作为费米实验室功率升级中增强器替代方案的 8 GeV 直线加速器：Snowmass 2021 白皮书

费米实验室助推器的早期束流注入方案：一条强度提升的途径

Early Beam Injection Scheme for the Fermilab Booster: A Path for Intensity Upgrade

在过去的十年中，费米实验室一直致力于强度前沿物理学，并致力于大幅提高中微子和μ子计划的平均束流功率。许多升级现有的注入加速器，即目前的400兆电子伏直线加速器和助推器，是在质子改进计划（PIP）的进展。质子改进计划II（PIP-II）建议用新的800 MeV LINAC取代现有的400 MeV LINAC，作为助推器的注入器，这将在其完成结束时将助推器的输出功率从PIP设计值增加近两倍。无论如何，费米实验室助推器将在未来近20年内发挥非常重要的作用。在这种情况下，我已经开发和研究了一种新的光束注入方案，称为“早期注入方案”（EIS）的助推器的目标是显着增加从助推器输出的光束强度，从而增加光束功率的HEP实验，甚至在PIP-II时代。如果实施该计划，还将有助于提高MI/RR中的滑移叠加效率。在这里，我目前的结果，从最近的模拟，梁的研究，目前的状况和未来的计划，新的计划。

费米实验室助推器束流注入和聚束方案的研究与发展

R&D On Beam Injection and Bunching Schemes In The Fermilab Booster

费米实验室致力于升级其加速器复合体，以支持强度前沿的HEP实验。正在进行的质子改进计划（PIP）使我们能够在NuMI中微子目标上达到700千瓦的光束功率。到下一个十年结束时，目前的400 MeV正常传导LINAC将被800 MeV超导LINAC（PIP-II）取代，其束流功率增加超过PIP设计目标的50%。在PIP和PIP-II时代，现有的助推器将发挥非常重要的作用，至少在未来二十年。与此同时，我们最近开发了一种创新的束注入和聚束方案的助推器称为“早期注入方案”，继续使用现有的400 MeV直线加速器和实施投入运行。该方案有可能将助推器光束强度从PIP设计目标增加>40%。该计划的一些好处已经显现。在本文中，我将描述该计划的基本原理，从最近的束流实验的结果，我们的经验与新的计划在操作中，目前的状况，问题和未来的计划。该方案与费米实验室当前和未来的强度升级计划非常吻合。

费米实验室直线加速器中纵向漂移的定量描述及其校正方案

Scheme for quantitative description of longitudinal drifts in the Fermilab Linac and their correction

针对费米实验室直线加速器纵向日间漂移引发束流损失的问题，本研究提出用低能段两个腔体的相移定量描述漂移的方案，可简化漂移可视化、提供清晰补偿算法及补偿效率估算工具。

FNAL直线加速器马克思拓扑调制器的设计

Design of a Marx-Topology Modulator for FNAL Linac

费米实验室质子改进计划（PIP）于2011年底形成，以解决质子源机器（注入器线，直线加速器和助推器）的重要和必要的升级。目标是通过加倍助推器束循环速率来增加质子通量，同时保持每个循环相同的强度，相同的能量密度和外壳中相同的剩余激活。对于直线加速器，PIP的主要重点是解决可靠性问题。主要任务之一是取代目前在200 MHz射频系统上使用的硬管调制器。计划取代这个高功率系统与马克思拓扑调制器，能够提供所需的波形整形，以稳定的加速梯度和补偿束流加载，将与开发数据的原型装置。

Fermilab直线加速器纵向漂移的定量描述与校正

Quantitative description and correction of longitudinal drifts in the Fermilab linac

针对Fermilab直线加速器中束流纵向轨迹的日常漂移问题，提出将其表示为低能部分相移的方案，以实现漂移的简化可视化、提供明确补偿算法并评估补偿效率。

用于癌症治疗的3 GHz质子直线加速器助推器（LIBO）的设计、结构和试验

Design, construction and tests of a 3 GHz proton linac booster (LIBO) for cancer therapy

在过去的十年中，质子束在放射治疗中的使用已经成为治疗深部肿瘤的临床工具。LIBO是一种用于强子治疗的小型、低成本的射频质子直线加速器（SCL型）。它被TERA基金会设想为3 GHz直线加速器助推器，安装在现有回旋加速器的下游，以将质子束的能量提高到200 MeV，这是人体深度治疗（约25 cm）所需的。有了这种解决方案，就有可能将通常用于眼黑色素瘤治疗、同位素生产和核物理研究的低能商用回旋加速器改造成用于深层肿瘤的加速器。在TERA基金会、CERN、米兰和那不勒斯的大学和INFN集团之间的国际合作下，LIBO的原型模块已经在CERN和卡塔尼亚的INFN Nazionali del Sud（LNS）建立并成功测试了全射频功率和质子束。该项目的中期目标是将积累的专门知识转让给一个公司财团，并将这种新的医疗工具带到医院。详细介绍了LIBO样机的设计、建造和试验。

Atlas的多电荷态束流加速

Multiple Charge State Beam Acceleration at Atlas

在ATLAS加速器上进行了多电荷态铀束加速试验。238 U +26束在ATLAS PII直线加速器中加速到286 MeV（~1.2 MeV/u），并在距离ATLAS助推器部分入口0.5 m处的碳箔中剥离。来自串列注入器的58 Ni 9+“引导”束被用来调整238 U +38的助推器。来自剥离的所有电荷状态被注入助推器并加速。高达94%的束流通过助推器直线加速器加速，损失主要在较低的电荷状态。本文报道了每个电荷状态的测量光束特性和数值模拟的比较。

CEPC概念设计报告：第1卷-加速器

CEPC Conceptual Design Report: Volume 1 - Accelerator

环形正负电子对撞机（CEPC）是由中国发起并主持的大型国际科学工程。它位于一个周长100公里的地下隧道中。加速器复合体由一个直线加速器（Linac）、一个阻尼环（DR）、助推器、对撞机和几条传输线组成。在隧道中，为未来的pp对撞机SPPC预留了空间。CEPC的质心能量是240 GeV，在这个碰撞能量下，它将成为希格斯工厂。该设计还允许Z工厂在91 GeV下运行，W工厂在160 GeV下运行。CEPC的核心是一个双环对撞机。它有两个相互作用点，位于大型探测器。助推器在对撞机上方的同一个隧道里它是一个同步加速器，注入能量为10 GeV，引出能量等于光束碰撞能量。重复周期为10秒。将使用顶注来保持恒定的光度。10 GeV的直线加速器，助推器的注入器，建在地面，加速电子和正电子。一个1.1 GeV的阻尼环降低了正电子发射率。由永磁体制成的传输线将直线加速器连接到助推器。除了粒子物理学，对撞机可以同时作为一个强大的同步辐射（SR）光源。它将把可用的SR光谱扩展到前所未有的能量和亮度范围。设计中包括两条伽马射线束线。在建设之前，将有一个为期五年的研发期（2018-2022年）。建设预计将于2022年开始，2030年完成。这份报告是国内外数百名科学家和工程师在过去几年中所做工作的总结。当前卷，卷I，在加速器上。一个单独的卷，第二卷，将在物理和探测器。

IH直线加速器101.28 MHz注入器结构的束流动力学研究

Beam Dynamics Investigation of the 101.28 MHz IH Structure as Injector for the HIE-ISOLDE SC Linac

CERN的HIE-ISOLDE项目的第一阶段包括超导（SC）直线加速器升级，以将后加速放射性离子束的能量从2.8 MeV/u增加到10 MeV/u以上（A/q = 4.5）。在升级的准备，我们提出的助推器部分的正常传导（NC）REX-ISOLDE直线加速器的束流动力学研究，集中在101.28 MHz的叉指H模式结构（IHS），采用组合零度结构（KONUS），在超过3 MV/m的高梯度脉冲束的纵向发展。SC直线加速器中的横向发射度的演变关键取决于从现有直线加速器注入的粒子的纵向相空间分布，并且随着对上游束流动力学的更好理解，升级的性能可以被优化。在调试阶段的REX-ISOLDE直线加速器的数据进行分析，以了解在助推器中的光束的属性，并结合束流动力学模拟，其中包括现实领域的IHS，从模拟和扰动测量确定。

用于低能RHIC电子冷却器SRF升压腔的高阶模阻尼器

Higher order mode damper for low energy RHIC electron cooler SRF booster cavity

为了提高RHIC在10 GeV/核子以下重离子束流的亮度，低能RHIC电子冷却器（LEReC）目前正在BNL调试。LEReC的直线加速器设计用于提供1.6 MeV至2.6 MeV的电子束，均方根dp/p小于5e-4。该直线加速器采用704 MHz超导射频（SRF）加速腔，加速电压高达2.2 MeV。在这种低能量和非常苛刻的能量扩展要求下，腔中高阶模（HOM）的控制变得至关重要，需要仔细评估以确保对光束的影响最小。在本文中，我们报告的HOM阻尼器的多物理设计，以满足该腔体的能量传播的要求，以及实验结果的HOM阻尼器的腔体和没有。

PIP-II 项目进展与挑战

PIP-II Project Progress and Challenges

PIP-II 项目旨在建造新的超导直线加速器，以双倍能量和强度向助推器注入质子，并支持 LBNF 靶功率，文章介绍其设计目标、建设进展及运行挑战。

费米实验室增强器的全周期模拟

Full-Cycle Simulations of the Fermilab Booster

本文使用 PyORBIT 代码对费米实验室增强器进行全周期 6D 模拟，研究 PIP-II 升级下束流功率翻倍导致的潜在损失与发射度增长，为运行场景提供参考。

Operation of the H- Linac at FNAL

The Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL) Linac has been in operation for 52 years. In approximately four years, it will be replaced by a new 800 MeV superconducting machine, the PIP-II SRF Linac. In the current configuration, the Linac delivers H- ions at 400 MeV and injects protons by charge exchange into the Booster synchrotron. Despite its age, the Linac is the most stable accelerator in the FNAL complex, reliably sending 22 mA in daily operations. We will discuss the status of the operation, beam studies, and plans.

一个基于欧洲中微子源直线加速器的轻子CP破坏发现的强中微子超束实验：A Snowmass 2013

A Very Intense Neutrino Super Beam Experiment for Leptonic CP Violation Discovery based on the European Spallation Source Linac: A Snowmass 2013 White Paper

为了发现轻子区的CP破坏，需要非常强的中微子束和大型中微子探测器。我们建议使用的质子直线加速器的欧洲spiritus源目前正在建设中的瑞典隆德提供，在平行的spiritus中子生产，一个非常强烈的，具有成本效益和高性能的中微子束。欧洲质子源直线加速器的基线计划是，到2022年，它将以5兆瓦的平均功率全面运行，以14赫兹的速率产生2 GeV 2.86 ms长的质子脉冲。我们的建议是将直线加速器升级到10兆瓦的平均功率和28赫兹，产生14脉冲/秒的中子生产和14脉冲/秒的中微子生产。此外，由于在脉冲中微子喇叭中需要高电流，用于中微子产生的脉冲的长度需要借助于蓄能器环被压缩到几个$μ$ s。一个长基线实验，使用这个超级光束和一个百万吨级地下水切伦科夫探测器位于现有的矿井300-600公里，从隆德将有可能发现轻子CP破坏在5 $σ$显着性水平高达50%的轻子狄拉克CP破坏相位范围。如果这个问题到那时还没有被其他实验解决的话，这个实验也可以确定中微子质量等级的显著性水平超过3 $σ$。将中微子束流结果与同一大体积探测器探测大气中微子的结果相结合，可以提高质量分级性能。该探测器还将用于测量质子寿命，探测宇宙中微子和超新星爆炸中微子。给出了对轻子CP破坏的敏感性和中微子质量等级的结果。

RFD直线加速器结构发展现状

Status of the RFD Linac Structure Developement

射频聚焦漂移管（RFD）直线加速器结构的原理验证（POP）原型目前正在直线加速器系统进行测试，由于各种技术问题，经过多年的延迟。将讨论这些技术问题及其解决方案。将报告这些测试的状态。这一直线加速器结构的未来发展计划将被揭示。将描述这种直线加速器结构在各种科学、医学和工业应用中的潜在用途，包括：用于质子同步加速器的质子直线加速器注入器，用于PET同位素生产的紧凑型质子直线加速器，用于BNCT应用的超热中子源，用于质子治疗的能量增强器，用于热中子射线照相术的紧凑型便携式中子源，以及用于冷中子物理学和相关应用的脉冲冷中子源。

费米实验室中微子计划的质子束强度升级

Proton Beam Intensity Upgrades for the Neutrino Program at Fermilab

费米实验室致力于将其加速器复合体升级到强度前沿，以在中微子领域及其他领域进行HEP研究。升级有两个步骤：1）正在进行的质子改进计划（PIP）的主要目标是到2017年底开始在NOvA目标上提供700 kW的束流功率，以及2）预见的PIP-II将在下一个十年中期之前用800 MeV超导LINAC取代现有的LINAC，即助推器的400 MeV注入器，其中来自助推器的输出束强度显著增加，并且NOvA靶上的束功率增加到<1.2MW。无论如何，费米实验室助推器将在未来20年发挥非常重要的作用。在这方面，我们最近为助推器开发并委托了一个创新的束流注入方案，称为“早期注入方案”。“这个方案已经在运行，并有可能增加助推器束流强度从PIP的设计目标相当大的数额与减少束流发射度和束流损失。在本文中，我们将介绍我们的经验，从新的计划在操作中，目前的状况和未来的计划。

Fermilab助推器的箔片散射模型

Foil Scattering Model for Fermilab Booster

在费米实验室助推器和许多其他质子设施中，强质子束是由H-束通过剥离箔的多圈注入积累的。回旋束流在注入箔上的散射和大角度库仑散射导致不可控的损耗集中在第一个电子感应加速器周期。我们测量的箔散射损耗率在费米实验室助推器作为函数的LINAC电流，注入匝数，和时间上的注入箔。我们发现，目前的助推器操作有约1%的箔散射损失，我们预测质子改进计划II（PIP-II）注入器升级。本文给出了我们最近的束流测量结果和一个箔片散射模型分析。

费米实验室边耦合直线加速器中利用线扫描仪进行的发射度测量

Emittance Measurements with Wire Scanners in the Fermilab Side-coupled Linac

本文利用费米实验室边耦合直线加速器及传输线上的线扫描仪测量束流横向分布，并通过调控数据采集条件计算选定区域的发射度与Twiss参数。

费米实验室PIP-II直线加速器辐射水平的初步模拟

Preliminary Modeling Of Radiation Levels At The Fermilab PIP-II Linac

PIP-II是费米实验室的旗舰项目，为实验室的实验提供强大的高强度质子束。PIP-II的核心是一个800 MeV的超导直线加速器。它将位于一个新的隧道与新的服务大楼，并通过一个新的传输线连接到目前的助推器。为了支持土木工程和机械一体化的设计，本文提供了初步的估计辐射水平在画廊的操作束流损失限制为0.1 W/m，通过蒙特卡罗计算与FLUKA和MARS 15代码。

在费米实验室漂移管直线加速器沿线使用固定式和平移式闪烁探测器进行束流损失监测

Beam Loss Monitoring with Fixed and Translating Scintillation Detectors Along the Fermilab Drift-tube Linac

针对费米实验室漂移管直线加速器沿线缺乏测量仪器的问题，提出利用固定式和平移式闪烁探测器研究其前两个腔体沿线的束流损失，以提供关键组件调试所需的诊断信息。

支持费米实验室兆瓦级质子操作的800- MeV超导LINAC

An 800-MeV superconducting LINAC to support megawatt proton operations at Fermilab

自2013年夏天以来，美国对高能物理优先事项进行了积极的讨论，导致费米实验室对现有加速器综合体未来发展的计划发生变化。特别是，X项目的范围缩小到在项目第一阶段支持长基中微子设施。该设施的名称改为PIP-II（质子改进计划）。这个新设施是现有质子改进计划的合理扩展，旨在使费米实验室的助推器和主注入器（MI）的平均功率增加一倍。它的设计和所需的研发与X项目密切相关。本文讨论了这一新设施的目标和变化的项目X直线加速器介绍，以支持这些目标。

费米实验室直线加速器的强流质子实验

High Current Proton Tests of the Fermilab Linac

最近研究了费米实验室直线加速器的峰值电流极限。目的是了解目前直线加速器的哪些组件可以用于拟议的质子驱动器的第一级[1]。对于这种应用，直线加速器必须提供每脉冲超过5000毫安-毫秒的H束。最初的费米实验室直线加速器是为质子设计的，峰值电流为75 mA，脉冲长度为4个助推器匝（约10 msec）。高能量替换被设计用于35 mA的峰值电流和50 msec的射束脉冲长度。目前的氢源不能提供超过80毫安的电流，在直线加速器中产生55毫安的电流.使用质子源允许系统在~100 mA的电流和足够长的脉冲长度下进行测试，以观察长脉冲的影响。该测试表明，本直线加速器可以加速具有高达~85 mA的峰值电流的束流，其中束流损失与本直线加速器操作（~45 mA）相当。将提供测试结果。

FNAL助推器当前和计划的高质子通量运行

Current and Planned High Proton Flux Operations at the FNAL Booster

费米国家加速器实验室（Fermilab）的质子源装置由预注入器、常规直线加速器和助推器同步加速器组成，具有成功的束流操作的悠久历史。费米实验室质子源建于60年代末，于70年代初开始运行，从那时起，它成功提供质子来支持实验室物理实验。在过去的十年中，助推器的性能达到了前所未有的质子通量输送，约为每小时1.0-1.1E17质子，相当于40千瓦的束流功率，同时保持了隧道中525 W的束流损失上限。为了实现这一历史性的性能，机器进行了重大的硬件升级，并结合了光束轨道控制和操作意识的改进。再次，质子源已被充电，以增加一倍的光束吞吐量，同时保持目前的剩余激活水平，以满足实验室强度前沿计划的目标，直到新的机器被建造和运行，以取代他们。在本文中，我们将讨论涉及的计划，以达到更高的光束吞吐量的助推器。

费米实验室助推器注入时多圈束流能散的在线测量

Online measurement of the energy spread of multi-turn beam in the Fermilab Booster at injection

我们已经开发了一个计算机程序接口的费米实验室加速器的ACNET环境中测量的能量扩散的质子束从直线加速器注入到助推器。它使用数字化示波器，并为用户提供配置示波器设置的能力，以便从电阻壁电流监测器进行最佳数据采集。当程序启动时，a）产生${\it one\ shot\ timeline}$以启动射束注入增强器，b）使用一组快速冲击器在注入射束中产生约40 ns的间隙，c）从壁电流监测器收集来自注入的前200 $μ$ s的线电荷分布数据，以及d）执行完整的数据分析以提取射束的全部射束能量扩展。该程序还提供了存储离线分析数据的选项。我们用一个例子来说明一个案例。我们还提出了从最近的测量光束能量扩散作为光束强度的函数的结果。

用新的Vme控制器在Spring-8升级直线加速器控制系统

Upgrade of Linac Control System with New Vme Controllers at Spring-8

2000年9月，我们在SPring-8标准系统上集成了一个注入器直线加速器控制系统。由于这种集成，SPring-8加速器复合体由一个统一的系统控制。由于直线加速器不仅作为SPring-8储存环的电子束注入器，而且还作为New SUBARU的电子束注入器连续运行，因此我们必须最大限度地减少硬件修改，以减少新控制系统的开发和测试时间。积分方法与助推器同步加速器的积分方法基本相同。我们在这里报告的直线加速器控制系统的集成，重点是VMEbus控制器和软件的升级，涉及操作系统Solaris 7作为实时操作系统。

FNAL质子源高强度运行和束流损失控制

FNAL Proton Source High Intensity Operations and Beam Loss Control

40年前的费米实验室质子源机器，由预注入器，直线加速器和同步加速器助推器组成，一直是费米国家加速器实验室（费米实验室）的主力。在此期间，高能物理计划要求增加质子通量，特别是在过去十年中，费米实验室开始了中微子计划。为了实现一个成功的计划，助推器进行了重大升级和更改。再次，质子源已被充电，以使其束流吞吐量增加一倍，同时保持目前的剩余激活水平，以满足实验室强度前沿计划的目标，直到新的机器被建造和运行，以取代质子源机器。本文讨论了目前的性能助推器和计划涉及达到更高的强度。

为在费米实验室PIP-II/DUNE时代进行束流操作所需的加速器升级

Accelerator Upgrades Required for Beam Operation at Fermilab in the PIP-II/DUNE Era

本文讨论了为接受和加速来自PIP-II的束流而需对费米实验室现有加速器复合体进行的升级，包括 Booster、Recycler Ring 和 Main Injector。

PIP-II加速器的低电平RF控制

Low Level RF Control for the PIP-II Accelerator

PIP-II加速器是费米实验室加速器综合体的升级，将用800 MeV超导LINAC取代现有的400 MeV室温LINAC。这次升级的一部分包括一个新的注入方案，该方案对空腔的LLRF控制系统提出了严格的要求。在本文中，我们讨论了PIP-II加速器的挑战和LLRF系统的现状，该项目。

用MTA束线测量费米实验室直线加速器束流的初始发射度

Initial Emittance Measurements of the Fermilab Linac Beam Using the MTA Beamline

MTA束线是专门设计的，以便于测量费米实验室直线加速器束流发射度和属性，利用一个长，10米，无元素直线。直线加速器束流被提取的400 MeV的静电斩波器位于助推器注入线的下游。该斩波器不能用于MTA束，因此整个直线加速器束脉冲被引导到MTA束线中。脉冲长度操纵由直线加速器上游端的750 keV静电斩波器提供，使用该装置，可以提供从8 μsec到50 μsec的完整直线加速器脉冲长度的束流。10米发射度测量直接利用并开始于12'屏蔽墙，该屏蔽墙将MTA实验大厅和束线短截线与直线加速器外壳分开。在屏蔽壁的上游安装了一个四极三重体，以便通过屏蔽壁将1.5-2”（~95%宽度）的大光束聚焦到位于屏蔽出口处的轮廓监测器上。另一个剖面监测器已安装在屏蔽墙上游，中央或焦点监测器上游约5 m处。使用三重态，产生小的0.2-0.5”光斑尺寸，用于此处报告的初始测量。正如本报告所示，位于中心轮廓监测器附近的小的近似束腰将未知线性光学参数的数量减少到两个柯朗-斯奈德参数β和ε，因为α或相位椭圆的旋转可以通过从该束腰传播光束包络来确定（使用描述漂移的简单线性传递矩阵）。

An Upgrade Path for the Fermilab Accelerator Complex

The completion of the PIP-II project and its superconducting linear accelerator will provide up to 1.2 MW of beam power to the LBNF/DUNE facility for neutrino physics. It will also be able to produce high-power beams directly from the linac that can be used for lower-energy particle physics experiments as well, such as directing beam toward the Muon Campus at Fermilab for example. Any further significant upgrade of the beam power to DUNE, however, will be impeded by the limitations of the present Booster synchrotron at the facility. To increase the power to DUNE by a factor of two would requir…

FNAL PIP-II Accumulator Ring

The FNAL accelerator complex is poised to reach MW neutrino beams on target for the exploration of the dark sector physics and rare physics program spaces. Future operations of the complex will include CW linac operations at beam intensities that have not been seen before \cite{PIP2,RCS_LOI}. The ambitious beam program relies on multi-turn H$^{-}$ injection into the FNAL Booster and then extracted into delivery rings or the Booster Neutrino Beam (BNB) 8 GeV HEP program. A new rapid-cycling synchrotron (RCS) will be required to reach the LBNF goal of 2.4 MW because of intense space-charge limit…

项目- X的混合设计

A Hybrid Design of Project-X

Project-X是费米实验室下一个主要加速器建设项目的主要候选人。X项目的任务需求是为粒子物理研究建立一个强度前沿，或者更准确地说，为中微子和其他粒子研究建立一个多兆瓦质子源。再加上升级的主注入器（MI）和回收器，8 GeV超导RF（SRF）H-直线加速器满足了这一需求[1]。然而，一个更具成本效益的方法将是一个混合设计，即，一个2 GeV的SRF直线加速器和一个8 GeV的快速循环同步加速器（RCS）的组合，而不是一个8 GeV的SRF直线加速器。这种替代设计也满足任务需要，但成本较低，因为同步加速器比SRF直线加速器便宜。它保留了使用2 GeV SRF直线加速器的能力，用于ILC技术开发。它重复使用现有的Debuncher外壳和Booster RF。2 GeV H-粒子的传输线比目前的8 GeV设计更短，因为可以使用更强的偏转磁体。H-粒子的黑体辐射剥离将不再是一个问题，并且可以消除对低温束屏蔽的要求。剥离箔的效率更高，注入损失（kJ）将减少4倍。本文介绍了这种替代设计，并简要描述了设计中的主要部件。

Fermilab Proton Improvement Plan-II 后直线加速器段中空间电荷主导的动量散布及补偿策略

Space charge dominated momentum spread and compensation strategies in the post-linac section of Proton Improvement Plan-II at Fermilab

针对 PIP-II 后直线加速器段空间电荷导致束流动量散布超标的问题，本文提出并优化了采用 debuncher cavity 的缓解策略，确保束流安全传输至 Booster 同步加速器。

CEPC技术设计报告——加速器（v2）

CEPC Technical Design Report -- Accelerator (v2)

CEPC作为Higgs工厂，通过提升同步辐射功率实现高精度Higgs耦合测量，为未来粒子物理研究提供重要平台。

H- 光电离及后续自由电子追踪的模拟研究

A Simulation of the Photoionization of H- Together with the Subsequent Tracking of the Liberated Electrons

为支撑费米实验室 PIP-II 超导直线加速器的非拦截式束流剖面测量设计，研究结合 CST 电磁仿真数据在 MATLAB 中构建仿真，实现 H- 光电离产生的自由电子的数量、位置计算及输运追踪。

利用 BPM 进行飞行时间能量测量

Time-of-flight Energy Measurements with BPMs

本文介绍在 Fermilab PIP-II H- 直线加速器中，通过测量相邻 BPM 的束流相位推导非相对论性离子束能量的方法，并利用“能量偏差”参数追踪能量偏离。

费米实验室PIP-II项目束流输运线中的相位伸缩段设计

Phase Trombone Design in the Beam Transfer line for the Project PIP-II at Fermilab

针对费米实验室PIP-II项目束流输运线准直器布设需求，通过模拟发现需精准控制准直器与注入箔片间的相移，为此设计相位伸缩段实现相移微调以优化准直性能，并介绍了其设计与实现细节。

Design Considerations for Fermilab Multi-MW Proton Facility in the DUNE/LBNF era

Fermilab has submitted two Snowmass whitepapers on a future 2.4~MW upgrade for DUNE/LBNF featuring a 2 GeV extension of the PIP-II linac and the construction of a new rapid-cycling-synchrotron. This paper summarizes the relationship between these two scenarios, emphasizing the commonalities and tracing the differences to their original design questions. In addition to a high-level summary of the two 2.4~MW upgrade scenarios, there is a brief discussion of staging, beamline capabilities, subsequent upgrades, and relevant R\&D. We are proposing a vigorous program to address various challenges as…

The European Spallation Source neutrino Super Beam

In this Snowmass 2021 white paper, we summarise the Conceptual Design of the European Spallation Source neutrino Super Beam (ESSvSB) experiment and its synergies with the possible future muon based facilities, e.g. a Low Energy nuSTORM and the Muon Collider. The ESSvSB will benefit from the high power, 5 MW, of the European Spallation Source (ESS) LINAC in Lund-Sweden to produce the world most intense neutrino beam, enabling measurements to be made at the second oscillation maximum. Assuming a ten-year exposure, physics simulations show that the CP-invariance violation can be established with …

LCLS的光电注入器设计

Photoinjector design for the LCLS

直线加速器相干光源的设计假设，一个低发射度，1-nC，10-ps的光束将可注入到15-GeV的直线加速器。建议的射频光阴极注入器，将提供一个150 MeV的光束与均方根归一化发射度为1毫米的横向和纵向尺寸是基于一个1.6细胞的S波段射频枪，配备了一个发射度补偿螺线管。助推器加速器位于与第一发射度最大值重合的束腰处，并且提供有~25 MeV/m的加速梯度，即，“新工作点”。“阴极激发所需的紫外脉冲将通过将钛宝石激光系统的输出增加三倍来产生，该激光系统由一个高度稳定的连续锁模振荡器和两个由一对Q开关Nd：YAG激光器泵浦的蝴蝶结放大器组成。大带宽的钛：蓝宝石系统适应所需的时间脉冲整形。详细的设计和支持模拟。

PIP-II输送线设计

PIP-II Transfer Lines Design

美国粒子物理计划优先级小组（P5）的报告鼓励费米实验室的质子改进计划II（PIP-II）的实现，以支持美国未来的中微子计划。PIP-II旨在增强费米实验室现有加速器综合体的能力，同时为其未来升级提供灵活的平台。PIP-II项目的核心部分是建造一个新的800 MeV H-超导（SC）直线加速器以及升级助推器和主注入器同步加速器。还需要新的传输线将束流输送到下游的加速器和设施。在本文中，我们提出了最近的发展的传输线的设计讨论的原则，指导他们的设计，现有的加速器复杂的限制和要求，并实施以下修改，以遵守更好地理解的限制和进一步的要求，出现在项目的发展。

费米实验室质子加速器复合体现状及改进计划

Fermilab Proton Accelerator Complex Status and Improvement Plans

费米实验室在强度前沿开展了一项广泛的基于加速器的高能粒子物理研究计划，该计划依赖于8 GeV和120 GeV质子束线的操作，用于一些固定目标实验。由于质子改进计划（PIP）的升级，2017年实现了中微子目标上平均120 GeV束流功率为700 kW的世界纪录的常规操作。有计划将功率进一步增加到900 - 1000千瓦。FNAL加速器综合体的下一个重大升级，称为PIP-II，正在开发中。它的目标是在下一个十年中期LBNF/DUNE实验开始时达到1.2MW的束流功率，并假设用现代800 MeV超导RF直线加速器取代现有的40岁的400 MeV正常导电直线加速器。有几个概念可以在更换现有的8 GeV助推器同步加速器后将束流功率进一步增加一倍至>2.4MW。在这篇文章中，我们将讨论费米实验室质子加速器综合体的当前性能，未来二十年的升级计划和加速器研发计划，以解决这些升级的成本和性能风险。

面向 EuPRAXIA@SPARC_LAB 项目的 SPARC_LAB LLRF 系统升级及近期 X 波段活动

Upgrade of the SPARC_LAB LLRF system and recent X-band activities in view of EuPRAXIA@SPARC_LAB project

本文介绍 SPARC_LAB 为提升 RF 幅度、相位稳定性而升级数字 LLRF 系统，并依托 TEX 测试台开展 EuPRAXIA@SPARC_LAB 所需 X 波段技术验证。