Emittance Measurements with Wire Scanners in the Fermilab Side-coupled Linac
本文利用费米实验室边耦合直线加速器及传输线上的线扫描仪测量束流横向分布，并通过调控数据采集条件计算选定区域的发射度与Twiss参数。
2024-09-03 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
In vacuum diamond sensor scanner for beam halo measurements in the beam line at the KEK Accelerator Test Facility
束晕横向分布的研究对于理解未来直线对撞机（FLC）中的束流损失和本底控制具有重要意义。设计并研制了一种新型的四条真空金刚石传感器（DSv）扫描器，用于研究ILC和CLIC直线对撞机末级聚焦系统的低能（1.3GeV）原型ATF 2的束晕横向分布，并用于诊断其相互作用点（IP）后的康普顿反冲电子。使用DSv，$\sim10^6$的动态范围已被成功地证明和确认的同时束芯（$\sim10^9$电子）和束晕（$\sim10^3$电子）测量在ATF 2的第一次。本报告介绍了表征，性能研究和测试的金刚石传感器使用$α$源，以及使用电子束在PHIL，低能量（$< 10$ MeV）的光注入器在LAL，并在ATF 2。还介绍了在不同束流强度和真空度下，利用DSv在ATF2上首次测量束晕的结果。这种测量不仅允许人们评估不同的束晕产生源，而且还可以定义要安装在ATF 2上的合适准直系统的要求，以及在未来操作期间优化其性能。
2015-12-25 physics.acc-ph physics.ins-det
Experimental results of the laserwire emittance scanner for LINAC4 at CERN
在LHC注入器升级（LIU）的框架内，新的LINAC 4目前正在调试，以取代欧洲核子研究中心现有的LINAC 2质子源。预计在2016年底完成后，LINAC 4将把H-离子加速到160 MeV。为了测量H型钢的横向发射度，提出了一种基于光剥离的测量方法。该系统将使用脉冲激光器进行操作，激光通过光纤传输，随后通过H光束的薄片进行聚焦。激光光子具有足够的能量来分离外层电子并产生H 0/e-对。在下游偶极中，所产生的H。粒子与未剥离的H-离子分离，并且用专用检测器测量它们的分布。通过聚焦激光扫描H光束，可以重建H光束的横向发射度.本文将首先讨论的概念，设计和模拟的激光器
2015-11-18 physics.acc-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
New 357 MHz Sub Harmonic Buncher
KEK-ATF正在为未来的直线对撞机研发高电流、低发射度的电子束。在ATF中，15 ps长的电子束是由一个电子枪，一对357 MHz的SHBs，和一个S波段TW聚束器的组合。在直线加速器中，观测到了由自洽场振幅和相位的波动引起的束流不稳定性。我们认为产生这种涨落的原因是SHB腔中的多次碰撞。此外，谐振腔的Q值几乎是设计值的一半，则SHBs不能在最佳条件下运行。我们制作了新的SHB，考虑到避免多重碰撞和恢复Q值。模拟结果表明，新的SHB腔提高了聚束质量。
2001-06-26 physics.acc-ph
Multi-bunch generation by thermionic gun
KEK-ATF正在研究未来直线对撞机的低发射度多聚束电子束。在ATF中，采用电子枪产生20束团的电子束，束团间距为2.8ns。由于电子枪发射的畸变和聚束系统中的束加载效应，每个束的强度在注入器的端部不均匀高达40%。我们已经开发了一个系统，以纠正枪发射精确控制阴极电压与函数发生器。针对束流加载效应，我们在次谐波聚束器（SHB）上引入了射频幅度调制。通过这些技术，束团强度的均匀性得到了改善，后面的束团的透射率从67%恢复到91%，但前五束团的强度仍然低于其他束团。
2001-03-23 physics.acc-ph
Transverse emittance measurement in 2D and 4D performed on a Low Energy Beam Transport line: benchmarking and data analysis
用两种最常用的发射度扫描仪测量了低能离子束的二维和四维横向相空间。本文介绍了两台发射度计的安装、调试、设置、实验和基准测试。我们比较了三个系列的测量结果，并提出了两个系统的优点和缺点。相空间平面之间的耦合，相关性和减轻有害影响进行了讨论。背景噪声和像差的轨迹空间的数字发射度测量和RMS计算的影响突出，特别是对于低密度光束和晕。本文介绍了一种新的数据分析方法，该方法采用降噪、滤波和重建发射度图。最后回顾了相空间理论的一些基本概念及其在束流输运中的应用。
2022-11-09 physics.acc-ph
Measurements of a 2.1 MeV H$^-$ beam with an Allison scanner
在费米实验室的PIPIT加速器上用Allison扫描仪测量了2.1 MeV、5 mA H $^-$束流的二维横向相空间分布。本文介绍了扫描仪的设计，校准和性能以及光束测量的主要结果。对记录的相图的分析主要在作用相位坐标中进行;线性光学下的作用的稳定性使得比较不同光束线条件下（例如在不同位置）的测量更容易。单个测量点（\pixel“）的强度与光束的相应部分中的相位密度成比例。当Twiss参数仅使用光束的高相位密度部分计算时，发现光束核心中的像素强度随作用呈指数下降，并且与相位无关。在核心之外，强度随着作用以比核心中慢得多的速率降低。这个“尾巴”包括10-30%的光束，与0.1%的总测量强度延伸超过10-20倍大于均方根发射度的行动。从核心到尾部的过渡伴随着强烈的相位依赖性的出现，其特征在于在作用相位坐标中有两个“分支”延伸到核心之外。一组选定的测量结果表明，在部分，有没有可测量的发射度稀释沿束线的主要部分的光束，光束参数几乎是恒定的超过0.5毫秒的脉冲和刮在束线的各个部分是一种有效的方法，以减少横向尾部通过删除分支。
2019-12-06 physics.acc-ph
Beam Emittance Measurements for the Low-Energy Demonstration Accelerator Radio-Frequency Quadrupole
低能示范加速器（LEDA）射频四极（QRF）是一个100%占空比（CW）直线加速器，可提供>100 mA的6.7 MeV H+束流。8米长，350兆赫的超导结构加速直流，75千电子伏，110毫安的H+束从LEDA注入器与>90%的传输。LEDA [1，2]包括一个75 keV质子注入器，6.7 MeV，350 MHz CW注入器以及相关的高功率和低水平射频系统，短高能束流传输（HBT）和高功率（670 kW CW）束流停止。束流发射度是从线扫描仪测量的光束轮廓在一个单一的位置在HEBT推断。测量的束轮廓作为一个函数的磁场梯度在一个HEBT四极。当梯度改变时，光斑大小通过横向腰部。测量的峰值电流在25和100 mA之间。
2000-08-17 physics.acc-ph
Determining phase-space properties of the IHEP RFQ output beam using the RMS beam widths from wire-scanners
在IHEP实验后建立了一条束线，用于晕研究。为了确定的横向发射度和椭圆参数的激光输出光束，光束尺寸数据获得的前两个14线扫描仪。采用传递矩阵法和最小二乘法建立线性方程组，并进行求解。然后将解作为多粒子模拟中的初始束流参数来检验计算方法。结果表明，模拟的均方根光束尺寸与测量位置处的测量值之间的差异小于7%，这在我们的实验中是可以接受的。
2015-05-18 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
Electron beam transverse phase space tomography using nanofabricated wire scanners with submicrometer resolution
在自由电子激光或电子衍射实验中，高亮度电子束的横向相空间的表征和控制是发射度测量和束流优化以及高级加速实验所必需的。具有外部注入的介质激光加速器或等离子体加速器确实需要微米级和更小的光束尺寸。我们提出了一种方法，使用纳米制造的金属线取向在不同的角度，通过扫描线通过光束和检测散射粒子的量来获得的横向相空间的投影。在沿着腰部的几个位置处执行该测量允许评估在不同相位提前处的横向分布。通过应用一种新的层析算法，可以重建横向相空间密度。在瑞士自由电子激光器的ACHIP室的测量证实，使用这种方法可以可靠地表征微米尺寸的电子束的横向相空间。
2021-02-16 physics.acc-ph
Design and Test of Wire-Scanners for SwissFEL
SwissFEL光设施将提供波长范围为7-0.7 nm和0.7-0.1 nm的相干X射线。在SwissFEL中，将使用观察屏和线扫描仪来监测200/10 pC电子束的横向轮廓，其归一化发射度为0.4/0.2mm.mrad，最终能量为5.8GeV。与观察屏相比，线扫描仪提供了一个准非破坏性的监测束的横向轮廓，而不会遭受可能的电子束的微聚束。主要方面的设计，实验室表征和束流测试的SwissFEL线扫描仪原型将进行讨论。
2016-11-01 physics.acc-ph physics.ins-det
Generation and Measurement of Sub-Micrometer Relativistic Electron Beams
近年来，低发射度电子束的产生受到了极大的关注。在X射线自由电子激光的要求下，光阴极注入器的发射度显著降低，束流亮度相应提高。同时，这对测量光束尺寸的仪器提出了越来越严格的要求。这些要求对于新型加速器的开发甚至更加严格，例如基于电介质结构或等离子体的激光驱动加速器，或者对于处于能量前沿的线性对撞机。我们在这里提出的产生和测量的亚微米电子束，在粒子能量为330 MeV，和一个聚束电荷低于1 pC。建立了一个在垂直面内具有几毫米β函数的电子束流光学。该光束的特点是通过一个线扫描仪，采用1微米宽的金属结构制造的电子束光刻在氮化硅膜。这里给出的最小（rms）光束尺寸小于500 nm。
2018-04-11 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
Laserwire at the Accelerator Test Facility 2 with Sub-Micrometre Resolution
激光丝横向电子束尺寸测量系统已在KEK加速器试验设备2（ATF 2）上开发和运行。开发了特殊的电子束流光学，以在激光线位置处产生约1 x 100 μm（垂直x水平）的电子束，该电子束使用波长为532 nm的150 mJ、71 ps激光脉冲进行轮廓分析。激光传播的精确表征允许由激光发散引起的电子束的非高斯横向轮廓被去卷积。最小垂直电子束尺寸为1.07 ${\pm}$ 0.06（静态）${\pm}$ 0.05（系统）测量μm。在进行激光线测量的同时，改变刚好在激光线之前的垂直聚焦四极，并且投影垂直发射度被测量为82.56 ${\pm}$ 3.04 pm rad。
2014-05-29 physics.acc-ph physics.ins-det
Experimental Study of Beam Dynamics In The PIP-II MEBT Prototype
质子改进计划第二阶段（PIP-II）是费米实验室注入复合体的升级计划，其核心部分是800 MeV，2 mA CW SRF直线加速器。PIP-II直线加速器前端的原型称为PIP-II注入器测试（PIP 2 IT）正在费米实验室建造。到目前为止，已经组装并调试了15 mA DC、30 keV H离子源、2 m长的低能束运输器（LEBT）、2.1 MeV CW离子源以及随后的10 m中能束运输器（MEBT）。MEBT逐束团斩波系统和低不受控束流损失的要求对束流包络及其变化提出了严格的限制。测量了MEBT中的横向和纵向束流动力学，束流电流范围为1-10 mA。几乎所有的测量都是用10 μs的光束脉冲进行的，以避免损坏光束线。本报告介绍了测量的横向光学与差分轨迹，重建的束包络与刮刀和艾利森发射度扫描仪，以及束团长度测量与快速法拉第杯。
2018-08-24 physics.acc-ph
Vibrating Wire for Beam Profile Scanning
通过探测束团在扫描线上散射产生的辐射来测量束团的横向轮廓（发射度）的方法已得到广泛应用。本文提出了利用绷紧扫描线的振荡频率来测量散射聚束的信息。以这种方式，可以去除辐射（或次级粒子）提取和测量的系统。振荡频率对束流散射的依赖性是由束流横向力引起的丝张力变化、束流自身场的影响等因素决定的。初步计算表明，焊丝加热引起的影响将占主导地位。我们已经研究了应变片的基础上振动丝从各种材料（钨，绿柱石青铜，铌锆合金）。选择了一种自动频率调节的自激振荡电路中的交流自激振荡方案。特殊的钢丝固定方法和横向自由度的消除允许在几天内实现优于1 E-5的相对稳定性。对于具有固定端的钨丝，频率与温度的关系为1 E-5/K。现有扫描仪的线加热的实验结果和估计表明，线加热到几百级，这足以用于测量。
1999-01-26 physics.acc-ph
