A High-Intensity H- Linac at CERN Based on LEP-2 Cavities
鉴于欧洲核子研究中心加速器复合体可能向更高的质子强度发展，设计了一个具有4 MW束流功率的2.2 GeV H-直线加速器，用于与基于μ子的中微子工厂的质子驱动器的蓄能器和压缩机环连接。该直线加速器的高能部分可以使用2000年底LEP对撞机退役后的大部分射频设备（超导腔和速调管）。最近的结果有关低β超导腔，直线加速器设计的主要特点进行了说明。完整的直线加速器为基础的质子驱动器的设施进行了概述，并强调了对直线加速器设计的要求，具体到中微子工厂的影响。
2000-08-18 physics.acc-ph
An Overview of the Spallation Neutron Source Project
Spanish中子源（SNS）由六个国家实验室的工作人员设计，建造，安装和调试，阿贡国家实验室，布鲁克海文国家实验室，杰斐逊国家加速器实验室，劳伦斯伯克利国家实验室，洛斯阿拉莫斯国家实验室和橡树岭国家实验室。加速器系统的设计提供了一个695纳秒的质子脉冲到汞靶在60赫兹的重复率和平均功率为2兆瓦。中子减速器将把散中子转化为慢中子，用于材料科学研究。前端系统被设计为产生一个H-束的微脉冲，68%的光束，32%的光束关闭每965纳秒，在2.5 MeV的1毫秒，每秒60次。前端系统包括射频驱动的批量生产离子源、束流斩波系统、前置放大器和束流传输。离子源必须达到约65 mA，才能在直线加速器的输入端提供52 mA。直线加速器由一个漂移管直线加速器高达86.8 MeV，耦合单元直线加速器185 MeV，和超导RF直线加速器的标称能量为1 GeV。超导段的设计包括11个每个低温模块具有三个0.61-β腔的低温模块和17个每个低温模块具有四个0.81-β腔的低温模块，并具有安装四个0.81-β低温模块的空间。蓄能器环设计用于在全能量下进行电荷交换注入。对于2-MW操作，在累积循环结束时每束的峰值电荷将达到2.08x10**14。目标是将光束损失控制在1x 10 **-4以下。
2000-08-22 physics.acc-ph
Finding beam loss locations in a linac with oscillating dipole correctors
本文提出了一种寻找直线加速器束流损失位置的方法。如果光束在孔径限制处被刮擦，则利用位于上游的两个偶极校正器移动其质心并同步振荡，从而在损耗点下游的电流敏感器件的频谱中产生相应频率的线。该信号的相位包含关于波束损失的位置的信息。类似的线也出现在波束位置调制器（BPM）的位置信号中。BPM位置线的相位沿直线加速器单调变化（在每个2π内），并且可以用作参考系。假设BPM的纵向坐标是已知的，则与该参考系相比的损失信号的相位精确定位光束损失位置。如果校正器偏转幅度和它们的波形之间的相位偏移被最佳地选择并且被良好地校准，则相同的测量提供了在BPM位置处的\b{eta}函数和电子感应加速器相位超前的值。如果可以接受较长的测量时间，这种类型的光学测量可以寄生地进行，对发射度的影响可以忽略不计。
2019-05-01 physics.acc-ph
Validation of the 650 MHZ SRF tuner on the low and high beta cavities for PIP-II at 2 K*
PIP-II直线加速器将包括36个β =0.61和24个β =0.92 650 MHz 5单元椭圆SRF腔。每个腔体将配备一个调谐系统，该系统由用于粗调频率的双杠杆慢调谐器和用于微调频率的压电致动器组成。β =0.61和β =0.92谐振腔将使用相同的调谐器。测试的结果，腔调谐器系统的β =0.61将首次提出。
2022-08-12 physics.acc-ph
Design of a 325MHz Beta=0.12 superconducting single spoke cavity for China-ADS
China-ADS直线加速器注入器Ⅰ采用12个β = 0.12（Spoke 012）的超导单辐腔，工作频率325 MHz。这种类型的轮辐腔被认为是其非常低的几何Beta的关键挑战之一。到目前为止，原型腔已经设计、制造和测试成功。利用CST-MWS和ANSYS软件进行了设计工作，并进行了RF和力学性能的优化。本文介绍了辐条012原型腔的最终设计细节。
2013-10-05 physics.acc-ph
Lattice Matching with a Quadrupole Missing
目前设计的TESLA直线对撞机与集成X射线激光设备的晶格基本上是一个FODO结构与常数β函数。在两个主要的直线加速器（每个长度为15公里）中，有800多个单独供电的超导四极杆来聚焦光束。对于射束的可用性，重要的是电源故障或甚至磁体故障不会导致直线加速器的显著停机时间。它表明，β函数可以匹配的四极“失踪”。主直线加速器的一部分（高达50 GeV）将用于加速高能物理束和自由电子激光驱动束，具有不同的加速梯度。因此，电子感应加速器相位提前将是60度。或90 °取决于光束能量。它示出，即使在这种情况下，它是可能的，以匹配晶格同时为两个光束与四极丢失。
2000-07-18 physics.acc-ph
Design of a cw, low energy, high power superconducting linac for environmental applications
利用电子束辐照技术处理发电厂的烟道气和城市或工业废水已在小规模试验工厂中得到成功的示范。束能量要求相当适度，在几MeV的量级上，然而，在工业规模上采用该技术需要以成本有效的方式获得大约1MW的高束功率。在这篇文章中，我们提出了一个紧凑的超导加速器的设计，能够提供一个连续的电子束与电流为1 A和能量为1兆电子伏。其主要部件是射频栅网电子枪和传导冷却β = 0.5椭圆形Nb3Sn腔与双同轴功率耦合器。工程和成本分析表明，拟议的设计将导致处理成本与替代处理方法竞争。
2018-06-11 physics.acc-ph
A High Current Proton Linac with 352 MHz SC Cavities
本文提出了一种采用超导β梯度、CERN型、四腔、352 MHz的10-120 mA质子直线加速器的方案。机器的高能量部分（100 MeV-1 GeV）被分成三个β梯度部分，并通过周期性双合线阵列提供横向聚焦。所有参数，如耦合器中的功率和腔中的加速场，都在操作机器中实现的现有技术范围内。建议在30 mA束流操作的第一阶段，而升级的机器，以120 mA的操作，可以获得增加的速调管和耦合器的数量每个腔。额外的耦合器端口（最多四个）将集成在腔体设计中。初步计算表明，考虑到352 MHz结构的宽孔径，束流传输是可行的。对于超导高能段（100 MeV-1 GeV），120 mA扩展的资本成本小于100 M $ at 10 mA, reaching up to 280 M$。建议的机器的高效率，达到50%，在15毫安，使其成为一个很好的候选人，拟议的核废物焚烧设施和能量放大器的研究。
1996-09-14 acc-phys physics.acc-ph
Nondestructive beam envelope measurements using beam position monitors for low-beta heavy ion beams in superconducting linear accelerator
RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science（RIKEN理化学研究所加速科学中心）；SHI Accelerator Service Ltd.（SHI加速器服务有限公司）
针对超导直线加速器束流包络难以直接无损测量的问题，本研究采用cos2θ型BPM结合传输矩阵与丝扫描数据估算低β重离子束包络，在SRILAC上验证了方法的可行性，可用于超导段常规无损束流监测。
2025-04-23 physics.acc-ph
Hie-Isolde High Beta Cavity Study and Measurements
欧洲核子研究中心的ISOLDE设备的升级预见了基于两个间隙独立定相的Nb溅射四分之一波谐振器（QWR）的超导直线加速器，其工作频率为101.28MHz，轴上产生6 MV/m的加速场。为了确定该结构的关键电磁参数，如峰值场、品质因数和腔壁上的电磁功率，对腔中的场进行了仔细的研究。已开发出一种频率范围约为200 kHz的调谐系统，以应付制造公差。在本文中，我们将报告的空腔模拟。将描述调谐板设计。最后给出了在室温下对谐振腔原型的频率测量结果。
2009-10-02 physics.acc-ph
Beam Commissioning Results from the CBETA Fractional Arc Test
这项工作介绍了第一次调试结果，从康奈尔布鲁克海文能源回收试验加速器部分电弧测试。其中包括康奈尔光电注入器的重新调试，主直线加速器的第一次全能量运行，以及最低能量匹配光束线（分离器）和固定场交变梯度（FFA）返回回路的一部分的调试，该回路具有第一个生产Halbach风格的永磁体。实现这些任务需要注入光束的特性，校准和定相的主要直线加速器腔，所需的36 MeV的能量增益的演示，并在标称42 MeV的分裂线水平色散和R56的测量。此外，通过扫描直线加速器能量并在分数弧中的周期性轨道周围诱导感应加速器振荡来确定BPM偏移以及FFA部分中的每个单元的调谐的程序被开发和测试。这些测量模拟的详细比较进行了讨论。
2019-02-12 physics.acc-ph
Matching small $β$ functions using centroid jitter and two beam position monitors
为了保持等离子体加速器的发射度，需要匹配到小的β函数。等离子体尾流提供了强聚焦场，这通常需要在mm尺度上的β函数，与线性对撞机的最终聚焦中发现的那些相当。这样的光束在实验上产生和诊断可能是耗时的。我们提出了一种简单，快速，无创的方法来测量Twiss参数的直线加速器使用两个束流位置监测器，依赖于束流相空间和抖动相空间的相似性。通过对传统四极扫描的基准测试，在FLASHForward等离子体加速器设施实验证明了这种技术的可行性。
2020-05-29 physics.acc-ph
The Tuning System for the HIE-ISOLDE High-Beta Quarter Wave Resonator
一个使用超导四分之一波谐振器（QWR）的新型直线加速器正在欧洲核子研究中心（CERN）的HIE-ISOLDE项目框架内建造。QWR由溅射在块状铜衬底上的铌制成。在4.5K下的工作频率为101.28MHz，它们将在束轴上提供6 MV/m的加速梯度，在腔壁上的总最大功率耗散为10 W。需要一个调谐系统，以便最大限度地减少光束操作中的正向功率变化，并补偿冷却过程中频率偏移中不可避免的不确定性。调谐系统必须满足RF、结构和热要求的复杂组合。本文介绍了功能规格，并详细介绍了调谐系统的RF和机械设计和仿真。在原型系统上进行的测试的结果进行了讨论，并在最终生产的工业化战略。
2013-10-03 physics.acc-ph
Plasma Processing of FRIB Low-Beta Cryomodules using Higher-Order-Modes
Facility for Rare Isotope Beams, Michigan State University（稀有同位素束设施，密歇根州立大学）
本文研究了FRIB低β谐振腔的等离子体处理技术，提出利用高阶模驱动等离子体以克服基频功率耦合器失配问题，实验证明该方法显著提升了部分谐振腔的场致发射起始加速梯度。
2025-11-04 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
Possible operation of the European XFEL with ultra-low emittance beams
最近的成功激光的直线加速器相干光源（LCLS）在硬X射线制度和实验演示的可能性，以产生低电荷束与超小的归一化发射度导致的讨论乐观的情况下操作的欧洲XFEL。在本文中，我们考虑新的选择，利用低发射度的光束，相对较高的光束能量，可调间隙波动器，和多聚束的能力，这个设施。我们研究了在SASE模式下，在设计的光子能量范围为20-90 keV的自发辐射器（结合其中两个，U1和U2，在一个光束线）的操作的可能性，并表明，它成为可能与超低发射率的电子束类似的LCLS中产生的。作为一个额外的有吸引力的选择，我们认为强大的软X射线和真空紫外辐射的产生由相同的电子束泵探测实验，利用最近发明的紧凑的加力方案。我们还提出了一个电子感应加速器切换器作为一个简单的，廉价的，和强大的解决方案，SASE 1和SASE 2波荡器的多色操作，允许产生2至5个不同的独立颜色的X射线光束从每个这些波荡器同时多用户操作。我们描述了一个计划的泵浦探测实验，基于生产的两个不同的颜色由两个紧密间隔的电子束（产生在光电注入器）的帮助下，一个非常快的电子感应加速器开关。最后，我们将讨论如何没有重大修改的布局，欧洲XFEL可以成为一个独特的设施，不断覆盖强大的，相干辐射的一部分，从远红外线的电磁波谱的伽马射线。
2010-01-21 physics.acc-ph
Conceptual design of electron beam diagnostics for high brightness plasma accelerator
基于X-能带结构和等离子体加速器级的高亮度直线加速器诊断的设计研究已经在EuPRAXIA@ Escherichia_LAB项目的框架内交付。在本文中，我们提出了一个概念设计的诊断，使用最先进的系统和新的和正在开发的设备。Single Shot测量对于等离子体加速束是优选的，包括发射度，而分别要求$μ$ m级和fs级束尺寸和束团长度。将驱动脉冲（激光或光束）与见证加速聚束分离的需要对诊断施加了附加约束。我们计划在等离子体助推器的末端使用电子感应加速器辐射测量发射度，而其他单次发射方法必须在实施之前得到证明。纵向测量，在任何情况下都不是微不足道的fs级聚束长度，似乎已经有更广泛的可能性。
2018-02-14 physics.acc-ph
Crystal Collimation Cleaning Measurements with 6.5 TeV protons in the LHC
本文研究了在LHC 6.5 TeV质子束中插入短弯曲晶体作为主级准直器对束晕清洗效率的提升效果，通过实验测量并与理论预期对比验证了晶体准直的性能。
2025-07-17 hep-ex physics.acc-ph
Feasibility Study and Perspectives of proton Dielectric Laser Accelerators (p-DLA): from nanosource to accelerator scheme
本文讨论了在全介质激光驱动加速器（p-DLAs）中产生和加速质子纳米束的可能性。高梯度片上光功率介质激光加速器（DLAs）是未来小型化粒子加速器最有前途的发展方向之一。DLA的主要挑战是具有驱动激光波长量级的尺寸的小光束孔径，其中必须传输低电荷高重复（或CW）超低发射率纳米束。对于电子束的产生和加速，正在进行激烈的研究活动，并且已经通过使用馈送电介质微结构的电子纳米尖端（或平坦光电阴极）源获得了若干演示。在这篇文章中，我们的目标是在可能性集成的轻离子或质子纳米束的产生适合于随后的加速到亚相对论（低β）p-DLA阶段的纳米源。这种集成包括使用质子介电射频四极杆（p-DRFQ）的想法，用于桥接加速器前端和漂移管和高β部分之间的间隙。这篇论文是作为一本白皮书编写的，其中包括最先进的技术和新的解决方案，这些技术和解决方案现在使全纳米结构质子加速器的雄心勃勃的前沿变得触手可及。这里提出的p-DLA的概念研究可以使桌面质子纳米束用于几种应用：质子束写入、亚微米尺度的核反应分析、基于反应器的小型化质子-硼核聚变的构造、微米尺度的生物分析、亚细胞水平的离子束分析、用于保护浅层组织的微束离子疗法、晶体管的质子辐照、用于中子产生的紧凑型质子直线加速器。
2021-06-25 physics.acc-ph
Cavity Simulator for European Spallation Source
欧洲中子源将成为世界上最亮的中子源。它正在瑞典隆德建造。该设施将安装120多个超导腔，每个腔都由一个单独的LLRF控制系统进行调节。为了降低与在真实腔体上测试系统相关的风险，设计了腔体模拟器。它再现了ESS直线加速器中高β部分所用超导腔的行为。对高功率射频放大器和压电陶瓷驱动器的参数进行了仿真。基于RF驱动和压电控制信号，腔体模拟器生成由LLRF控制系统的输入获取的RF信号。这用于实时关闭LLRF反馈环路。腔体模拟器的射频前端由矢量调制器、下变频电路和一组快速数据转换器组成。腔响应模拟是在高速FPGA逻辑中通过专用固件执行的，该固件被优化以最小化处理时间。该器件还能产生时钟、LO和704.42 MHz参考信号，以便在加速器环境之外进行系统测试。本文介绍了腔体模拟器的设计、固件中所用算法的描述以及器件的测量结果。
2018-06-25 eess.SP physics.acc-ph physics.ins-det
