Narrow bandwidth, low-emittance positron beams from a laser-wakefield accelerator
本文实验演示了具备窄带宽、低发射度和飞秒时长的激光驱动超相对论正电子源，并通过模拟证明其可注入并加速于等离子体尾波场。
2023-07-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
POSEYDON - Converting the DAFNE Collider into a double Positron Facility: a High Duty-Cycle pulse stretcher and a storage ring
该项目建议重新使用DAFNE加速器复合体，以产生高强度（高达10^10），高质量的高能（高达500 MeV）正电子束，用于HEP实验，主要是-但不仅仅是-由亮暗粒子搜索激发。这样的设施将提供一个独特的超相对论性、窄带和低发射率的正电子源，具有高占空因数，而不采用冷技术，这将是探索轻暗物质粒子存在的理想设施，这些粒子是在正电子对靶湮灭成光子+缺失质量时产生的，并使用碰撞搜寻技术。PADME实验将使用从DAFNE BTF提取的光束，但实际上受到低占空因数（10^-5=200 ns/20 ms）的限制。我们的想法是使用整数谐振提取的第三种变体，目的是获得<10^-6 m的辐射发射度，同时根据DAFNE机器的特殊光学特性调整方案。在另一种情况下，可以评估通过晶体中的沟道效应踢正电子的可能性。这将不仅提高提取效率，而且由于通道化粒子的高度准直而提高光束质量。
2017-11-18 physics.acc-ph
Quantum excitation-free radiation emission including multiple scattering
为了提高正负电子对撞机的亮度，需要找到一种减小束流相空间的方法。正电子在单晶中的横向冷却被认为是实现超冷束流的一条潜在途径。的问题的分析，包括评估的贡献，从多个散射过程中的通道。分析表明，在特殊情况下可以实现发射度的降低，但在一般情况下，发射度将增加作为多次散射的结果。
2003-06-09 physics.acc-ph
Novel proposal for a low emittace muon beam using positron beam on target
μ子束通常通过质子与靶相互作用产生的$K/π$衰变获得。在本文中，我们研究的可能性，产生低发射率μ子束从电子-正电子碰撞的质心能量刚刚超过$μ^{+}μ^{-}$生产阈值与最大的光束能量不对称性，对应于约45 GeV的正电子束与靶上的电子相互作用。我们提出了这个计划的主要特点与可能的应用程序的轮廓。
2015-09-15 physics.acc-ph
Optics studies of a Muon Accumulator Ring based on FFA cells
高强度、高能量、低发射度的μ子束的产生对于可能的μ子对撞机是很有意义的。意大利国家核子物理研究所（INFN）的低发射率μ子加速器（LEMMA）团队正在研究从高能正电子束中产生22.5 GeV的低发射率μ子束，其能量是μ子能量的两倍撞击固定薄目标。LEMMA方案提出从多个（$10^2$到$10^3$）正电子束团执行μ子累积，以增加单个μ子束团的数量，该单个μ子束团使用两个小的累积器环（每个μ子种类一个）再循环通过靶。这三束电子束（能量为22.5 GeV的$μ^+$和$μ^-$以及两倍于μ子能量的$e^+$）在每个正电子束团相互作用时在靶处共享相同的相空间，在保留的束发射度内产生新的μ子。研究了利用固定场交替梯度弧（FFA）使μ子在靶上再循环的累积器的要求和光学设计。结果，我们实现了具有两个相互作用点的紧凑的230 m长的累积器，能量接受度为$\pm5$ %，在目标$β^*_μ=20$ cm处的低扭曲β函数，以及对于几种材料选项，足以容纳辐射长度$X_0$的1%的20 cm的漂移空间2 $L^*$。这些光学参数是用类似于FCC或CLIC等新对撞机所预见的磁体获得的，并且可以用新的磁体设计进一步扩展。目前的μ子积累结果将作为束组合研究的输入。
2020-11-23 physics.acc-ph
Measurement Techniques for Low Emittance Tuning and Beam Dynamics at CESR
在作为高能物理正负电子对撞机运行后，康奈尔正负电子储存环（CESR）已被转换为康奈尔高能同步加速器光源（CHESS）的专用同步加速器光源。在几年的时间里，CESR被改造成用于加速器物理研究的试验加速器，能够研究与未来阻尼环，对撞机和光源相关的主题。最初，一些特定的主题是针对这种模式下的存储环的加速器研究，标记为CesrTA。这些课题包括：1）产生低发射度束流的调谐技术; 2）储存环中电子云（EC）发展的研究; 3）束流内散射效应。CESR完全转换为CesrTA发生在几年的时间内，在其他地方描述。为CesrTA开发了一些特定的工具。修改了大部分现有的仪器，以适应这些研究的范围，并在配套文件中进行了描述。为了完成这项研究，开发或修改了许多程序，通常需要不同仪器之间的协调测量。本文提供了一个概述的类型的测量用于研究的束流动力学在操作的CesrTA。
2018-03-15 physics.acc-ph
Low emittance muon beam in the 2 to 40 GeV energy range for muon and neutrino experiments
我提出了一个计划，以获得2至40 GeV的低发射度μ子束，不需要冷却，并在今天的技术资源，用于μ子加速器项目的早期调试，或者专用μ子和中微子参数测量。特别是，在22 GeV的归一化横向发射度为5 μ m时，μ子的速率为5 × 10^4 mu/s，在44 GeV的靶上从O（10^11）e+/s获得的能量扩展为1 GeV。这种发射率低于先进的发射率冷却技术的预期结果产生的质子对目标的介子，并代表了完整的μ子冷却研究的持续时间的替代方案。该方案的束流设计，以调整μ子束的能量在GeV的能量范围内的精确测量μ子和中微子的参数的需要。虽然与其他μ子源相比，它的速率很小，但它似乎并不代表其使用的大限制。此外，原则上，μ介子的速率可以随着更高的正电子速率的可用性而成比例地增加，这已经预见到未来的对撞机项目。
2021-04-26 physics.acc-ph
High-quality positrons from a multi-proton bunch driven hollow plasma wakefield accelerator
利用空心等离子体，多束团质子可以很好地驱动非线性等离子体尾流场，在保持束流质量的情况下将电子加速到能量前沿。然而，正电子的加速是不同的，因为加速结构强烈依赖于电荷。在保持小的归一化发射度和小的能量扩散之间存在差异。这是由于用于为多个质子束提供聚焦的等离子体电子稀释正电子束的冲突造成的。通过加载一个额外的电子束来排斥等离子体电子，同时稍微降低等离子体密度以使加速相位以有利于正电子束的斜率移动，正电子束可以被加速到400 GeV（驱动器能量的40%），能量扩展低至1%，并且很好地保持了归一化发射度。高质量高能正电子的成功产生为未来的前沿轻子对撞机铺平了道路。
2018-09-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Exploring Minimal Scenarios to Produce Transversely Bright Electron Beams Using the Eigen-Emittance Concept
下一代硬X射线自由电子激光要求电子束具有低的横向发射度。实现这些低发射度的一个建议是利用束的本征发射度值。本征发射度在线性束流传输下是不变的，与非相关束流中的发射度等价。如果可以产生具有两个小的本征发射度的相关光束，则经由适当的光学器件去除相关性将导致两个小的发射度值，只要非线性效应不是太大。我们研究如何使用最小的线性相关产生这样的光束。我们发现理论上可以产生这样的光束，但在实践中可能更难实现。我们确定的线性相关性，可能导致物理上可实现的发射计划，并讨论有前途的未来途径。
2011-07-11 physics.acc-ph
A Method for Measuring Emittance in $e^+ e^-$ Colliding Beams
我们已经开发的技术，允许同时测量的空间尺寸的发光碰撞光束区域和角扩展的光束在碰撞中使用e+e-> mu+mu-事件。这些都证明了在CLEO相互作用点的康奈尔电子-正电子储存环，CESR，利用小和充分理解的分辨率的CLEO跟踪系统。然后，这些测量值用于提取水平β、水平发射度和垂直发射度，并在CESR处搜索动态效应。
2002-12-05 hep-ex physics.acc-ph
Characterizing ultra-low emittance electron beams using structured light fields
近年来，产生超低发射度电子束的新方案得到了发展，并有望为未来的高能物理实验和自由电子激光提供具有优良束流质量的紧凑粒子源。目前用于表征低发射度电子束的方法，例如胡椒壶测量或束聚焦扫描，在其分辨亚$0.1$ mm mrad范围内的发射度的能力方面受到限制。在这里，我们提出了一种新的，高灵敏度的Single Shot的束腰和发射度的特征使用干涉激光束的方法。在该方案中，两个激光脉冲在一定角度下聚焦，产生类似光栅的干涉图案。当电子束与结构化激光场相互作用时，电子束的相空间变得由激光有质动力调制，并且在进一步的电子束相位提前之后导致调制的束轮廓，这允许超低发射度束的表征。二维PIC模拟表明，该技术的有效性归一化发射度范围内的$ε_n=[0.01,1]$毫米mrad。
2021-01-27 physics.acc-ph
Effect of solenoid lens field on electron beam emittance
针对XFEL注入器低能区电子束发射度易受非线性场影响的问题，推导螺线管透镜像差导致的发射度增长近似解，明确磁场导数与束流半径的影响规律，并给出SACLA注入器透镜的设计参考。
2024-07-12 physics.acc-ph
Knife-edge based measurement of the 4D transverse phase space of electron beams with picometer-scale emittance
高亮度电子束的精确操纵需要粒子相空间形状和演化的详细知识。随着超快电子脉冲变得更亮，新的操作机制变得可用，发射度值在皮米范围内，对潜在的科学应用产生巨大影响。在这里，我们提出了一种新的表征方法，这样的光束和实验证明其重建的4D横向束矩阵的强关联电子束的能力与亚纳米发射度和亚微米光斑尺寸，在LBNL的HiRES光束线产生。我们的工作将超快电子加速器诊断的范围扩展到皮米范围的发射度值，为复杂的纳米级电子束操纵技术开辟了道路。
2019-03-29 physics.acc-ph
Single Shot Transverse Emittance Measurement of multi-MeV Electron Beams Using a Long Pepper-Pot
我们提出了一个胡椒罐的设计，在其中我们解决的问题，由高能量粒子的渗透，推导出的解析表达式和GEANT4模拟的误差估计引入了一个长（厚）胡椒罐。我们还表明，一个精心的设计允许测量几百兆电子伏及以上的电子束的发射度。
2011-05-09 physics.acc-ph
Influence of the electron beam emittance on the polarization of a laser--electron X-ray generator
本文分析了激光-电子X射线发生器（LEXG）产生的X射线辐射的偏振特性。得到了出射X射线辐射的偏振态与激光束偏振态以及电子束参数之间的一般关系。我们证明，有限的电子束流发射度的原因，部分去极化的最初完全偏振的X射线辐射，即使当激光束是完全偏振的。通过大量的数值实验证明，与发射度为零的电子束散射X射线辐射的偏振态相比，有限的电子束束流发射度在某些情况下可以从根本上改变X射线辐射的偏振态。讨论了偏振LEXG辐射的可能应用。
2016-11-17 physics.acc-ph
Instrumentation for the Study of Low Emittance Tuning and Beam Dynamics at CESR
康奈尔正负电子储存环（CESR）由高能物理正负电子对撞机改造而成，作为康奈尔高能同步加速器光源（CHESS）的专用同步加速器光源，并作为测试加速器进行加速器物理研究，能够研究与未来阻尼环，对撞机和光源相关的主题。作为测试加速器的CESR（CesrTA）在这种模式下的储存环操作的初始阶段的一些特定主题包括：1）产生低发射度束的调谐技术，2）储存环中电子云发展的研究和3）束内散射效应。CESR完全转换为CesrTA发生在几年的时间内，在其他地方描述。除了为CesrTA创建的储存环仪器外，还对现有仪器进行了修改，以促进整个调查范围，以支持这些研究。制定了程序，往往需要不同仪器之间的协调测量。本文介绍了用于研究CesrTA操作过程中的束流动力学的仪器。本文对这些文书的处理仍将是相当一般性的，因为它侧重于对文书本身的概述。它们在观测序列中的相互作用和相互关系可在描述相关测量技术的配套文件中找到。一些仪器的更详细的描述和详细的操作性能可以在其他地方找到，这些将在本文的相关章节中引用。
2017-11-14 physics.acc-ph
Direct measurement of sub-10 fs relativistic electron beams with ultralow emittance
通过将超快（$\sim$ 100 fs）激光脉冲紧密聚焦在1.6单元射频光注入器的阴极上，获得了每束具有$10^5$电子的超低发射度（$\leq20$ nm，归一化）电子束。利用小的初始纵向发射度，下游速度聚束腔被用来压缩束到$<10$ fs rms聚束长度。使用厚的高压偏转腔，这是非常适合测量超短的聚束时间进行测量，只要光束到达弹道纵向焦点在腔中心。
2017-03-10 physics.acc-ph
Emittance Growth by Beam-Gas Scattering in Single Pass Accelerator
为了确保第四代光源的适当SASE激光发射，目标之一是产生小发射度的电子束并将其保存直到其用于机器波荡器中。不可恢复发射度增加的原因之一是电子束在传输过程中与残余气体的碰撞。在前人工作的基础上，我们导出了一个有用的表达式，发射度增加的任何能量的电子和交叉检查其有效性的能量超过100兆电子伏的分析公式。
2014-05-05 physics.acc-ph
Demonstration of ultra-low emittance beams in a kHz laser wakefield accelerator and application to electron diffraction
Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（应用光学实验室，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，国立高等先进技术学院，巴黎理工学院）；Center for Physical Sciences and Technology（物理与技术中心）；Vytautas Magnus University（维陶塔斯·马格努斯大学）
该研究通过kHz激光等离子体加速器实现了超低发量电子束，并成功应用于单晶硅纳米膜的电子衍射成像。
2026-08-28 physics.acc-ph
Electron beam emittance at operational intensity in fourth-generation synchrotron light sources
本文研究第四代同步辐射光源在运行强度下发射度随能量和强度的变化，综合束内散射、阻抗效应和谐波腔束团拉伸，以确定最优参数组合。
2024-05-02 physics.acc-ph
Emittance Measurements of a Superconducting High Frequency Electron Gun
为了研究和了解电子枪设计、阴极制备和操作参数对束流质量的影响，提供可靠和准确的束流诊断是很重要的。因此，这项工作的重点是利用现有的诊断光束线的电流枪演示器来表征光束的横向相空间和测量发射度在各种光束设置和操作条件。狭缝掩模和螺线管扫描技术。
2013-07-12 physics.acc-ph
Schottky-Enabled Photoemission in a RF Accelerator Photoinjector - Possible Generation of Ultra-Low Transverse Thermal Emittance Electron Beam
我们提出了一个明确的签名的肖特基效应在RF光电注入器使用的光子能量低于镁阴极功函数。该签名通过RF相位角中的偏移来表现，所述RF相位角用于经由单光子吸收的光电子的检测的开始，并且允许场增强因子的合理估计。这是产生具有非常低的热发射度的电子束并因此产生高亮度束的可行方法。
2004-07-22 physics.acc-ph
Photoinjector-generation of a flat electron beam with transverse emittance ratio of 100
直接从光电注入器产生扁平电子束是线性对撞机所设想的电子阻尼环的一种有吸引力的替代方案。它也有潜在的应用光源，如产生超短X射线脉冲或史密斯-珀塞尔自由电子激光。在这封信中，我们报告的实验生成的一个扁平的光束与测量的横向发射率比$100\pm 20.2$为一个聚束电荷的$\sim 0.5$ nC;较小的测量归一化均方根发射率是$\sim 0.4$ $μ$ m，并受到我们的实验装置的分辨率。实验数据，在费米实验室/NICADD光注入实验室获得的数值模拟和预期的标度律进行了比较。
2005-11-02 physics.acc-ph
Sources of Emittance in RF Photocathode Injectors: Intrinsic emittance, space charge forces due to non-uniformities, RF and solenoid effects
电子束技术的进步是创造当前一代x射线自由电子激光和超快电子显微镜的核心。这些曾经奇特的设备已成为基础研究和应用科学的重要工具。对于这两种仪器来说，一个重要的射束技术是电子源，对于许多这些仪器来说，电子源是光阴极枪。光阴极电子枪的发明以及在空间电荷和射频力存在下的发射度补偿和束匹配的概念使得这些高质量的束成为可能。实现更明亮的光束需要在光电发射和光束的初始加速期间对阴极附近的电子动力学进行更精细的分辨率观察。此外，高亮度光束对由枪场和磁透镜的光学像差引起的退化更敏感。本文讨论了这些主题，包括由于光电发射物理，空间电荷效应靠近阴极的光束特性，以及由RF和螺线管场引入的光学畸变。这些现象的解析关系推导和数值模拟相比。
2016-11-26 physics.acc-ph
GeV-level $γ$-ray and positron beams produced by collisions of ultra-intense ultra-short laser on high-energy electron beam
该研究基于SHINE装置的100 PW激光与8 GeV电子束碰撞，通过粒子模拟提出产生GeV级γ射线和正电子束的方案，明确关键物理过程并获得高能量、亮度和低发射度的束流，可服务于多领域应用。
2025-04-18 nucl-ex physics.acc-ph
Emittance Limitation of a Conditioned Beam in a Strong Focusing FEL Undulator
为了减小电子束的发射效应，提高短波长自由电子激光（FEL）的性能，人们提出了各种方法来调节电子束。在本文中，我们表明，束流调节并不导致在一个完全消除的发射度效应在一个交变梯度聚焦自由电子激光波荡器。使用一维模型和三维模拟代码，我们推导出一个标准的发射度限制的一个完美的条件下的光束，取决于聚焦结构。
2006-03-23 physics.acc-ph
The Role of Low Intrinsic Emittance in Modern Photoinjector Brightness
降低光电阴极的本征发射度是提高电子源亮度最有希望的途径之一。然而，当发射度增长发生在射束传输期间（例如，由于空间电荷），这是可能的，该发射度增长的贡献的光阴极，因此，在这种情况下，源发射度的改善是没有好处的。利用多目标遗传优化方法，我们研究了本征发射度在确定几种空间电荷主导的光注入器的最终发射度中所起的作用，包括高重复频率自由电子激光和超快电子衍射。我们引入了一个新的度量来预测光阴极发射度改进的规模，这仍然是有益的，并解释了如何需要额外的调整，以充分利用新的光阴极技术。此外，我们确定的发射度增长的规模，由于点到点库仑相互作用与快速树为基础的空间电荷求解器。我们的研究结果表明，在现实的高亮度的光电注入器的应用研究中，热发射度的值低至50 pm/um（1 meV MTE）的减少仍然是一个可行的选择，为改善光束亮度。
2020-04-17 physics.acc-ph
An ultracold low emittance electron source
基于超冷原子的电子源最近已被提出作为在现代粒子加速器中广泛使用的常规光注入器或电子枪的替代物。基于超冷原子的电子源的优点在于从等离子体（由超冷原子的近阈值光电离产生）提取的电子具有非常低的温度，即低至几十开尔文。这些电子的提取具有产生非常低的发射率电子聚束的潜力。这些特性对于下一代粒子加速器至关重要，包括自由电子激光、等离子体加速器和未来的直线对撞机。该源也有许多潜在的直接应用，包括超快电子衍射（UED）和电子显微镜，由于其固有的高相干性。本文讨论了超冷电子束产生的基本机理，介绍了我们研制的超冷低发射度电子源。该源是基于一种新的交流磁光阱（AC-MOT）。对所提出的提取系统的详细模拟表明，对于1 pC的聚束电荷，可获得0.35 mm mrad的束流发射度，其中聚束长度为3 mm，能量扩展为1%。
2014-04-14 physics.acc-ph
Direct Measurement of Eigenemittances Transfer to Projected Emittances via Phase-Space Decoupling for an Electron Beam
相空间划分为复杂动力系统的精确剪裁提供了一条有吸引力的途径。在束物理学中，所提出的方法涉及（i）产生具有交叉平面相关性的束以控制被称为本征发射率的运动学不变量，以及（ii）通过解耦变换将它们映射到与给定自由度相关联的运动不变量。在这里，我们报告的本征发射度的电子束的横向发射度的映射的直接实验演示。测量的相空间密度证实了具有与初始本征发射度值一致的> 200的非对称横向发射度比的光束的产生。结果可能有广泛的应用，在其他领域的不变量有时被用来描述耦合的经典系统与混合态的量子系统。
2021-11-30 physics.acc-ph
Nano-modulated electron beams via electron diffraction and emittance exchange for coherent x-ray generation
提出了一种产生纳米级及以下电流调制相对论电子束的新方法。电流调制是通过在单晶Si中衍射相对论电子，加速衍射光束并成像晶体结构，然后通过发射度交换将图像转移到时间维度来产生的。调制周期可以通过衍射后调整电子光学来调节。这种可调谐的纵向调制可以具有短至几埃的周期，使得能够从基于逆康普顿散射的源产生相干硬X射线，其中总加速器长度约为10米。电子束模拟阴极发射通过衍射，加速和图像形成与可变放大率的相干X射线输出特性的估计。
2017-09-21 physics.acc-ph
Exact Cancellation of Emittance Due to Coupled Transverse Dynamics in Solenoids and RF Couplers
电子枪和注入器中的小的杂散磁场和RF场可以扰动电子束并且在原本正交的横向轨迹之间引入相关性。这些相关性耦合x和y动力学，这增加了横向发射度。如果相关性在射束传输中变得“稀释”或随机化，则随着相关性消失，4D发射度增加。本文讨论了两个重要的相关性，共同的大多数电子注入器。第一个结果从弱四极场与螺线管中的束旋转的耦合，并且第二个x-y耦合由由于高功率RF耦合器或腔端口的不对称轴上RF场产生。本文表明，一个小的四极场结合螺线管聚焦可以导致显着的发射度增长，由于耦合的横向动力学。它还显示了如何添加一个歪斜的四极场可以精确地消除这种相关性和它的发射度。类似的发射度抵消证明了不对称的RF字段，与电子束长度限制的取消程度。解析表达式推导并与模拟和实验进行比较。
2017-07-21 physics.acc-ph
Positron acceleration in a hollow plasma channel up to TeV regime
我们提出了一种基于等离子体的高能轻子加速器，其中在束轴附近形成弱聚焦等离子体结构。该结构保持了加速束的发射度，并产生低辐射损失。此外，该结构允许在驱动器耗尽阶段显著降低见证能量扩展。
2014-01-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Efficiency and beam quality for positron acceleration in loaded plasma wakefields
在等离子体尾流场中加速粒子到高能被认为是一种很有前途的技术，具有很好的能量效率和高梯度。虽然在基于等离子体的电子加速方面取得了重要进展，但等离子体中的正电子加速几乎没有研究，并且尚未确定完全自洽和最佳的方案。对于需要电子-正电子对撞机的高能物理应用，在等离子体尾场中加速正电子的能力是至关重要的。在这里，我们表明，保存的束流质量可以妥协的等离子体尾场加载正电子束，和能量效率和束流质量之间的权衡需要被found.For电子束驱动线性等离子体尾场，我们发现，尽管由正电子束加载引起的横向非线性聚焦力，束团迅速发展向一个平衡分布有限的发射度增长。粒子模拟表明，对于μ m尺度的归一化发射度，不相关能量扩散的增长设置了一个重要的限制。我们的研究结果表明，线性或适度的非线性制度与高斯驱动器提供了一个很好的权衡，同时实现超过30%的能量转移效率和不相关的能量扩散低于1%，而甜甜圈形的驱动器在非线性制度更适合于加速高电荷聚束在更高的梯度，在效率和光束质量之间的折衷退化的成本。
2021-07-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Sustainable early-stage lasing in a low-emittance electron storage ring
本文提出一种低发射度电子储存环设计，使电子束在逐圈基础上经历早期自发放大自发辐射激光，通过终止激光过程维持平衡，实现可持续千瓦级短波长辐射。
2023-09-03 physics.acc-ph
Slice collective dynamics, projected emittance deterioration and Free Electron Laser performances detrimental effects
在X射线运行的自由电子激光中，束团切片的几何和相空间失准的动力学效应可以追溯到在直线加速器加速段或束流传输光学磁体内部的大量现象。它们是负责的光束投射质量的破坏和诱导，如果不适当地校正，饱和长度的增加和输出功率的降低。我们讨论了这些影响的模型采用缩放公式。
2019-12-02 physics.acc-ph
Slice emittance, projected emittance and properties of the FEL SASE radiation
自由电子激光自聚焦电子束物理中特征相干长度的存在决定了电子束团不同部分（即切片）的独立激射。每个切片可以由不同的相空间属性（不一定相等的发射度和Twiss系数）表征。这一事实开启了关于光束匹配的概念以及光束的各个部分如何对输出辐射的性能做出贡献的新问题，包括与横向相干性相关的问题。
2010-10-08 physics.acc-ph
Intrabeam scattering studies with large-emittance-ratio ion beams in the Relativistic Heavy Ion Collider, and implications for the Electron-Ion Collider
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
在RHIC中成功产生并加速了发射率比为11:1的金离子束，测量并建模了束内散射效应，为EIC的平束碰撞设计提供参考。
2026-06-15 physics.acc-ph
Beam dynamics and wake-field simulations for the CLIC main linacs
CLIC直线对撞机的目标是加速多束电子和正电子，并使它们在3 TeV的质量中心碰撞。这些聚束将通过X波段直线加速器加速，加速频率为12 GHz。每个束容易激发每个直线加速器的加速腔内的尾场。尾流场的横向分量如果不加抑制，会稀释束流发射度。目前的CLIC设计依赖于这些尾流场的重阻尼，以改善尾流场对束流发射度的影响。在这里，我们提出了初步的结果，在这些结构中的远程尾场的模拟和束动力学模拟。特别是，进行详细的模拟，由于最初注入的光束从腔的电中心与现实的偏移的发射度稀释。
2008-10-15 physics.acc-ph
Single shot emittance measurement using Optical Transition Radiation
我们描述了一种方法，使用光学渡越辐射（OTR）屏幕，以测量在一个Single Shot的电子束的发射度与能量大于100 MeV。我们的设置包括4个OTR屏幕位于束腰附近。4个轮廓的拟合允许Twiss参数的重建，并且因此允许束流发射度的计算。该布局已使用Mathematica进行了模拟，以研究其对误差的敏感性，并使用Geant 4来包括由于屏幕中电子散射而产生的影响。本文件中的一些假设是保守的，以考虑到意外的实验问题。
2010-05-13 physics.acc-ph
Low emittance lattice for the storage ring of Turkish Light Source Facility TURKAY
土耳其加速器中心）项目旨在在土耳其建立一个加速器中心。该项目的第一步是建设红外自由电子激光装置。第二阶段是建立一个名为TURKAY的同步辐射装置，这是第三代同步辐射光源，旨在实现3 GeV低发射度电子束的高亮度光子束。电子束参数高度依赖于储存环的磁晶格。本文提出了一种用于TURKAY的低发射度储存环，并研究了磁晶格的束流动力学特性。
2014-09-16 physics.acc-ph
Stable Positron Acceleration in Thin, Warm, Hollow Plasma Channels
空心等离子体通道对轻子加速很有吸引力，因为它们提供了内禀发射度保持机制。然而，光束分裂不稳定性占主导地位的动态。在这里，我们表明，薄，温暖的空心通道可以维持大振幅等离子体波准备高品质的正电子加速。我们验证了热电子和薄的空心通道的组合，使正电子聚焦结构。这样的聚焦尾流场解锁束分裂阻尼机制。我们证明，这样的渠道出现自我一致的长期等离子体动力学在井喷的制度后，允许实验演示。
2021-09-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Concept for controlled transverse emittance transfer within a linac ion beam
对于将射束注入到具有不同水平和垂直发射度接受度的圆形机器中，如果这些射束是平坦的，即如果它们具有不相等的横向发射度，则可以提高注入效率。平面电子束的产生是众所周知的，并且已经在束实验中得到证明。它也提出了在电子回旋共振（ECR）源中产生的离子束。我们介绍了一个扩展的方法进行电荷态剥离，而不需要他们的生成内部的ECR源的光束。多粒子模拟的结果证明了该方法的有效性。
2011-03-24 physics.acc-ph
Extreme bright coherent synchrotron radiation produced in a low emittance electron storage ring by the angular dispersion induced microbunching scheme
短波长范围内极亮相干同步辐射的产生在同步加速器光源界引起了极大的兴趣。本文采用一种新的相干辐射产生技术，即利用角色散通过微小幅度的能量调制来增强微聚束。该方案可以插入储存环的长直段中。本文提出了一种能量为3.5GeV的极低发射度储存环的晶格设计，它采用了高阶消色差（HOA）的概念。我们展示了多弯消色差（MBA）晶格的设计结果，发射度为20 pm-rad，周长约900米。数值模拟表明，这种角色散诱导的微聚束方案可以在软X射线附近产生相干辐射，重复频率可达10 kHz，光谱亮度可达3*10^24phs/s/mm^2/mrad^2/0.1%BW。
2020-03-19 physics.acc-ph
The application of encoder-decoder neural networks in high accuracy and efficiency slit-scan emittance measurements
自2018年以来，超导射频（SRF）光注入器在电子直线加速器上运行，用于高亮度和低发射度（ELBE）辐射中心的光束，并产生具有高平均电流和高亮度的连续波（CW）电子束供用户操作。通过改进狭缝扫描系统，提高了SRF枪束线发射度测量的速度，使一次相空间映射的测量时间从15 min缩短到90 s。并行算法和机器学习已经被用来减少小波束图像噪声。为了估计归一化发射度计算中的不确定性，我们分析了主要的误差贡献，如狭缝位置的不确定性，图像噪声，空间电荷效应和能量测量不准确。
2022-09-13 physics.acc-ph
Beam-dust interactions in an e$^+$e$^-$ collider
针对低发射度高电流正负电子对撞机中束流与管内残余尘埃作用形成等离子体、进而导致束流发射度增长的问题，通过数值模拟研究了尘埃诱导等离子体对束流的影响。
2025-10-06 physics.acc-ph
A simple approach for power density calculation of spontaneous radiation emission from a finite emittance electron beam in planar undulators
本文扩展了平面波荡器自发辐射角功率密度公式以包含电子束有限发射度与失准，通过对比积分法与宏粒子求和法并验证其收敛性，揭示了电子束失准在窄孔径处会导致难以通过光线追踪预测的功率沉积。
2025-04-30 physics.acc-ph
Start-To-End Simulations of a Compact, Linac-Based Positron Source
本文使用G4beamline对100 MeV电子束轰击钨靶产生正电子并经5腔pillbox腔减速的紧凑型直线加速器源进行端到端模拟，证明减速可将500 keV以下正电子数提升15倍，慢化效率提升16.3倍，获得更亮正电子源。
2025-08-11 physics.acc-ph
First emittance measurement of the beam-driven plasma wakefield accelerated electron beam
下一代基于等离子体的加速器可以在厘米距离内将电子束推到GeV能量。由驱动脉冲激发的等离子体确实能够维持巨大的电场，其可以有效地加速拖尾见证聚束，这在多个场合被实验证明。因此，目前研究的主要焦点正在转向实现高质量的束后，等离子体加速。本文介绍了束流驱动等离子体尾流场加速实验，在此实验中，初始预形成的高质量见证束在等离子体中被加速并被表征。在该实验中，加速后的见证光束质量保持在高水平，其中$0.2\%$最终能量扩展和$3.8~μm$在加速后产生归一化的横向发射度。本文首次直接测量了PWFA束流的发射度。
2021-04-09 physics.acc-ph
Formation of Compressed Flat Electron Beams with High Transverse-Emittance Ratios
扁平光束--具有不对称横向发射度的光束--在新型光源概念、先进加速方案中具有重要的应用，并且可能减轻轻子对撞机中对阻尼环的需求。在过去的十年中，提出了一种基于角动量主导光束转换的扁平光束产生技术，并进行了实验测试。在本文中，我们探讨的生产压缩扁梁。我们特别研究和优化的光束具有相当大的分数能量扩展的平束变换。作为一个模拟的例子，我们使用的费米实验室的先进超导测试加速器（ASTA）的光注入器。通过对3.2 nC、1.0 nC和20 pC的聚束电荷在~37 MeV下进行从开始到结束的数值模拟，对ASTA的扁平束流产生和压缩进行了优化。在不同束团电荷的情况下，压缩前束流的最佳发射度分别为0.25 μm（发射度比约为400）、0.13 μm、15 nm，压缩后束流的最佳发射度分别为0.41 μm、0.20 μm、16 nm，对于3.2 nC束流，束流峰值电流可达5.5 kA。这些参数与在非对称介质内衬波导中激发尾场或使用小间隙微波动器产生显著光子通量所需的要求一致。
2014-09-05 physics.acc-ph
Emittance Growth in Linear Induction Accelerators
双轴射线水压试验（DARHT）设施使用韧致辐射源点产生的聚焦电子束从两个线性感应加速器（LIA）的射线照相大型流体动力学实验驱动的烈性炸药。射线照相分辨率由源点的大小决定，而束流发射度是对点大小的最终限制。在DARHT LIA的发射度增长的一些可能的原因进行了研究，使用粒子在细胞（PIC）代码，并在这篇文章中进行了讨论。结果表明，最有可能的发射度增长的来源是一个不匹配的束流的磁输运，这可能会导致束晕。
2017-01-13 physics.acc-ph
Novel Method of Measuring Electron Positron Colliding Beam Parameters
通过同时测量束流的横向尺寸随纵向位置的变化和亮度的纵向分布，我们能够测量碰撞点的垂直包络函数（$β_y^\ast$）、垂直发射度和束团长度。由于CESR的显著"沙漏“效应和CLEO探测器出色的跟踪分辨率，这种测量是可能的。
2000-11-30 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Emittance preservation in advanced accelerators
发射度是一种光束质量，对于先进加速器的许多未来应用至关重要，例如紧凑型自由电子激光和直线对撞机。在本文中，我们审查的挑战，保持横向发射度在加速过程中，内部和外部加速器阶段。发射度增长的来源范围从空间电荷和横向尾场引起的不稳定性，这可能发生在任何先进的加速器方案，无论介质或驱动器类型，更具体的等离子体加速器，如失配，未对准，离子运动，库仑散射，阶段之间的色度，和更多的来源。
2022-03-04 physics.acc-ph
Four-Dimensional Emittance Measurements of Ultrafast Electron Diffraction Optics Corrected Up to Sextupole Order
超快电子衍射（UED）是利用短脉冲电子束探测物质中远离平衡态的原子结构在飞秒尺度上演化的一种技术。作为加速器物理挑战，UED对探测电子束的亮度施加了严格的限制。UED中采用的低归一化发射度（通常在10 nm尺度及以下）对外加场像差和空间电荷效应特别敏感。像差的作用是越来越重要的小探头系统，往往具有多个数量级的光束尺寸在运输过程中的变化。在这项工作中，我们报告的校正正常四极，斜四极，和六极像差通过专用的校正元件在超快电子显微衍射光束线。要做到这一点，我们产生精确的4维相空间地图的射频压缩电子束，并找到良好的协议与无像差的空间电荷模拟。最后，我们讨论了探针形成孔径的作用，可以发挥在改善与可观的空间电荷效应的聚束的亮度。
2022-07-27 physics.acc-ph
Low emittance pion beams generation from bright photons and relativistic protons
目前，X射线自由电子激光产生的高亮度光子束与大型强子对撞机典型的TeV强质子束相结合，使得有可能在高度相对论性的洛伦兹增强框架中设想通过光生产生π介子束：主要优点是可获得的低发射度和产生的π介子的TeV级能量，这可能是产生低发射率μ子和中微子束的一个令人感兴趣的选择。我们将描述两类主要事件的运动学，即π光子产生和电子/正电子对产生，忽略其他小截面可能的事件，如康普顿和μ子对产生。基于π介子和μ介子束的相空间分布，我们将分析三个例子中可实现的π介子束亮度，基于先进的高效率高重复率自由电子激光耦合到LHC或未来圆形对撞机（FCC）质子束，以及一个可能的小尺度演示器的研究，基于康普顿源耦合到超级质子同步加速器（SPS）质子束。
2015-08-07 hep-ph physics.acc-ph
