Impact of short-range wakefields from radio-frequency cavity resonant modes on bunch lengthening
本文研究了射频腔谐振模式短程尾场对高束团电荷量下束团拉伸的不利影响，利用合肥先进光源和 PETRA-IV 参数证明该尾场会显著削弱拉伸效果，并发现特定谐波腔设置下存在双平衡束团分布，强调新一代光源谐波腔优化必须纳入短程尾场。
2025-02-10 physics.acc-ph
The transverse wakefield calculated by double circuit model
X波段多束团加速器是产生高亮度、高能效束团的新途径。X波段加速器由于尺寸小、束团多，尾流场严重，除非在加速结构设计中采取强抑制横向尾流场的措施。为了计算结构的横向尾流场，论证了双回路模型计算尾流场的方法及其在结构设计中的应用。
2014-08-12 physics.acc-ph
Future colliders based on a modulated proton bunch driven plasma wakefield acceleration
最近的模拟表明，一个自调制的高能质子束团可以激发一个大幅度的等离子体尾场，并通过一个长的等离子体通道，在一个单级加速外注入的电子束团的能量前沿。在此基础上，未来的对撞机，无论是电子-正电子直线对撞机（e+-e-对撞机）或电子-强子对撞机（e-p对撞机）可以设想。在本文中，我们讨论了一些关键的设计问题的e+-e-对撞机和高能e-p对撞机，基于现有的基础设施的欧洲核子研究中心加速器复合体。
2012-05-31 physics.acc-ph
Experimental demonstration of wakefield effects in a THz planar diamond accelerating structure
利用尾波场加速方法，直接测量了亚皮秒强流相对论电子束团在金刚石加载加速结构中产生的太赫兹尾波场。我们在这里提出的光束测试结果从第一金刚石基结构。金刚石因其高击穿阈值和独特的导热性能而被选中。由引导（驱动）束产生的场被用来加速尾随（见证）电子聚束，该电子聚束以可变的距离跟随驱动聚束。作为其与驱动聚束的分离的函数的见证聚束的能量增益描述了所产生的尾场的时间结构。
2012-03-10 physics.acc-ph
Formation of Temporally Shaped Electron Bunches for Beam-Driven Collinear Wakefield Accelerators
利用慢波结构或等离子体工作的束流驱动共线尾场加速器（CWA）在减小当代加速器尺寸方面具有很大的前景。在CWA中，带电粒子向高能量的可持续加速依赖于使用具有高度不对称的峰值电流分布和大能量啁啾的场生成相对论电子聚束。提出了一种新的方法来获得这样的束，并说明了粒子跟踪模拟支持的加速器设计。它已被证明，所需的粒子分布在纵向相空间中，可以得到没有准直器，给CWAs的就业机会，在应用中需要高重复率的操作。
2021-01-19 physics.acc-ph
Measurement of transverse wakefields induced by a misaligned positron bunch in a hollow channel plasma accelerator
空心通道等离子体尾场加速是一种为电子和正电子提供高加速梯度的方法：这是未来轻子对撞机的关键。然而，从通道轴错位的光束诱导强的横向尾场，偏转光束，降低对撞机的亮度。这种不期望的结果对传播通过通道的光束的对准精度设置了严格的约束。因此，直接测量束流失调引起的横向尾流场是设计缓解策略的必要条件。我们提出的第一个定量测量的横向尾场在一个中空的等离子体通道，诱导离轴20 GeV的正电子束，并与另一个20 GeV的低电荷拖尾正电子探测束测量。测量结果与理论基本一致。
2018-02-25 physics.acc-ph
Stable bunch trains for plasma wakefield acceleration
只有当所有的带电粒子束都处于尾流场的聚焦和减速阶段时，一串短的带电粒子束训练才能有效地驱动强等离子体尾流场通过长的传播距离。这是可能的等距束列，但需要束电荷增加沿训练和等离子体频率高于束重复频率。
2017-11-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield assisted bunch compression in storage rings
针对储存环中数十皮秒束团限制太赫兹超辐射频谱的问题，本文提出利用无源波纹或介质结构产生的自尾场压缩并整形束团，数值验证了自洽稳态。
2023-04-27 physics.acc-ph
Multi-proton bunch driven hollow plasma wakefield acceleration in the nonlinear regime
质子驱动的等离子体尾场加速已经在模拟中被证明能够在单个阶段中将粒子加速到能量前沿，但其潜力受到目前可用的质子束比等离子体波长长几个数量级的事实的阻碍。幸运的是，质子微聚束允许共振驱动等离子体波。在本文中，我们提出了使用一个中空的等离子体通道多质子束驱动等离子体尾场加速，并证明它使操作在非线性制度和共振激发强等离子体波。这种新的制度还涉及用于加速束的中空通道（诸如发射度保持和均匀加速场）和用于驱动束的稳定减速的长桶的有益特征。在等离子体趋肤深度、驱动器半径、空心通道半径和微聚束周期之间的适当比例下，获得了该区域。
2017-10-10 physics.acc-ph
Effect of transition radiation and dispersion spreading at achievement of a large transformer ratio of driver-bunch energy into wakefield in a dielectric resonator accelerator
本文讨论了在双注正负电子介质谐振腔对撞机中，束团注入时的轮廓序列情况下，增大Transformer比TR的可能性。与前面考虑的波导情况不同，在波导情况下，TR等于对总尾波场有贡献的序列束的加倍数量，并且受到群速度效应的限制，在谐振器中不存在这种限制。对于TR谐振腔的推导，与聚束数成比例，以及在波导中，聚束电荷的比率被选择为等于1：3：5：......，束团长度等于波长的一半，束团间距是波长的倍数。通过数值模拟研究了渡越辐射和色散扩展对Transformer比的影响。
2019-12-27 physics.acc-ph
Short-range wakefields generated in the blowout regime of plasma-wakefield acceleration
在过去，由电子束团在等离子体中传播产生的尾场的计算已经在线性近似下进行，其中等离子体扰动可以假设为小的，等离子体运动方程线性化。这种近似在井喷状态下被打破，其中高密度电子驱动器将等离子体电子从其路径中排出，并在其尾流中产生电子空腔。在本文中，我们开发了一种技术，允许计算短距离的纵向和横向尾流所产生的见证一束加速内的空腔。我们的结果可用于研究PWFA和LWFA中的束流加载和见证团的不稳定性。
2017-11-10 physics.acc-ph
Observation of Enhanced Transformer Ratio in Collinear Wakefield Acceleration
未来高能粒子加速器的一种方法是基于尾流场原理：领先的高电荷驱动聚束被用来激发加速结构或等离子体中的场，这反过来又加速了尾随的低电荷见证聚束。Transformer比R被定义为见证聚束的最大能量增益与驱动聚束的最大能量损耗的比。一般来说，对于两个光束沿相同轨迹穿过加速器的配置（共线尾流场加速）。已经提出了许多技术来克服Transformer比限制。我们在这里报告的斜坡聚束训练（RBT）技术，其中介质加载波导被用作加速结构的第一个实验研究。单个驱动聚束被两个聚束取代，其中电荷比为1：2.5，并且基模的波长间隔为10.5。在该实验中，获得了比单个驱动聚束情况下平均测量的Transformer比增强1.31倍。
2007-03-01 physics.acc-ph
Acceleration of an electron bunch with a non-Gaussian transverse profile in a quasilinear plasma wakefield
束流驱动等离子体尾场加速器通常采用外部注入方案，以确保注入时束流质量可控。然而，外部注入的见证聚束可以呈现非高斯横向密度分布。使用粒子模拟，我们表明，共同的光束品质因数，如归一化RMS发射度和光束半径，不强烈依赖于初始的横向形状的见证光束。尽管如此，具有高峰值横向空间轮廓的射束可以在芯中实现总射束电荷的更高分数。当见证光束的横向动量分布具有峰值非高斯分布时，可以看到相同的效果。此外，我们发现，一个最初的非轴对称的光束变得对称，由于与等离子体尾场的相互作用，所以它不会造成不利的影响，为束流加速。
2022-08-09 physics.acc-ph
The Dielectric Wakefield Resonator Accelerator
我们报告的三通道，矩形，高梯度介质尾场加速器元件，这与共线圆柱形介质尾场设备，不遭受低Transformer比，并可能提供救济从光束分裂不稳定性的初步研究。当配置为谐振器（DWR）时，它可以由一系列适度电荷驱动聚束驱动。这种矩形“锁模”谐振器由三个通道组成，内衬低损耗的介质板：中央较宽的通道是驱动聚束通道，而两个相邻的窄通道用于加速电子和/或正电子聚束;这提供了一个有利的Transformer比。在从谐振器出口反射后，尾波场返回到谐振器入口的时刻，下一个聚束被注入谐振器入口。谐振器的长度也被选择为所需尾波场波长的一半的倍数。矩形几何形状允许谐振器中的尾波场的谐波的叠加。该装置的短长度及其平面配置应允许对射束分裂的管理，并且可以通过使用以$90^{\circ}$增量围绕$z$轴旋转的一系列DWR单元来动态地稳定长的驱动聚束训练。
2017-08-15 physics.acc-ph
Wakefield Acceleration in a Layered Plasma Waveguide
National Science Center Kharkiv Institute of Physics and Technology（哈尔科夫物理与技术国家科学中心）
该研究提出了一种分层等离子体波导结构，用于改进等离子体wakefield加速器中束流的传输和加速性能，通过分析和数值模拟展示了其在同时加速和聚焦束流方面的潜力。
2026-01-12 physics.acc-ph
Theory of wakefields excited by an off-axis drive bunch in a plasma-dielectric waveguide
建立了离轴束团注入情况下驱动电子束团在等离子体介质加速结构中激发尾场的线性理论。所研究的结构是一个圆形的介质加载金属波导与带电粒子的通道，充满均匀的冷等离子体。导出的理论被用来调查数值聚束激发尾场分量的空间分布，它的作用在驱动和见证聚束。
2021-12-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Proton Driven Plasma Wakefield Acceleration
等离子体尾场加速，无论是激光驱动的还是电子束驱动的，已经被证明具有很大的潜力。然而，如何扩展这些方法以使粒子达到TeV范围并不明显。本文讨论了质子束团驱动等离子体尾流场加速的可能性，并指出在一个加速级中有可能产生高能电子束。
2008-07-29 physics.acc-ph
Experimental Study of Wakefields Driven by a Self-Modulating Proton Bunch in Plasma
实验研究了等离子体中高度相对论性质子束团自调制时的纵向和横向尾流场。我们发现尾波场的增长和振幅随着种子振幅的增加以及等离子体中的质子束团电荷的增加而增加。我们研究横向尾场使用的最大半径的质子束分布测量屏幕上下游的等离子体。我们通过外部注入电子并测量其最终能量来研究纵向尾场。测量结果与理论和数值模拟预测的趋势一致，验证了我们对自调制发展的理解。实验是在先进尾场实验（AWAKE）的背景下进行的。
2020-07-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dechirper Wakefields for Short Bunches
在以前的工作[1]中，导出了适用于任意束团长度的波纹结构的尾场的一般表达式，如RadiaBeam/LCLS去斜器中使用的。然而，基于直线加速器的X射线自由电子激光器末端的束流（如LCLS）非常短，对于短束流，尾流可以大大简化。在这项工作中，我们首先推导出解析近似的短程尾流。这些都是广义尾流，在这个意义上，他们的有效性不限于一个小的对称轴附近，而是扩展到任意横向偏移的驱动和测试粒子。这些短聚束尾流的有效性不仅适用于波纹结构，而且适用于任何平面结构，其束腔相互作用可以由表面阻抗描述。我们使用这些唤醒获得，通过一个decirper的短束：作为间隙的函数的能量损失的估计，作为光束偏移的函数的横向踢，切片能量扩展的增加，和发射度的增长。在附录中，进行了比[1]中发现的更精确的任意束长度尾流的推导;我们发现与早期结果完全一致，前提是束与去斜器间隙相比是短的，这通常是感兴趣的状态。[1]K. Bane和G. Stupakov，Phys. Rev. ST Accel.梁18，034401（2015）。
2016-03-22 physics.acc-ph
Effect of plasma inhomogeneity on plasma wakefield acceleration driven by long bunches
数值研究了等离子体不均匀性对自调制质子束团和加速电子的影响。其主要影响是尾波场波长的变化，这将导致相移和加速粒子的损失。这种效应对长粒子束驱动的等离子体尾场加速器的密度均匀性提出了严格的限制。横向双流不稳定性，转换成一个训练的微束的长束是不太敏感的密度不均匀性比加速粒子。束自由地穿过密度增加的区域并与密度减小的区域相互作用。
2012-05-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Passive Ballistic Microbunching of Non-Ultrarelativistic Electron Bunches using Electromagnetic Wakefields in Dielectric-Lined Waveguides
时间调制电子束具有广泛的应用，从相干增强电磁辐射的产生到先进加速器概念中的电磁尾场的共振激发。同样，产生低能超短微聚束可能对超快电子衍射和基于加速器的新光源概念有用。在这封信中，我们提出并实验证明了一个被动的微聚束技术能够形成一个皮秒聚束训练在$\sim 6$ ~MeV。该方法依赖于电磁尾场的激发，因为光束通过介质内衬波导传播。由于光束的非超相对论性质，当光束在随后的自由空间漂移中行进时，诱导的能量调制最终转化为密度调制。调制束被进一步加速到$\sim20$ ~MeV，同时保持所赋予的密度调制。
2018-06-25 physics.acc-ph
Simulations of an energy dechirper based on dielectric lined waveguides
超短相对论电子束团通过介质波导结构可以激发太赫兹波尾场。这些尾流场既可以加速高梯度的见证聚束，也可以调制驱动聚束的能量。本文研究了一种基于DLW的被动去斜器，用于补偿激光等离子体尾场加速器（LWFA）加速的聚束团的相关能量扩展。采用矩形波导结构，利用其在操作期间连续可调的间隙。假设200 MeV的驱动聚束具有高斯分布，聚束长度为3.0 μm，相对相关能量扩展为1%，总电荷为10 pC。利用CST Wakefield Solver和PIC Solver对该去斜器进行了仿真和优化。从能量调制和横向相空间的角度分析了含时自尾流对驱动聚束的影响。
2017-11-20 physics.acc-ph
Characteristics of undulator-type radiation emitted by bunch of charged particles in wakefield
本文研究了相对论性带电粒子束在周期结构中运动时，与其激发的横向尾流场的非同步空间谐波相互作用而产生的波荡器辐射的谱角特性。当非相干波荡器型辐射功率超过与激发尾流场相关的功率损耗时，讨论了可能的实验验证可接受的条件。
2003-12-13 physics.acc-ph physics.gen-ph
AWAKE, A Particle-driven Plasma Wakefield Acceleration Experiment
先进的质子驱动等离子体尾场加速实验（AWAKE）旨在研究质子束团驱动等离子体尾场的产生和电子加速。这是CERN的一个原理验证研发实验，也是世界上第一个质子驱动等离子体尾场加速实验。AWAKE实验将安装在前CNGS设施中，并使用来自SPS的400 GeV/c质子束团。第一个实验将集中在等离子体中的长（r.m.s ~12 cm）质子束的自调制不稳定性。这些实验计划于2016年底进行。之后，在2017/2018年，低能（~15 MeV）电子将被外部注入以采样尾流场，并被加速超过1 GeV。
2017-05-30 physics.acc-ph
Acceleration and Focusing Electron/Positron Bunches in Plasma-Dielectric Wakefield Accelerator
针对介质尾场加速器的BBU不稳定性问题，提出带真空通道的等离子体填充方案，通过解析与数值模拟验证了体等离子体本征波对束团横向运动的稳定作用及结构的加速性能。
2024-10-31 physics.acc-ph
Excitation of two-dimensional plasma wakefields by trains of equidistant particle bunches
负责伸长的等离子体波周期的非线性效应进行了数值研究，重点是二维的波。发现了波和驱动器失谐对尾流场振幅的限制。
2013-07-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Trapping, Compression and Acceleration of an Electron Bunch in the Nonlinear Laser Wakefield
本文提出并考虑了一种激光尾场加速方案，即当激光脉冲前有一束相对稀少的长束非相对论性或弱相对论性电子时。本文研究了在一维尾流场和三维激光尾流场中等离子体通道中测试电子的运动。结果表明，聚束被捕获，有效地压缩在纵向和横向方向上，并加速到超相对论能量的尾场的第一个加速最大值的区域。加速的聚束具有比等离子体波长小得多的尺寸和相对小的能量扩展。
2001-10-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield acceleration of self-injected bunch in a conical plasma channels
针对激光尾场加速中自注入粒子束因超驱动速度移出最大加速相位的问题，提出采用锥形渐变通道通过缩小气泡尺寸同步束与尾波相位，所得相关参数变化关系可为后续研究提供参考。
2025-09-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Wakefield Acceleration with a Modulated Proton Bunch
研究了通过调制长质子束团可以获得的等离子体尾波场振幅。我们发现，在长聚束的限制相比，等离子体波长，加速场的强度是成正比的驱动聚束中的粒子数和成反比的横向聚束尺寸的平方。利用现有质子加速器的参数对标度律进行了详细的模拟测试和验证，并实现了大电场，达到1 GV/m的LHC聚束。在这种情况下，发现超过6 TeV的测试电子的能量增益。
2011-05-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Generation of stable ultra-relativistic attosecond electron bunches via the laser wakefield acceleration mechanism
在最近的实验中，利用激光尾场加速器（LWFA）在不同的区域产生了超相对论飞秒电子聚束。在这里，我们预测，即使阿秒聚束可以产生的LWFA由于快速感应加速器相位混合内的飞秒电子聚束。阿秒束团在LWFA外是稳定的，可以在真空中传播几十厘米而持续时间没有明显变化。我们的计算表明，阿秒聚束的形成的证据可以发现在相干感应加速器辐射的光谱从LWFA的。
2009-06-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beam-Driven Systems, Plasma Wakefield Acceleration
我们扩展了在CERN加速器学院关于等离子体尾场加速的先前论文集中发表的材料。该材料侧重于在短、窄束区中的等离子体尾场加速。在简要介绍了等离子体尾场加速器的基本原理后，我们描述了束流训练驱动的等离子体尾场加速器。然后，我们试图给出简单而直观的描述聚束自调制，发生时，聚束是长的，和电流的反射，发生时，聚束是宽的。自调制是一种利用现有的带有大量能量的聚束来驱动等离子体尾场的方法。在横向分裂可能破坏尾场产生和加速过程之前，电流偏转不稳定性对粒子束的宽度施加了限制。与前面的材料一样，我们展示了一些实验结果，这些结果表明，大部分物理现象都是在实验中观察到的。
2020-07-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Increase of amplitude of accelerating wakefield excited by sequence of short relativistic electron bunches in plasma at magnetic field use
早些时候，作者发现了短相对论电子聚束序列的机制，即使聚束的重复频率与等离子体频率不同，也会导致尾场的共振激发。在这种情况下，由于相对于等离子体波进入坏相位的聚束的散焦，恢复了频率的同步。然而，在这种情况下，聚束丢失，其结果是不参与尾流场的激发。本文采用数值模拟的方法研究了磁化等离子体中电子束团的动力学行为以及相对论电子短束团长序列对尾流场的激发。当使用磁场时，散焦的聚束在一定时间之后返回到与场相互作用的区域。在这种情况下，聚束的电子返回到场的必要相位，参与尾流场的激发。而且，磁场的使用导致激发波的频率相对于聚束的重复频率的增加。后者增加了保持共振的时间，因此，导致激发的尾流场的振幅增加。
2020-09-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Bunch-excited wakefield in dielectric waveguide with hollow plasma channel
本文研究介质加载圆柱波导中空心等离子体通道内相对论电子束团激发的尾场，推导线性机制下纵横向尾场解析解并进行模式与频谱分析，PIC模拟验证了准线性机制下解析与数值结果的定性一致。
2023-11-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Acceleration rate enhancement by negative plasma density gradient in multi-bunch driven plasma wakefield accelerator
本文提出在多束驱动的等离子体尾场加速器中引入负等离子体密度梯度，通过仅调节驱动束与波的相对相位并保持波相位稳定，从而在有限长度内提升被加速束的能量增益。
2024-11-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dynamics of Femtosecond Electron Bunches
在激光尾流场加速器中，一束持续时间为等离子体波周期量级的短脉冲激光将激发出异常强的等离子体尾流波（激光尾流场）。最近关于激光尾场加速的实验[Nature（London）431，p.535，p.538，p.541（2004）]证明了具有百分之几数量级的相对低能量扩展的超短（具有几飞秒的持续时间）相对论性电子聚束的产生。我们研究了这种聚束在真空和激光尾流场中的动力学。结果表明，在这两种情况下，强大的聚束动力学已经在几毫米的传播距离。在真空中，束团半径和发射度迅速增长。后者是一群人的可聚焦性。我们发现，当飞秒束团在通道引导的激光尾流场中加速时，对于实际的束团长度，束团长度近似守恒。然而，在电子感应加速器频率的扩展导致快速电子感应加速器相位混合在轴上注入的聚束包络。当束团离轴注入激光尾流场中时，束团退相干导致束团归一化发射度的显著增加，在某些情况下，加速后束团的能量扩展也会增加。我们还讨论了一种可能的两级激光尾场加速器。
2007-08-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Simulation design for forthcoming high quality plasma wakefield acceleration experiment in linear regime at SPARC_LAB
在等离子体尾场加速束驱动的背景下，我们利用了一个高密度的电荷拖尾聚束，其自场的作用是通过束流负载补偿来减缓能量扩展的增加，以及由自洽横向场操作的聚束自包含。这项工作将在实验室实验室测试设施中进行实验测试，包括参数扫描，可以找到优化的参数，以便在整个厘米加速长度上保持尾束的高质量，最终能量扩展增加0.1%，发射度增加5 nm。加速后的拖尾聚束参数的稳定性进行测试，采用系统扫描的参数的聚束在注入。结果表明，在所有的模拟中，能量扩展的增加都保持在1%以下，发射度的增加都低于0.02 mm mrad。能量抖动为5%的量级。
2018-02-14 physics.acc-ph
Experimental Observation of Energy Modulation in Electron Beams Passing Through Terahertz Dielectric Wakefield Structures
本文报道了在能量啁啾的电子束团通过介质波导时，观察到强尾波场引起的能量调制。这种调制可以有效地转换为空间调制，形成具有0.5 - 1皮秒周期的微聚束，因此能够驱动相干THz辐射。实验结果与理论预测吻合较好。
2012-03-05 physics.acc-ph
Proton beam self-modulation seeded by electron bunch in plasma with density ramp
等离子体中的种子自调制可以将长质子束转换成可以在长距离上激发强尾流场的微束团的训练，但这需要等离子体具有一定的密度分布和短尺度的斜升。对于欧洲核子研究中心AWAKE实验的参数，我们数值研究了如果用短电子束团作为自调制的种子，哪种密度分布是最佳的。利用最佳剖面，可以将尾流场“冻结”在大约一半的破波水平。高能电子束（160 MeV）的种子效率低于低能电子束（18 MeV），因为前者的尾场持续时间比有效播种所需的时间长。
2020-07-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Excitation of bulk and surface wakefields by a relativistic electron bunch in plasma of semiconductors and semimetals
研究了半导体和半金属等离子体中相对论电子束团激发的体尾波场的时空结构。结果表明，这些尾场由纵向等离子体激元场和切伦科夫电磁辐射场组成，切伦科夫电磁辐射是半导体或半金属波导的一组本征电磁波。在具有轴向真空通道的波导中出现了表面等离子体激元的分支。研究了相对论电子束团尾流激发表面等离子体激元的过程。确定了激励尾流表面波的强度。
2021-02-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A plasma wakefield acceleration experiment using CLARA beam
我们提出了一个等离子体加速器研究站（PARS）的基础上，建议自由电子激光试验设施的研究和应用的紧凑型直线加速器在Daresbury实验室。本文的主要目的是利用相对论电子束，研究电子束输运和电子束驱动等离子体尾场加速中的一些关键问题，如相对论电子束团驱动的高梯度等离子体尾场激发、双束团加速实验、高Transformer比、长束团自调制等先进的束流动力学问题。本文研究了电子束输运以满足束流驱动尾流场加速要求的可行性，并给出了基于ECOMA束流参数的等离子体尾流场模拟结果。还讨论了在PARS束线上进行的其他可能的实验。
2014-04-24 physics.acc-ph
Ponderomotive scattering of an electron-bunch before injection into a laser wakefield
为了激光尾流场加速的目的，事实证明，比等离子体波长长的电子聚束的注入也可以产生具有相对低的能量扩展的加速的飞秒聚束。这是非常令人感兴趣的，因为可以提供这样的注入聚束，例如，最先进的光电阴极射频枪在这里，我们指出，当电子束团注入尾流场中，重要的是要考虑的有质动力散射的注入聚束的激光脉冲在真空区位于前面的等离子体。在注入的聚束的低能量下，这种散射导致收集效率的显著下降。通过较低强度的激光脉冲和相对高的注入能量可以达到较大的收集效率。我们还估算了注入电子的最小俘获能和俘获束团的长度。
2006-07-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Predicting the Trajectory of a Relativistic Electron Beam for External Injection in Plasma Wakefields
我们使用在第一部分的AWAKE电子束线，与束线建模，以推断出的束平均动量和预测的束位置在第二部分的束线的束位置测量。结果表明，仅使用前五个光束位置监视器导致预测和测量位置之间的差异在最后两个监视器比使用前八个光束位置监视器时大得多。这最后两个位置原则上可以与弹道计算一起使用，以预测电子束团与质子束最接近的参数。在质子束流驱动的等离子体尾流场中的电子束流外部注入实验中，只有前五个束流位置监测器的测量值不受高得多的电荷质子束流的影响。8个束流位置监测器的结果表明，该预测方法原理上可以确定尾场宽度（$<$ 1\，mm）内电子和质子束的最接近位置，对应于电子注入尾场。使用五个射束位置监视器是不够的。
2020-02-02 physics.acc-ph
A sub-micron resolution, bunch-by-bunch beam trajectory feedback system and its application to reducing wakefield effects in single-pass beamlines
在日本高能加速器研究机构加速器试验装置的ATF 2束线上，研制了一种高精度束团内训练束流轨道反馈校正系统。该系统使用在两个束流位置监测器（BPM）测量的束团的垂直位置来计算一对反冲，这对反冲使用两个上游反冲器施加到下一个束团，从而校正垂直位置和轨迹角。使用在时间上间隔187.6ns的两个电子聚束的串，系统被优化，以便将反馈BPM处的束偏移稳定到优于350 nm，产生250 nrad内的局部轨迹角校正。校正的质量进行了验证，使用三个下游见证BPM和结果被发现是在一个线性晶格模型的预测，用于传播的光束轨迹从反馈区域。这个相同的模型预测校正后的光束抖动为c。在加速器的焦点处的1~nm。在该位置处使用射束尺寸监测器进行的测量表明，将射束的轨迹抖动减小4倍也将作为射束电荷的函数的所测量的射束尺寸的增加减小c倍。1.6.
2020-11-03 physics.acc-ph
Profiling and variation of laser pulse parameters as a way to preserve the stability of self-injected bunches during excitation of a wakefield in plasma
该研究针对等离子体尾场激发中自注入束团易因横向电子感应加速振荡损毁的问题，通过X射线激光脉冲链的参数整形与调控，找到了获得稳定高质量束团的参数，为解决该问题提供了可行方案。
2023-10-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Self-seeded operation of the LCLS hard X-ray FEL in the long-bunch mode
LCLS基线的自播种选项最近进行了研究，使用的方案依赖于布拉格传输几何中的单晶单色器。LCLS低电荷（0.02 nC）的操作模式被认为是为了证明所提出的方案的可行性。来自直线加速器和波荡器真空室的尾场效应在如此低的电荷下大大减小，并且可以忽略。在本文中，我们扩展我们以前的调查的情况下，LCLS模式的操作与名义收费。基于LCLS的开始到结束的电子束电荷为0.25 nC的模拟，并占波荡器真空室的尾场，我们证明了同样最简单的自播种系统（两个波荡器之间的单晶单色器）是适当的，不仅短（几个飞秒）束，但更长的束。
2010-12-16 physics.acc-ph
Transformer ratio enhancement at wakefield excitation in blowout regime in plasma by electron bunch with semi-gaussian charge distribution
利用2d3v程序LCODE，对相对论性电子束团在等离子体中的非线性尾场激发进行了数值模拟，电子束团的电荷分布为高斯分布，随电荷分布的增大而增大，然后急剧减小到零。考虑到尾流场的非线性，研究了束团内部最大加速场与最大减速场之比即Transformer比对尾流场加速的影响。在束团电荷恒定的情况下，研究了Transformer比和最大加速场与束团长度的关系。考虑到非线性尾场的长度随束团长度的增加而增加。结果表明，对于一定长度的束团，Transformer比达到最大值。由于聚束的分布和尾流场的非线性，Transformer比的最大值达到6。
2020-01-09 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Few-femtosecond Electron Beam with THz-frequency Wakefield-driven Compression
我们提出并证明了一种新的方法来产生具有相对较低的时间抖动的飞秒电子束。在该方法中，相对论性电子束被从约150 fs（rms）压缩到约7 fs（rms，上限），尾场在太赫兹频率处由介质管中的领先驱动束产生。通过以被动方式压印能量啁啾，我们通过激光驱动的太赫兹条纹技术证明，在这种聚束压缩过程中，相对于外部激光没有引入额外的定时抖动，这是使用射频聚束器的传统方法的突出优势。我们预计，这种被动聚束技术可以使许多超短束为基础的先进应用，如超快电子衍射和等离子体尾场加速的新机会。
2018-06-28 physics.acc-ph
Seeding self-modulation of a long proton bunch with a short electron bunch
在数值模拟中，我们简要地比较了相对论电离前沿和等离子体中相对论质子束团自调制的电子束团播种。当两种方法的初始尾流场相等时，最大纵向尾流场沿等离子体的演化规律相似。我们还提出了一个可能的播种/注射计划，使用一个单一的等离子体，我们将在即将到来的模拟工作进行研究。
2020-05-09 physics.acc-ph
Radial equilibrium of relativistic particle bunches in plasma wakefield accelerators
在等离子体尾场加速器的线性或弱非线性区域中，驱动粒子束很快与尾场达到径向平衡，这是第一次详细描述。结合解析关系、数值积分和第一性原理模拟，得到了平衡束流状态和自洽尾流场。在平衡态中，束流密度在轴附近强烈地达到峰值，束流半径沿着束流是恒定的，并且聚焦强度的纵向变化通过改变束流发射度来平衡。束粒子的横向动量分布依赖于观测半径，既不是可分的，也不是高斯分布。
2016-11-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Temporal evolution of longitudinal bunch profile in a laser wakefield accelerator
由于其超短的持续时间和峰值电流在kA范围内，激光尾场加速电子束团是有前途的驱动器，用于超快X射线产生的紧凑型自由电子激光器（FEL），汤姆逊散射或电子感应加速器源。在这里，我们提出了第一个单次拍摄，高分辨率的测量的纵向聚束轮廓，而无需事先假设的聚束形状。我们的方法允许复杂的功能，如多束结构，被检测。改变气体目标的长度，从而改变加速长度，使得能够评估加速过程期间的聚束轮廓演变。我们发现一个最小的聚束持续时间为4.2 fs（半高全宽），拍摄到拍摄的波动为11%均方根。我们的研究结果表明，激光能量耗尽后，从激光驱动的粒子驱动的尾场发生的过渡，与二次聚束的注入。由此产生的双聚束结构可能作为一个优雅的方法，驾驶员见证型实验，即允许一个非失相限制加速的二次聚束在等离子体加力阶段。
2014-06-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Positron Driven High-Field Terahertz Waves in Dielectric Material
先进的加速方法的基础上产生的尾场通过高能量电子束通过介电基结构已经证明了$>$ GV/m场，铺平了道路上的应用，如未来的紧凑型线性对撞机的第一步。对于对撞机的情况下，它是可取的，在等离子体相比，尾场在电子束中不表现出不同的正电子和电子束。在这封信中，我们提出了测量的大振幅场激发的正电子束与对撞机相关的参数（能量20 GeV，和$0.7 \times 10^{10}$粒子每束）在0.4太赫兹，圆柱对称的电介质结构。发射相干切伦科夫辐射的干涉测量允许的正电子产生的尾场，这是由电子束激发的相比，光谱特性。统计等效性检验被纳入显示的电荷符号不变性的诱导尾场谱。对离轴激发产生的正电子束的横向效应进行了研究，发现与DWA系统的已知线性响应是一致的。数值模拟的结果支持，并证明高梯度尾场激发的正电子束在超导体。
2021-11-05 physics.acc-ph
Resonant excitation of very high gradient plasma wakefield accelerators by optical-period bunch trains
使用周期性电子束聚束训练共振激发准非线性（QNL）区域中的等离子体尾流场与使用单个较高电荷聚束相比具有明显的优势。QNL机制中的共振激发可以使用每脉冲具有小电荷的非常低发射率的光束产生等离子体电子井喷：局部密度扰动是极其非线性的，实现总稀疏，但等离子体电子在等离子体频率下的共振响应被保留。这样的脉冲训练，具有等于等离子体周期的束团间距，可以通过反向自由电子激光聚束产生。为了实现与几微米的激光波长的共振，使用高等离子体密度，伴随着获得极大的尾场振幅的可能性，对于FACET-II参数接近1 TV/m。在这篇文章中，我们使用粒子模拟研究等离子体响应，光束调制的演变，以及遇到的不稳定性，出现时，使用聚束方案共振激发波在稠密的等离子体。
2020-03-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma wakefield dynamics of self-generated electron bunch trains
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过激光驱动尾场加速器中的下坡注入产生具有周期性能量间隔的准单能电子束团，利用尾场的相对论性延长和相空间旋转实现能量压缩，并通过粒子模拟揭示其形成与演化机制。
2026-06-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Light As Diagnostic For Wakefields Driven By Developing Self-Modulation Of A Long Particle Bunch
本研究提出利用等离子体原子线辐射光诊断长质子束自调制驱动的尾场，设计了可设置不同位置和高度密度阶跃的新型蒸汽/等离子体源，模拟显示百分之几的密度阶跃可使束流在数百米等离子体中驱动GV/m级尾场。
2024-10-31 physics.acc-ph physics.plasm-ph
