，光束保留其调制在足够大的穿透深度，这打开了使用晶体波荡器作为硬X射线的相干源的前景。这一发现是开发在硬X射线和伽马射线范围内辐射的新型激光器的重要里程碑。
2010-11-25 physics.acc-ph
Crystal Cleaning of the LHC Beam
准直晶体可作为大型强子对撞机准直系统的主刮刀。晶体刮刀多年来以高效、可预测、可靠的方式与非常高强度的光束一起工作，并满足LHC准直系统的技术要求。如果用作LHC准直系统的主要元件，晶体将使机器清洁10至40倍。
2003-07-03 physics.acc-ph
Demodulation of a positron beam in a bent crystal channel
本文用扩散方法研究了正电子束在平面晶体通道中的演化。给出了形式主义的详细描述。引入了一个新的参数，解调长度，代表沟道光束在晶体中保持其调制的深度的定量测量。它表明，存在的晶体通道的解调长度足够大，使用晶体波荡器作为硬X射线的相干源。这一发现是开发一种辐射硬X射线和伽马射线范围的新型激光器的关键里程碑。
2011-01-21 physics.acc-ph
Study of 50 GeV proton beam focusing by novel crystal device
弯曲晶体应用于大型加速器上，用于粒子束的引出和准直。近年来，提出了在大型强子对撞机上进行固定靶研究的建议。为了实现这一方案，不仅可以使用偏转，而且还可以使用通过弯曲晶体聚焦LHC束流。本文报道了用新型晶体器件聚焦50GeV质子束的实验结果。该装置的积极特性是有机会在加速器的循环束附近工作，包括LHC。
2012-10-04 physics.acc-ph
Dechanneling Population at Extreme Crystal Bending with 6.5 TeV Proton Beam
利用LHC中不同曲率半径的弯曲晶体测量6.5 TeV质子束退道，发现退道随弯曲半径减小而增强，并接近临界值R_c，为未来晶体准直系统升级提供规格依据。
2025-07-17 hep-ex physics.acc-ph physics.app-ph
Device on basis of a bent crystal with variable curvature for particle beams steering in accelerators
最近有人提出在粒子加速器中采用曲率逐渐减小的弯曲单晶代替均匀弯曲单晶来改善循环束的引出和准直。在给定的文件中创建的晶体设备具有可变曲率，实现这一想法进行了说明.告知沿着晶体板的曲率的测量结果。它示出，与发达国家的设备的帮助下，也可以进行高能量束聚焦。提出了这一过程的数学描述。
2012-03-26 physics.acc-ph
Channeling and Volume Reflection Based Crystal Collimation of Tevatron Circulating Beam Halo (T-980)
T980晶体准直实验正在Tevatron进行，以确定这种技术是否可以提高980 GeV束晕准直效率，如Tevatron和LHC等高能强子对撞机。T980还研究各种晶体类型和参数。在2009年夏天的停机期间，通过在水平测角仪中安装新的O形晶体，以及添加具有两个交替晶体（O形和多条）的垂直测角仪和额外的光束诊断，该设置得到了大幅增强。第一次测量与新系统是相当令人鼓舞的，与预测的二级准直器上观察到的通道和体积反射光束。研究了晶体在体反射和沟道模式下的准直效率，并与非晶主准直器进行了比较。系统性能的结果是为最终的商店的研究和整个对撞机商店。第一次调查碰撞光束准直同时使用晶体在垂直和水平面已在政权与水平通道和垂直体积反射光束。正在计划在FY10夏季关闭期间进行重大的硬件改进，并在Tevatron运行的最后一年进行专门的研究，以及“后对撞机束流物理运行”期间。
2012-02-07 physics.acc-ph
Simulation model of crystal-based beam extraction using BDSim toolkit enhanced with Geant4 G4ChannelingFastSimModel
INFN Ferrara Division（INFN费拉拉分部）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心DESY）；University of Ferrara（费拉拉大学）
研究利用BDSim工具包、Geant4 G4ChannelingFastSimModel等构建基于晶体的束流提取模拟模型，以DESY II Booster同步加速器为例展示其应用，为轻子加速器和对撞机相关应用研发提供有力工具。
2026-07-24 physics.acc-ph
Beam steering with quasi-mosaic bent silicon single crystals -- Computer simulations for 855 MeV and 6.3 GeV electrons and comparison with experiments
对855 MeV和6.3 GeV电子在硅单晶圆弯曲（111）面上的沟道效应进行了蒙特卡罗模拟。目的是确定影响体积偏转和体积捕获特性的关键实验参数。晶体相对于标称光束方向的角度对准属于这些。利用连续势图象。将仿真结果与实验结果进行了比较。事实证明，根据准镶嵌效应的原理弯曲的晶体的逆时针弯曲的假设，不需要重现实验观察。
2022-04-23 physics.acc-ph
Radiative instability of a relativistic electron beam moving in a photonic crystal
研究了光束在有限维光子晶体中运动的辐射不稳定性。得到了色散方程。结果表明，$Γ\sim ρ^{1/\left( {s + 3} \right)}$定律是有效的，它是由光子晶体的周期性扰动引起的有限体积中电磁场模式的混合引起的。
2010-11-12 physics.acc-ph physics.optics
Diagnostic criterion for crystallized beams
保罗阱中的小离子晶体即使在没有激光冷却的情况下也是稳定的。基于这一理论和实验上公认的事实，我们提出了以下诊断标准，以建立一个结晶束的存在：没有加热关闭后的所有冷却设备。详细的数值模拟的帮助下，检查该标准的有效性。
1998-03-10 physics.acc-ph physics.atom-ph
Multiple Bent Crystal Reflections for Efficient Beam Collimation in Frontier Colliders
大型强子对撞机（LHC）使用多级准直器系统来吸收不断增长的循环束晕，以保护和确保超导磁体的可靠运行。未来圆形对撞机（FCC）计划使用类似的系统。为配合大型强子对撞机的高亮度运行，正在研究改进准直系统。研究表明，改善光束准直的解决方案之一是在短弯曲晶体中使用沟道效应，该晶体充当初级准直器，通过沟道效应将粒子深深地抛入次级准直器中。该系统对晶体的角位置和不同性质的可能振动非常敏感。在本文中，我们提出了一种不同的方法，晶体准直的基础上，从弯曲的晶体平面在一系列的晶体粒子的体积反射。该方案的积极品质得到了证实，并提出了能够实现该方案的多条晶体器件。
2020-05-06 physics.acc-ph
Studies and application of bent crystals for beam steering at 70-GeV IHEP accelerator
本文综述了近二十年来在IHEP-Protvino的U 70质子同步加速器上完成的研究工作。主要注意的是从机器中提取光束的弯曲晶体的常规应用。实验证实，对于强度高达1012个质子/周期的质子束，晶体偏转器的束提取效率为85%左右是可行的。另一个趋势是在高能对撞机中使用弯曲晶体进行晕准直。最近在IHEP的U 70（50 GeV）和CERN的SPS（400 GeV）的机器研究运行中发现了基于“体积反射”效应的LHC和ILC的新的有前途的选择。
2011-10-24 physics.acc-ph
Calibration of CMS calorimeters with LHC proton beam deflected by crystal
提出了用LHC束流对CMS强子量能器进行现场刻度的方法。模拟结果表明，弯曲晶体沟道技术在LHC上是可行的，并报告了IHEP Protvino在1994-2004年的10年实验中将70 GeV质子弯曲9度（150 mrad）的经验。提出了基于仿真和以往经验的校准方案的实际实现。
2005-08-27 physics.acc-ph
Focusing of high energy electron beam using crystal lenses for applications in radiotherapy
本文探讨了利用弯曲硅晶体透镜替代四极磁铁聚焦极高能电子束用于放射治疗的可行性，通过Geant4模拟验证了其聚焦能力，并提出了增强聚焦强度的技术要求与替代方案。
2023-08-24 physics.acc-ph
Collimation of a Circulating Beam in the U_70 Synchrotron by Use of Reflections in Axially - Oriented Crystals
2010年秋季在U_70同步加速器上进行了实验研究，通过一种新的方法，由于轴向晶体中的粒子的反射，循环光束的提取和准直的可能性。这样的晶体具有积极的特点，因为轴向电位比平面电位大五倍。结果表明，由于晶体中的轴向效应，准直效率可达90%。循环束在准直器上的损失已经减少了几倍，这使得有可能抑制循环束的钢准直器附近的μ子喷注。
2011-03-28 physics.acc-ph
Optimizing the Bent Crystal Parameters for High-Efficiency Beam Extraction and Collimation in Circular Accelerators
利用弯曲晶体中的沟道效应，确定了圆形加速器中光束引出和准直系统的效率。的提取效率的晶体的几何参数（其长度，厚度和弯曲角度），系统组件的方位角位置，和偏移的隔膜或刮刀的依赖关系。晶体缺陷（非晶层，取向差，和扭转）的系统的效率上的影响被认为是，并提出了他们的公差。结果表明，通过优化晶体参数和系统元件的位置，在2GeV ~ 7 TeV的宽能量范围内，可以获得>95%的提取效率。
2011-08-15 physics.acc-ph
Use of a Bent Crystal with a Decreasing Curvature to Increase the Efficiency of the Extraction and Collimation of a Beam in an Accelerator
已经表明，使用具有可变曲率半径的弯曲晶体使得可以将去通道颗粒的分数减少一个数量级。这种效应使得在环形加速器多圈引出束流时，准直器边缘或隔板隔板处的粒子密度大大降低。特别是，在U-70同步加速器和大型强子对撞机的光束提取效率可以分别提高到95%和99.65%。
2011-10-10 physics.acc-ph
Novel applications in accelerator science based on bent single crystals
利用弯曲晶体中的粒子沟道效应来控制束流的设想已在许多实验中得到验证和发展。然而，到目前为止，这种束形成方法在应用中具有局限性，因为沟道过程涉及具有低角发散的束粒子，受到Lindhard角的限制。在这里，我们测试在U-70加速器的两个晶体器件，聚焦晶体和多条晶体，扩大了弯曲晶体在加速器的应用范围。
2020-03-27 physics.acc-ph
Investigation on steering of ultrarelativistic $e^{\pm}$ beam through an axially oriented bent crystal
研究了高能带电粒子在弯曲晶体中的随机偏转。特别是，我们研究了偏转效率下的轴向约束的正电荷和负电荷的粒子作为一个函数的晶体取向，弯曲平面的选择，和的电荷符号。分析估计和数值模拟进行了比较，专门的实验在H4次级束线的SPS北区，与120 GeV/ $c$电子和正电子。在这篇文章中提出的工作中，最佳取向的平面的弯曲的晶体，允许偏转最大数量的带电粒子使用弯曲的晶体在轴向方向，被发现。
2020-11-26 physics.acc-ph
Observation of "volume reflection" effect in crystal collimation experiments
在Tevatron对撞机上进行的RHIC重离子和质子晶体准直实验中，观测到了强相干散射（“反射”）效应。为了理解观测结果并将其与晶体中光束相干散射物理联系起来，用蒙特卡罗程序CATCH进行了详细的模拟。A.M. Taratin和S.A.沃罗别夫在1987年预测了光束在弯曲晶体中的“体积反射”效应。所提供的数据是这一新物理现象在实验中的首次体现。
2006-02-01 physics.acc-ph
Time-dependent dynamical Bragg diffraction in deformed crystals by beam propagation method (BPM)
本研究提出采用基于FFT的光束传播法高效求解形变晶体中的含时X射线动态衍射问题，并给出了适用于CBXFELs和XFEL自种子系统相关场景的X射线束传播模拟实例。
2023-05-04 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.optics
Crystal-Assisted Beam Extraction and Collimation at the U-70 Circular Accelerator
新的晶体技术--基于薄直板的弯曲条阵列和扇形反射器--已被用于U-70加速器中能量为50 GeV和1.3 GeV的循环束的提取和准直研究。它示出，新的设备可以有效地引导光束在很宽的能量范围内。对于能量为50 GeV的质子，提取和准直效率达到90%左右，这是该方法的最高记录。与通常的一级准直方案相比，在应用不同晶体的加速器中也观察到粒子损失减少2-3倍。
2011-02-14 physics.acc-ph
Proof-of-principle experiment of a novel beam extraction over millions of turns using stable resonance islands and bent crystal
CERN（欧洲核子研究中心）；Goethe University（歌德大学）；John Adams Institute at Royal Holloway, University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院约翰亚当斯研究所）；Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（德国重离子研究中心）
本文提出利用稳定共振岛和弯曲晶体在数百万次回旋中高效提取重子束流的原理实验，通过模拟和实验验证了该方法的可行性。
2026-02-25 physics.acc-ph
Influence of incoherent scattering on stochastic deflection of high-energy negative particle beams in bent crystals
研究了高能负电荷粒子在弯曲晶体中的随机偏转。分析计算和数值模拟表明，存在一个最大偏转角，在这个最大偏转角处，光束的大部分发生偏转。与最佳曲率半径相对应的最大值的存在对于带正电粒子的情况是新颖的，对于带正电粒子，偏转角可以通过增加晶体长度而自由地增加。这种差异必须归因于非相干散射对靠近原子核和电子的负粒子动力学的影响。因此，我们确定了在未来的高能加速器中利用轴向约束进行负电荷粒子束操纵的理想参数，例如，ILC或μ子对撞机。
2016-06-14 physics.acc-ph
Diamond Channel-Cut Crystals for High-Heat-Load, Beam-Multiplexing, Narrow-Band X-ray Monochromators
下一代高亮度X射线光子源需要新的X射线光学器件。在这里，我们证明了使用单片金刚石通道切割晶体作为高热负荷，光束多路复用，窄带，机械稳定的X射线单色仪与高功率X射线光束在尖端，高重复率X射线自由电子激光（XFEL）设施的可行性。在这些研究中制造和表征的金刚石通道切割晶体被设计为两个反弹布拉格反射单色器，其分别在15 meV带宽内将14.4 keV或12.4 keV的X射线引导到$^{57}$ Fe或$^{45}$ Sc核共振散射实验。晶体设计允许带外X射线在$\simeq 1$ -eV XFEL带宽内以最小的损失传输到替代的同时实验。在50- $μ$ m厚的第一金刚石晶体反射器中仅吸收入射$\simeq 100$-W X射线束的$\lesssim 2$ \%，从而确保单色晶体高度稳定。预期金刚石通道切割晶体的其他X射线光学应用。
2021-05-16 physics.acc-ph physics.ins-det
Highly efficient crystal deflector for channeling extraction of a proton beam from accelerators
报道了一种新型质子束晶体偏转器的设计和性能。使用硅晶体从Protvino的U-70加速器中引导和提取70 GeV的质子，效率为85%，如在约2 s持续时间的溢出中针对约2 mm长的晶体定向的约1 e12质子束所测量的。实验数据与理论预测的蒙特卡罗结果沟道。该技术允许制造沿光束方向的非常短的偏转器（2 mm）。因此，循环粒子与晶体的多次相遇是可能的，每次相遇的多次散射和核相互作用的概率很小。因此，实现了从加速器中提取粒子的效率的急剧增加。我们展示了晶体偏转器的特性及其背后的技术。这一成果对于设计更有效地使用U-70加速器具有重要意义，并为在其他机器（如Tevatron，RHIC，AGS，SNS，COSY和LHC）中实施晶体辅助慢提取和准直提供了关键支持。
2003-06-16 physics.acc-ph physics.ins-det
Channeling as a method of making nanosized beams of particles
弯曲晶格中的粒子通道导致了一种有效的仪器，用于加速器中的光束转向，从MeV到TeV的能量。特别是，高能质子到微米尺寸的晶体聚焦已经在IHEP中得到证实，其结果与Lindhard（临界角）的预测很好地匹配。晶体微结构中的微电子化被认为是高能粒子微束的一个独特来源。纳米结构（单壁和多壁纳米管）中的镶嵌提供了在纳米尺度上产生离子束的机会。在纳米管中形成通道的颗粒（通常直径约为1纳米）被捕获在两个维度上，并且可以以类似于晶体通道的效率或更好的效率被引导（偏转，聚焦）。这项技术一直是计算机模拟的主题，包括IHEP在内的几个高能实验室正在进行实验。我们提出的理论展望，使通道为基础的纳米离子束和报告的经验与晶体聚焦的微尺度质子束。
2005-03-14 physics.acc-ph
On Polarization Of The Beam Extracted With The Bent Crystal
如果核具有非零的分析能力，则从核目标散射的粒子获得偏振。当粒子穿过弯曲的晶体时，这种效应会增强。在某些假设条件下，这种增强使我们能够在转移动量的平方|t| < 10^-5（GeV/c）2时测量到10^-4水平的分析能力。在分析功率足够大的情况下，用弯折晶体引出原光束后，可以得到偏振度大于50%的光束。
2007-02-23 hep-ph nucl-th physics.acc-ph
Ultra-relativistic electron beams deflection by quasi-mosaic crystals
本文解释了超相对论电子束在定向准镶嵌弯曲晶体（qmBC）中偏转的关键效应。它表明，占特定的几何形状的qmBC和它的取向相对于一个准直的电子束，它的大小和发射度是必不可少的准确定量描述的实验结果，由这样的晶体的光束偏转。在一个典型的案例研究中，详细分析了最近在SLAC设施的实验。开发的方法已经能够理解的特殊性，在测量的偏转电子的分布。这一成果是实现新型伽马射线晶体光源的重要进展，并为该研究领域的理论和实验提出了新的挑战。
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.atom-ph
First design of a crystal-based extraction of 6 GeV electrons for the DESY II Booster Synchrotron
阐述了利用弯曲晶体中的沟道效应从DESY II助推同步加速器中提取6 GeV电子的原理验证实验装置。详细研究了实验装置的各个方面，例如提取过程中的粒子束动力学、弯曲晶体的制造和表征以及提取束的检测。为了优化晶体的几何形状，模拟了光束提取的整个过程，并考虑了辐射能量损失的影响。结果表明，多圈电子束引出效率可达16%。原则上，这种基于晶体的束提取技术可以应用于任何电子同步加速器，以便以寄生模式提供多GeV电子束。该技术将允许通过强的高质量单能电子束来提供固定目标实验。此外，从未来的轻子对撞机中提取电子/正电子晶体可能为超高能量固定靶实验提供独特的实验条件，包括寻找标准模型之外的新物理。
2021-12-02 cond-mat.other physics.acc-ph
Enhanced Beam Deflection in Bent Crystals using Multiple Volume Reflection
本文模拟了高能离子通过几个弯曲晶体层的轨迹。在某些层排列下，每层都会发生体积反射，并且所得的多重体积反射角以及离子经历体积反射的入射角范围相应增加。另一个特征是，在穿过几个弯曲层时，发生弯曲晶体沟道的入射角范围也增加。使用几个弯曲的晶体层来产生多体积反射，为基于弯曲晶体的加速器处的空间屏蔽或辐射防护的设计提供了替代方法。
2007-05-16 physics.acc-ph physics.space-ph
Parametric X-ray radiation in the Smith-Purcell geometry for non-destructive beam diagnostics
研究了极非对称衍射条件下，超相对论电子束团沿平行于晶体-真空界面、靠近晶体表面的\textit{vacuum}运动时的参量X射线辐射（PXR）。当粒子束的自场与反射金属光栅相互作用时，这种类型的几何形状与众所周知的辐射产生机制一致，即史密斯-珀塞尔效应。我们证明，在这种几何形状的主要贡献是通过一个尾部区域的光束分布，穿透晶体和X射线辐射沿法线的晶体表面。我们确定了电子束的特性，当这种现象可以观察到。重要的是，在这种几何形状中，大多数电子不会经历多次散射，因此粒子束的特性不会改变，从而允许将发射的X射线用于非破坏性束诊断的目的，这可以补充传统的刀口方法。
2018-12-18 physics.acc-ph
The electron beam instability in a one-dimensional cylindrical photonic crystal
研究了相对论电子注在周期介质填充圆柱波导中的辐射不稳定性。研究了在色散方程根简并区域附近，束流不稳定性增量与辐射波频率的关系。结果表明，在康普顿产生区的双波衍射条件下，束流不稳定性的急剧变化，使束流密度$ρ^{1/4}$的增量与传统规律$ρ^{1/3}$的四次方根成正比，使所考虑系统的辐射产生（放大）与传统器件（返波管、行波管、自由电子激光等）相比有了本质的改善。数值计算的不稳定性增量的各种参数的系统进行。
2011-05-14 physics.acc-ph physics.optics
Beam extraction studies at 900 GeV using a channeling crystal
在费米实验室Tevatron的900 GeV研究中首次观察到亮度驱动的沟道提取。这个实验，费米实验室E853，证明了有用的TeV级的光束可以从超导加速器在高光度对撞机操作过程中提取，而不会过度影响在对撞机探测器的背景。发现多转萃取显著提高了该过程的效率。光束提取效率约为25%。时间相关效应的研究发现，匝间结构主要由加速器束流动力学。使用加速器飞线系统的预散射器的研究表明，光纤可以产生显著的提取通量，与预期一致。基于这些结果，从Tevatron对撞机上构造5-10 MHz的寄生质子束是可行的。
1999-09-29 physics.acc-ph
Calibration of the scintillation of cerium-doped yttrium aluminum garnet crystals irradiated by monoenergetic 4 MeV energy electrons
本文介绍了掺铈钇铝石榴石晶体经能量约为4MeV的加速电子束辐照后荧光的测量结果。在LAL（法国）使用PHIL直线加速器进行测量。我们观察到的晶体发射的线性依赖于电子束电荷和各向同性的光子发射。我们提供的校准系数的光子发射取决于来自两个不同的制造商的两个晶体的加速电子束的电荷。
2021-03-03 physics.acc-ph physics.ins-det
One-dimensional Model of a Gamma Klystron
提出了一种新的相干γ射线放大方案。关键的元素是晶体波动器-单晶与周期性弯曲的晶面暴露于高能束的带电粒子进行通道内的晶体。该方案由两个这样的晶体由真空间隙分开。光束依次通过晶体。粒子在晶体内部按照晶面的周期性形状进行波荡器运动。平行于光束通过晶体的伽马射线由于与晶体内的粒子相互作用而被放大。“伽马速调管”一词之所以被提出来是因为它的工作原理与光学速调管相似。一个更简单的单晶计划被认为是为了比较。它示出的γ射线放大速调管方案中可以达到在相当低的粒子密度比在单晶方案，只要晶体之间的间隙是足够大的。
2008-10-16 physics.acc-ph physics.optics
