Analytical Estimation of the Beam-Beam Interaction Limited Dynamic Apertures and Lifetimes in e^+e^- Circular Colliders
从物理上讲，δ函数类似于梁-梁相互作用点（IP）处的非线性力，其作用是δ函数非线性多极之和。本文应用文献[1]建立的一般理论，解析地研究了圆梁和扁梁的束-束相互作用限制动态孔径和相应的束寿命。建立了束-束有限寿命与束-束调谐偏移之间的关系，这清楚地说明了为什么在实验上，对于e-^+e$^-圆对撞机，束-束调谐偏移最大值总是在0.045左右，以及为什么可以用圆束使这个值大约加倍。与一些机器参数的比较。最后，讨论了碰撞交叉角对光度降低的影响。
2000-12-22 physics.acc-ph
Advances on the modelling of the time evolution of dynamic aperture of hadron circular accelerators
确定圆形加速器动态孔径的时间标度模型是加速器物理领域的一个热门课题。动机出现在找到一种方法来可靠地推断数值模拟的结果远远超出了目前可能的CPU时间的可能性。在早期的工作中，提出了一个基于Nekhoroshev定理和Kolmogorov-Arnold-Moser理论的模型。该模型已被详细研究，并证明是成功的，在数值模拟中描述的动态孔径的演变，然而，一些缺点已被确定，本文提出了新的模型，解决了观察到的问题。新的模型已经基准对一个简单的系统，4D Hénon地图，以及一个现实的，非线性表示的束流动力学在LHC在6.5 TeV的数值模拟在这两种情况下提供优异的结果。
2019-09-20 math.DS physics.acc-ph
The Dynamic Aperture and the High Multipole Limit
跟踪研究表明，对于一个晶格的元素都有一个单场多极本，所有具有相同的顺序k，动态孔径接近非零极限时，k变得非常大。当k变大时，晶格的动态孔径和其他性质将被称为高多极极限。它将被证明，高多极极限提供了一个合理的估计的动态孔径的加速器，和其他属性的高多极极限下面找到的是有用的理解的稳定性的加速器。高多极极限很容易计算，它也提供了一个估计多少可以获得通过校正低场多极。上述结果将通过对简单单胞晶格和具有六个低β插入的RHIC晶格的跟踪研究来说明。
1998-04-24 physics.acc-ph
Quantum Ground State and Minimum Emittance of a Fermionic Particle Beam in a Circular Accelerator
在加速器物理学的通常参数范围内，粒子系综可以被视为经典的。然而，如果我们接近一个区域，其中$ε_xε_yε_s \approx N_{particles} λ_{Compton}^3，那么量子力学相空间的颗粒结构就成为一个问题。特别是，我们必须考虑泡利不相容原理，它将限制费米子束的最小可达发射度。我们计算了这些最低的情况下的群聚和惯性光束在零温度和它们的一阶变化率在有限的温度下的发射度。
2001-07-04 physics.acc-ph
Stripline kicker for integrable optics test accelerator
提出了一种用于集成光学测试加速器（IOTA）的带状线冲击器的设计方案。IOTA的实验项目需要两个全孔径踢球器，能够在2D中创建任意可控踢球。由于这个原因，它们的强度在高达16 mrad的宽幅度范围内是可变的，并且100 ns的脉冲长度小于电子的旋转周期。此外，反冲器应该具有40 mm的物理孔径以用于质子束的拟议操作，并且外部尺寸为70 mm以适合现有的四极磁体内部以节省环中的空间。使用CST Microwave Studio的计算机模拟显示出高的场均匀性和接近50 Ω的波阻抗。
2016-06-30 physics.acc-ph
Coherent transverse instability of bunched beams in circular accelerators
研究了环形加速器中束团的相干横向振荡。使用了三种不同的聚束模型：方形势阱中的空心聚束、抛物形势阱中的方形聚束和抛物形势阱中的抛物形聚束。在所有的情况下，聚束空间电荷场，尾波场，和色度考虑。研究了聚束本征模和各种不稳定性。通过对结果的比较和分析，确定了模型的适用范围。朗道阻尼的作用，由于SC场的纵向坐标上的依赖进行了讨论。
2020-11-30 physics.acc-ph
Machine learning enabled fast evaluation of dynamic aperture for storage ring accelerators
对于任何基于储存环的大型科学设施，最重要的性能参数之一是动态孔径（DA），它以全局方式测量带电粒子的运动稳定性。到目前为止，长期跟踪模拟被认为是最可靠的方法来计算DA。然而，数值跟踪可能会成为一个重要的问题，特别是当大量的候选设计的存储环需要进行评估。在本文中，我们提出了一种新的基于机器学习的方法，它可以减少DA跟踪的计算成本约一个数量级，同时保持足够高的评估精度。此外，我们证明了这种方法是独立的存储环的具体物理模型。这种方法具有潜在的应用于识别其他复杂动力系统中的不规则运动的类似问题。
2021-10-22 physics.acc-ph physics.comp-ph
Dynamical Effects Due to Fringe Field of the Magnet in Circular Accelerators
从哈密顿系统的矢势出发，导出了单多极子和螺线管硬边边缘场的主要Lie发生器，包括色效应。这些非线性发生器被应用到PEP-II的相互作用区域，以分析由于偏心四极杆和螺线管的反馈而引起的线性误差。研究了大幅度调谐漂移的非线性效应、半整数附近的同步电子感应加速器边带及其对动态孔径的影响。
2005-05-23 physics.acc-ph
Measured Radiation and Background Levels During Transmission of Megawatt Electron Beams Through Millimeter Apertures
我们报告测量的光子和中子辐射水平，同时通过毫米大小的孔径传输0.43兆瓦的电子束，并在束关闭，但加速梯度RF上，操作。这些测量是在杰斐逊国家加速器实验室（JLab）的自由电子激光（FEL）设施中使用来自能量恢复直线加速器的100 MeV电子束进行的。在4.3mA的最大电流（430kW束功率）下，将束连续引导通过铝中的长度为127mm的直径为6mm、4mm和2mm的孔。这项研究是为了表征需要在这种环境中操作的实验的辐射水平，例如拟议的暗光实验。我们发现，持续传输的430千瓦的连续波（CW）光束通过2毫米口径是可行的，可管理的光束相关的背景。我们还发现，在光束关闭，射频操作，内的铌腔的加速器cryomodules的二次电子倍增器是环境辐射的主要来源时，机器被调谐为130兆电子伏的操作。
2013-05-30 physics.acc-ph
Probing the diffusive behaviour of beam-halo dynamics in circular accelerators
能量前沿的圆形粒子加速器基于超导磁体，超导磁体对束流损失非常敏感，因为这些可能会引起猝灭，即转换到正常导电状态。此外，存储在循环束中的能量是如此之大，以至于硬件完整性处于严重的危险之中，并且机器保护对于达到标称加速器性能变得至关重要。在这种具有挑战性的背景下，束晕成为性能限制的潜在来源，需要详细了解其动力学，以评估它是否会成为加速器的一个问题。在本文中，我们详细讨论了一种新的框架，基于扩散的方法，模拟束晕动力学。由Nekhoroshev定理给出的扰动级数的最优估计的函数形式被用来提供作用扩散系数的函数形式。我们的目标是提出一个有效的束晕动力学模型，并设计一个有效的实验程序，以获得一个准确的测量扩散系数。
2022-02-21 physics.acc-ph
Beam-based aperture measurements with movable collimator jaws as performance booster of the CERN Large Hadron Collider
粒子加速器的束孔定义了循环束可用的间隙，并且是对加速器性能至关重要的参数。在欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC），可用孔径的知识和控制是至关重要的，因为标称质子束携带362兆焦耳的能量存储在超导环境中。即使是很小一部分的束流损失也可能使超导磁体失超或造成严重的材料损坏。此外，在圆形对撞机中，峰值亮度方面的性能在很大程度上取决于内三重态四极子的孔径，其用于将光束聚焦在相互作用点。在大型强子对撞机中，这个孔径代表了压缩光束在最高能量处的最小孔径，并决定了峰值亮度的最大潜在范围。在这些条件下，基于光束的孔径测量是困难和具有挑战性的。在本文中，我们介绍了多年来为LHC中精确的基于束的孔径测量而开发的不同方法，重点介绍了有助于提高运行1（2010-2013）和运行2（2015-2018）中LHC运行性能的应用和结果。
2021-06-17 physics.acc-ph
Simulation on Buildup of Electron Cloud in Proton Circular Accelerator
电子云与高能正束流的相互作用被认为是导致高功率质子环形加速器真空退化、集体束流不稳定甚至束流损失等各种不良效应的原因。预测电子云不稳定性的一个重要不确定性在于电子云产生和积累的详细过程。对电子云的建立过程进行数值模拟是进一步研究电子云引起的束流不稳定性的必要条件。中国空间中子源（CSNS）是正在建设中的最大的科学工程，其加速器组合体包括两个主要部分：H-直线加速器和快循环同步加速器（RCS）。RCS积累80 MeV质子束，并以25 Hz的重复频率将其加速到1.6GeV。在低能束流注入过程中，出现的电子云会引起真空管的严重不稳定和束流损失。开发了CSNS/RCS中电子云的建立、分布和密度的仿真程序。
2015-08-01 physics.acc-ph
Dynamic Aperture Studies for SPEAR 3
SSRL正在研究一个加速器升级项目，以取代目前的130 nm rad FODO晶格与18 nm rad双弯曲消色差晶格：SPRAD3。在本文中，我们审查的方法，以最大限度地提高SPATI3动态孔径，包括优化线性光学，电子感应加速器调整，色度和耦合校正，和机器误差和插入装置的影响。
2001-06-20 physics.acc-ph
Optimizing the Bent Crystal Parameters for High-Efficiency Beam Extraction and Collimation in Circular Accelerators
利用弯曲晶体中的沟道效应，确定了圆形加速器中光束引出和准直系统的效率。的提取效率的晶体的几何参数（其长度，厚度和弯曲角度），系统组件的方位角位置，和偏移的隔膜或刮刀的依赖关系。晶体缺陷（非晶层，取向差，和扭转）的系统的效率上的影响被认为是，并提出了他们的公差。结果表明，通过优化晶体参数和系统元件的位置，在2GeV ~ 7 TeV的宽能量范围内，可以获得>95%的提取效率。
2011-08-15 physics.acc-ph
Exploring the Potential of Resonance Islands and Bent Crystals for a Novel Slow Extraction from Circular Hadron Accelerators
本研究探讨结合共振岛与弯曲晶体技术，设计圆形强子加速器新型慢引出方法的潜力，该方法有望大幅降低强流束应用中引出装置的束流损失。
2024-09-17 physics.acc-ph
Efficient control of accelerator maps
最近，哈密顿控制理论被用于[Boreux et al.]以增加具有局部薄六极磁体的环形粒子加速器的动态孔径。在这封信中，这些结果是通过证明所获得的一般控制项的简化版本导致显着改善的动态孔径的非受控模型。此外，基于相同的加速器模型的扁梁的动力学可以显着改善通过减少控制项施加在只有一个自由度。
2011-09-21 nlin.CD physics.acc-ph
Re-evaluation of Spin-Orbit Dynamics of Polarized e+ e- Beams in High Energy Circular Accelerators and Storage Rings: an approach based on a Bloch equation
我们给出了一个概述，我们目前/未来的分析和数值计算工作的自旋极化在高能电子储存环。我们的目标是研究CEPC和FCC-ee的偏振可能性，我们的工作是基于Derbenev和Kondratenko在1975年提出的偏振密度的Bloch方程。我们还给出了一个大纲的标准方法，后者是基于Derbenev-Kondratenko公式。
2021-01-22 physics.acc-ph
Report of the ICFA Beam Dynamics Workshop 'Accelerators for a Higgs Factory: Linear vs. Circular' (HF2012)
本文是ICFA束流动力学研讨会“希格斯工厂加速器：线性与圆形”（HF 2012）的总结报告。它讨论了四种类型的加速器作为希格斯工厂的可能候选者：线性e+e对撞机，圆形e+e对撞机，μ子对撞机和光子对撞机。比较包括：物理范围、性能（能量和亮度）、升级潜力、技术成熟度和准备程度以及需要进一步研发的技术挑战。
2013-02-15 hep-ex physics.acc-ph
Single-Particle Dynamics in a Nonlinear Accelerator Lattice: Attaining a Large Tune Spread with Octupoles in IOTA
费米实验室正在建造集成光学测试加速器（IOTA），作为加速器研发计划的核心，以实现高强度圆形机器。在目前的圆形加速器中，限制束流强度的因素之一是集体不稳定性，如果不稳定性足够慢，则可以通过朗道阻尼机制或外部阻尼器的电子感应加速器频率（调谐）的扩展来抑制集体不稳定性。扩散通常由八极磁体产生，八极磁体引入了对振幅的调谐依赖性，在某些情况下，通过色扩散（对粒子动量的调谐依赖性）。八极子的引入通常具有有益的（改进的朗道阻尼）和有害的性质，例如共振行为和动态孔径的减小。IOTA环的研究目标之一是在特殊但现实的加速器配置中使用传统的八极磁体，实现大的电子感应加速器调谐扩展，同时保持大的动态孔径。在本文中，我们提出的电子束在IOTA的粒子跟踪和频率图分析的计算机模拟结果。结果表明，环的八极磁铁可以配置为提供一个电子感应加速器调谐偏移0.08（粒子在大振幅）的动态孔径超过20束西格玛为150 MeV的电子束。同步加速器运动、晶格误差和磁体缺陷的影响对于由环的设计设定的公差的参数和水平而言是微不足道的。所描述的八极插入件可以有益于增强高强度机器中的朗道阻尼。
2017-03-28 physics.acc-ph
Optimizing Dynamic Aperture Studies with Active Learning
本研究提出一种结合深度神经网络与主动学习框架的新方法，利用CERN大型强子对撞机模拟数据快速准确估计动态孔径，在保证精度的同时显著提升参数扫描效率。
2024-02-16 physics.acc-ph
Linear-circular proton accelerator with energy 0.8 GeV based on a rectangular cavity with E110 wave
本文研究了长l = 10 m，宽b = 20 m，高a = 1.01 m的腔体中质子的加速问题，腔体位于两个弯曲（180）度的等磁磁场磁体之间。该腔装有成排的漂移板（管），由频率fo = 148.5MHz的E110型波激励，激励功率P1 = 5.65MW。此外，腔体被馈入功率P2 = 8 MW，传输到具有诸如最终能量0.8GeV、脉冲束流I = 10 mA、脉冲宽度25微秒、重复频率10 Hz的参数的质子束中。我们讨论了在这种加速器的基础上建立一个强度为In = 3e ~（14）中子/s的脉冲中子源的可能性。
2011-01-14 physics.acc-ph
Numerical simulations of electron-cloud build up in circular accelerators in the presence of multimode-distribution beams
电子云效应已成为正电荷束运行的圆形粒子加速器的主要性能限制之一。在世界各地的其他机器中，欧洲核子研究中心的超级质子同步加速器（SPS）以及大型强子对撞机（LHC）都受到这些现象的影响。近年来，人们一直致力于提高对电子云（EC）产生的理解，以找到有效的缓解措施。在加速器物理学的不同领域，横向相空间中的非线性共振已经被提出作为操纵带电粒子束的新手段。虽然最初的目标是从CERN质子同步加速器（PS）执行多圈提取，但已经提出了其他几种应用。本文研究了水平多模分布的带电粒子束产生EC的问题。这种特殊的分布可以通过不同的方法产生，其中之一包括通过穿过非线性共振来分裂初始高斯光束分布。在本文中，详细的数值模拟的结果进行了介绍和讨论。
2020-01-20 physics.acc-ph
Novel Concept of Circular-Linear Energy Recovery Accelerator to Probe the Energy Frontier
能源前沿加速器提供了强大的工具，可以进行高精度测量，确认物理学的基础知识，并拓宽新的研究视野。这种机器由环形加速器或直线加速器驱动。具有达到200 GeV（对于轻子）和更高的中心质量（CM）能量值的圆形机器例如由于同步辐射而经历射束能量损失和质量稀释，从而限制了可实现的总CM能量并且需要恒定的能量补充以补偿损失和射束质量稀释。线性对撞机克服了这些限制，而产生高平均电流束的有限能力限制了亮度。这部分地由碰撞光束的质量补偿。在这项工作中，我们提出了一种新的设计的圆直线加速器的基础上合并的“非发射”，低能量存储环和能量回收直线加速器。我们建议使用最近考虑的双轴非对称腔，使这样一个系统的操作，特别是能量回收用过的，高强度的光束。在SNOWMASS-2021计划的范围内，这台机器可能被用于达到高能物理学的终极能源前沿，以及驱动下一代光源。圆形和线性系统的合并，以及双轴腔的应用，应该允许保持高光束质量，高亮度和高能量效率-“两全其美”。它还提供了灵活的能源管理，为降低运行成本提供了明确的机会。我们注意到，文件中显示的数字是为了说明目的，可以进一步改进。
2021-08-20 physics.acc-ph
Error analysis of linear optics measurements via turn-by-turn beam position data in circular accelerators
在过去的几十年里，世界上几乎所有的圆形加速器都开发、测试和实施了许多先进的技术来测量线性光学。然而，更大的可用性和准确性的光束诊断和线性磁晶格缺陷的更好的校正（β跳动在1%的水平和耦合在0.1%）正在达到什么似乎是不同的测量技术的内在准确性和精度。本文的目的是突出和量化，如果可能的话，一个标准的方法，谐波分析轮流光束位置数据的局限性。为此，新的解析公式的评价修改聚焦误差的晶格参数。这项研究的意外结论是，对于ESRF储存环（以及可能在超低耦合和类似诊断下运行的任何第三代光源），通过轨道光束位置数据测量和校正线性光学器件比逐圈数据分析更可取。
2018-04-17 physics.acc-ph
Single bunch transverse instability in a circular accelerator with chromaticity and space charge
本文阐述了圆加速器中束团的横向不稳定性。提出并发展了一种新的三模模型来描述束团中最不稳定的模式。这个简单而灵活的模型包含了色品和空间电荷，并且可以用于任何束团和尾流形式。得到了三阶代数方程形式的本征色散方程。已知的头-尾和TMCI模式出现的极限情况下，明显地限制在零色度。结果表明，不稳定性参数对束流模型的依赖性很小，但对尾流形状很敏感。特别是，空间电荷效应的文件进行了研究，它表明，它们的影响取决于符号的尾流场增强聚束稳定性，如果尾流是负的。详细地考虑了阻性壁尾流，包括单个效应和集体效应的比较。与早期出版物的结果进行了比较。
2015-09-16 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
Crystal-Assisted Beam Extraction and Collimation at the U-70 Circular Accelerator
新的晶体技术--基于薄直板的弯曲条阵列和扇形反射器--已被用于U-70加速器中能量为50 GeV和1.3 GeV的循环束的提取和准直研究。它示出，新的设备可以有效地引导光束在很宽的能量范围内。对于能量为50 GeV的质子，提取和准直效率达到90%左右，这是该方法的最高记录。与通常的一级准直方案相比，在应用不同晶体的加速器中也观察到粒子损失减少2-3倍。
2011-02-14 physics.acc-ph
A novel non-adiabatic approach to transition crossing in a circular hadron accelerator
跃迁能量的穿越是一个微妙的过程，是强子环形加速器中带电粒子束动力学强扰动的潜在来源。自第一代多GeV环以来，人们一直在进行深入的研究，以了解跃迁穿越中可能涉及的有害机制，并制定缓解措施。目前，已有几台圆形粒子加速器成功地实现了跨跃变，并对这一过程进行了较好的掌握。在一个完全不同的背景下，横向相空间的稳定共振已经被提出作为操纵带电粒子束的新手段。虽然这种提议的最初目的是从CERN质子同步加速器到超级质子同步加速器的多圈提取，但已经提出并详细研究了更多的应用。在本文中，这两个主题，即过渡跨越和稳定的共振，已被带到一起的目标是提供一种新的和非绝热的方法来执行一个干净的过渡跨越。这里提出的想法是，通过明智地使用六极和八极，可以生成水平相空间的稳定岛。这些岛表示第二闭合轨道，其属性可以独立于标准闭合轨道（即中央闭合轨道）的属性进行选择。这提供了一种通过在两个闭合轨道之间移动射束来执行带电粒子所经历的跃迁能量的非绝热变化的手段。
2021-09-01 physics.acc-ph
Transverse-Longitudinal Emittance Transfer in Circular Accelerators Revised
我们修改了本文的前一个版本，提出了一种方法来转移发射度从横向平面的纵向。结果表明，该系统表现出非哈密顿行为，因为在横向谐振器的端部处的横向电场的纵向分量没有包括在模型中。包括那些场，6D发射度是守恒的。我们回顾背后的发射度守恒的机制。仍然可以产生发射度转移，其中RF四极场在短时间段内将调谐设置在同步电子感应加速器谐振上，然后将横向RF场减小到零。我们发现，即使在加速器中没有特殊的装置来激发横向和纵向平面之间的耦合，横向RF场的作用是快速地改变横向调谐，使系统在短时间内进入同步感应加速器共振。发射度有从发射度大的平面流向发射度小的平面的趋势。
2008-12-04 physics.acc-ph
Aperture limitation localization using beam position and beam loss monitor measurements
本文提出一种利用可移动闪烁体束流损失监测器结合闭合轨道局部畸变的方法，在环形电子加速器中实现亚米级精度的束流损失定位，并在VEPP-4M对撞机上完成实验验证。
2025-07-04 physics.acc-ph physics.ins-det
Lattice Design and Dynamic Aperture Studies for the FCC-ee Top-Up Booster Synchrotron
未来圆形对撞机（FCC）研究调查了圆形对撞机在后LHC时代的可行性。次级研究FCC-ee是一个100公里的正负电子对撞机，能量范围为90-365 GeV。为了达到$10^{36}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$数量级的设计光度，需要连续的顶注。因此，注入器链包括一个100公里的助推同步加速器，与对撞机环位于同一隧道中。本文介绍了该同步加速器的光栅设计和基于色度校正六极方案的第一个动态孔径研究。
2021-11-29 physics.acc-ph
Machine Protection and Interlock Systems for Circular Machines - Example for LHC
本文介绍了圆形粒子加速器的束流意外损失防护。费米实验室的TEVATRON和欧洲核子研究中心的超级质子同步加速器（SPS）等加速器的光束中储存的能量已经在不受控制的光束损失的情况下造成了严重的损害。随着欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC），储存在粒子束中的能量已经达到了比以前的加速器高出两个数量级的数值，并对储存在粒子束中的能量的危害构成了新的威胁。一次损坏加速器关键部件的事故可能会中断多年的运行。必须对设备进行束流事故防护。设计机器保护系统需要对加速器物理和操作有很好的理解，以预测可能导致损坏的可能故障。机器保护包括射束和设备监控、安全停止射束操作的系统（例如，将射束抽向专用射束收集块或在低能量时停止射束）以及在这些系统之间提供粘合剂的联锁系统。本讲座将概述加速器保护系统的设计，并介绍各种保护系统。的原则说明与LHC的例子。
2016-08-10 physics.acc-ph
Nonlinear optics as a path to high-intensity circular machines
是什么阻止了我们建造超高强度加速器？答案是具体情况，但它通常指向以下现象之一：机器共振，各种调谐偏移（和传播）和不稳定性。这三种现象在所有现有的机器中是相互依存的。在本文中，我们提出了一种减轻这些现象的路径，使加速器非线性。这个想法并不新鲜：Orlov（1963）和McMillan（1967）已经提出了加速器非线性聚焦系统的初步想法。然而，直到最近，这些想法的实际实施才被证明是难以捉摸的。
2012-07-23 physics.acc-ph
Electron nonlinear dynamics in a compact accelerator based on the circular rotating TM110 mode
研究了不均匀静磁场中旋转TM110模式微波场的电子自共振加速，通过建立微分方程并设计磁场分布，成功将30 keV电子加速至200 keV，为医疗和安检X射线源的射频加速器设计提供了理论依据。
2023-05-18 physics.acc-ph
Detection of gravitational waves in circular particle accelerators
本文计算了天体物理引力波对圆形粒子加速器中质子束测试质量的走时的影响。我们表明，一个高精度的质子束时间标记探测器可以把一个圆形的粒子加速器设施到GW天文台敏感的毫赫兹（mHz）的GWs。我们通过对欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）进行案例研究，对超快单光子探测器的噪声来源和技术可行性进行了评论。
2020-12-01 astro-ph.IM gr-qc physics.acc-ph
Description of the luminosity evolution for the CERN LHC including dynamic aperture effects. Part I: the model
近年来，从动态孔径的演变出发，模拟圆形质子机中束流损失的演变一直是研究的焦点。从单粒子，非线性束动力学的结果已被用来建立简单的模型，被证明是在良好的协议与束测量。这些结果已被推广，从而打开的可能性，也描述了在一个圆形强子对撞机的光度演化。在本文中，重点是推导的光度标度律，其中包括燃烧和额外的伪扩散效应。值得强调的是，在所提出的框架中，可以考虑一些光束参数的时间依赖性。建议的模型被应用到分析的一个子集的数据收集在欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）运行~1的配套文件（第二部分）。
2019-01-30 physics.acc-ph
Dynamic Aperture Studies for SPEAR 3
斯坦福大学同步辐射实验室正在研究一个加速器升级项目，该项目将用18 nm rad双弯曲消色差（DBA）晶格：SPF3取代目前的130 nm rad FODO晶格。低发射度设计产生高亮度光束，但DBA晶格中的较强聚焦增加了色度和对机器误差的光束灵敏度。为了确保有效的注入和长的Touschek寿命，已经进行了设计晶格和动态孔径的优化。在本文中，我们审查的方法，以最大限度地提高SPATIAL 3的动态孔径，包括必要的光学修改，选择的调谐和相位提前，优化的六极和耦合校正，和建模的机器误差，摇摆器和晶格周期性的影响。
2001-06-20 physics.acc-ph
Diffusion model for the time evolution of particle loss rates in collimator scans: a method for measuring stochastic transverse beam dynamics in circular accelerators
本文提出了一个由准直器位置变化引起的损耗率随时间演化的扩散模型。它建立在Seidel（1994）的模型及其假设基础上：（1）在台阶范围内的恒定扩散速率和（2）线性晕尾。这些假设允许一个获得解析表达式的扩散方程的解决方案和相应的损失率与时间。本模型解决了以前模型的一些局限性，并以以下方式对其进行了扩展：（a）预测步骤之前，期间和之后的损失;（b）解释之前和之后的不同稳态速率;（c）模型参数（扩散系数，尾部种群，检测器校准和背景速率）的确定更加稳健和精确。这些计算是测量横向束扩散率作为粒子振幅的函数与准直器扫描的基础。Tevatron中的这些测量结果将在单独的报告中提供。
2011-09-14 physics.acc-ph
Description of the luminosity evolution for the CERN LHC including dynamic aperture effects. Part II: application to Run 1 data
近年来，从动态孔径的概念出发，模拟圆形质子机束流损失随时间的演化，一直是研究的热点。单粒子非线性束动力学的结果已被用来建立简单的模型，证明是在良好的协议与束测量。这些结果已被推广，从而打开的可能性，也描述了在一个圆形强子对撞机的光度演化。在一个配套文件（第一部分），推导的光度标度律，其中包括燃烧和伪扩散效应，已进行。在本文中，所提出的模型被应用到欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）运行1期间收集的数据分析。对2011年和2012年质子物理运行的一组数据进行了分析，本文提出并详细讨论了结果。
2018-07-09 physics.acc-ph
Space Charge in Circular Machines
本研究聚焦环形加速器中的空间电荷效应，阐述了空间电荷力的来源与构成，分析其在高流强低能加速器中引发的能散、自由振荡频率偏移及不稳定性等束流动力学影响，并将系统探究该效应的基本特性。
2025-05-20 physics.acc-ph
First Evaluation of Dynamic Aperture at Injection for FCC-hh
在未来圆形对撞机（FCC）研究中提出的强子机方案中，偶极场质量预计将发挥重要作用，就像在大型强子对撞机中一样。磁体组提供了基于Nb $_{3}$ Sn技术的偶极子磁场质量的初步评估。这些领域的不完善的动态孔径的影响，使用本晶格设计，提出和第一公差的b $_3$和b $_5$多极组件进行评估。
2016-07-07 physics.acc-ph
First simultaneous measurement of sextupolar and octupolar resonance driving terms in a circular accelerator from turn-by-turn beam position monitors data
储存环和对撞机中的束流寿命受到晶格非线性等因素的影响。它们的控制对加速器的动态孔径非常有益，其扩大通常导致更有效的注入和更长的寿命。本文介绍了一个程序来评估和纠正不必要的非线性，通过使用轮流光束位置监测数据，这是以前的工作的共振驱动项（RDTs）的演变。有效的六极磁误差和倾斜在ESRF电子储存环的评估和纠正（如果可能的话），通过使用这种技术。这是第一次，八极RDTs也可以被测量，并用于定义一个八极模型的主要四极。在ESRF储存环的六极RDT中观察到的与模型的大部分偏差被证明是由聚焦误差而不是六极误差产生的。这些结果可以实现由于新的分析公式描述的非线性感应加速器运动的谐波含量的第二阶。RDT也首次用于单个六极磁体的基于束流的校准。它们也被证明是预测故障磁体和验证磁性模型的强大工具。该技术还为数据分析可靠性的自我评估提供了一个品质因数。
2018-04-17 physics.acc-ph
Analytic formulas for the rapid evaluation of the orbit response matrix and chromatic functions from lattice parameters in circular accelerators
本文针对圆形加速器推导了基于格点参数评估轨道响应矩阵和色散函数的解析公式，通过扩展李代数与共振驱动项至偏离动量状态，大幅提升了数据分析速度，并在不同格点配置下验证了公式的鲁棒性。
2023-04-04 physics.acc-ph
Analytical energy spectra and wake effects for relativistic dielectric laser accelerators
介质激光加速器（DLA）是一个先进的概念，更紧凑的加速器。DLA光栅具有在光学波长范围内的孔径和周期长度。因此，相稳定性和尾场效应对于即将进行的相对论电子实验至关重要。为此，我们提出了一种方法来分析计算能谱与测量比较，以重建注入到DLA光栅结构的相位。了解注入阶段对于校准和解释测量数据都很重要。此外，我们估计的影响，尾场的聚束相干加速在DLA。我们正在计算的能谱影响的纵向尾流的分析描述数值计算和偏心注入电子束的横向踢的估计。
2019-11-19 physics.acc-ph
Effect of the Sextupole Finite Length on Dynamic Aperture in the Collider Final Focus
在对撞机最终聚焦（FF）系统中，由FF四极产生的色度由六极对补偿，其间具有-I映射以消除几何像差。然而，它完美地工作，只有零长度的六极踢;对于现实的厚磁体，只有二次像差被完全取消，而高阶项出现，并可能恶化的横向动态孔径。后者是特别重要的未来的圆形对撞机的基础上的蟹腰碰撞方法，在IP极低的β产生非常大的色彩效果的前瞻性项目。本文利用幂级数技术对这些高像差进行了研究，并提出了动态孔径恢复的方法。分析研究的结果与跟踪得到的结果进行了比较。
2009-09-26 physics.acc-ph
Diffraction by Circular and Triangular Apertures as a Diagnostic Tool of Twisted Matter Waves
School of Physics and Engineering, ITMO University（ITMO大学物理与工程学院）；Joint Institute for Nuclear Research（俄罗斯联合核子研究所）；Petersburg Nuclear Physics Institute of NRC “Kurchatov Institute”（俄罗斯国家研究中心“库尔恰托夫研究所”圣彼得堡核物理研究所）
研究圆孔和三角形孔径对携带轨道角动量的扭折物质波的衍射，揭示其通过远场图案编码角动量大小和符号的机制，提出适用于中等相对论电子和轻离子的OAM诊断设计规则。
2025-12-10 hep-ph physics.acc-ph quant-ph
A further study on the high-precision optics for HIAF-BRing
Sino-French Institute of Nuclear Engineering and Technology, Sun Yat-sen University（中山大学中法核工程与技术学院）；Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Chinese Academy of Sciences Ion Medical Technology Co., Ltd（中国科学院离子医疗技术有限公司）；School of Nuclear Science and Technology, Lanzhou University（兰州大学核科学与技术学院）
本文基于实测磁场对HIAF-BRing的切片光学系统进行模拟研究，考察误差引起的闭合轨道畸变、轨道校正及动力学孔径，结果表明切片光学在COD控制和动力学孔径方面优于或相当于原始光学系统，为加速器调束优化提供参考。
2025-11-08 physics.acc-ph
SHarD: A beam dynamics simulationcode for dielectric laser acceleratorsbased on spatial harmonic field expansion
为了演示片上介质激光加速器（DLA）对电子的相对论性加速，提出了一种有质动力聚焦方案，该方案能够在扩展的相互作用长度上通过纳米尺度的孔径捕获和传输电子。我们提出了一个基于Matlab的数值代码（SHarD），利用空间谐波展开的领域内的介质结构来模拟的光束相位空间分布的演变，在这个计划。该代码可以用来优化关键参数的加速器性能，如最终的能量，横向光斑大小的演变和总电子数通过当前制造的结构加速。最后，仿真模型将被应用到通知的相位掩模轮廓被添加到一个脉冲前倾角驱动激光脉冲使用液晶掩模在实验装置正在组装在加州大学洛杉矶分校飞马座实验室。
2021-07-23 physics.acc-ph
Accelerators for Electroweak Physics and Higgs Boson Studies
我们讨论的目标，设计，技术准备状态，以及目前正在讨论的希格斯和电弱工厂的加速器的关键R&D需求。我们还解决了各自的分期选项，使未来的能源前沿对撞机。所涵盖的加速器基于许多不同的技术和方法。它们包括几个圆形对撞机，各种线性对撞机，基于能量回收直线加速器（ERLs）的对撞机，ERL环组合，以及伽马-伽马对撞机。提出的线性对撞机包括国际线性对撞机（ILC）、紧凑型线性对撞机（CLIC）、冷铜对撞机（C^3）和最近的希格斯能轻子对撞机（HELEN）。ERL是回收线性电子对撞机（ReLiC），能量回收线性对撞机（ERLC）和循环能量回收对撞机（CERC）的关键部件。在较传统的环形对撞机中，有以下建议：未来圆形对撞机（FCC-ee），圆形电子正电子对撞机（CEPC），费米实验室的电子正电子圆形对撞机（EPCCF）和大型电子正电子对撞机$\#$ 3（LEP-3）。此外，我们考虑了基于X射线自由电子激光的伽马-伽马对撞机希格斯工厂（XCC）和高能高亮度伽马-伽马对撞机（HE&HL伽马-伽马）。最后，一个希格斯工厂的基础上的圆形μ子对撞机提到的完整性。
2022-11-20 hep-ex physics.acc-ph
Merlin++, a flexible and feature-rich accelerator physics and particle tracking library
Merlin++是一个C++带电粒子跟踪库，用于模拟和分析高能粒子加速器中的复杂束流动力学。粒子动力学的精确模拟和分析是设计新的粒子加速器和优化现有粒子加速器的重要组成部分。Merlin++是一个功能齐全的库，专注于长期跟踪研究。用户可以模拟质子或电子在单个粒子或切片宏观粒子束中的分布。跟踪代码包括直线和曲线坐标系，允许模拟线性或圆形加速器晶格设计，并使用快速和准确的显式辛积分器。已经实施了用于共同设计研究的物理过程，包括RF腔加速、同步辐射阻尼、在线物理孔径检查和准直、质子散射、尾流场模拟和自旋跟踪。Merlin++是使用C++面向对象的设计实践编写的，并已针对多核处理器的速度进行了优化。本文介绍了该程序的说明，包括其功能和使用指南。
2020-11-09 physics.acc-ph
Hamiltonian Methods for the Study of Polarized Proton Beam Dynamics in Accelerators and Storage Rings
通过引入耦合的自旋轨道泊松括号和哈密顿函数，将经典的自旋轨道运动方程推广到9维相空间中的哈密顿系统。经过这种扩展，并通过建立初始和扩展系统之间的连接，它成为可能的应用方法的理论的哈密顿系统的极化粒子束动力学的研究在圆形加速器和储存环。这些方法中的一些已经在计算机代码Forget-Me-Not中实现。
1999-03-18 physics.acc-ph
Persistent homology of Hamiltonian orbits with applications to beam physics: Euler-Betti classification and topological chaos indicators
Northern Illinois University（北伊利诺伊大学）
本文利用持续同调对哈密顿轨道进行分类，提出拓扑混沌指标，以短轨道段预测粒子加速器动力学孔径，减少长期跟踪模拟需求。
2026-09-22 nlin.CD physics.acc-ph
Chaos indicators for non-linear dynamics in circular particle accelerators
本文针对圆形粒子加速器中非线性动力学分析计算成本高的问题，在CERN大型强子对撞机真实磁聚焦结构模型中研究带Birkhoff权重的快速Lyapunov指标和反向误差法等先进混沌指标，验证了其识别混沌动力学的高效性和预测长期动力学孔径的潜力。
2025-05-07 nlin.CD physics.acc-ph
A Study on a New Method of Dynamic Aperture Enlargement
本报告总结了扩大粒子加速器动态孔径的新方法所取得的进展。不同于先前的方法，试图在相空间中向外移动选择共振的位置，我们的方法旨在同时移动所有共振。这些共振与辛映射的不动点一一对应，而辛映射又与其生成函数的临界点一一对应。因此，在这种方法中，扩大动态孔径的问题归结为一个近似问题：给定一个母函数，用一个临界点在指定椭圆区域之外的函数来近似它。在试图解决生成函数逼近问题，我们采用稳定的多项式。许多稳定的多项式有一个行列式表示，表明稳定性。然而，这是一个悬而未决的问题，是否这样的行列式表示可以找到一个给定的稳定多项式。在寻求回答这个问题，我们取得了进展，对建设一个对称行列式表示的多变量多项式的最小尺寸的线性束。本报告还包含了一些主题的简要调查，包括Clifford数，稳定多项式和多项式的对称行列式表示。我们还探索了使用Gröbner基来找到多变量多项式的梯度为零的地方。
2018-09-10 physics.acc-ph
