Beam Test Facilities for R&D in Accelerator Science and Technologies
John Power, Christine Clarke, Michael Downer, Eric Esarey, Cameron Geddes, Mark J. Hogan, Georg Heinz Hoffstaetter, Chunguang Jing, Sergei Nagaitsev, Mark Palmer, Philippe Piot, Carl Schroeder, Donald Umstadter, Navid Vafaei-Najafabadi, Alexander Valishev, Louise Willingale, Vitaly Yakimenko
这是Snowmass关于加速器科学和技术研发的束流测试设施的白皮书，它被提交给加速器前沿的两个主题组：AF1和AF6。
This is the Snowmass Whitepaper on Beam Test Facilities for R&D in Accelerator Science and Technologies and it is submitted to two topical groups in the Accelerator Frontier: AF1 and AF6.
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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Selected List of Low Energy Beam Transport Facilities for Light-Ion, High-Intensity Accelerators
本文介绍了用于轻离子、高强度加速器的低能束流输运（LEBT）装置。将其放在一起是为了便于与PXIE LEBT设计选择进行比较。下面简要讨论了在选择传输方案时束流导系数的重要性。
Snowmass 21 Discussions on Future Accelerator HEP Facilities
美国粒子物理社区规划演习（又名：Snowmass）每7到9年举办一次，为整个粒子物理学界提供一个讨论论坛，为美国及其国际合作伙伴的粒子物理学未来发展提供科学愿景。Snowmass 21加速器前沿活动包括讨论高能强子和轻子对撞机，中微子研究和超越对撞机的物理学的高强度光束，加速器技术，科学，教育和推广以及核心加速器技术的进展，包括RF，磁铁，目标和来源。在这里，我们总结了Snowmass 21关于未来HEP加速器设施的讨论。
Sustainability Considerations for Accelerator and Collider Facilities
由于下一代基于大型加速器的设施正在Snowmass 2021研究中考虑，因此必须高度重视环境可持续性，包括能源消耗，自然资源使用和废水的环境影响。通常，所提议的新设施的性能提高--更高的束能量和强度--伴随着电功率消耗的增加。在下文中，我们将讨论基于加速器的研究基础设施可持续发展的最重要领域，分为三类-技术，概念和一般方面。为了实现在降低能耗的情况下提高性能的目标，需要有重点的研发工作，其优先级与传统的性能相关研发相同甚至更高。这一建议被纳入最近的欧洲粒子物理加速器研发路线图战略。
Accelerator design concept for future neutrino facilities
本文件概述了未来中微子工厂和超级束设施国际范围研究（ISS）加速器工作组（AWG）的研究结果。该小组的工作在三次全体会议和三次讲习班上进行，并在2006年8月在加州大学欧文分校举行的NuFact06讲习班上作了口头总结报告。目标是就中微子工厂综合体的基线设计达成共识。这项工作的一个方面是批判性地研究近年来提出的各种中微子工厂计划的优点和缺点。
German Beams -- The Story of Particle Accelerators in Germany
本文回顾了德国粒子加速器设施的发展历史，指出其在标准模型建立过程中虽规模较小但贡献重要，补充了美欧大型实验室之外的全球加速器发展图景。
Reliability Considerations for the Operation of Large Accelerator User Facilities
该讲座提供了一个有关实现基于加速器的用户设施的高度可靠的操作的考虑因素的概述。文章首先概述了统计可靠性的形式主义，其次是高可靠性的设计考虑的例子。文章最后介绍了高可靠性的操作方面，如预防性维护和备件库存。
High-level environmental sustainability guidelines for large accelerator facilities
本文针对未来大型加速器设施的设计、建造、运行和退役阶段，提出高层级环境可持续性指南，旨在通过嵌入创新减排技术降低环境影响。
Novel materials for next-generation accelerator target facilities
针对下一代加速器高功率靶系统面临的热冲击和辐射损伤挑战，探索高熵合金与电纺纳米纤维等新型材料，通过优化成分和微观结构提升耐受性，以支持未来多兆瓦设施。
Nurturing the Industrial Accelerator Technology Base in the US
本白皮书的目的是讨论拥有一个能够支持粒子加速器设施需求的世界级国内工业供应商基地的重要性，以及支持和发展美国此类基地的必要步骤。本文重点关注经济，监管和政策驱动的障碍和障碍，目前限制了更广泛的工业参与美国加速器设施的深度和范围。它讨论了国际竞争格局，并提出了提高美国工业实力和活力的措施。
Accelerator Technology Magnets
Snowmass社区演习于2020年4月开始，旨在确定并记录美国和国际合作伙伴对粒子物理学未来的科学愿景。AF 7-磁铁工作组负责a）解决磁铁技术对未来HEP设施的潜在贡献，b）评估实现这些机会所需的R\&D，c）估计这些工作的时间和成本规模，以及d）评估相关制造基础设施和测试设施的需求。本报告介绍了工作组的职责，总结了加速器和探测器磁体技术的现状，并讨论了将美国和国际HEP的这一关键领域推向新视野的想法和计划。
Highlights of AAC 2000 Workshop
高级加速器概念2000（AAC2K）研讨会于2000年6月在圣达菲举行，包括加速器物理学前沿的广泛概念和理论进展。本文回顾了研讨会的重点，从使用激光，等离子体和微结构的加速，μ子对撞机的光束物理的主题。特别强调的是在现有的直线加速器设施的研究相关的主题，以及这种研究对这些设施的能力的影响。
Future HEP Accelerators: The US Perspective
自20世纪30年代加速器问世以来，加速器技术取得了巨大的进步，粒子加速器已成为高能物理（HEP）研究中不可或缺的工具，可以在越来越小的距离上探测自然。目前，加速器设施可以分为能量前沿对撞机，使直接发现和研究高质量尺度粒子和强度前沿加速器的探索极其罕见的过程，通常在相对较低的能量。全球能源前沿粒子物理界的近期战略集中在通过其高光度升级（HL-LHC）充分开发欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的物理潜力，而强度前沿HEP研究则集中在兆瓦级束流功率加速器设施（如费米实验室主注入器）的中微子研究，计划PIP-II SRF直线加速器项目。一些下一代加速器设施已经提出，目前正在考虑中期和长期的未来计划的加速器为基础的高能物理研究。在本文中，我们简要回顾后LHC能量前沿的选择，无论是轻子和强子对撞机在世界各地，以及未来可能的强度前沿加速器设施。
A Phenomenological Cost Model for High Energy Particle Accelerators
半个多世纪以来，基于加速器的高能物理一直处于科学发现的前沿。对撞机的加速器技术已经取得了巨大的进步，而束流能量，亮度，设施尺寸和成本已经增长了几个数量级。光束碰撞法的潜力还没有完全发挥出来，但其发展速度已大大放慢。在本文中，我们推导出一个简单的缩放模型的大型加速器和碰撞束流设备的成本的基础上的17个大型设施，已建成或仔细估计。虽然这种方法不能取代基于工程设计的实际成本估算，但这种参数化是为了表明一个比较现实的成本范围，以考虑未来前沿加速器设施可能在物理上实现。
Future Accelerator-Based Neutrino Beams
高能强流加速器在中微子物理研究中有着广泛的应用。目前，领先的运营设施是费米实验室主注入器综合体，可向中微子靶提供超过0.75 MW的120 GeV质子，以及日本的J-PARC设施，最近接近0.5 MW的30 GeV质子束功率。在这里，我们介绍了费米实验室和J-PARC加速器的现状和计划升级，以及下一代基于加速器的设施的建议，它们的挑战以及旨在解决相应成本和性能风险的所需和正在进行的加速器研发计划。
A Core Ontology for Particle Accelerators: Interoperable Data and Workflows Across Facilities
本文提出了一种粒子加速器核心本体，用于实现跨设施的数据与工作流互操作性，通过共享语义支持标准化描述和可重用工具。
Ion Sources for Production of Highly Charged Ion Beams
在重离子加速器设施中，来自注入器和电荷增殖器离子源的强高电荷离子束（HCIB）被需要用于扩展粒子和核物理的研究以及用于辐射效应测试。随着当前加速器的升级和加速器技术的进步，现有的离子源并不能满足所有的HCIB需求。因此，在这一领域的持续研究和开发（R&D）对于不断提高其性能并满足加速器社区前所未有的和越来越高的HCIB要求至关重要。本白皮书讨论了目前HCIB离子源的生产能力，以及未来高电荷离子（HCI）源的潜力。它讨论了这些源的优点和缺点，以及改进其性能以满足当前和未来重离子加速器设施的要求的途径。本文件旨在作为指导未来加速器概念设计的基础。
Irradiation Facilities and Irradiation Methods for High Power Target
高功率靶系统是未来中微子和其他稀有粒子在加速器中产生的关键因素。这些系统将强烈的质子源转化为感兴趣的次级粒子，以实现新的科学发现。随着束流强度和能量的增加，靶系统面临着重大挑战。靶材料的辐射损伤和热冲击被确定为高功率靶设施的主要跨领域挑战。为应对这些挑战而进行的目标材料研发对于实现和确保下一代加速器的可靠运行至关重要。辐照设施和替代方法对于为材料研发提供全面支持并更好地应对这些关键挑战至关重要。
A Staged Muon Accelerator Facility For Neutrino and Collider Physics
以μ子为基础的设施提供了独特的潜力，可以在中微子工厂的强度前沿和μ子对撞机的能量前沿提供能力。它们依赖于一种具有挑战性参数的新技术，其可行性目前正在由μ子加速器计划（MAP）进行评估。一个现实的情况下，一系列的补充阶段的设施，在每个阶段的复杂性和显着的物理潜力已经开发。它利用并利用了费米实验室已规划的功能，特别是通过质子改进计划（PIP-II）和长基线中微子设施（LBNF）启动的加速器综合体长期改进战略。每个阶段都旨在提供研发平台，以验证后续阶段所需的技术。的理由和顺序的分期过程和关键问题要解决的每个阶段，提出。
Injection Optimization at Particle Accelerators via Reinforcement Learning: From Simulation to Real-World Application
本文提出基于Soft Actor-Critic、域随机化和密集神经网络的强化学习框架，用于粒子加速器注入优化，并在COSY真机上达到人类操作员水平且耗时更短。
Swedish Beams -- The Story of Particle Accelerators in Sweden
本文回顾瑞典粒子加速器设施的发展历史，指出其在20世纪50年代初曾拥有欧洲能量最高的回旋加速器，展现小型国家实验室的重要贡献。
Accelerator Preparations for Muon Physics Experiments at Fermilab
目前正在考虑利用现有的费米实验室设施为两个μ子实验-μ子到电子转换实验（μ 2 e）和新g-2实验-提供束流。在Tevatron对撞机运行II完成后，正在计划进行这些实验，利用今天用于反质子积累的束线和储存环，而不需要进行大量的重新配置。正在调查的操作方案和预期的加速器改进或重新配置将被提出。
Feasibility study for the hard x-ray free electron laser based on synergistic use of conventional and plasma accelerator technologies
探讨了用常规射频加速器作为等离子体驱动尾场加速器的注入器的可能性。传统的加速器提供具有低发射度和低能量扩散的高质量光束。一旦注入到等离子体尾流中，发射度可以在适当的束匹配时被保持，而能量扩散可能不会由于由常规加速器递送的长束持续时间而导致。估算了整个加速器系统和基于该加速器的自由电子激光的参数。
Modelling Tritium Production and Release at High-Energy Proton Accelerators
本研究构建简化模型并结合 FLUKA、MARS、PHITS 与半经验扩散模型，估算并比较费米实验室设施中氚的产生及材料释放量，以支持监管控制和靶材料优化。
Toward a Fully Autonomous, AI-Native Particle Accelerator
本文提出通过AI共同设计构建完全自主的粒子加速器，旨在实现自主运行和最大化性能。
Computational accelerator science needs towards laser-plasma accelerators for future colliders
激光等离子体加速器由于其高梯度，有可能将未来高能物理直线加速器的尺寸减小一个数量级以上。目前的研究正在进行中，包括LBNL的BELLA PetaWatt激光器，以实现高质量的10 GeV光束和多个模块的分段，以及注入和光束质量的控制。通往高能物理应用的道路可能涉及数百个这样的阶段，包括束流传输、调节和聚焦。目前的研究重点是解决未来对撞机详细概念设计所需的物理和研发挑战。在这里，用于模拟这些加速器和他们的资源需求的工具进行了总结，无论是目前的工作，并支持R&D解决问题的对撞机概念。
Simulation of deflecting structures for dielectric laser driven accelerators
在激光照射介质加速器（DLA）中，由于材料在光频下的高损伤阈值，可以实现高加速梯度。这是发展更紧凑的粒子加速器技术的必要条件。由戈登和贝蒂摩尔基金会资助的CHip国际项目的加速器正在研究这种设备。需要操纵光束的手段，即聚焦和偏转，以使这些装置正常工作。这些方法应该依赖于与加速结构相同的制造和动力技术。在这项研究中，不同的概念，介质激光驱动偏转结构的研究通过粒子在细胞（PIC）模拟和比较后。进行比较相对于光束操纵的适用性。另一个有趣的应用将被调查作为一个诊断设备的超短电子束从传统的加速器功能像一个射频横向偏转腔（TDS）。
Secondary beams at high-intensity electron accelerator facilities
本文利用FLUKA和GEANT4蒙特卡罗模拟，研究了杰斐逊实验室11 GeV及升级后20 GeV强电子束轰击厚靶产生的次级μ子、中微子和假设的轻暗标量粒子束流特性。
Review of Technologies for Ion Therapy Accelerators
使用质子和较重离子（如碳）的癌症治疗已证明优于其他放射治疗。为了实现下一代临床设施，这些要求可能会减少占地面积，获得每次溢出超过1E10颗粒的光束强度，并实现更快的提取，以实现更快速，灵活的治疗。本文综述了离子治疗的技术发展，讨论了机器参数如何演变，以及FLASH等新型治疗技术的发展趋势。最后，对离子治疗加速器的发展前景进行了展望。
Technical Status Report on Plasma Components and Systems in the context of EuPRAXIA
本文回顾了EuPRAXIA项目中激光与束流驱动等离子体加速器组件及系统的技术现状，并评估了未来设施实施需解决的挑战。
Study of the transfer and matching line for a PWFA-driven FEL
本文提出一种基于放电毛细管阵列和准直器的非常规传输线方案，用于PWFA驱动的FEL，实现了见证束流的高质量传输和驱动束流的有效移除。
Application of a plasma-based energy booster in operational free-electron lasers
本文探讨了在运行中的X射线自由电子激光器中应用等离子体能量增强器以提升性能的可行性，并通过粒子网格模拟评估了其潜在效益。
Status and update of the RaDIATE Collaboration R&D Program
加速器目标环境中的辐射损害（Radiate）合作成立于2012年，目前由全球50多个参与者和11个机构组成。由于目标设施中未来质子加速器源的功率不断增加，迫切需要进一步了解目标设施材料的物理和热机械辐射响应。因此，RaDIATE合作的主要目标是利用核材料和加速器靶领域的现有专门知识，生成新的有用材料数据，供加速器和裂变/聚变界应用。目前的合作研究活动包括对现有束线退役部件进行辐照后检查（PIE），如NuMI铍束窗和石墨NT-02靶材料。这些组件的PIE包括先进的微观结构分析（SEM/TEM、EBSD、EDS）和纳米压痕等微观力学技术，以帮助表征操作期间发生的任何微观结构辐射损伤。目前还在低能量和高能量射束设施上对各种候选材料进行新的辐照活动。在萨里大学进行的铍氦注入研究以及在布鲁克海文国家实验室的BLIP设施对各种材料进行的高能质子辐照研究已经开始。该计划还扩展到在CERN的HiRadMat设施使用高强度光束脉冲进行光束诱导热冲击实验，然后进行先进的PIE活动，以评估材料的抗热冲击性。将讨论正在进行的研究活动的初步结果，以及Radiate合作R&D计划的未来计划。
Ion Sources for Medical Applications
离子源是加速器的关键组成部分，用于不同类型的医疗应用：强子治疗设施（加速质子或碳离子），硼中子捕获治疗的高强度加速器（使用强质子束）和同位素生产设施（使用不同的离子种类）。这三种类型的应用在离子束质量、再现性和束可用性方面提出了不同的要求。将描述离子源的不同特性，以及它们特别令人感兴趣或大量使用的原因。
Deployment and validation of predictive 6-dimensional beam diagnostics through generative reconstruction with standard accelerator elements
本文通过标准加速器元件实现了生成式相空间重建方法的首次实验验证，成功重建复杂束流结构并验证了方法的预测能力，为加速器诊断提供了新途径。
Accelerator Development at the FREIA Laboratory
乌普萨拉大学的FREIA实验室专注于超导技术和加速器的开发。它积极支持欧洲空间源、CERN和MAX IV等的发展。FREIA开发了超导加速器技术的测试设施，如双腔水平测试低温恒温器、具有新颖磁场补偿方案的垂直低温恒温器和短低温模块测试台。在水平恒温器上对加速腔进行了测试，在垂直恒温器上对蟹形腔进行了测试，在低温恒温器测试台上对ESS的低温模块进行了测试，研制了基于真空管技术的高功率射频放大器样机，用于驱动轮辐腔。固态放大器和功率合成器正在为未来的项目开发中。我们目前的状态FREIA实验室补充最近的项目和未来的前景的结果。
HEP High Power Targetry Roadmap -- Workshop Report
该报告针对多兆瓦级加速器高功率靶面临的可靠性挑战，提出系统性研发路线图，以指导DOE-OHEP的研发规划与优先排序，并促进更广泛高功率靶群体的协同合作。
RF Accelerator Technology R&D: Report of AF7-rf Topical Group to Snowmass 2021
加速器射频（RF）技术一直是并仍然是基于粒子加速器的现代高能物理（HEP）实验的关键。过去十年来，在本报告强调的几个领域，在推进这项技术方面取得了巨大进展。这些成就和持续研发工作的新成果可以为现有设施的升级、正在建设中的加速器的改进（例如，PIP-II）、完善的提案（例如，ILC，CLIC），和/或使正在开发的概念，如FCC-ee，CEPC，C3，HELEN，多MW费米实验室质子强度升级，未来的μ子Colloder等。这种加速器的最新实例是欧洲XFEL、LCLS-II和LCLS-II-HE、SHINE、SNS、ESS、FRIB和EIC。为了支持和实现新的基于加速器的应用，甚至使其中一些应用可行，我们必须通过全面的RF研发计划继续应对它们的挑战，该计划将推进现有的RF技术并探索新生技术。
Accelerator Neutrino Beams
来自高能质子加速器的中微子束已经成为粒子物理学的发现工具。中微子束来自带电π介子和K介子的衰变，而带电π介子和K介子又是由质子束撞击厚的核靶而产生的。π/K束的精确选择和操纵控制了中微子束的能谱和类型。本文介绍了在目标和操纵粒子产生中微子束，以及在过去的实验设施取得的许多创新的粒子生产的物理。
Demonstration of nonlinear-energy-spread compensation in relativistic electron bunches with corrugated structures
具有能量和电流平坦分布的高质量电子束对于许多基于加速器的科学设备（例如自由电子激光和MeV超快电子衍射和显微镜）是至关重要的。在这封信中，我们报告使用波纹结构，以补偿由射频场的曲率压印的光束非线性能量啁啾，导致光束能量扩散显着减少。通过使用一对具有正交取向的波纹结构，我们表明，四极尾场，否则增加束流发射度可以有效地取消。这项工作还将波纹结构的应用扩展到低束流电荷（几pC）和低束流能量（几MeV）制度，并可能在许多基于加速器的设施中产生强烈的影响。
Test samples and infrastructure for accelerator magnet developments
由于磁铁的训练功能，LHC仍然不能以全能量运行。高场实用超导体（Nb 3Sn）显示出比NbTi差得多的训练行为。大多数磁体性能问题都与淬火有关，我们需要了解这种现象及其依赖关系，才能在磁体中成功解决这些问题。出于实用和科学的原因，很难在真正的磁铁中研究潜在的机制。可用的数据表明，在失超位置模拟当地条件可能足以很好地理解是什么驱动了观察到的行为。“本地”条件意味着通过在具有可控条件（包括外部磁场和力场）的设施内供电的电缆/“堆叠”的小样本进行仿真。本文讨论了这种方法的必要性，同时回顾了目前淬火研究的认识和方向，并指出了现有技术的不足。要实现持续和负担得起的发展，就需要改善设施和改变观点。
Motivation and Development of a Compact Superconducting Accelerator for X-ray Medical Device Sterilization
费米实验室正在开发一种紧凑型超导CSRF加速器，作为高功率、高能量电子束的来源，以产生与钴-60的$\geq$ 2 MCi相当的X射线束。作为这项开发的一部分，我们目前正在组装一个20千瓦，1.6兆电子伏的原型，其中包括四个使能技术如下所述。这些技术支持的热预算在市售低温制冷机的能力范围内，并消除了对液体制冷剂的需求。超导技术的使用保证了80%或更高的效率，从墙上插头到光束。将提供迄今为止的设计和进度摘要。此外，我们还将对医疗器械灭菌行业的发展进行回顾，这些发展推动了该技术的发展。
Pulsed Neutron Source using 100-MeV electron Linac at Pohang Accelerator Laboratory
浦项加速器实验室为脉冲中子源操作电子直线加速器，作为韩国原子能研究所的长期核研发计划之一。所设计的束流参数如下：标称束流能量为100 MeV，最大束流功率为10 kW，束流电流根据脉冲重复率从300 mA变化到5A。直线加速器有两种工作模式：一种是具有2 ns和100 ns之间的各种重复的短脉冲模式，另一种是具有1 ms重复的长脉冲模式。利用现有的SLAC-5045速调管、两个等梯度加速段和一个等离子体电子枪等设备，研制了一台电子直线加速器，并进行了实验。我们提出的直线加速器的特点和报告的状态，脉冲中子源设施，包括一个目标系统和飞行时间路径。
TeV/m Nano-Accelerator: Investigation on Feasibility of CNT-Channeling Acceleration at Fermilab
高梯度加速和高功率束的严格相空间控制的发展是未来轻子和强子对撞机的关键因素，因为对更高能量和光度的日益增长的需求显着提高了现代HEP设施的成本。已知晶体中的原子通道由10 - 100 V/m的势垒组成，所述势垒能够引导和准直高能束，提供具有非常高梯度（TeV/m）的连续聚焦加速度。然而，天然晶体中的通道只有埃大小，并且在物理上容易受到高能相互作用的影响，这阻碍了晶体应用于高功率加速器。碳基纳米晶体如碳纳米管（CNTs）和石墨烯具有很大的尺寸柔性和热机械强度，可用于微波束的沟道加速。合成晶体的纳米通道可以接受比天然晶体大几个数量级的相空间体积的通道颗粒，具有高得多的热耐受性。本文介绍了费米实验室先进超导试验加速器（ASTA）的CNT沟道加速研究的现状。
Next-Generation Superconducting RF Technology based on Advanced Thin Film Technologies and Innovative Materials for Accelerator Enhanced Performance and Energy Reach
超导射频是未来粒子加速器的关键技术，现在依靠先进的表面超过散装铌的性能和效率的飞跃。SRF薄膜战略旨在通过使用高功能材料来改变当前的SRF技术，解决所有必要的功能。该社区正在三个研究方向上努力开发下一代基于薄膜的腔体。开发了Cu上的Nb腔体，以在降低的成本和更好的热稳定性下表现得与本体Nb一样好或更好。最近的结果表明，改善加速场和显着降低Q斜率显示了许多应用的潜力。第二个研究重点是开发覆盖有材料的腔体，这些材料可以在更高的温度下工作或承受更高的磁场。对铌锡在SRF应用中的优点进行了原理论证。现在需要研究进一步利用这种材料，并利用新的沉积技术充分发挥其潜力。研究的第三条线是将SRF性能推到仅具有多层涂层的超导体的能力之外。与此同时，还需要开发出适合于薄膜腔体的高质量基板、冷却方案和低温制冷设计。这三个研究方向的最新结果表明，SRF薄膜技术正处于技术革命的前夜。为了使它们成熟，需要积极的社区支持和持续的资金，以解决支持材料沉积技术，表面和RF研究的基本发展，以及与规模和工业化相关的技术挑战。通过专门和持续的投资，下一代基于薄膜的腔体将成为现实，具有高性能和高效率，促进能源可持续科学，同时实现更高的亮度和更高的能量。
Test Beam and Irradiation Facilities
粒子物理学的进步取决于众多独特的设施和能力，这些设施和能力能够推进探测器技术。除其他外，关键设施包括测试束和辐照设施，使用户能够在实际条件下测试其探测器的性能和寿命。试验束设施对于对撞机和中微子探测器的应用特别重要，而辐照设施对于对撞机以及某些天基天文粒子探测器至关重要。本文旨在总结现有的试验束和辐照设施，以及发展未来设施的需求和建议。
Machine Learning Based ROI Segmentation for Beam Imaging Diagnostics at Accelerators
针对传统束流感兴趣区域检测方法在非理想束流轮廓下可靠性不足的问题，开发机器学习方法实现像素级ROI识别，提升了挑战性条件下的鲁棒性与准确性，可应用于各类加速器的束流成像诊断。
Beam Loss Consequences
本文综述高能高流强加速器中束流损失机制及其对安全高效运行的影响，重点讨论强子加速器如LHC的风险与防护措施。
Emittance preservation in a plasma-wakefield accelerator
该研究首次在等离子体尾场加速器中实现发射度保持，同时维持电荷和能散，证明其可无退化加速，为紧凑型对撞机等应用奠定基础。
Proceedings of the 2014 Joint International Accelerator School: Beam Loss and Accelerator Protection (JAS 2014), Newport Beach, CA, USA, 5-14 Nov 2014
许多粒子加速器以非常高的束功率和非常高的能量存储在粒子束以及磁体系统中来操作。在未来，高强度加速器中的束流功率将进一步增加。保护加速器设备免受不受控制的能量释放的后果是至关重要的。这是组织第一所关于束流损失和加速器保护（通常称为机器保护）的学校的动机。在学校期间，介绍了识别、缓解、监测和管理与高功率束流加速器或具有大量储存能量的子系统的操作相关的技术风险的方法和技术。在完成学校的参与者应该已经能够理解的物理现象，可以损坏机器子系统或中断操作，并分析加速器设施，以产生技术风险和相应的风险缓解和管理战略登记。
High average power ultrafast laser technologies for driving future advanced accelerators
为了推进高能物理和加速器物理的能源前沿，需要大型激光装置。激光等离子体加速器是旨在达到TeV电子对撞机的先进加速器概念的核心。在这些设施中，强激光脉冲驱动等离子体，并用于在非常短的距离内将电子加速到高能量。激光等离子体加速器原则上可以达到高能量，其加速长度比传统的基于RF的加速器短1000倍。理论上，激光驱动的粒子束能量可以超越现有技术的常规加速器。在高度发展的激光技术的支持下，LPA已经在大约20厘米的距离内产生了多GeV的电子束，相对能量扩展大约为2%。这验证了美国能源部战略的关键要素，这种加速器，使未来的对撞机，但扩展到TeV对撞机迄今为止的最佳结果将需要更高的平均功率的激光器。虽然激光驱动对撞机所设想的每脉冲能量可以用当前的激光器实现，但低激光重复率限制了潜在的对撞机亮度。应用将需要在焦耳能量和高效率下的kHz到数十kHz的速率，并且对撞机将需要大约100个这样的级，这是当前Hz级LPA的飞跃。这意味着激光重复率将比现有技术水平提高1000倍。本白皮书介绍了候选激光系统的当前研究和前景，以及驱动未来先进加速器所需的宽带和高损伤阈值光学器件。
Dealing with megawatt beams
兆瓦质子、电子和重离子束的下一代加速器对粒子产生预测的准确性、规划新加速器设施和实验所用代码的能力和可靠性、机器、目标和准直系统、探测器和辐射屏蔽的设计以及尽量减少对环境的影响提出了前所未有的要求。代码开发的最新进展，描述了与这些挑战有关的关键模块。举例说明了要求最高的领域：目标、准直器、光束吸收器、辐射屏蔽、感应放射性和辐射损害。
High-frequency structure design and RF stability analysis of a 4-vane radio frequency quadrupole with pi-mode stabilizer loops
基于紧凑型加速器的中子源设施正在引起人们的关注，并在材料和工程科学以及中子科学教育和培训中发挥着重要和不断扩大的作用。中子是由低能质子束轰击铍或锂靶产生的。在这样的基于加速器的中子源中，通常利用射频四极杆（RFID）将高强度质子束加速到几MeV。本文主要研究了一种具有π模稳定回路的四叶片整流器的高频结构优化设计及其射频稳定性分析。设计了一台176 MHz的质子加速器，工作在10%的占空比下，能在5.3 m的长度内将80 mA的质子束从65 keV加速到2.5 MeV。PISL的采用确保了高RF稳定性，简化了加速器的操作，并意味着不太严格的对准和加工公差。
Superconducting Accelerators for High-Power X-ray production
迄今为止，作为用于产生用于工业目的的电离辐射的电子源的直线加速器（直线加速器）被限制为小于100 kW。当直接使用电子束时，这对于大多数潜在的应用是足够的。然而，当电子束用于产生光子（X射线），然后在应用中使用时，这不足以与其他光子源（来自钴-60的伽马射线）竞争。本文将讨论一个紧凑的超导RF（CSRF）加速器系统，依赖于新兴技术，将能够产生电子束功率到100千瓦的效率比目前的直线加速器。重点是产生用于医疗器械灭菌的X射线束，以提供目前用于此目的的钴-60的替代品。
The Legacy of the Tevatron in the Area of Accelerator Science
在超过25年的时间里，Tevatron是世界上能量最高的加速器，首次提供了超过1 TeV的粒子碰撞，并实现了超过原始设计目标400倍的最终性能。本文回顾了在Tevatron的整个生命周期中，在建造、操作和改进Tevatron过程中所克服的许多艰巨挑战以及所获得的知识。这些挑战包括：基于超导磁体的加速器的第一次运行，产生足够数量的反质子以支持可用的亮度，束-束、束内和其他集体效应的管理，束纵向相位空间的新颖操纵，以及各种创新技术的开发和应用。这些成就奠定了Tevatron作为所有随后建造的高能强子对撞机的祖先的遗产。
Coherent High-Harmonic Generation with Laser-Plasma Beams
本文研究利用主动能量压缩获得极低能散的激光等离子体加速器电子束，并通过激光调制使其在约100次谐波处产生稳定、可调谐的窄带相干辐射，为未来等离子体设施提供新能力。
The impact of the ISR on accelerator physics and technology
ISR（Intersecting Storage Rings）是两个相交的质子同步加速器环，每个环的周长为942米，八重对称，从1971年到1984年运行了13年。欧洲核子研究中心PS向两个环注入了26 GeV/c的质子束，可以加速到31.4 GeV/c。ISR的物理工作与30-40 A的光束超过40-60小时，其超导低β插入的亮度为1031-1032 cm-2 s-1。ISR展示了对撞机束流物理的实用性，同时催化了加速器技术和工艺的快速发展。
Applications of Particle Accelerators
本讲座介绍全球粒子加速器多应用于非粒子物理领域的现状，涵盖其在多领域的用途及不同规模的技术，并探讨其社会应用面临的挑战。
A double multi-turn injection scheme for generating mixed helium and carbon ion beams at medical synchrotron facilities
针对强子治疗中碳离子束在线射程验证需求，提出双多圈注入方案在医用同步加速器中产生混合氦碳离子束，首次在MedAustron设施实现并验证其可行性，为临床应用提供技术基础。
Three-flavour oscillations with accelerator neutrino beams
由于加速器中微子束实验的重要贡献，三味中微子振荡范式在粒子物理学中得到了很好的建立。本文综述了$θ_{13}$发现后这些实验对大质量中微子物理学的最重要贡献，并展望了这一活跃研究领域的未来前景。特别强调了高功率束的技术挑战和T2 K、OPERA、ICARUS和NO $ν$ A的振荡结果。我们详细讨论了加速器中微子实验在中微子物理精确时代的作用，鉴于DUNE和Hyper-Kamiokande，系统的不确定性降低计划和新的束流设施的发展。
White Paper on DOE-HEP Accelerator Modeling Science Activities
为了最大限度地发挥计算机建模对未来粒子加速器设计和新加速器技术开发的影响，本白皮书提出了以下基本原理：（a）加强和扩大能源部（DOE）高能物理办公室（HEP）内加速器建模科学的计划活动;（b）增加社区-代码开发的广泛协调和集成。
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