Optics Reconstruction in the SCL Section of the FNAL Linac
本文针对FNAL直线加速器SCL段，提出三步光学重建方法，通过四极铁扫描与BSM测量确定Twiss参数，调整四极铁校准，并利用TraceWin模拟验证束流包络，获取了过渡段入口处的束流参数。
2025-09-16 physics.acc-ph
Accelerating Structure design and fabrication For KIPT and PAL XFEL
ANL和国家科学中心“哈尔科夫物理技术研究所”（NSC KIPT，哈尔科夫，乌克兰）共同提出设计和建造一个100 MeV/100 KW直线加速器，将用于驱动中子源次临界组件。目前，高能物理研究所（IHEP，中国北京）的团队在KIPT几乎组装好了直线加速器。本文将介绍直线加速器加速系统的设计和测量结果。
2014-07-24 physics.acc-ph
Development and Testing of Tools for ORM Measurements and Quadrupole Centering
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文介绍为费米实验室Linac2调试开发的自动化ORM测量与四极磁铁对中工具，通过低振幅多频率激励和DFT分析实现，并在400 MeV直线加速器上测试验证。
2026-09-25 physics.acc-ph
Study of Nonlinearities and Small Particle Losses in High Power Linac
俄罗斯加速器中心开发的高功率直线加速器的概念是基于使用独立定相的SC谐振器，它们之间有四极透镜。谐振器的类型和参数以及聚焦结构沿着直线加速器变化，以优化束流动力学和直线加速器的特性。利用计算机模拟软件SPECIION，对直线加速器中束流在三维加速场和聚焦场中的演化进行了研究。模拟包括所有的非线性外部场和空间电荷力。基于粒子轨迹的光谱特性分析，对粒子束中的粒子损失进行了估算。
2000-08-22 physics.acc-ph
A 3.0mev Komac/KTF RFQ Linac
将20 mA质子束从50 keV加速到3 MeV的射频四极（Radio Frequency Quadrupole，简称FQQ）直线加速器已经设计完成，并正在韩国原子能研究所（Korea Atomic Energy Research Institute，简称KAERI）的韩国多用途加速器综合体（Korea Multipurpose Accelerator Complex，简称KOMAC）项目的第一阶段KOMAC测试设施（KOMAC Test Facility，简称KTF）中制造。本文介绍了该装置的物理设计、工程设计和制造情况。
2000-08-18 physics.acc-ph
Particle-In-Cell Simulation of RFQ in SSC - Linac
设计了一台52 MHz射频四极直线加速器，作为SSC直线加速器系统（分离扇区回旋加速器注入器）的初始结构。设计注入能量为3.5keV/u，输出能量为143 keV/u。使用三维粒子网格程序BEAMPATH [1]进行了在CO2中的束流动力学研究。模拟结果表明，该结构在零电流模式和空间电荷主导模式下，束流传输效率稳定在95%以上。束流的横向和纵向加速质量都很好，很容易被漂移管直线加速器（DTL）接受。研究了叶片误差和空间电荷对束流参数的影响，确定了叶片加工和校准的工程公差。
2010-02-05 physics.acc-ph
Optimization of Superconducting Linac for Proton Improvement Plan-II (PIP-II)
PIP-II是费米实验室综合体的重要升级，将为LBNF的国际深地下中微子实验提供世界上最强的高能中微子束，并支持费米实验室的广泛物理计划。最终，PIP-II超导直线加速器将能够将$H-$ CW束加速到800 MeV，平均功率为1.6 MW。为了以如此高的功率运行直线加速器，必须严格控制束流损耗和束流发射度增长。在本文中，我们提出了一个强大的和有效的物理设计的PIP-II直线加速器超导部分的直线加速器选项的全局优化的结果。我们还研究了偶极校正器的非线性场对光束质量的影响，并通过统计分析得出了对场质量的要求。最后，我们评估需要纠正四极聚焦产生的半波，单辐加速腔。我们评估了通过改变直线加速器聚焦场的极性来控制机器中束流耦合的可行性
2022-09-06 physics.acc-ph
Beam Dynamics and Tolerance Studies of the THz-driven Electron Linac for the AXSIS Experiment
由太赫兹脉冲供电的介质加载直线加速器是汉堡DESY的“阿秒X射线科学：成像和光谱学”（AXSIS）项目的关键部分之一。与传统加速器一样，AXSIS直线加速器的相速度被设计为等于光速，在这种情况下，这是通过调整电介质层的厚度和真空通道的半径来实现的。因此，结构制造误差将导致束流动力学和束流质量的变化。此外，束团注入中的误差也会影响加速过程，并可能导致直线加速器壁上的束流损失。本文数值研究了AXSIS直线加速器中电子束加速的过程，考虑到上述误差。粒子跟踪模拟使用代码ECHO，它使用低色散算法的字段计算，是专门为介质加载加速结构。
2018-02-26 physics.acc-ph
Low Level RF System of the LIGHT Proton Therapy Linac
LIGHT（用于图像引导强子疗法的直线加速器）项目的启动是为了开发一种模块化质子加速器，其能量高达230 MeV，用于癌症治疗。该加速器由三种不同的加速结构组成：射频四极加速器、侧耦合漂移管加速器和耦合腔加速器。这些加速结构工作在750 MHz（MHz）和3 GHz（SCDTL，CCL）。加速器RF信号由低电平RF（LLRF）系统生成、分配和控制。LIGHT LLRF系统基于Instrumentation Technologies的商用解决方案，可根据项目进行定制。该LLRF系统具有高幅度和相稳定性、200 Hz频率下监测来自RF网络和加速结构的RF信号、集成实时接口的RF脉冲整形、RF击穿检测和热谐振频率校正反馈。LLRF系统控制集成在前端控制器（FEC）中，将其连接到LIGHT控制系统。在这方面的贡献，我们提出的AVO LLRF系统的主要特点，它的操作和性能。
2022-10-14 physics.acc-ph
Matching Optimization for TRIUMF's Rare Isotope Linac
本研究通过计算边缘场效应并采用Matsuda-Wollnik方法，实现了TRIUMF稀有同位素后加速器中能段光学的真实建模，并利用并行调谐优化为操作员提供高效的重调谐手段。
2025-09-24 physics.acc-ph physics.app-ph
Electron gun system for NSC KIPT linac
在NSC KIPT直线加速器中，一个由100 MeV/100 kW电子直线加速器驱动的次临界组件中子源正在设计和研制中。直线加速器需要一种新的强流电子枪。本文叙述了这种新型电子枪的物理设计、机械制造和束流测试。在脉冲宽度为3 μ s、重复频率为50 Hz时，发射电流大于2A。喷枪将使用直流高压电源工作，可提供高达150 kV的高压。.在设计阶段进行了计算机模拟和优化，包括枪的几何形状和束流传输线。给出了高压预处理和束流试验的结果。还包括电子枪系统的运行状态。初步试验结果表明，新电子系统的设计、制造和运行基本成功。
2013-10-08 physics.acc-ph
Beam Dynamics Framework Incorporating Acceleration to Define the Minimum Aperture in Two Focusing Schemes for Proton Radiotherapy Linac
本文提出一个包含加速效应的横向束流动力学框架，用于质子放疗直线加速器，通过解析求解类FODO方案和最小孔径方案，实现束流尺寸控制与最小孔径定义。
2024-03-15 physics.acc-ph
Focusing properties of discrete RF quadrupole
推导了射频四极杆中粒子的运动方程。运动方程表明，长度小于或等于0.5b*l（b为粒子的相对论速度，l为射频电磁场的波长）的射频四极杆的一般变换矩阵可以描述粒子在任意长的射频四极杆中的运动。从运动方程出发，通过迭代积分，导出了离散射频四极子的一般变换矩阵。变换矩阵是聚焦参数B的幂级数形式。结果表明，当长度小于b*l时，B的二阶级数与B小于30时的直接积分结果符合得很好，而当长度小于0.5b*l时，B的一阶级数已经是B小于30时的实解的很好的近似.该变换矩阵的计算公式可以集成到直线加速器或束线设计程序中，用于处理离散射频四极杆的聚焦问题。
2017-03-07 physics.acc-ph
The radio-frequency quadrupole
射频四极直线加速器出现在20世纪70年代末的加速器领域，并从那时起彻底改变了低能质子和离子加速领域。该装置使得在紧凑的射频（RF）谐振器内可靠地产生前所未有的离子束强度成为可能，该谐振器集中了低能直线加速器部分的三个主要功能：聚焦、聚束和加速。然而，其复杂的电极结构和严格的射束动力学和RF要求对机械和RF布局施加了严格的限制，使得RFQ的构建特别具有挑战性。本讲座将介绍主要的束流光学、射频和机械特性，并强调这三个方面是如何相互关联的，以及它们如何对激光器的最终性能做出贡献。
2013-03-27 physics.acc-ph
Tapered helical undulator system for high efficiency energy extraction from a high brightness electron beam
在本文中，我们讨论了设计的锥形波荡器系统的设计选择和建设策略，设计用于高能量提取效率的实验，在紫外区的电磁波谱计划安装在阿贡国家实验室直线加速器扩展区（LEA）光束线。波荡器由4段纯永磁体海尔贝克阵列组成，每段由短断点隔开，每段内装有一个聚焦四极偶和一个移相器。四极杆采用了一种新颖的混合设计，它允许改变梯度并横向匹配光束。波荡器锥形轮廓被优化以最大化从343 MeV 1 kA束到相干257.5 nm辐射的能量转换效率，同时考虑到由直线加速器产生的纵向电流轮廓。
2021-11-30 physics.acc-ph
An adjustable focusing system for a 2 MeV H- ion beam line based on permanent magnet quadrupoles
设计、建造并测试了一个基于四极永磁体（PMQ）的小型可调聚焦系统。使用有限元模拟实现PMQ模型，提供2.35 T的集成场梯度，最大场梯度为57 T/m。构造了一个原型，并测量了磁场，表现出良好的协议与模拟。粒子轨迹模拟提供了四极位置的初始值。相应地，在束线上构造并组装四个PMQ，然后调整它们的位置以在目标上获得（1.2 x 2.2）mm^2的最小束斑尺寸。本文介绍了一种用于外离子束的可调PMQ束线。基于市售NdFeB磁体的新颖紧凑设计为离子束应用提供了高度灵活性。
2013-02-05 physics.acc-ph
The Summary for Optimization of the Annular Coupled Structure Accelerating Module Physical Design for High Intensity Hadron Linac
J-PARC高强度质子直线加速器的190-400 MeV部分采用了常规导电环形耦合结构（ACS）。ACS的工作频率为972 MHz。J-PARC ACS强烈基于以前的调查结果，特别是KEK的日本强子计划（JHP）研究计划的结果。但是，为了满足可靠性、运行效率和降低成本的要求，对设计进行了修改和优化。在总能量范围内优化了加速单元的单元形状，使其具有高的分流阻抗值，并与低耦合单元进行了精心的匹配。优化了桥式耦合器单元的设计以简化批量生产，并优化了RF输入单元的形状以及匹配窗口以提高工作可靠性。这些修改汇总调整后，效果显著。ACS模块设计在射频参数和尺寸上不输于其他可能的加速结构。以前开发的L波段ACS制造技术应用于972 MHz ACS建设。实现的解决方案有储备ACS模块使用非常高的热负荷在操作期间与15%的占空比，目前最高的热负荷，相比，加速模块与另一个正常的传导加速结构，实现在强子直线加速器。本报告包含J-PARC直线加速器ACS模块物理设计变更的描述和解释。
2013-06-26 physics.acc-ph
Beam Emittance Measurements for the Low-Energy Demonstration Accelerator Radio-Frequency Quadrupole
低能示范加速器（LEDA）射频四极（QRF）是一个100%占空比（CW）直线加速器，可提供>100 mA的6.7 MeV H+束流。8米长，350兆赫的超导结构加速直流，75千电子伏，110毫安的H+束从LEDA注入器与>90%的传输。LEDA [1，2]包括一个75 keV质子注入器，6.7 MeV，350 MHz CW注入器以及相关的高功率和低水平射频系统，短高能束流传输（HBT）和高功率（670 kW CW）束流停止。束流发射度是从线扫描仪测量的光束轮廓在一个单一的位置在HEBT推断。测量的束轮廓作为一个函数的磁场梯度在一个HEBT四极。当梯度改变时，光斑大小通过横向腰部。测量的峰值电流在25和100 mA之间。
2000-08-17 physics.acc-ph
750 MHz radio frequency quadrupole with trapezoidal vanes for carbon ion therapy
高频直线加速器非常适用于碳离子治疗，这要归功于相对于同步加速器的低运行成本和高光束质量，同步加速器是目前唯一可用于该应用的技术。在开发新型碳离子治疗直线加速器的框架内，本文介绍了一种紧凑型梯形叶片750 MHz射频四极（QRF）加速器的设计。本文介绍了一种新的半解析方法来设计螺旋叶片式激光器，并给出了相应的束流动力学特性。该谐振腔分为两个去耦的射频腔，这两个腔都利用了一种新的偶极子失谐技术，通过长度调整。从射频和光束动力学的观点来描述分裂。本文最后与射频设计的完整结构，包括最大表面场和热的研究。
2021-01-01 physics.acc-ph
Challenges and Lessons Learned from fabrication, testing and analysis of eight MQXFA Low Beta Quadrupole magnets for HL-LHC
本文总结了美国HL-LHC加速器升级项目中8台MQXFA低β四极磁体的制造测试情况，分析了2台未达标磁体的限制机制，结合拆解经验修订装配规范，并通过有限元分析关联观测与测试性能。
2023-01-23 physics.acc-ph
Nondestructive beam envelope measurements using beam position monitors for low-beta heavy ion beams in superconducting linear accelerator
RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science（RIKEN理化学研究所加速科学中心）；SHI Accelerator Service Ltd.（SHI加速器服务有限公司）
针对超导直线加速器束流包络难以直接无损测量的问题，本研究采用cos2θ型BPM结合传输矩阵与丝扫描数据估算低β重离子束包络，在SRILAC上验证了方法的可行性，可用于超导段常规无损束流监测。
2025-04-23 physics.acc-ph
Compact buncher cavity for muons accelerated by a radio-frequency quadrupole
研制了一种用于射频四极直线加速器加速μ子的聚束腔。聚束腔设计用于工作频率为324 MHz的$β=v/c=0.04$。它采用了双间隙结构，在TEM模式下工作，以满足所需的有效电压与紧凑的尺寸，以考虑到有限的实验空间。测得的谐振频率和空载品质因数分别为323.95 MHz和$3.06\times10^3$。利用该聚束腔成功地测量了μ子的纵向束团尺寸。
2019-07-04 hep-ex physics.acc-ph
Construction of the Initial Part of a Ion Linear Accelerator from Similar Short Cavities
本文研究由RFQ和短漂移管腔构成的氢离子常导直线加速器初始段，通过四极透镜聚焦实现稳定加速，并分析了提高输出能量的可行性。
2023-09-20 physics.acc-ph
H-Mode Accelerating Structures with PMQ Beam Focusing
我们已经开发出高效率的正常传导RF加速结构相结合的H模式谐振腔和横向光束聚焦的永磁四极杆（PMQ），光束速度的范围内的百分之几的光速。叉指H模（IH-PMQ）结构的并联阻抗比传统漂移管直线加速器的并联阻抗高10-20倍，而横向尺寸小4-5倍。结合3-D建模的结果-电磁计算，多粒子束动力学模拟与高电流，和热应力分析-为IH-PMQ加速器罐。在坦克的加速场分布进行调整，以提供最佳的传播50 mA的氘核束使用耦合迭代的电磁和束动力学建模。测量的IH-PMQ坦克的冷模型显示出良好的协议与计算。H-PMQ加速结构可以用于离子直线加速器的前端，也可以用于独立应用。
2011-04-19 physics.acc-ph
Obtaining the Wakefield Due to Cell-to-Cell Misalignments in a Linear Accelerator Structure
一个直线加速器结构，例如将用于JLC/NLC对撞机的直线加速器，由大约100个单元组成。电池被构造为钎焊在一起以形成结构的单个杯。制造误差将导致沿着成品结构的轻微的单元到单元的未对准。在这份报告中，我们推导出一个近似的横向尾流场的结构与细胞到细胞的错位方面的本征函数和本征值的错误的结构。
2001-01-27 physics.acc-ph
First muon acceleration using a radio frequency accelerator
第一次使用射频加速器加速了μ子。负μ 鎓原子（Mu $^-$）是正μ子（$μ^+$）和两个电子的束缚态，在铝降能器中通过电子俘获过程由$μ^+$产生.产生的Mu $^-$最初被静电加速并注入到射频四极直线加速器（LINAC）中。在这一过程中，Mu $^-$被加速到89 keV。加速的Mu $^-$通过动量测量和飞行时间来识别。这种紧凑的μ子直线加速器打开了大门，各种μ子加速器的应用，包括粒子物理测量和透射μ子显微镜的建设。
2018-03-21 hep-ex physics.acc-ph
Hie-Isolde High Beta Cavity Study and Measurements
欧洲核子研究中心的ISOLDE设备的升级预见了基于两个间隙独立定相的Nb溅射四分之一波谐振器（QWR）的超导直线加速器，其工作频率为101.28MHz，轴上产生6 MV/m的加速场。为了确定该结构的关键电磁参数，如峰值场、品质因数和腔壁上的电磁功率，对腔中的场进行了仔细的研究。已开发出一种频率范围约为200 kHz的调谐系统，以应付制造公差。在本文中，我们将报告的空腔模拟。将描述调谐板设计。最后给出了在室温下对谐振腔原型的频率测量结果。
2009-10-02 physics.acc-ph
Development and Test of a Large-aperture Nb3Sn Cos-theta Dipole Coil with Stress Management
针对 EIC 未来第二个相互作用区需求，本文总结基于 Nb3Sn 技术的大孔径高场偶极与四极磁体可行性研究成果。
2024-01-24 physics.acc-ph
