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
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
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
Rotating system for four-dimensional transverse rms-emittance measurements
横向四维梁均方根参数的知识对于涉及耦合两个横向自由度（平面）的晶格单元的应用是必不可少的。特别感兴趣的是去除平面间的相关性，以减少投影发射度。一个专用的发射度测量旋转系统（ROSE）已被提出，开发，并成功地委托，以充分确定四维光束矩阵。该装置已被用于在GSI的高电荷注入器（HLI）使用的束线，这是由一个斜四极三重态，一个正常的四极偶极子，和ROSE。本文报道了1.4MeV/u ~（83）Kr 13+离子束的数学算法、测量和结果。
2016-04-07 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
Aberration Corrected Emittance Exchange
发射度交换（EEX）的充分利用要求复杂成像系统的无像差性能，所述复杂成像系统包括有源射频（RF）元件，所述有源射频（RF）元件可以增加时间失真。我们调查的EEX线的性能，其中交换发生在两个维度之间的归一化发射度不同的多个数量级。使用具有五个单元RF偏转器腔的双狗腿发射度交换设置将横向发射度交换到纵向维度。对四个最主要的像差进行像差校正。这些包括用位于纵向和横向发射度耦合处的高阶磁光元件校正的时间像差。我们证明了发射度相差四个数量级的EEX线的无像差性能，\textit{i.e.}初始横向发射度为1 μ m-rad与纵向发射度为10 nm-rad交换。
2015-04-23 physics.acc-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
Transverse beam instabilities in low-emittance booster synchrotrons
针对第四代光源低发射度增强器的横向束流不稳定性问题，以SOLEIL II增强器为对象开展数值研究，验证了朗道阻尼的抑制作用、纵向阻尼的横向扩散效应，还发现了高能锯齿不稳定性及宽带阻抗的关键作用。
2025-08-01 physics.acc-ph
Overestimation of thermal emittance in solenoid scans due to coupled transverse motion
螺线管扫描法是一种广泛应用于光阴极电子枪热发射度现场测量的方法。这种方法的普及是由于它的简单和方便，因为所有的射频光阴极枪配备了发射度补偿螺线管。本文表明，螺线管扫描测量高估的热发射度在普通的测量配置，由于弱四极场（存在于射频枪或枪螺线管），然后在螺线管旋转。这种耦合的横向动力学像差引入了光束的水平和垂直运动之间的相关性，导致测量的2D横向发射度增加，从而高估了热发射度。采用解析表达式和数值模拟方法系统地研究了这种效应。这些研究进行了实验验证，使用L波段1.6细胞的射频光阴极枪与碲化铯阴极，这表明热发射率高估35%的均方根激光光斑尺寸为2.7毫米。该文件的结论表明，可以通过使用四极磁铁校正器，包括一对正常和斜四极磁铁，提高螺线管扫描的精度。
2018-12-25 physics.acc-ph
Design Guideline for Minimizing Space-Charge-Induced Emittance Growth
空间电荷诱导发射度增长是低能高强度直线加速器设计中的一个重要问题。引入均分原理，通过消除横向自由度和纵向自由度之间的自由能，减小空间电荷引起的发射度增长。在这项研究中，提出了一个不同的设计指导方针。建议保持纵向发射度与横向发射度的比值在1左右，并利用低发射度传输来最小化发射度增长。并以一台强流双光子加速器为例，对两种设计方法进行了比较。
2021-05-17 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
Manipulation of transverse emittances in circular accelerators by crossing non-linear 2D resonances
在圆形加速器中控制带电粒子束横向动力学中的非线性效应为控制某些束流特性开辟了新的可能性。通过跨越稳定的一维非线性共振进行光束分裂是CERN质子同步加速器常规操作的一部分。光束在水平面上创建的稳定岛内进行捕获和传输，以允许多圈提取到超级质子同步加速器，光束用于固定目标实验。该过程仅作用于水平束流发射度，引起其初始值的减小。在本文中，我们提出了一个概括的这种方法，其中两个横向平面所提出的技术的影响。我们将详细讨论如何操纵的横向发射度通过一个受控的交叉的2D非线性谐振。新的技术将通过讨论的哈密顿模型的理论分析，以及使用更现实的非线性辛映射模拟所提出的操作的性能。
2022-02-09 physics.acc-ph
Conversion of a transverse density modulation into a longitudinal phase space modulation using an emittance exchange technique
我们报告的实验，以产生一个训练的亚皮秒微聚束使用横向到纵向的发射度交换技术。通过转换使用多狭缝掩模产生的初始水平调制来完成纵向相位空间上的调制的生成。初步的实验数据清楚地表明了转化过程。到目前为止，只测量了最终的能量调制。然而，数值模拟，在定性的协议与测量，表明转换过程中也应该引入一个时间调制。
2010-03-16 physics.acc-ph
Single shot cathode transverse momentum imaging in high brightness photoinjectors
在现有技术的光电注入器电子源中，来自光电发射的热发射度主导最终注入器发射度。因此，低热发射阴极的开发和诊断是非常重要的。传统的热发射度测量的高梯度枪是耗时的，因此，热发射度不经常测量的量子效率在光电阴极的寿命期间，虽然两者都是重要的性能的光电注入器优化。本文介绍了光电横向动量的Single Shot测量方法，热发射率单位均方根激光光斑尺寸，提出了光阴极射频枪。通过调整电子枪螺线管聚焦，阴极处的电子横动量被成像到下游屏幕，这使得能够进行光电子横动量的均方根值和详细光谱的Single Shot测量。这两个模拟和原理实验的证明报告。
2020-02-17 physics.acc-ph
Transverse emittance measurements on an S-band photoinjector rf electron gun
使用SASE自由电子激光产生短脉冲、相干X射线的拟议第四代光源需要高亮度电子源的演示。SLAC的枪测试设施（GTF）是为了测试SLAC拟议的直线加速器相干光源的高亮度光源而建造的。横向发射度的测量是在近30 MeV的YAG屏幕上使用四极扫描技术通过测量光斑尺寸。当电荷从50 pC增加到350 pC时，使用2 ps FWHM的激光脉冲宽度测量发射度从1 mm-mrad变化到3.5 mm-mrad。测量结果与使用LANL版本的PARMELA的模拟结果吻合良好。
2001-11-03 physics.acc-ph
Centripetal Transverse Wakefield in Relativistic Beam
作者在文献[1]中研究了相对论梁中横向自引力的影响。然而，[1]的分析遗漏了一个重要的观察结果，导致了对束流通过长偏转磁体时发射度增长的错误估计。我们在这里纠正这种分析。特别是，我们得出的结论是，由于在一个长的弯曲的横向自作用力的发射度增长总是远远小于由于纵向相干同步辐射（CSR）尾流的发射度增长。
2019-02-10 physics.acc-ph
Wedge Absorbers In Final Cooling For A High-Energy High Luminosity Lepton Collider
高能量μ子对撞机方案需要最终冷却系统，该系统将横向发射度降低到约25微米（归一化），同时允许纵向发射度增加。通过模拟证实，在容易实现的配置中，使用高场微透镜（或Li透镜）的电离冷却可以将横向发射度降低到~100微米。使这些μ子束以~100 MeV/c通过cm大小的金刚石楔可以将横向发射度降低到~25微米，同时将纵向发射度增加~25倍。实施将需要出射光束到下游加速系统的光学匹配。
2017-04-25 physics.acc-ph
Transverse beam emittance measurement by undulator radiation power noise
储存环中非相干自发同步辐射的匝间功率起伏一般取决于电子束团的6D相空间分布。在某些情况下，如果只有一个参数的分布是未知的，这个参数可以确定从这些功率波动的测量幅度。在这封信中，我们报告了一个绝对测量（没有自由参数或校准）的一个小的垂直发射度（5- 15 nm rms）的平光束的这种方法，在条件下，当它是无法分辨的常规同步加速器光束尺寸监测器。
2021-02-25 physics.acc-ph
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
Emittance increase caused by core depletion in collisions
本文提出了一种新的效应，它改变了圆对撞机中对撞束流运行时的发射度。如果初始横向分布为高斯分布，则粒子在束芯中的碰撞概率比在束尾中的碰撞概率高得多。当小振幅粒子被移除时，剩余的粒子因此具有较大的横向发射度。这种效应被称为核心耗尽，可能会导致光度下降。一个近似的分析模型来研究的效果和基准对多粒子跟踪模拟。最后计算了欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）中铅束团的强度和发射度随时间的演化，并考虑了碰撞以外的其它过程。计算结果表明，如果考虑到地核贫化，积分亮度将下降3- 4%。实验次数越多，纤芯耗尽导致横向发射度越大。一旦大型强子对撞机投入运行，这一观测结果就可以与实验数据进行核对。
2009-11-30 physics.acc-ph
Transverse Beam Envelope Measurements and the Limitations of the 3-Screen Emittance Method for Space-Charge Dominated Beams
在其正常操作模式下，阿贡尾波场加速器设施使用高电荷（10-100 nC）、短脉冲（3-5 psec）驱动聚束来激发各种慢波结构中的高梯度加速场。为了产生这一束，我们设计了一个1.5细胞，L波段，射频光阴极枪发射补偿螺线管，以提供最佳的性能在高电荷，它最近已完成调试。最近，我们已经开始研究使用这种枪在高亮度，低电荷的操作模式，与电荷等于约1 nC，高精度测量尾流场的可能性。两个相关的测量报告在本文中：（1）测量的横向束包络进行比较，预测从束流动力学代码PARMELA;和（2）调查使用修改后的3屏幕发射度测量方法，使用的束包络模型，包括空间电荷和发射度的影响。这两个测量是为1 nC，8兆电子伏的光束在漂移区直接以下的射频光阴极枪。
2004-10-01 physics.acc-ph
Transverse emittance
本章定义了横向发射度的概念，并介绍了最常用的测量技术。
2020-05-12 physics.acc-ph physics.app-ph physics.ins-det
Predicting the transverse emittance of space charge dominated beams using the phase advance scan technique and a fully connected neural network
带电粒子束的横向发射度是许多加速器应用的重要品质因数，例如超快电子衍射、自由电子激光和一般的新紧凑加速器概念的操作。确定横向发射度的最容易实现的方法之一是使用聚焦元件和屏幕的相位超前扫描方法。该方法已被证明在热状态下工作良好。然而，在空间电荷占主导地位的层流制度，该计划变得难以应用，因为缺乏一个封闭的描述束包络包括空间电荷的影响。此外，为了确保准确的结果，必须满足某些数学以及光束线设计标准。在这项工作中，我们表明，即使在不符合这些标准的设置中，也可以使用全连接神经网络（FCNN）来分析相位超前扫描数据。在模拟研究中，我们通过将其与基于波束包络方程的传统拟合例程进行比较来评估FCNN的性能。随后，我们使用预先训练的FCNN来评估测量的相位超前扫描数据，最终与数值模拟产生更好的一致性。为了解决确认偏差的问题，我们采用额外的基于掩模的发射度测量技术。
2022-05-23 physics.acc-ph
Emittance growth mechanisms in the Tevatron beams
在这篇文章中，我们提出了在Tevatron束的发射度增长测量的结果。导致横向和纵向扩散的几种机制进行了分析，估计他们的贡献。
2012-04-26 physics.acc-ph
Final Cooling for a High-Energy High-Luminosity Lepton Collider
高能μ子对撞机方案需要一个“最终冷却”系统，该系统将横向发射度降低约10倍，同时允许纵向发射度增加。基线方法具有低能量的横向冷却内的高场超导体，与强烈的纵向加热。这种方法和它最近的模拟进行了讨论。更明确地包括发射交换的替代方法也被提出。圆到平束变换、横向切片和纵向聚束聚结是替代方法的可能组成部分。基于楔的发射度交换可以提供大部分所需的横向冷却和纵向加热。Li透镜和四极聚焦系统也可以提供大部分所需的最终冷却。
2016-12-28 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
Design of a resonant slow extraction from low emittance electron booster rings using transverse resonance island buckets
本研究基于RF-KO方案结合TRIB光学结构设计低发射度电子增强器共振慢引出系统，针对DESY增强器升级需求验证，模拟实现90%以上引出效率，可为HEP光束线提供高能电子束。
2024-11-13 physics.acc-ph
Measurement of transverse beam emittance of split beams for the CERN Proton Synchrotron Multi-Turn Extraction
穿过水平非线性共振是可用于将束分裂成若干子束的方法，其目标是从圆形粒子加速器执行多匝提取。这种方法已在欧洲核子研究中心质子同步加速器中成功实施，并经常用于在超级质子同步加速器中产生用于固定目标物理学的高强度质子束。最近，由于金刚石探测器的部署，最初安装用于监测提取时的束流损失，因此可以在提取之前测量分裂束的水平束流发射度。这是第一次尝试对分裂光束进行发射度测量，即在高度非线性光束动力学的情况下。在本文中，该技术的介绍和应用的实验数据的分析，并详细讨论。这一结果是必不可少的分裂过程的性能评估和进一步的性能改进的设计。
2022-11-28 physics.acc-ph
Analysis of photoinjector transverse phase space in action and phase coordinates
光电注入器是X射线自由电子激光（XFEL）的主要高亮度电子源。降低光子注入器发射度是提高XFEL激光性能的关键之一，因此精确测量发射度至关重要。众所周知，均方根发射度对相空间中粒子分布的低强度拖尾非常敏感，其测量依赖于信噪比和图像处理过程。这种敏感性使得对束横向亮度的解释具有挑战性，从而导致不同的发射度定义以减少尾部粒子的影响。本文从理论模型和实验两个方面对横向相空间进行了作用和相坐标分析，为束芯亮度的计算提供了一种更为直观的方法。
2022-02-18 physics.acc-ph
Demonstration of Cathode Emittance Dominated High Bunch Charge Beams in a DC gun-based Photoinjector
我们提出的结果的横向发射度和纵向电流分布测量的高聚束电荷（大于或等于100 pC）在DC枪为基础的康奈尔能量恢复直线加速器光注入器产生的光束。特别是，我们表明，阴极热和核心束流发射度占主导地位的最终95%和核心发射度测量在9-9.5兆电子伏。此外，我们展示了优化的3D空间电荷模拟和测量之间的良好协议，并表明横向激光分布的质量限制了最佳的模拟和测量的发射度。这些结果，以前认为只有用RF枪才能实现，表明基于DC枪的光注入器能够提供具有足够的单聚束电荷和光束质量的光束，适用于许多当前和下一代加速器项目，例如能量恢复直线加速器（ERL）和自由电子激光（FEL）。
2015-01-16 physics.acc-ph
Corrections for systematic errors in slit-profiler transverse phase space measurements
Deutsches Elektronen Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）
本文研究了slit-profiler方法在测量横向相空间时的系统误差，并通过模拟和实验验证了修正方法。
2026-01-23 physics.acc-ph
Experimental demonstration of the correction of coupled transverse dynamics aberration in an rf photoinjector
在校正各种像差后，产生的低横向发射度电子束团接近光阴极的热发射度。最近，耦合横向动力学像差被理论上确定为发射度增长的重要来源，并且提出了用于消除其的校正器磁体[D. H. Dowell，F. Zhou和J. Schmerge，PRAB 21，010101（2018）]。当光束获得非对称分布时，该像差出现，然后光束相对于横向参考轴旋转，从而在垂直和水平平面中引入相关性。这种不对称性是由射频电子枪或发射度补偿螺线管中的弱四极场引入的，而旋转是由螺线管引起的。这封信提出了一个实验研究的耦合横向动力学像差的射频光注入器，并演示了它的消除由一个正常的和一个斜四极组成的四极校正。实验结果与理论预测和数值模拟吻合较好。研究还表明，低电荷束的发射率可以保存在其热值，这是1.05毫米mrad/mm，碲化铯光电阴极和248 nm紫外激光器的运输过程中。
2019-02-14 physics.acc-ph
Study on the injection optimization and transverse coupling for CSNS/RCS
中国超导中子源注入系统采用H-剥离相空间涂敷法，用小发射度的直线加速器束流填充大环形接受腔。研究了不同注入参数（如注入发射度、开始注入时间、扭转参数和动量分布）下，注入过程中发射度的变化、束流损失和准直效率，得到了最佳注入参数。此外，还对影响发射度演化和束流损失的相空间涂敷方案进行了数值模拟，得到了相空间涂敷的优化范围。注入凸点的电源会产生抖动，并给出了抖动效应。为了研究横向耦合，研究了不同的电子感应加速器调谐和动量扩散的注入过程。
2012-10-17 physics.acc-ph
Emittance Mapping in rf Guns
本文探讨了射频电子枪中束团尺寸、梯度、电荷与MTE对发射度和亮度的影响，发现梯度与束团纵横比间存在实现最高亮度的通用关系，为发射度预测的快速映射方法提供了基础。
2023-11-28 physics.acc-ph
New Approaches to Final Cooling
高能μ子对撞机方案需要一个“最终冷却”系统，该系统将横向发射度降低约10倍，同时允许纵向发射度增加。基线方法具有低能量的横向冷却内的高场超导体，与强烈的纵向加热。这种方法和它最近的模拟进行了讨论。更明确地包括发射交换的替代方法也被提出。圆到平的光束变换，横向切片，和纵向聚束聚结是替代方法的可能组成部分。一个更明确的理解螺线管冷却梁动力学介绍。
2015-02-09 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
Controlling Electron-Beam Emittance Partitioning for Future X-Ray Light Sources
出于对未来光源的发射度要求，我们展示了如何引入横向相关性来创建具有大发射度不对称性的光束。这个概念概括了一个平束变换的一个关键方面，它引入了横向平面之间的初始相关性，系统与初始的横向相关性。我们提出了一个本征发射度的形式主义来分析这样的系统。我们通过分析从利用具有倾斜脉冲前沿的激光的光电注入器发射的电子束来说明该方法。这种方法可以用来设计束传输系统，实现非常横向明亮的电子束。
2010-10-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Four-dimensional emittance measurement at the Spallation Neutron Source
具有椭圆横向剖面、均匀电荷密度和小横向四维（4D）发射度的滑行强子束可以在多种情况下提高加速器性能。一种产生这种分布的相空间绘制方法正在Spanish中子源（SNS）收集器环中进行测试。这些努力的一个关键组成部分是在积累过程中测量光束的4D发射率。可以通过两种方式从测量的光束轮廓重建4D发射度：在多光学器件方法中，重建和测量位置之间的光学器件是变化的;在固定光学器件方法中，使用多个测量位置而不修改光学器件。固定光学方法更快，但可能导致重建的4D发射度的大的不确定性。在本文中，我们实现了一个变种的多光学方法使用四个可用的线扫描仪附近的SNS目标。我们还修改了线扫描器区域以降低固定光学方法的不确定性。然后，我们证明了有用的固定光学方法重建的4D发射度的演变过程中积累在SNS环。
2022-07-24 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
Calculation of the effect of slit size on emittance measurements made by a two-slit scanner
平行狭缝-狭缝装置通常用于测量粒子束的横向发射度，用前狭缝选择束的一部分，用后狭缝测量角分布。本文计算了入射光束为高斯空间分布和角分布时，有限狭缝尺寸对测量发射度和Twiss函数的影响。导出了由测量值恢复真实发射度的公式。
2016-01-11 physics.acc-ph
Demonstration of a laserwire emittance scanner for the CERN LINAC4 H- Beam
一种非侵入性的、紧凑的激光丝系统已经被开发出来用于测量H束的横向发射度，并且已经在欧洲核子研究中心的LHC的新LINAC 4注入器上进行了演示。来自低功率脉冲激光源的光通过光纤传送以与H光束碰撞，其中一部分被中和，然后被下游的金刚石检测器拦截。将聚焦的激光扫描穿过H-光束并测量光中和颗粒的分布使得能够重建横向发射度。用激光线测量了LINAC 4调试过程中3 MeV束流的垂直相空间分布，并用常规的狭缝和网格法进行了验证。
2015-11-17 physics.acc-ph
Suppression of the emittance growth induced by coherent synchrotron radiation in triple-bend achromats
在束团长度短、峰值电流大的高亮度光源和直线对撞机中，弯曲路径上的相干同步辐射（CSR）效应对横向发射度的稀释起着重要作用。抑制由CSR引起的发射度增长对于保持光束质量和帮助改善机器性能是至关重要的。结果表明，双弯消色差透镜（DBA）中的CSR效应可以用二维点反冲分析方法进行分析。本文应用该方法分析了能量恢复直线加速器光学设计中常用的对称布局三弯消色差透镜的CSR效应。给出了消除CSR线性效应的条件，并通过数值模拟进行了验证。结果表明，在此条件下，束流的发射度可以保持不变，并且在很大程度上对束流初始横向相空间分布的起伏有很高的容忍度。
2014-12-16 physics.acc-ph
Enhanced Emittance Evaluation using 2D Transverse Phase Space Distributions, High Resolution Image Denoising, and Deep Learning
IPHC, CNRS Nucléaire et Particules, Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学 IPHC 核与粒子物理研究所）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Sorbonne Université（索邦大学）
本文提出基于深度学习的新型工具，通过高分辨率图像去噪和相空间分布分析，提升束流发射量测量精度，适用于高动态范围的束流诊断。
2026-03-09 physics.acc-ph
Low emittance lattice cell with large dynamic aperture
具有大动态孔径的低发射度晶格单元是极低发射度储存环发展的关键。众所周知，在理想情况下的踢式磁体中，由负恒等矩阵Transformer连接的一对相同的六极子提供无限大的动态孔径。虽然有限的sextupole长度降低孔径，它仍然是足够大的，在这份报告中，我们讨论的低发射度晶格细胞的发展提供的-I条件的水平和垂直色sextupole。这种单元可以用作不同发射度和长度的晶格的模块。作为一个例子，我们开发了一个3GeV的10 pm发射度存储环，并研究了它的横向动态孔径。
2014-05-30 physics.acc-ph
Emittance-preserving acceleration of high-quality positron beams using warm plasma filaments
本研究通过三维粒子网格模拟，证明利用温等离子体使横向尾场线性化，可将几十纳米发射度正电子束的发射度保持到百分之一，而微米发射度束则增长百分之十，从而提升束质量。
2023-11-13 physics.acc-ph physics.plasm-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
Experimental Proof of Adjustable Single-Knob Ion Beam Emittance Partitioning
加速器的性能得益于通过平面耦合的相空间剪裁。先前应用的技术在三个平面之间交换发射度，但是可用发射度的集合是固定的。与这些发射度交换场景相反，这里提出的发射度转移场景允许任意改变发射度的集合，只要保持发射度的乘积即可。这封信是关于第一次沿离子束线横向发射度转移的实验演示。通过设置一个单一的磁场值来选择传输量。在传输线的出口处的最终不相关和重新划分的光束的斜率函数（β）和斜率（α）不取决于传输量。
2014-10-27 physics.acc-ph
Expressing Properties of BPM Measurement System in Terms of Error Emittance and Error Twiss Parameters
我们表明，光束位置监测器（BPM）系统设计用于测量横向和能量束抖动的属性可以描述在通常的加速器物理概念的发射度，能量扩散，色散和电子感应加速器功能。此外，利用Courant-Snyder二次型作为误差估计，我们引入了标量目标函数，它可以作为BPM测量系统的设计准则，具有所需的性能。
2011-05-11 physics.acc-ph
Halo Coupling and Cleaning by a Space Charge Resonance in High Intensity Beams
结果表明，强流束的空间电荷赝八极子驱动的差共振不仅耦合束芯发射度，还导致束晕中的发射度交换，这与强流加速器中的束流损失有关.关于直线加速器，“主共振”kz/kxy =1（对应于圆形加速器中的蒙塔古共振2 Qx-2 Qy =0）可导致平面之间的晕圈的这种耦合和转移。即使芯发射度（rms）完全相等或几乎相等，也可能发生横向晕耦合到纵向平面（反之亦然）。这个晕轮论证证明了在直线加速器设计中的额外谨慎，包括考虑避免均分设计。然而，与此同时，该机制也可以通过将晕圈从纵向平面耦合到横向平面（其中局部刮擦是可访问的）中而有资格作为主动动态晕圈清洁方案。我们提出了半解析发射度耦合率，并表明，以前开发的直线加速器的核心稳定性图表可以扩展-使用的纵向横向晕发射度比-以表明其他地区的晕耦合可能是重要的。
2013-05-07 physics.acc-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
Experimental study of coherent synchrotron radiation in the emittance exchange line at the A0-photoinjector
下一代加速器将需要高电流、低发射度、低能量扩散的束流。这种加速器将采用先进的束流调节系统，如发射度交换器来操纵高亮度束流。费米实验室A0光注入器的目标之一是研究横向到纵向发射度交换原理。相干同步辐射会限制发射度交换器的高电流操作。本文报道了在A0光注入器上对发射度交换线相干同步辐射（CSR）的初步实验和模拟研究。
2012-02-09 physics.acc-ph
Transverse emittance dilution due to coupler kicks in linear accelerators
低发射度直线加速器设计中的一个主要问题是保持束流发射度。在这里，我们讨论一个可能的源发射度稀释，耦合器踢，由于横向电磁场的加速腔的直线加速器所造成的功率耦合器的几何形状。除了发射度的增长，耦合器反冲也产生轨道畸变。通常的看法是，通过使用彼此相对安装的每个腔的两个耦合器，或者通过使连续腔的耦合器从射束管的上方到下方交替，以便消除每个单独的反冲，可以大大减少来自耦合器反冲的发射度增长。因此，我们分析交替耦合器放置的后果。我们在这里表明，对于足够大的Q值，交替耦合器的位置从之前到之后的腔导致取消的轨道失真，但不是发射度的增长，而交替耦合器的位置从之前和上方到后面和下方的腔取消的发射度的增长，但不是轨道失真。即使每个腔单独失谐，例如通过颤噪效应，这些补偿也保持不变。所研究的用于减少耦合器反冲的另一有效方法是耦合器反冲的相位的优化。该技术与耦合器几何形状无关，但依赖于在波峰上操作。研究的最后一项技术是对称化的腔体几何形状的耦合器区域中添加了一个短截线相对的耦合器，这降低了离轴场的振幅，因此是有效的离峰加速以及。我们展示了这些技术的应用程序的能量回收直线加速器（ERL）计划在康奈尔大学。
2007-09-06 physics.acc-ph physics.comp-ph
Beam shaping using an ultra-high vacuum multileaf collimator and emittance exchange beamline
我们报告了一个多叶准直器（MLC）的带电粒子束，独立驱动的钨条，可以选择性地散射不需要的粒子的基础上的发展。MLC与发射度交换束线结合使用，以快速产生高度可变的纵向聚束轮廓。开发的MLC由40个独立的叶片组成，叶片宽2 mm，最大可移动10 mm，并在超高真空环境中运行，通过磁耦合驱动等新功能实现。在阿贡韦克菲尔德加速器进行了一项实验，以测试功能，该加速器以前在发射度交换光束线之前使用不灵活的激光切割掩模进行光束整形。该实验证明了无数的横向掩模轮廓，如在MLC的闪烁体下游测量的，以及发射度交换后的相应纵向轮廓，如使用横向偏转腔测量的。在掩模形状之间的快速变化使得能够快速执行各种实验，而没有与传统方法相关的停机时间。MLC的许多自由度可以使用前馈控制和先进的机器学习方法来优化实验品质因数。
2022-10-05 physics.acc-ph
