Measuring Orbit Responses with Oscillating Trajectories in the Fermilab Linac
本文介绍了一种在费米实验室直线加速器中通过振荡多达19个校正器电流并利用频域分析来记录轨道响应的技术，该方法能提供更快且抗漂移的测量，以辅助加速器光学分析和机器调谐。
2025-09-16 physics.acc-ph
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。
2024-07-24 physics.acc-ph
Radiation Shielding Analysis for the PIP-II Linac at Fermilab
质子改进计划II（PIP-II）[1]是费米实验室开发的，为实验室的实验提供强大的质子束。一个800兆电子伏的超导直线加速器-该项目的核心-目前正在建设中的巴达维亚，伊利诺伊州（美国）。完成后，超导直线加速器将成为费米实验室长基线中微子设施（LBNF）所需的1.2 MW（第1阶段）和2.4 MW（第2阶段）质子束的起点[2]。由于在加速器部件中不可避免地损失一部分束流，在正常运行和事故期间，在加速器隧道中将产生一定水平的辐射。本文研究加速器装置的辐射屏蔽设计。
2023-01-19 physics.acc-ph
An 8 GEV Linac As The Booster Replacement In The Fermilab Power Upgrade
本文提出用8 GeV脉冲SRF直线加速器替代费米实验室Booster，承接PIP-II束流并经650 MHz与1300 MHz两级加速，使供给DUNE的MI功率超过2.5 MW。
2022-08-24 physics.acc-ph
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。
2023-05-23 physics.acc-ph
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。
2015-02-05 physics.acc-ph
Emittance and Phase Space Tomography for the Fermilab Linac
费米实验室直线加速器通过专门设计的光束线向MuCool测试区实验大厅提供可变强度的400 MeV光束，以便于测量直线加速器的束流发射度和特性。一个10米，无色散和无磁直线利用上游四极聚焦三重结合必要的直光束诊断，以充分表征横向光束特性。由于直线加速器不产生严格的椭圆相空间，必须对轮廓数据执行层析成像以检索相空间中的实际粒子分布。这是通过使用上游三元组的不同腰部聚焦条件旋转相空间分布并执行轮廓数据的去卷积来实现的。此处报告了使用此诊断部分的初步测量结果。
2013-01-28 physics.acc-ph
Notes on the design of experiments and beam diagnostics with synchrotron light detected by a gated photomultiplier for the Fermilab superconducting electron linac and for the Integrable Optics Test Accelerator (IOTA)
我们概述了在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施和集成光学测试加速器（IOTA）的电子直线加速器的束流实验的设计，基于同步光发射的电子在弯曲偶极子，检测与门控微通道板光电倍增管（MCP-PMT）。该系统既可用于射束诊断（例如，具有全动态范围的光束强度、逐圈光束振动等）以及用于科学实验，例如直接观察储存环中单个电子发射的辐射的时间结构。在电子直线加速器的下游端和IOTA环中的光子脉冲和光谱之间的相似性允许在直线加速器的调试期间测试装置。
2017-11-08 physics.acc-ph
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。
2018-06-14 physics.acc-ph
Measurements of the Beam Longitudinal Properties in the Fermilab Linac
本研究通过BSM、BPM和WS测量Fermilab直线加速器400MeV H$^-$束流纵向参数，结合模拟推导纵向发射度和Courant-Snyder参数。
2025-09-16 physics.acc-ph
Beam Phase Space Tomography at FAST Electron Linac at Fermilab
FAST直线加速器已于2017年投入使用。该装置的实验计划需要具有良好定义的属性的高质量光束。光电注入器处的螺线管场、激光光斑形状、空间电荷力和其他效应可以扭曲光束分布并引入耦合。这项工作提出了一个耦合的4D情况下的束相空间层析成像的结果。将射束在两个平面中旋转180度，其中七个四边形，并且来自YaG屏幕的图像用于执行射束分布的基于SVD的重建。
2018-11-09 physics.acc-ph
LLRF System for the Fermilab PIP-II Superconducting LINAC
本文介绍费米实验室PIP-II 800 MEV超导直线加速器的LLRF系统设计，涵盖125个射频腔的场强与共振控制，处于最终设计评审阶段，并描述了测试性能。
2023-11-10 physics.acc-ph
Reconstruction of Beam Transverse Parameters in the Fermilab Side-Coupled Linac Using a Normalized Coordinate Framework
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文提出一种归一化坐标框架，用于在费米实验室边耦合直线加速器中重建束流横向参数，该方法可最大化丝扫描器测量信息，并适用于复杂光学条件下的束流二阶矩重建。
2026-09-18 physics.acc-ph
Automated RF Phase Adjustment for Beam Stabilization in the Fermilab Linac
本研究提出基于机器学习的自动射频相位调整方法，利用合成数据增强模型训练，实现费米实验室直线加速器中束流稳定性的自动化校正。
2025-11-24 physics.acc-ph
Upgrade to Fixed and Translating Scintillation-based Loss Detector System in the Fermilab Drift Tube Linac
本文介绍了费米实验室漂移管直线加速器基于闪烁体的损耗检测系统升级，通过改进信号处理、数字化和远程操作实现更精确的束流监测和性能评估。
2025-11-21 physics.acc-ph
LLRF System Analysis for the Fermilab PIP-II Superconducting LINAC
本文分析费米实验室PIP-II超导直线加速器LLRF系统架构，评估其反馈增益极限，确保满足125个腔体的场幅与相位调节要求。
2025-10-27 physics.acc-ph
The Linac Laser Notcher For The Fermilab Booster
在同步加速器机器中，束流提取是通过隔板和冲击磁铁的组合来完成的，这些磁铁将束流从加速器偏转到另一个加速器。理想情况下，冲击场必须在射束聚束之间上升/下降。然而，实际上，在射束脉冲上创建有意的无射束时间区域（aka“陷波”）以确保可以以最小的损耗提取射束。在费米实验室助推器的情况下，通过使用快速反冲器在加速器隧道内的屏蔽准直区域中沉积光束，在注入能量附近的环中产生凹口。随着射束功率的增加，期望以尽可能低的能量产生该凹口以使激活最小化。费米实验室质子改进计划（PIP）启动了一个研发项目，以建立一个激光系统，在750 keV的直线加速器光束脉冲内创建凹口。本次演讲将描述激光开槽机的概念，并讨论我们的现状，调试结果和未来计划。
2017-04-13 physics.acc-ph
An optical and terahertz instrumentation system at the FAST linac at Fermilab
FAST是费米实验室的一个设施，包括一个光电注入器，两个超导捕获腔，一个超导ILC式低温振荡器，以及一个用于研究非线性可积分束流光学的小环，称为IOTA。本文讨论了布局的光学传输系统，提供光辐射的外部位于条纹相机束长度测量，和太赫兹辐射的马丁-普普莱特干涉仪，束长度测量。它接受来自两个同步辐射端口的辐射在一个弯道聚束压缩机和衍射/过渡辐射屏下游的压缩机。它还可以从光谱仪磁体之后的过渡辐射屏或YAG屏获取信号，以测量能量-时间相关性。将介绍条纹相机和马丁-普普莱特的初步结果。
2018-03-02 physics.acc-ph
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）。
2012-09-25 physics.acc-ph
Commissioning and Operation of FAST Electron Linac at Fermilab
我们报告了费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的1.3 GHz超导RF电子直线加速器的束流调试和首次运行的结果。直线加速器的建设已经完成，机器于2017年投入使用。在ILC型SRF低温装置上获得了最大束流总能量约300 MeV，能量增益为250 MeV的记录。调整光注入器以产生频率为3 MHz、重复率为1 Hz的200 pC聚束串。本报告描述了机器调试的各个方面，例如SRF低温恒温器的调谐和束流光学优化。我们还提出了在两个月的运行，包括尾场的研究，先进的光束相空间操纵寄生进行的实验计划的亮点。
2018-11-09 physics.acc-ph
Controls at the Fermilab PIP-II Superconducting Linac
本文介绍费米实验室 800 MeV PIP-II 超导直线加速器采用 EPICS 替代 ACNET 的控制体系建设现状，包括工具选择、人员经验、CI/CD 环境及双系统统一接口协作。
2024-01-26 physics.acc-ph
An 8 GeV Linac as the Booster Replacement in the Fermilab Power Upgrade: a Snowmass 2021 White Paper
本文提出用 8 GeV 直线加速器替代费米实验室增强器，通过扩展 PIP-II 至 2 GeV 并新建 1300 MHz SRF 段至 8 GeV，将 DUNE 中微子束流功率提升至 2.5 MW 以上。
2023-06-02 hep-ex physics.acc-ph
Accelerator Upgrades Required for Beam Operation at Fermilab in the PIP-II/DUNE Era
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
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。
2026-05-08 physics.acc-ph
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。
2024-05-31 physics.acc-ph
Optimization of Superconducting Linac for Proton Improvement Plan-II (PIP-II)
PIP-II是费米实验室综合体的重要升级，将为LBNF的国际深地下中微子实验提供世界上最强的高能中微子束，并支持费米实验室的广泛物理计划。最终，PIP-II超导直线加速器将能够将$H-$ CW束加速到800 MeV，平均功率为1.6 MW。为了以如此高的功率运行直线加速器，必须严格控制束流损耗和束流发射度增长。在本文中，我们提出了一个强大的和有效的物理设计的PIP-II直线加速器超导部分的直线加速器选项的全局优化的结果。我们还研究了偶极校正器的非线性场对光束质量的影响，并通过统计分析得出了对场质量的要求。最后，我们评估需要纠正四极聚焦产生的半波，单辐加速腔。我们评估了通过改变直线加速器聚焦场的极性来控制机器中束流耦合的可行性
2022-09-06 physics.acc-ph
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。
2017-04-26 physics.acc-ph
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。
2015-10-28 physics.acc-ph
Diagnostics for Linac Optimization With Machine Learning
费米实验室直线加速器提供400兆电子伏的H-束流到加速器链的其余部分。提供稳定的强度、能量和发射率是关键，因为它直接影响下游机器。为了应对由于下面将要描述的各种影响而导致的直线加速器输出的波动，我们正在努力实现基于机器学习（ML）的动态纵向参数优化。作为ML模型的输入，来自光束诊断的信号必须被很好地理解和可靠。在本文中，我们讨论了基于ML的优化以及诊断研究的初步结果的状态和计划。
2022-09-06 physics.acc-ph
Progress on an Electron Beam Profile Monitor at the Fermilab Main Injector
针对费米实验室MI中超过2 MW质子束的非侵入式横向剖面测量需求，论文介绍电子探针束偏转监测装置的现状及采用不同技术的最新研究。
2023-10-02 physics.acc-ph
PIP-II Project Progress and Challenges
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
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。
2026-09-15 physics.acc-ph
Simulation of a cascaded longitudinal space charge amplifier for broadband radiation production using a superconducting linac
纵向空间电荷（LSC）效应通常被认为在自由电子激光中是有害的，因为它们可以播种不利的能量调制，其可以导致具有相关联的发射度稀释的密度调制。然而，据指出，这种"微聚束不稳定性"可能有助于支持宽带相干辐射的产生。因此，设计能够控制LSC诱导的密度调制的加速器束线的兴趣越来越大。在本文中，我们增加了这些以前的调查相结合的网格无空间电荷算法与流行的粒子跟踪程序优雅。这种高保真度的空间电荷模型是用来基准传统的LSC模型。最后，我们采用开发的模型来优化级联的纵向空间电荷放大器的性能，使用的光束参数可比的费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施目前正在费米实验室调试。
2016-07-27 physics.acc-ph
Fermilab PXIE Beam Diagnostics Development and Testing at the HINS Beam Facility
费米实验室正在计划建造X项目直线加速器的原型前端。X计划的注入器实验（PXIE）有望将1mA连续波H束加速到30MeV.该项目的一些主要目标是测试连续波整流器和H源、宽带逐束团束流斩波器和低能超导直线加速器。这种加速器的成功表征和操作对束线诊断提出了严格的要求。这些关键的束流测量包括束流电流、束流轨道、束流相位、束流长度、束流横截面和发射度、束晕和束尾以及宽带斩波器的消光性能。本文介绍了PXIE束流测量要求和仪器研制计划。还介绍了在费米实验室高强度中微子源（HINS）束设施测试其中许多仪器的计划。由于HINS已经是一个操作加速器，利用HINS进行仪器测试可以更快地开发所需的PXIE诊断。
2013-01-28 physics.acc-ph
Considerations on wakefield effects in a VUV FELO driven by a superconducting tesla-type linac
考虑了TESLA型腔长、短程尾流场对120 nm自由电子激光振荡器（FE-LO）束流动力学特性的影响。这将由费米实验室加速器科学与技术（FAST）直线加速器以300 MeV的3 MHz微脉冲重复率驱动。我们的尾流场研究表明，可测量的影响亚宏脉冲质心稳定性和亚微脉冲头尾踢，可以导致发射度退化。在前者的情况下，我们使用MINERVA/OPC来模拟~100- $μ$ m质心压摆对FELO的饱和输出功率电平的影响。
2022-08-24 physics.acc-ph
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。
2017-05-03 physics.acc-ph
Radiation shielding calculations for MuCool Test Area at Fermilab
MuCool测试区（MTA）是一个直接来自费米实验室直线加速器的强流原束设施，用于测试热沉积和与正在开发的用于冷却强流μ子束的液氢靶相关的其他技术问题。在屏蔽研究中，使用MARS 14代码对MuCool试验区进行蒙特卡罗辐射屏蔽计算，包括目标大厅和周围护堤的下游部分、入口坑、服务大楼和停车场，并在拟议MTA实验配置的背景下进行讨论。
2004-06-15 physics.acc-ph
Calculation of acceptance of high intensity superconducting proton linac for Project X
Project-X是计划在美国费米实验室建造的高强度质子设施。它的超导直线加速器将用于第一阶段的加速，将以连续波（CW）模式运行。直线加速器分为三个部分的基础上的工作频率和六个部分的基础上的家庭的RF腔用于加速束流从2.5 MeV到3 GeV。从一个部分到另一个部分的过渡可能会限制直线加速器的验收，如果这些不匹配。我们进行了一项研究，以计算接受的直线加速器在纵向和横向平面。对限制纵向验收的最敏感区域进行了调查，并研究了关键位置梁线元件失效对验收的影响。
2012-02-24 physics.acc-ph
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。
2015-04-28 physics.acc-ph
The Advanced Superconducting Test Accelerator (ASTA) at Fermilab: A User-Driven Facility Dedicated to Accelerator Science \& Technology
费米实验室目前正在建造一个超导电子直线加速器，最终将作为加速器科学的用户驱动设施的骨干。这篇文章描述了加速器，并总结了使研究推力。有关该设施的详细说明，请参见[ \url{http://apc.fnal.gov/programs2/ASTA_TEMP/index.shtml} ]。
2013-04-01 physics.acc-ph
Observation of a H- Beam Ion Instability
本文报道了在费米实验室直线加速器上对H束不稳定性的观测结果.通过有意地在750 keV传输线中用不同的气体产生“高”背景压力，我们观察到相干横向束振荡。观察振荡所需的最小脉冲长度和振荡频率是背景气体的压力和质量的函数。振荡存在于两个横向平面中，并且在振幅增长中非常快地达到饱和。所观察到的束振荡特性与Raubenheimer和Zimmermann描述的“快束离子不稳定性”定量一致。这里所描述的效果发生在远离费米实验室直线加速器的正常工作范围，但可能是重要的许多未来的高强度加速器。
2000-08-19 physics.acc-ph
Cryogenic System for the Cryomodule Test Stand at Fermilab
本文介绍了位于费米实验室的新的低温试验设备（CMTF）的低温试验台（CMTS）的低温系统。CMTS是专为生产测试的1.3 GHz和3.9 GHz的低温模块中使用的直线加速器相干光源II（LCLSII），这是一个升级到现有的加速器在斯坦福大学直线加速器实验室（SLAC）。本文将重点介绍从氦制冷厂延伸到CMTS洞穴的低温系统。涵盖的主题将包括组件设计，安装和调试进度，以及运营计划。本文最后将描述热负荷测量计划。
2017-12-01 physics.acc-ph
The Modeling of Time-Structured Multiturn Injection into Fermilab Main Injector (Microbunch Injection with Parasitic Longitudinal Painting)
本文介绍了时间结构的多匝注入与8-GeV超导RF质子驱动器，或ILC式直线加速器，或项目X直线加速器的升级主注入器的建模。直线加速器和升级的主注入器之间的射频失配将在射频相位方向上引起寄生纵向涂敷。研究了在纵向空间电荷存在的情况下，单射频系统和双射频系统的几种不同的射频参数选择方案。利用ESME（2003）数值模拟方法对微束团注入进行了研究，发现通过选择合适的射频参数，双射频系统可以克服多圈注入过程中束流强度对空间电荷的限制。谐波比（RH = H_2/H_1）为2.0、电压比（RV = V_2/V_1）为0.5的双射频系统最有利于减小主注入器中空间电荷的纵向和横向效应。
2012-08-05 physics.acc-ph physics.comp-ph
An Upgrade Path for the Fermilab Accelerator Complex
PIP-II项目及其超导直线加速器的完成将为LBNF/DUNE中微子物理设施提供高达1.2兆瓦的束流功率。它还将能够直接从直线加速器产生高功率光束，这些光束也可用于低能粒子物理实验，例如将光束导向费米实验室的μ子园区。然而，对DUNE的束流功率的任何进一步的重大升级都将受到该设施现有助推器同步加速器的限制。为了将DUNE的功率增加两倍，将需要一个新的加速器布置来为不包括助推器的主喷射器提供动力。在下文中，一个路径升级费米实验室加速器复合体，使束流功率为2.4兆瓦的DUNE，使用一个新的快速循环同步加速器加上能源升级的PIP-II直线加速器。该路径包括能够激发一个新的低能量，非常高功率的光束传输系统的实验，可以解决助推器更换科学工作组提出的大部分科学计划。它还允许未来的可能性从主喷射器超过2.4兆瓦高达大约4兆瓦。
2022-03-11 physics.acc-ph
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。
2019-12-05 physics.acc-ph
Study of effects of failure of beamline elements and their compensation in CW superconducting linac
Project-X是计划在美国费米实验室建造的高强度质子设施。X项目的第一级由超导直线加速器组成，该加速器将以连续波（CW）模式运行，以将束流从2.5 MeV加速到3 GeV。CW模式下的操作对射束线组件，特别是对射频（RF）腔体施加了高公差。由于束流参数与设计参数不同，束流线元在低能时的失效是非常关键的，因为它会导致束流与后续截面的不匹配。它使束流不稳定，导致发射度稀释，并最终导致束流损失。在最坏的情况下，它可能会影响机器的可靠性，并可能导致关闭直线加速器以更换故障元件。因此，研究这些效应及其补偿对实现直线加速器中束流的平稳传输具有重要意义。本文介绍了SSR 0段射频腔和螺线管失效的研究结果。
2012-03-07 physics.acc-ph
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。
2024-05-31 physics.acc-ph
Final Physics Design of Proton Improvement Plan-II At Fermilab
本文介绍了费米实验室质子改进计划-II的最终物理设计，针对直线加速器及其束流传输线中的集体效应、参数共振和空间电荷非线性等挑战，提出了有效策略以改善束流质量和稳定性，为未来加速器设计提供了重要参考。
2024-05-31 physics.acc-ph
Installation Progress At The PIP-II Injector Test At Fermilab
一个CW兼容，脉冲H超导直线加速器“PIP-II”正在计划升级费米实验室的注入复杂。为了验证前端概念，正在建造一个测试加速器（PIP-II喷射器测试，以前称为“PXIE”）。该加速器的暖部分包括10 mA DC、30 keV H离子源、2 m长的低能束传输器（LEBT）、能够以连续波（CW）模式操作的2.1 MeV射频四极（QFT）和10 m长的中能束传输器（MEBT）。本文将介绍MEBT的第一节和第二节的安装以及相关的机械设计考虑。
2017-01-04 physics.acc-ph
Development and Testing of Tools for ORM Measurements and Quadrupole Centering
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文介绍为费米实验室Linac2调试开发的自动化ORM测量与四极磁铁对中工具，通过低振幅多频率激励和DFT分析实现，并在400 MeV直线加速器上测试验证。
2026-09-25 physics.acc-ph
Design of a high-power compact SRF linac for industrial applications of e-beam irradiation
费米实验室开发了一种新的概念，用于工业电子直线加速器使用Nb3Sn涂层技术和传导冷却。这些传导冷却直线加速器可以在连续波操作中产生高达10 MeV的电子束能量，并通过组合几个模块来达到更高的功率（>=1 MW）。我们的机器结构紧凑，重量轻，可安装在移动平台上，有望实现新的现场环境修复应用，如城市地区的废水处理、X射线医疗设备灭菌和创新的路面应用。在本文中，我们突出了这样一台机器的1兆瓦设计的几个方面。详细计划见Dhuley等人（2022）Phys.Rev.Accel.梁25，041601。
2022-08-02 physics.acc-ph physics.ins-det
Time-drift Aware RF Optimization with Machine Learning Techniques
本文研究利用机器学习算法实现费米实验室直线加速器的自动化射频调谐，通过时间漂移感知建模同时优化输出能量并校正相位振荡，以应对环境变化引起的腔体频率漂移和离子源波动。
2023-07-10 physics.acc-ph
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。
2018-03-22 physics.acc-ph
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。
2014-08-29 physics.acc-ph
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。
2017-12-27 physics.acc-ph
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。
2017-05-08 physics.acc-ph
