Emittance growth in the DARHT Axis-II Downstream Transport
使用粒子在细胞（PIC）的代码，我们研究了通过四极磁铁的系统用于传输高电流的电子束从感应加速器的韧致辐射转换器用于闪光照相术的目标的发射度增长的可能性。我们发现，即使是高度失配的光束也几乎没有发射度增长（< 6%），这是由于它们的初始硬边电流分布软化。我们还使用这个PIC代码来评估发射度测量的准确性，使用螺线管聚焦扫描后的四极磁铁。如果光束在椭圆形之后是圆形的，则模拟指示测量是高度准确的，但是对于椭圆形光束，其基本上是不准确的。
2017-01-13 physics.acc-ph
Emittance growth in linear induction accelerators
双轴射线水压试验（DARHT）设施使用韧致辐射源点产生的聚焦电子束从两个线性感应加速器（LIA）的射线照相大型流体动力学实验驱动的烈性炸药。射线照相分辨率由源点的大小决定，而束流发射度是对点大小的最终限制。在DARHT Axis-II LIA上，我们测量到的发射度高于理论模拟预测的发射度，即使该轴产生亚毫米源点，我们也在探索提高发射度的方法。一些可能的原因的差异已被调查使用粒子在细胞（PIC）代码，虽然其中大部分是折扣的基础上光束测量。最可能的发射度增长的来源是一个不匹配的束流的磁输运，这可能会导致束晕。
2014-09-24 physics.acc-ph
An analytical backtracking method for electron beam longitudinal phase space shaping
高亮度、高相对论性电子束的许多应用对纵向相空间质量有严格的要求。为了满足这些要求，加速器系统通常利用色散元件来操纵在加速期间或经由集体效应获得的相关能量扩散。这些系统中的许多自由变量使得找到最佳配置变得困难。我们在这里提出了一种分析方法，用于跟踪所需的最终纵向相空间向后通过加速器部分组成的一个加速或漂移部分，然后由色散部分，包括相关的集体效应的分析模型。这种回溯方法可以作为加速器系统纵向相空间动力学优化和研究的一种快速、准确的工具。在这里，我们认为LCLS-II加速器作为一个例子的情况下，使用这种方法来找到一个加速器的配置和纵向相空间在注入器出口，导致峰值电流的显着增加，同时保持在加速器出口处的窄能量扩散。通过与Elegant仿真结果的比较，验证了该方法的有效性，结果吻合良好。
2022-08-08 physics.acc-ph
Direct observation of electron shedding from a laser-plasma accelerator
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Zhengzhou University（郑州大学）
本文首次直接观测到激光等离子体加速器中高电荷电子束提取时的纵向膨胀与电子剥离现象，通过飞秒相对论电子显微镜和粒子模拟揭示其机制，并指出该效应降低束峰值电荷密度与加速器效率。
2026-09-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Revealing Laser and Electron Beam Evolution in 10-GeV-class Laser-Plasma Accelerators
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
通过结合纵向分辨的电子束诊断与激光谱演变测量，研究10 GeV级LPA中等离子体密度分布，验证模拟显示延长加速器长度可将电子束能量提升至15 GeV，甚至通过线性匹配实现20 GeV电子束。
2026-04-28 physics.acc-ph
Low emittance muon accelerator studies with production from positrons on target
提出了一种利用能量约为45 GeV的正电子束与靶上电子相互作用产生极低发射度μ子束的新方案。其中一个创新的主题是研究存储在低发射率环中的正电子束的行为，该环具有薄靶，该薄靶直接插入环室以产生μ子。μ子可以在靶的出口处立即被收集，并被输送到两个$μ^+$和$μ^-$储存环，然后被加速并注入μ子对撞机环。本文主要研究电子$^+$光束与目标相互作用的模拟、目标对6-D相空间的影响以及电子$^+$环的优化设计以最大化能量接收。我们将研究这种方案的性能，环加目标系统，比较不同的多圈模拟。该源被认为是用于在多TeV对撞机参考。[1]第一章
2018-06-12 physics.acc-ph
The Dielectric Wakefield Resonator Accelerator
我们报告的三通道，矩形，高梯度介质尾场加速器元件，这与共线圆柱形介质尾场设备，不遭受低Transformer比，并可能提供救济从光束分裂不稳定性的初步研究。当配置为谐振器（DWR）时，它可以由一系列适度电荷驱动聚束驱动。这种矩形“锁模”谐振器由三个通道组成，内衬低损耗的介质板：中央较宽的通道是驱动聚束通道，而两个相邻的窄通道用于加速电子和/或正电子聚束;这提供了一个有利的Transformer比。在从谐振器出口反射后，尾波场返回到谐振器入口的时刻，下一个聚束被注入谐振器入口。谐振器的长度也被选择为所需尾波场波长的一半的倍数。矩形几何形状允许谐振器中的尾波场的谐波的叠加。该装置的短长度及其平面配置应允许对射束分裂的管理，并且可以通过使用以$90^{\circ}$增量围绕$z$轴旋转的一系列DWR单元来动态地稳定长的驱动聚束训练。
2017-08-15 physics.acc-ph
Monte Carlo_Based Beam Dynamics Study of a Compact Linear Accelerator for Localized X_ray Generation
Department of Physics and Energy Engineering, Amirkabir University of Technology（德黑兰理工大学物理与能源工程系）
通过蒙特卡洛束流动力学模拟，比较了固定长度0.5米的紧凑型直线加速器在60 keV和300 keV两种工作模式下的束流传输性能，发现低能模式受集体效应影响显著，而高能模式具有更好的束流刚性。
2026-06-23 physics.acc-ph
Progress on Experiments towards LWFA-driven Transverse Gradient Undulator-Based FELs
自由电子激光（FEL）被认为是激光尾场加速器（LWFA）的重要应用。已经发现，从最先进的LWFAs离开的电子聚束呈现出与常规直线加速器中的那些相当的归一化的6维束亮度。由于极端的初始条件，特别是在光束发散度和能量扩散方面，有效地利用基于LWFA的自由电子激光的这种有益的光束特性是具有挑战性的。目前正在探索几种不同的方法，用于捕获，整形和匹配LWFA光束，以适合波荡器，如聚束减压或横向梯度波荡器计划。在这篇文章中，横向梯度波荡器的概念将讨论与最近的实验成果的重点。
2017-12-13 physics.acc-ph
Restoring betatron phase coherence in a beam-loaded laser-wakefield accelerator
激光尾波场加速中的匹配束流加载，表征了加速电场沿束团的平坦状态，导致在高束团电荷时能量扩展最小化。在这里，我们证明了通过独立控制注入的电荷和加速度梯度，使用自截断电离注入方案，最小的能量扩散与归一化光束发散度的减少相一致。同时确认一个恒定的光束半径在等离子体出口处，推导出电子感应加速器辐射光谱，我们将这种效果的减少彩色电子感应加速器退相干。因此，束加载LWFA能够实现最高的纵向和横向相空间密度。
2021-06-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Controlling the spectrum of x-rays generated in a laser-plasma accelerator by tailoring the laser wavefront
通过调整激光尾流场加速器中激光脉冲的波前，我们证明了由于电子束在等离子体中的电子感应加速器振荡而产生的x射线的性质是可以控制的。我们发现，通过创造一个波前与彗差，同步加速器的x射线光谱的临界能量可以显着增加。彗差基本上不会改变电子束的能量，但会增加其发散度并产生能量依赖的出射角，这表明X射线光谱的变化是由于尾流场内电子束振荡幅度的增加。
2009-09-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beam dynamics study of the high-power electron beam irradiator using niobium-tin superconducting cavity
KEK开展带Nb₃Sn超导腔的10MeV/50mA紧凑型辐照加速器束流动力学研究，通过多参数同步优化抑制束流损失至ppm级，解决低初始能量、参数关联及空间电荷效应带来的无损失传输难题，为装置设计提供依据。
2024-04-12 physics.acc-ph
Nano-scale electron bunching in laser-triggered ionization injection in plasma accelerators
电离注入是利用等离子体尾场加速产生高质量电子束的一种可控注入方案。由于相位相关的隧道电离率和非线性尾流内的捕获动力学，尾流内电子的离散注入被非线性地映射到电子被捕获的位置处的束的离散最终相空间结构。这种现象进行了理论分析和检查的三维粒子在细胞模拟表明，三维效应限制调制的波数之间的$> 2k_0$和约$5k_0$，其中$k_0$是注入激光的波数。这样的纳米尺度聚束束可以在其从等离子体离开时通过相干跃迁辐射来诊断，并且可以在通过谐振波荡器时用于生成高功率紫外辐射。
2015-10-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A bremsstrahlung gamma-ray source based on stable ionization injection of electrons into a laser wakefield accelerator
激光尾场加速可以产生毫米量级的超短、高亮度相对论电子束。虽然这些特征对于许多应用是感兴趣的，但是源仍然受到电子注入过程的差的稳定性的限制。在这里，我们提出的结果，在纯氮和氩的电子注入和加速。我们观察到稳定的，连续的电离诱导电子注入到尾场激光功率超过7 TW的阈值。光束电荷与激光能量近似线性地成比例，并且受到光束负载的限制。对于40 TW激光脉冲，我们测量到每次发射的最大电荷几乎为1 nC，主要来自能量小于10 MeV的电子。相对较低的能量、高电荷和稳定性使该光源非常适合无损检测等应用。因此，我们证明了生产的高能辐射通过韧致辐射转换在1赫兹的重复率。根据Geant 4蒙特卡罗模拟，我们测量的γ射线源的尺寸小于100微米的0.5毫米钽转换器放置在2毫米从加速器出口。此外，我们提出了图像质量指标的射线照片。
2016-01-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Submacropulse electron-beam dynamics correlated with higher-order modes in a Tesla-type cryomodule
在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施进行实验，以阐明TESLA型超导射频腔中的长程尾流场（LRW）的影响。特别是，我们研究了高阶模式（HOM）中产生的八个腔的cryomoplasticity（CM）由于离轴转向与校正器位于上游的CM约4米。我们已经观察到相关的submacropulse质心摆动的几百微米和质心振荡在~240 kHz的射频BPM数据CM后。进入CM的入口能量为25 MeV，并且出口能量为100 MeV，在50束脉冲串中具有125 pC/b和400 pC/b。对这些实验结果进行了机器学习培训方面的评估，这些培训将用于为Linac Coherent Light Source-II injector CM的调试计划提供信息。
2021-12-01 physics.acc-ph
