Industrial Fabrication of Medium-Beta SCRF Cavities for a High-Intensity Proton Linac
在1999年期间，四个700兆赫，中β（b = 0.64），超导射频（SCRF）腔的高强度质子直线加速器项目在洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）制造的工业。SCRF腔体由美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的LANL团队设计，并在法国罗马的CERCA工厂制造。空腔由4 mm厚的固体铌片制成，其剩余电阻率比（RRR）大于250。这些铌板由Wah Chang（美国）、Heraeus AG（德国）和Tokyo Denkai（日本）提供。SCRF腔体被运送到LANL进行性能测试。本文描述了在CERCA生产过程中获得的经验。
2000-08-16 physics.acc-ph
Comments to the Dispersion Properties of the Closed-Ring Accelerating Structure
闭环加速结构（CRS）在射频参数和工艺方面都具有一系列非常吸引人的特性。该结构适用于小型电子直线加速器。开发了调谐和结构制造程序。本文提出了一种用于中等能量范围内质子加速的结构。对于这种结构非常不寻常的色散特性被宣布。它模拟了一个额外的考虑因素，以了解问题，并执行了额外的分析。\\分析结果表明，结构的特殊性，产生强烈的犹豫CRS。
2017-06-22 physics.acc-ph
Applying Synchrotron Phase Measurement to the Estimation of Maximum Beam Intensity in the Fermilab Booster
重要的是要有实验方法来估计费米实验室助推器的最大束流强度，作为长期计划承诺的客观投入。一个重要的现有限制是由可用的射频功率设定的。由于实际的纵向阻抗并不为人所知，因此很难先验地设定该限制。利用山脉图和直接测量射频加速电压相对于束流的相位测量了跃迁交叉处的同步相位，结果一致。应用它们预测6E12在当前运行条件下的最大助推器束流强度。
2004-07-12 physics.acc-ph
Study on multi-fold bunch splitting in a high-intensity medium-energy proton synchrotron
束团分裂是在强流同步加速器中改变束团结构、束团数目和束团强度的一种射频操纵方法。实现聚束分裂的有效方式是使用不同谐波RF系统的组合，诸如具有基波和二次谐波RF系统的组合的聚束的双重聚束分裂。两重束团分裂和三重束团分裂方法已得到实验验证，并成功地应用于LHC/PS。本文给出了一种广义多重束分裂方法。研究了利用多谐波射频系统实现五重束团分裂的方法，并将其初步应用于超级质子-质子对撞机（SPPC）注入器链的第三加速器--中间级同步加速器（MSS），以缓解SPPC中单个束团的堆积效应和集体不稳定性。结果表明，五次束团分裂是可行的，分裂后束团布居分布和纵向发射度增长都是可以接受的，总体偏差为几个百分点，总发射率增长小于10%。
2021-02-04 physics.acc-ph
CLUSTER: a high frequency H-mode coupled cavity linac for low and medium energies
我们提出了一种创新的线性加速结构，特别适合强子治疗应用。它的两个主要特点是结构紧凑，在低束速下具有良好的功率效率：第一个是通过高工作频率和随之而来的高加速梯度实现的，第二个是通过将几个H模腔耦合在一起获得的。该结构被称为CLUSTER，代表“使用横向电径向场的耦合腔直线加速器”。为了比较这种结构的性能与其他强子治疗直线加速器的设计，涉及高频率，已进行了概念性研究的工作频率为3 GHz。此外，通过在1 GHz下工作的原型上进行RF测量，获得了原理证明。使用CLUSTER直线加速器的加速器复合体也被考虑用于质子治疗目的。整个复合体被称为回旋加速器，由一个商业回旋加速器组成，将束注入高频直线加速器。
2006-12-21 physics.acc-ph physics.med-ph
Status Report on Multi-Cell Superconducting Cavity Development for Medium-Velocity Beams
我们研制了三个六腔超导加速腔，加速范围为0.40 ~ 0.53倍光速。第一个原型腔的品质因数（Q）在加速梯度高达11 MV/m时高于1 E10。达到的最高梯度约为16 MV/m;在最大梯度下，Q约为3E 9。
2003-11-20 physics.acc-ph
Wakefields Generated by Electron Beams Passing Through a Waveguide Loaded With an Active Medium
本文研究了相对论电子束通过弱共振色散有源介质波导时的尾波场。对于本文的计算，介质的参数是富勒烯（C60）在X-带中表现出活性的液晶中的溶液的参数。结果表明，几个TM加速模式可以被放大的几何形状考虑中，高阶模式被放大的结构表现出必要的优势，PASER。特别地，最高模式的放大发生在加载有相当厚的有源介质层的结构中，该有源介质层使有源介质存储的能量最大化。
2006-12-27 physics.acc-ph
Forward sliding-swing acceleration: electron acceleration by high-intensity lasers in strong plasma magnetic fields
高强度激光束在稠密等离子体中的传播驱动强电流，强电流维持强准静态兆特斯拉水平方位磁场。横向激光场有效地加速电子，在这样一个领域的存在，限制横向运动和偏转的电子在向前的方向，建立新的向前滑动摆动加速机制。它的优点是阈值而不是共振行为，将电子加速到足够强的激光驱动电流的高能量。我们通过一个简化的模型解析地研究了电子的动力学，具体地推导了电流、粒子的初始横动量和激光场强度之间的简单关系，并对能量增益进行了分类。我们证实了模型的预测数值模拟，兆安培级的阈值电流和能量增益比没有磁场可实现的两个数量级。
2019-04-25 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
High intensity cyclotrons for neutrino physics
近年来，人们对超过几毫安的高强度质子束的兴趣已经上升。潜在的应用是在中微子物理学，材料和能源研究，以及同位素生产。由于加速器技术的进步和对束流动力学的更好理解，5到10毫安的连续波质子束现在已经可以实现。作为一个例子的应用程序，我们提出了建议的IsoDAR实验，寻找所谓的无菌中微子和非标准的相互作用，使用KamLAND探测器位于日本。我们提出了更新的灵敏度为这个实验，并详细描述了高强度质子驱动器，使用几个新的想法的设计。这些是：加速H2+而不是质子，通过射频四极杆（Quadrupole，RFID）将束直接注入回旋加速器，并仔细匹配束以实现所谓的涡旋运动。初步设计在PIC模拟研究中表现良好，注入器系统正在建造中，将与1 MeV的试验回旋加速器一起投入使用。
2018-11-05 physics.acc-ph
Six-dimensional matching of intense beam with linear accelerating structure
束流匹配是加速器设计中经常采用的一种常用技术，其目的是使束流损失最小化并保持束流亮度。尽管被广泛使用，但对6D中的光束匹配的完整理论理解仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个高强度的光束到RF结构的6D光束匹配的分析处理。我们在线性模型的框架内开始我们的分析，并将平均方法应用于一组3D光束包络方程。因此，我们得到一个匹配的解决方案，它是由平滑的信封和周期性条款，描述的包络振荡与聚焦结构的周期。然后，我们考虑的非线性政权，光束的大小是可比的分界线的大小。从6D相空间中的哈密顿分析出发，我们得到了自洽的光束轮廓，并表明它与通常使用的椭球形状有显着不同。随后，我们分析了所有自由度之间具有相等空间电荷凹陷的平衡的特殊情况。给出了等分区、等空间电荷抑制和等发射度束流动力学的比较。最后，我们给出了在LANSCE直线加速器中束流匹配的实验结果。
2021-04-28 physics.acc-ph
Further improvement of medium temperature heat treated SRF cavities for high gradients
本研究针对中温热处理SRF腔的高场Q斜率问题，通过额外低温烘烤处理，实现了16 MV/m下Q值超3×10^10、加速梯度达32-40 MV/m的改进。
2024-07-17 physics.acc-ph
Circular-Mode Optics for High-Intensity Beams and High-Luminosity Colliders
Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
本文提出圆模光学框架，用于传输和加速扁平束流并保持横向圆投影，推导晶格设计条件以守恒角动量，模拟验证其在高强度束流与高亮度对撞机中的潜力。
2026-09-29 physics.acc-ph
Energy Stability in a High Intensity Pulsed SC Proton Linac
用于中子散射实验的质子源以及多用途的质子加速器都需要脉冲式质子直线加速器。对于高能部分的超导技术有着普遍的共识，与室温加速结构相比，它提供了一些优势，如更高的梯度能力或降低运营成本。然而，这种操作模式可能会破坏质子束的能量稳定性，因此需要仔细研究。首先，由沿着多单元腔的大光束相位滑动引起并与有限的RF能量传播相关的瞬时光束负载效应可能会在细胞间耦合太小或细胞数量太多的情况下引起显着的能量调制。第二，由于沿直线加速器的束流相位滑移效应，能量扩散表现出比相对论粒子更大的灵敏度腔场波动。最初为电子束开发的计算机代码已扩展到质子束。它解决了6 × N耦合微分方程，需要描述腔场和束-腔相互作用的高能直线加速器的N个腔。给出了一个典型脉冲加速器的仿真例子，给出了各种误差源，如洛伦兹力或颤噪失谐，束流注入能量偏移，强度抖动.
2000-08-18 physics.acc-ph
Vacuum acceleration of electrons in a dynamic laser pulse
平面激光脉冲在真空中传播时会产生极大的有质动力。然而，这种力不能将净能量传递给电子：当脉冲超过电子时，来自其上升沿的初始脉冲完全被来自其后沿的相等且相反的脉冲所抵消。在这里，我们表明，平面状的“飞焦”脉冲可以打破这种对称性，赋予相对论能量的电子。飞行焦点的强度峰值--一个移动的焦点，由啁啾激光脉冲通过彩色透镜聚焦产生--可以以任何亚光速向前或向后移动。因此，电子可以在强度峰值的上升沿获得足够的动量，以超过并避免后沿。加速强度峰值可以进一步提高动量增益。理论和模拟表明，这些动态强度峰值可以向后加速电子到高能量密度材料的辐射和电子衍射探针所需的MeV能量。
2020-07-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Limitations of post accelerating ion beams using the snowplow field in a near-critical density target
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；University of Rochester, Laboratory for Laser Energetics（罗切斯特大学激光能源实验室）；Department of Nuclear Engineering, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校核工程系）；Ohio State University（俄亥俄州立大学）；The Gérard Mourou Center for Ultrafast Optical Science, University of Michigan（密歇根大学杰拉德·穆鲁超快光学科学中心）
本文探究级联离子加速方案，讨论将离子束加速扩展至相对论能量的可能性，指出激光驱动离子加速受带电粒子与强电磁场相互作用基本特性限制，该方案或为实现相对论能量提供途径。
2026-08-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
