Jose R. Alonso, Roger Barlow, Janet M. Conrad, Loyd Hoyt Waites
Authors describe technical advances that will allow the IsoDAR cyclotron -- being developed for neutrino physics research -- to produce medical isotopes more efficiently than existing cyclotrons can.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Updated physics design of the DAEdALUS and IsoDAR coupled cyclotrons for high intensity H2+ beam production
地下科学实验室的δ- CP破坏静态衰变实验（DAEdALUS）和同位素静态衰变实验（IsoDAR）分别是在中微子区和“无菌”中微子区寻找CP破坏的实验。为了在5年内起决定性作用，中微子通量和驱动束流（由链式回旋加速器产生）必须很高。选择H2+作为主束离子，以减少电流，从而减少空间电荷。这具有允许在DAEdALUS超导环形回旋加速器（DSRC）的出口处进行汽提提取的附加优点。初级束流高于目前回旋加速器已经证明，这导致了我们在过去几年中合作的大量研发工作。我们介绍了这项研究的结果，包括原型测试和高度逼真的梁模拟，这导致了最新的基于物理的设计。所呈现的结果表明，在紧凑型回旋加速器中将5 mA的H2+加速到60 MeV/amu并且在DSRC中将其提升到800 MeV/amu是可行的，尽管具有挑战性，在这两种情况下都具有清洁提取。
An RFQ Direct Injection Scheme for the IsoDAR High Intensity $\mathrm{H}_2^+$ Cyclotron
IsoDAR是一种新的实验，旨在通过$\barν_e$消失来测量中微子振荡，从而提供对无菌中微子的明确搜索。为了产生必要的反中微子流，需要高强度的初级质子束。在IsoDAR中，$\mathrm{H}_2^+$被加速并在靶之前被剥离成质子，以克服注入时的空间电荷问题。作为设计的一部分，我们已经改进了一个旧的建议，使用一个注入器轴向注入聚束$\mathrm{H}_2^+$离子到驱动回旋加速器。该方法与经典的低能束传输（LEBT）设计相比具有几个优点：（1）聚束效率高于先前考虑的双间隙聚束器，因此总注入效率更高。这放松了对离子源所需的$\mathrm{H}_2^+$电流的约束。(2)可以减小LEBT的总长度。(3)电子束也能加速离子。这使得离子源平台的高电压从70 kV降低到15 kV，使地下安装更容易。我们提出的初步设计参数和第一束动力学模拟从离子源的螺旋偏转入口。
In this technical report, the work done by members of the DAE$δ$ALUS collaboration on simulating the acceleration of 5 mA of H2+ in the IsoDAR compact isochronous cyclotron is summarized. The findings are that sufficient turn separation between the (N-1)th and Nth turn can be achieved with either initially matched but also with mismatched beams by careful placement of collimators to scrape away halo particles before the beam energy has reached 2 MeV/amu. Here we define "sufficient" as < 200 W beam loss on the septum. In the acceleration simulations, beam losses on the collimators vary from 10%…
The IsoDAR collaboration is developing a high-current cyclotron for a neutrino search experiment. Designed to deliver 10 mA of 60 MeV protons, the current and power of this cyclotron far exceed those of existing accelerators, opening new possibilities for the production of radiopharmaceutical isotopes, producing very high-activity samples in very short times. The cyclotron can also be easily configured to deliver ions other than protons including 1 mA of alpha particles at 240 MeV: this flexibility gives a broad reach into new areas of isotope production. We explain how IsoDAR overcomes the be…
The IsoDAR High Intensity H$_2^+$ Transport and Injection Tests
本技术报告回顾了在Best Cyclotron Systems，Inc.进行的测试。在开发一种具有成本效益的离子源、束线传输系统和加速系统方面，该设施能够为IsoDAR（静止同位素衰变）实验提供高H $_2^+$电流输出。我们首先概述了IsoDAR实验的要求，然后概述了多功能离子源，低能束流传输系统，螺旋偏转器和回旋加速器。然后讨论了实验测量结果，并与一组完整的模拟研究结果进行了比较。特别重要的是，我们注意到，多功能离子源（VIS）被证明是一个可靠的离子源，能够产生大量的H $_2^+$电流。结果表明，随着进一步升级，VIS可能成为IsoDAR的合适候选者。结论概述了我们测试的主要结果，并介绍了本技术报告所激励的即将开展的工作。
High Current H2+ Cyclotrons for Neutrino Physics: The IsoDAR and DAE δALUS Projects
预计使用H2+离子将减轻加速回旋加速器中非常高的电流的两个主要障碍，这是由于注入时较低的空间电荷和剥离提取。这些回旋加速器计划在800 MeV/amu的峰值电流为10粒子毫安，可以产生足够的中微子通量，用于中微子振荡和CP破坏的静止衰变（DAR）研究。注入回旋加速器，在60 MeV/amu也可以提供足够的流量的电子反中微子从8Li衰变无菌中微子搜索在现有的液体闪烁体探测器在KamLAND或SNO+。本文概述了设计和建造这些机器的程序。
Design and Simulation of the IsoDAR RFQ Direct Injection System and Spiral Inflector
在本文中，我们提出了一个模拟代码的发展，能够优化的几何形状的螺旋偏转器设计成回旋加速器的轴向注入。为此，通过利用边界元方法生成装置的电场图，然后用于跟踪一个或多个粒子。然后，来自轨迹的信息用于缩短螺旋偏转器的电极，以调节边缘电场，使得粒子终止于回旋加速器的中间平面上。该方法还用于分析修改的电极几何形状的影响，该电极几何形状可以在光束穿过设备时聚焦光束。与商业多物理场软件相比，开发的代码产生了类似的结果，在一个可以忽略不计的误差范围内归因于网格划分和粒子跟踪算法的差异。
The IsoDAR cyclotron is a 60 MeV cyclotron designed to output 10mA of protons in order to be a driver for a neutrino experiment. Coupling the high flux generated by the IsoDAR system with a kiloton neutrino detector will provide sterile neutrino exclusion searches covering anomalous regions indicated by short baseline experiments. Simultaneously, the coupling of a high power target and kiloton detector allows for the investigation of dark matter candidates, namely axion-like particles. We have shown that nuclear excitations within the IsoDAR target create a unique opportunity to produce axions…
IsoDAR@Yemilab: Preliminary Design Report -- Volume I: Cyclotron Driver
本报告介绍 IsoDAR 电子反中微子源的回旋加速器驱动器设计，该系统可提供 60 MeV、10 mA 质子束，并依托涡旋运动与 RFQ 直接轴向注入支撑新物理搜索。
The focus of this paper is on optimizing the electron-antineutrino source for the IsoDAR (Isotope Decay at Rest) experimental program. IsoDAR will perform sensitive short-baseline neutrino oscillation and electroweak measurements, among other Beyond Standard Model searches, in combination with KamLAND and/or other suitable detectors. IsoDAR will rely on the high-$Q$ $β^-$ decay of the $^{8}$Li isotope for producing electron-antineutrinos, created mainly via neutron capture in an isotopically enriched $^{7}$Li sleeve surrounding the Be target. In particular, this paper examines the performance,…
IsoDAR is an experiment under development to search for sterile neutrinos using the isotope Decay-At-Rest (DAR) production mechanism, where protons impinging on $^9$Be create neutrons which capture on $^7$Li which then beta-decays producing $\barν_e$. As this will be an isotropic source of $\barν_e$, the primary driver current must be large (10 mA cw) for IsoDAR to have sufficient statistics to be conclusive within 5 years of running. H$_2^+$ was chosen as primary ion to overcome some of the space-charge limitations during low energy beam transport and injection into a compact cyclotron. The H…
A New Family of High-Current Cyclotrons for Isotope Production
本文介绍用于同位素生产的新一代强流回旋加速器，通过注入阶段和最初几圈的创新抵消空间电荷效应，实现高能加速并用于生产医用同位素及快中子束。
There is great need for high intensity proton beams from compact particle accelerators in particle physics, medical isotope production, and materials- and energy-research. To address this need, we present, for the first time, a design for a compact isochronous cyclotron that will be able to deliver 10 mA of 60 MeV protons - an order of magnitude higher than on-market compact cyclotrons and a factor four higher than research machines. A key breakthrough is that vortex motion is incorporated in the design of a cyclotron, leading to clean extraction. Beam losses on the septa of the electrostatic …
Status of the NSCL Cyclotron Gas Stopper
一个充满气体的反向回旋加速器的热化高能束正在建设中，在NSCL/MSU。在飞行分离后通过射弹碎裂产生的稀有同位素将被注入该装置，并在它们向装置中心螺旋运动时通过缓冲气体相互作用转化为低能束。提取的热束将用于低能实验，例如使用陷阱或激光光谱进行精确质量测量，以及进一步传输以进行再加速。详细的计算已被执行，以优化的磁场设计，以及传输和停止的气体内的离子。将使用RF地毯将热离子传输到轴向提取点。计算表明，回旋气体塞将是更有效的轻和中等质量的离子热化相比，线性气体电池。在这篇文章中，我们将讨论模拟的整体性能和验收的机器，光束匹配计算的碎片分离器发射度，和建设的状态。
From Beam to Bedside: Reinforcing Domestic Supply of $^{99}$Mo/$^{99m}$Tc using Novel High-Current D+ Cyclotrons for Compact Neutron Generation and $^{99}$Mo Production
利用新型高流强D+回旋加速器实现国内$^{99}$Mo/$^{99m}$Tc供应，减少对外国反应堆和高浓缩铀的依赖。
Beam dynamics at the main LEBT of RAON accelerator
韩国大田稀有同位素科学计划（RISP）的高强度稀有同位素加速器（RAON）被设计用于加速多电荷态束流。由电子回旋共振离子源（ECR-IS）产生的离子束将通过低能束流传输（LEBT）主系统传输到射频四极杆（QRF）。在通过LEBT时，应尽量减小横向束流尺寸和纵向发射度。此外，在多谐波聚束器（MHB）到超导体入口的主要LEBT匹配段，将使用静电四极杆来执行超导体入口处所需的扭曲参数的匹配。我们将简要回顾主要LEBT晶格的新方面，并在主要LEBT匹配部分介绍光束匹配。此外，还将讨论各种误差对束流轨道的影响以及畸变轨道的修正。
Understanding radioactive ion beam production at ISAC through yield measurements and simulations
本研究介绍新升级的TRIUMF同位素数据库，其整合产额测量数据与FLUKA、Geant4模拟结果，可用于ISAC设施的放射性离子束研发与实验规划，并以医学同位素155Tb为例说明应用。
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