Longitudinal dynamics and tomography in the Tevatron
出于了解束束力的纵向效应的愿望，我们研究了质子和反质子在注入和顶部能量的Tevatron的纵向动力学。捕获纵向剖面的多匝数据以揭示关于振荡频率和聚束分布的变化的信息。层析重建用于创建相空间图，随后用于找到动量分布。质子和反质子束的这些分布的变化也遵循通过操作周期。我们报告有趣的动态和一些意想不到的发现的细节。
2011-08-10 physics.acc-ph
Booster-based beam recycling for swap-out injection at the High Energy Photon Source
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
针对第四代同步辐射光源高电荷退出注入需求，提出HEPS的基于增强器的束流回收方案，验证其可行性并建立高电荷注入运行基础。
2026-08-18 physics.acc-ph
A Realistic Proportional-Integral RF Feedback Model for Longitudinal Beam Dynamics Simulation
National Synchrotron Radiation Laboratory USTC（国家同步辐射实验室 中国科学技术大学）
本文提出了一种用于纵向束流动力学模拟的现实比例-积分射频反馈模型，通过离散化连续电流和刷新腔体电压，提高模拟精度和效率。
2026-01-09 physics.acc-ph
Lattice optimization of the Novosibirsk fourth-generation light source SKIF
讨论了正在新西伯利亚建设的第四代光源SKIF（西伯利亚圆光子源）的磁晶格选择和参数优化。本研究比较了几种基本的晶格单元，以期得到一种具有低发射度和大动态孔径的晶格单元。在束流能量为3GeV、周长为476 m的条件下，得到了自然发射度为72 μ m的SKIF晶格。只有两个六极子系列的水平和垂直动态孔径分别为12mm和3.5mm，能量接受率大于5%。为了检查所找到的解决方案的潜力，我们使用稍微修改的SKIF晶格来设计6 GeV光源，并在1075 m周长和40个直段上达到33 pm的自然发射度。同样，只有两个六极系列保证足够的动态孔径（7毫米水平，4毫米垂直）和能量接受超过5%的简单有效的注入和足够的束流寿命。
2021-07-07 physics.acc-ph
Using a double-frequency RF system to facilitate on-axis beam accumulation in a storage ring
提出了一种在小动态孔径储存环中使用双频射频系统的同轴注入方案。通过改变RF电压，可以创建将用于轴上注入的空RF桶。在注入聚束之后，执行反向RF电压改变过程，并且注入的聚束可以纵向倾倒到主RF桶。该方案允许收获轴上注射的优点，同时仍然执行累积。
2016-01-18 physics.acc-ph
Phase Space Dynamics of Ionization Injection in Plasma Based Accelerators
采用理论和粒子模拟方法研究了等离子体尾流场中电离诱导注入过程中束流相空间的演化。注入过程导致特殊的纵向和横向相位混合，导致最初的快速发射度增长，然后振荡，衰减，并最终缓慢增长到饱和。这种演变的分析理论，包括注入距离（时间），加速距离，尾场结构，和非线性空间电荷力的影响。在低和高空间电荷制度的发射度的公式。通过PIC模拟验证了理论，并获得了良好的协议。这项工作显示了如何超低发射率光束可以使用电离诱导注入产生。
2013-06-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Time-Correlated Single-Photon Counting for versatile longitudinal diagnostics at the MAX IV Laboratory storage rings
MAX IV Laboratory（MAX IV实验室）
MAX IV实验室利用时间相关单光子计数技术提升存储环中电子束团纵向诊断能力，增强同步辐射光源的运行效率。
2025-01-10 physics.acc-ph
Generation of Low Absolute Energy Spread Electron Beams in Laser Wakefield Acceleration Using Tightly Focused Laser through Near-Ionization-Threshold Injection
提出了一种增强的电离注入方案，该方案使用强度接近电离势的紧聚焦激光脉冲来触发失配预等离子体通道中的注入过程，并通过多维粒子模拟进行了研究。该方案的核心思想是通过缩短注入距离来降低俘获光束的能量扩展。我们建立了理论来精确预测注入距离，以及注入原子/离子的电离度，电子产额和电离电荷。找到了注入距离与激光参数和等离子体参数之间的关系，给出了控制注入距离的策略，从而优化了光束的能散。在所提出的模拟例子中，我们已经详细研究了整个注入和加速，并发现一些独特的功能的注入计划，如多聚束注入，独特的纵向相空间分布等。最终的电子束具有相对能量扩展（rms）下降到1.4%，其峰值能量为190 MeV和电荷1.7 pC。束流能散的变化趋势表明，更长的加速时间可以进一步降低能量扩散到小于1%，这可能是与未来的激光等离子体加速器驱动的相干光源相关的应用潜力。
2015-09-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Injection dynamics of direct-laser accelerated electrons in a relativistic transparency regime
采用三维粒子模拟和理论分析相结合的方法，研究了激光直接加速（DLA）过程中电子注入的动力学过程。结果表明，当超强激光脉冲入射到近临界密度或相对论透明等离子体中时，纵向电荷分离电场激发出离子波。离子波调制了局部电场，并作为一组势阱将位于等离子体通道边缘的电子引导到中心区域，随后在中心区域发生DLA，同时指出自生方位磁场通过使电子偏离激光场区域而抑制了电子的注入过程.了解这些物理过程为进一步优化直接激光加速电子束和相关X/γ射线源的特性铺平了道路。
2017-11-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optimization of Design Parameters for SPPC Longitudinal Dynamics
作为CEPC-SPPC项目的第二阶段，SPPC（超级质子-质子对撞机）旨在探索标准模型之外的新物理。SPPC加速器复合体的关键设计目标是达到75 TeV的质心能量，对撞机周长为100 km，并有一个由四个级联加速器组成的注入器链来支持对撞机。作为SPPC概念性研究的重要组成部分，本文对纵向束流动力学进行了系统的研究，包括对撞机内的动力学和复杂的注入链。首先，基于冲击磁铁的技术挑战、每次注入有限的引出能量等各种约束条件，设计了SPPC复合体的束团填充方案;其次，研究了对撞机中纵向动力学的RF方案，以满足亮度要求并减轻相关的不稳定性。高次谐波射频系统（800 MHz）与基本射频系统（400 MHz）一起形成双谐波射频系统，以减轻集体不稳定性，并通过产生较短的聚束来增加亮度。此外，在不同的加速器级的聚束之间的纵向匹配进行了研究，特别注意的空间电荷效应和束流加载效应在两个较低的能量环（p-RCS和MSS），这导致RF方案的优化。获得了一组自洽的SPPC复合体的束流和射频参数。对撞机和注入器链的三个质子同步加速器具有前所未有的特征，因此这项研究展示了未来质子-质子对撞机综合体的样子。
2021-02-02 physics.acc-ph
Simulation of longitudinal Landau damping in bunches with space charge
本文通过粒子跟踪模拟研究空间电荷作用下强子束团纵向偶极模的朗道阻尼损失，发现分支点和阻尼不依赖于远低于实际值的截断参数，并验证了网格与无网格求解器结果。
2024-10-17 physics.acc-ph physics.comp-ph
Generation of Ultrabrilliant Positron Beam via Superponderomotive Injection in Laser Wakefield Acceleration
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Nankai University（南开大学）
该研究提出激光尾场加速中超有质动力注入方法，通过粒子模拟验证产生低发射度多周期正电子束，为超高亮度正电子源提供新型紧凑途径。
2026-08-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Design approach for modern high-current, radio-frequency quadrupole accelerators with low emittance transfer
射频四极加速器经常面临强流束流引起的空间电荷效应的挑战。本研究探讨如何达到高光束透过率、短结构长度及高光束质量的双光束动力学设计。为了避免束流不稳定性引起的发射度转移，所谓的el/et（纵向和横向发射度的比值）= 1.0的设计准则被提出。介绍了该设计准则结合BABBLE/NFSP设计方法在大电流、高频、高注入能量超导加速器中的应用。
2019-06-19 physics.acc-ph
Experiments with low energy ion beam transport into toroidal magnetic fields
本文报告了法兰克福大学设计的仿星器型低能离子存储环中，束流在环形磁场中输运实验的新结果，并讨论了系统的输运与横向注入特性。
2016-06-19 physics.acc-ph
High quality electron bunch generation using a longitudinal density-tailored plasma-based accelerator in the three-dimensional blowout regime
从理论上和粒子模拟中分析了在定制的等离子体密度分布中使用自注入的三维井喷制度中基于等离子体的加速器产生非常高质量的电子聚束（高亮度和低能量扩散）。通过跟踪电子穿过鞘层并被尾流捕获时的轨迹，揭示了导致高质量电子产生的潜在物理机制。详细说明了驱动器的强度和等离子体的密度标度长度如何控制最终的光束质量。三维粒子模拟表明，这一概念有可能产生的光束峰值亮度之间的$10^{20}$和$10^{21}$ $\mathrm{A}/\mathrm{m}^2/\mathrm{rad}^2$和绝对投影能量扩展的$\sim 0.3~\mathrm{MeV}$使用现有的激光或电子束驱动非线性尾场。
2016-10-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High-Harmonic Coherent Pulse Generation in a Storage Ring Using Multiple-Echo-Enabled Harmonic Generation
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Spallation Neutron Source Science Center（散裂中子源科学中心）
本研究提出一种多回声增强谐波生成方案，通过在存储环中连续激发-回声循环，实现多光束线不同波长的高阶谐波相干脉冲生成，显著提升相干辐射效率。
2026-08-26 physics.acc-ph
Betatron emission as a diagnostic for injection and acceleration mechanisms in laser-plasma accelerators
激光等离子体加速器中的Betatron X射线发射是一种有前途的紧凑型源，可以替代传统的X射线源，基于大型机器。除了作为一个潜在的源，对电子感应加速器辐射的精确测量可以揭示关于相对论性激光-等离子体相互作用的重要信息。我们表明，发射长度和位置的X射线发射可以通过放置一个孔掩模靠近源，并通过测量束轮廓的电子感应加速器的X射线辐射远离孔掩模。X射线发射的位置给出了关于等离子体波破碎的信息，从而给出了关于激光非线性传播的信息。此外，纵向延伸的测量有助于确定加速度是否受到泵耗尽或失相效应的限制。在多次进样的情况下，它用于明确检索每次进样在血浆中的位置。这种技术也被用来研究如何，在毛细管放电，放电和激光脉冲之间的延迟的变化影响的相互作用。该研究表明，对于适合激光引导的延迟，X射线发射仅发生在毛细管的后半部分：在前半部分没有电子注入和加速。
2012-11-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Scale Down Experiments for a Stellarator type Magnetostatic Storage Ring
在法兰克福大学提出的低能离子储存环的框架内，在EPAC 08 [1]中首次描述了环形磁体中的束流传输实验。为了设计出纵向闭合磁场水平达6-8 T的蓄能环，需要进行两个室温30 °环的实验。该试验装置的目的是开发一个环形喷射系统。用于实验的初级束线已于2009年安装并成功投入使用。安装了用于离子束检测的特殊探针。这种模块化的技术允许在线诊断的离子束沿束path. In本文中，我们提出了新的结果束传输实验和讨论该系统的传输和横向束注入性能。
2016-06-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Two-chamber gas target for laser-plasma accelerator electron source
本文提出一种连续气流双腔气体靶原型，结合数值流体建模与测试台评估等离子体密度分布和部件寿命，以提升激光尾波场加速器重复频率与电子束稳定性。
2023-09-21 physics.acc-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Generation of topologically complex three-dimensional electron beams in a plasma photocathode
在等离子体加速中，激光触发电离注入是一种很有前途的产生可控高质量电子的方法。我们表明，电子电离注入到一个完全非线性的等离子体波尾流使用的激光脉冲组成的一个或多个拉盖尔-高斯模式的自旋和轨道角动量的组合可以产生异国情调的三维（3D）空间分布的高质量的相对论性电子。与相位相关的剩余动量和电离电子的初始位置被编码到它们最终的相空间分布中，导致复杂的时空结构。该结构是由于电子注入后立即在尾流中的电子的横向（电子感应加速器）和纵向（相位滑移和能量增益）动力学而形成的。理论分析和三维仿真验证了这种映射过程导致这些复杂拓扑光束的产生。这些光束可以触发新的光束-等离子体相互作用，以及产生相干辐射与轨道角动量时发送通过谐振波荡器。
2021-09-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
