Fast readout algorithm for cylindrical beam position monitors providing good accuracy for particle bunches with large offsets
本文提出了一种简单的、解析正确的计算笔形束坐标的算法，该算法利用具有四个无限小宽度拾取电极的理想圆柱形粒子束位置监测器（BPM）的信号。然后，该算法被应用到现实的BPM与有限宽度的PUE的模拟。令人惊讶的是，发现小的偏差。简单的经验确定的校正项减少偏差甚至进一步。然后，该算法被用来研究光束尺寸的影响BPM的精度在非线性区域。作为数据采集速度优势的一个例子，基于FPGA的BPM读出实现的新算法已经开发和表征。最后，该算法进行了测试与BPM数据从康奈尔预注射器。
2018-03-25 physics.acc-ph
RF front-end design and simulation for Sub-picosecond bunch length measurement
腔式束长监测器是测量超短束流的束长测量探测器。设计了一种射频前端，并进行了仿真验证，该射频前端具有较高的信噪比，保证了光束长度测量的精度。
2015-05-29 physics.acc-ph
Bunch-by-Bunch Prediction of Beam Transverse Position, Phase, and Length in a Storage Ring Using Neural Networks
National Synchrotron Radiation Laboratory (NSRL), University of Science and Technology of China（中国科学技术大学国家同步辐射实验室）
本研究提出基于神经网络的框架，用于实时预测存储环中束流的横向位置、相位和长度，以提高束流控制精度。
2026-01-27 physics.acc-ph
Tailoring of an Electron-Bunch Current Distribution via Space-to-Time Mapping of a Transversely-Shaped Photoemission-Laser Pulse
超快时间尺度的时间成形电子聚束被预见为支持一系列应用，包括开发基于小足迹加速器的相干光源或作为探针，例如，超快电子衍射我们展示了一种方法，其中通过从横向图案化的激光分布的光电发射产生的横向分段的电子聚束被转换成具有调制的时间分布的电子聚束。实质上，所提出的变换使得能够将光阴极表面上的横向激光分布映射到时间坐标，并且提供了W. S.格雷夫斯等人，作为实现紧凑相干X射线源的途径，尽管在更大的时间尺度上。所提出的实验验证对数值模拟和多功能性的概念，例如，调整电流分布参数，展示。虽然我们的工作集中在电子束的产生安排作为一个时间梳，它是适用于其他时间的形状。
2019-09-26 physics.acc-ph
Formation of Temporally Shaped Electron Bunches for Beam-Driven Collinear Wakefield Accelerators
利用慢波结构或等离子体工作的束流驱动共线尾场加速器（CWA）在减小当代加速器尺寸方面具有很大的前景。在CWA中，带电粒子向高能量的可持续加速依赖于使用具有高度不对称的峰值电流分布和大能量啁啾的场生成相对论电子聚束。提出了一种新的方法来获得这样的束，并说明了粒子跟踪模拟支持的加速器设计。它已被证明，所需的粒子分布在纵向相空间中，可以得到没有准直器，给CWAs的就业机会，在应用中需要高重复率的操作。
2021-01-19 physics.acc-ph
Predicting the Trajectory of a Relativistic Electron Beam for External Injection in Plasma Wakefields
我们使用在第一部分的AWAKE电子束线，与束线建模，以推断出的束平均动量和预测的束位置在第二部分的束线的束位置测量。结果表明，仅使用前五个光束位置监视器导致预测和测量位置之间的差异在最后两个监视器比使用前八个光束位置监视器时大得多。这最后两个位置原则上可以与弹道计算一起使用，以预测电子束团与质子束最接近的参数。在质子束流驱动的等离子体尾流场中的电子束流外部注入实验中，只有前五个束流位置监测器的测量值不受高得多的电荷质子束流的影响。8个束流位置监测器的结果表明，该预测方法原理上可以确定尾场宽度（$<$ 1\，mm）内电子和质子束的最接近位置，对应于电子注入尾场。使用五个射束位置监视器是不够的。
2020-02-02 physics.acc-ph
First Tests of the I-BEAT Detector as Primary Monitor for Target Normal Sheath Accelerated Protons
激光加速离子束的特性要求很高，需要发展合适的束诊断技术。特别是，与强电磁脉冲（EMP）结合发射的具有宽能谱的短而强的粒子束对于传统的和完善的监测系统是具有挑战性的。基于测量在水中沉积其能量的颗粒的声学信号的方法（称为离子声学[https：//doi.org/10.1118/1.4905047]）最近被开发为离子束能量声学追踪（I-BEAT）\cite{haffa_i-beat:_2019}。I-BEAT允许在线检测单个质子束，同时具有成本效益和抗EMP能力。一个简单的水幻影配备只有一个超声换能器定位在离子轴上允许重建一个相当复杂的能量谱，这是典型的（操纵）激光加速离子束。为了推导出横向聚束特性，可以添加额外的换能器，例如垂直于离子束轴。这一既定的设置已被调整为紧挨在激光靶后面使用，并在GSI的PHELIX激光器上进行了测试。已经证明，尽管条件恶劣，该系统仍有能力检索有关靠近源的宽质子谱的信息。需要进一步改进，最重要的是增加动态范围。然而，I-BEAT有望发展成为一种在线诊断工具，特别适合于高重复率下的激光驱动源开发和优化。
2021-11-11 physics.acc-ph
Beam Halo and Bunch Purity Monitoring
DESY, Hamburg, Germany（德国汉堡DESY）
本文介绍了用于束团晕测量的高动态范围仪器，并讨论了束流仪器角度下的晕定义和量化方法。
2026-01-08 physics.acc-ph physics.app-ph physics.ins-det
Beam Current Monitors in the Nlcta
利用快速环形线圈（上升时间~1 ns）监测了下一代直线对撞机试验加速器（NLCTA）中126 ns多束团脉冲的电流分布。插入在几个位置沿束线，他们允许我们跟踪电流传输作为一个功能的位置沿束训练。对数字化信号进行各种测量，如上升时间、电流、宽度和斜率，这些测量可以通过存储的频率响应文件在软件中进行校正。这些设备的设计和实现进行了说明。
2000-07-06 physics.acc-ph
Non-invasive single-bunch matching and emittance monitor
在线监测高亮度光束的光束质量只能使用非侵入性仪器。对于匹配测量，很少有这样的仪器可用。一个候选人是一个四极皮卡。为此，我们研制了一种新型的四极拾波器，并在CERN的26 GeV质子同步加速器上安装了一套由两个四极拾波器组成的测量系统。使用这些拾取器的信息，可以分别确定每个聚束在水平和垂直平面中的注入匹配和发射度。本文介绍了测量方法和第一年使用的一些结果，以及与其他测量方法的比较。
2002-07-10 physics.acc-ph physics.ins-det
Longitudinal bunch monitoring at the Fermilab Tevatron and Main Injector synchrotrons
费米实验室加速粒子束流纵向特性的测量对于粒子物理实验中粒子束流的优化和控制以及积分亮度的最大化具有重要意义。Tevatron和主注入器同步加速器中的纵向测量基于对来自电阻壁电流监测器的信号的分析。本文介绍了由2 GHz带宽示波器与运行LabVIEW程序的计算机一起执行的信号处理，该程序计算纵向束参数。
2011-10-13 physics.acc-ph physics.ins-det
Continuous bunch-by-bunch spectroscopic investigation of the micro-bunching instability
电子加速器和同步加速器可以被操作以由于纵向压缩或子结构化电子聚束而提供短发射脉冲。在阈值电流以上，高电荷密度导致微聚束不稳定性，并在聚束形状上形成亚结构。皮秒长的持续时间的聚束上的这些随时间变化的子结构导致太赫兹频率范围内的相干同步辐射的爆发。因此，该范围内的光谱信息包含关于聚束长度、形状和子结构的有价值的信息。基于KAPTURE读出系统，设计了一台每秒可记录5亿条谱线的4通道单次太赫兹光谱仪。第一次测量的时间分辨光谱的Inovesa Vlasov-Fokker-Planck求解器的模拟结果进行比较。所提出的结果导致更好地理解的爆发动力学，特别是以上的微聚束不稳定性阈值。
2018-10-04 physics.acc-ph
A sub-micron resolution, bunch-by-bunch beam trajectory feedback system and its application to reducing wakefield effects in single-pass beamlines
在日本高能加速器研究机构加速器试验装置的ATF 2束线上，研制了一种高精度束团内训练束流轨道反馈校正系统。该系统使用在两个束流位置监测器（BPM）测量的束团的垂直位置来计算一对反冲，这对反冲使用两个上游反冲器施加到下一个束团，从而校正垂直位置和轨迹角。使用在时间上间隔187.6ns的两个电子聚束的串，系统被优化，以便将反馈BPM处的束偏移稳定到优于350 nm，产生250 nrad内的局部轨迹角校正。校正的质量进行了验证，使用三个下游见证BPM和结果被发现是在一个线性晶格模型的预测，用于传播的光束轨迹从反馈区域。这个相同的模型预测校正后的光束抖动为c。在加速器的焦点处的1~nm。在该位置处使用射束尺寸监测器进行的测量表明，将射束的轨迹抖动减小4倍也将作为射束电荷的函数的所测量的射束尺寸的增加减小c倍。1.6.
2020-11-03 physics.acc-ph
Application of RFSoC Technology for Beam Position Monitors at the SuperKEKB Storage Rings Injection Points
Nagoya University（名古屋大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
本文介绍了基于RFSoC平台开发的新读出设备，用于超KEKB存储环注入点的束流监测器，以实现高束流和亮度目标。
2026-02-23 physics.acc-ph
Control of Characteristics of Self-injected and Accelerated Electron Bunch in Plasma by Laser Pulse Shaping on Radius, Intensity and Shape
在利用等离子体尾场加速自注入电子束团时，重要的是要形成小能量扩展和小尺寸的束团。结果表明，激光脉冲在半径、强度和形状上的整形控制了自注入电子束团的特性，在一定的整形条件下，可使自注入和加速电子束团具有较小的能量扩展和较小的尺寸。
2020-09-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
The feedback system for the longitudinal coupled-bunch instabilities in the J-PARC Main Ring
J-PARC主环（MR）于2018年5月实现了30 GeV质子束的传输，束流功率为500 kW，用于中微子实验。当束流功率超过470 kW时，在磁共振中观察到了纵向耦合团不稳定性。由于在更高的光束功率下观察到更显著的耦合束团振荡，因此对于超过500 kW的光束功率的稳定传输，耦合束团不稳定性的缓解是必要的。提出了一种新的反馈系统来抑制耦合团不稳定性。反馈系统由壁电流监测器、基于FPGA的反馈处理器、射频功率放大器和作为纵向冲击器的射频腔组成。由壁电流监测器拾取的光束信号的同步加速器边带分量由反馈处理器检测并用于反馈控制。在反馈处理器中采用单边带滤波技术，分别控制每个耦合聚束模式。为了适应加速过程中同步频率的变化，同步频率跟踪CIC滤波器被用作单边带滤波器中的低通滤波器。我们提出了初步的束流测试结果，以抑制束流振荡与开发的反馈系统。
2019-10-15 physics.acc-ph
High Bandwidth Pickup Design for Bunch Arrival-time Monitors for Free-Electron Laser
在本文中，我们提出的设计和实现的高带宽拾取电极的截止频率超过40 GHz。所提出的锥形拾取器是设计用于高（> 500 pC）和低（20 pC）聚束电荷操作模式的聚束到达时间监测器（BAM）的一部分，为两种操作模式提供小于10 fs的时间分辨率。所提出的设计具有快速的电压响应，低振铃，和无谐振频谱。为了评估制造公差对拾音器性能的影响，通过数值模拟进行了广泛的公差研究。为测量和验证目的，建立了拾音器的非密封模型。测量和仿真结果是一致的，并证明了所提出的拾取系统的能力，以满足给定的规格。
2012-02-24 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.ins-det
Bunch-by-bunch detection of coherent transverse modes from digitized single-bpm signals in the Tevatron
基于位于环中一个具有大振幅函数的区域内的单束流位置监测器（BPM）的信号，研制了一套用于逐束团探测质子和反质子横向相干振荡的系统。信号在大量的转弯处被数字化，并使用专用算法离线进行傅立叶分析。为了增强信号，用带限噪声激发光束约一秒，这表明即使在高光度下也不会显著影响循环光束。该系统用于测量电子感应加速器的单束团调谐和研究束-束效应。特别是，它是一个正在进行的研究中的非线性束-束补偿研究与高斯电子透镜的主要诊断工具之一。我们提出了这个工具的设计和操作，连同质子和反质子束获得的结果。
2012-02-01 physics.acc-ph
Micro-bunching for generating tunable narrow-band THz radiation at the FAST photoinjector
本文介绍了费米实验室FAST（Fermilab Accelerator Science and Technology）电子注入器中使用狭缝掩模产生的微聚束电子束发射的THz辐射谱。我们的目的是在传统的光注入器中用一个简单的方案产生可调谐的窄带太赫兹辐射。在弯道处使用狭缝掩模，通过在具有水平色散的位置处横向切割能量啁啾的电子聚束，在弯道后产生纵向微聚束。本文讨论了微聚束结构、束流光学、微聚束的模拟结果和聚束因子的相关理论。计算并比较了相干跃迁辐射和摇摆器两种辐射源在太赫兹频率下的辐射能量。我们还讨论了一个简单的方法来观察微聚束上的横向屏幕监视器使用的斜四极放置在弯道的结果。
2018-11-12 physics.acc-ph
Development of a novel bunch oscillation recorder with RFSoC technology
针对SuperKEKB加速器突发束流损失（SBL）阻碍亮度提升并威胁设备的问题，开发基于RFSoC技术的新型束团振荡记录仪（BOR），其位置分辨率达0.03毫米，可实时监测并记录SBL事件，助力识别束流不稳定性来源以解决SBL问题。
2024-12-03 physics.acc-ph
Beam Feedback Systems and BPM Read-out System for the Two-Bunch Acceleration at Kekb Linac
为了使KEKB环的正电子注入率加倍，在直线加速器上研究了两束团加速方案，其中束团间隔为96 ns，加速频率为50 Hz。在这个方案中，每个束团的能量和轨道的稳定是必不可少的。因此，束流能量和轨道反馈系统已经升级。由于束流特性是通过束流位置监测器（BPM）获得的，因此对其读出系统进行了改进，以满足双束团的要求。通过延迟电缆调整BPM的组合波形，避免重叠，并且它们能够同时测量两个聚束的束位置。通过调节射频脉冲的定时来平衡两束团的能量，通过调节加速射频相位来稳定平均能量。平均束流轨道也得到了稳定。在注入器部分的电荷和聚束稳定性的慢反馈系统也正在计划中。这些系统已成功地用于试验梁，并将用于常规操作。
2002-02-07 physics.acc-ph
Dedicated beam position monitor pair for model-independent lattice characterization at NSLS-II
Brookhaven National Laboratory（布鲁海文国家实验室）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
本文提出了一种无需晶格模型的晶格表征方法，通过专用BPM对测量束流的横向映射，提取Twiss参数并评估晶格耦合情况。
2024-06-24 physics.acc-ph
A simple method for the determination of the structure of ultrashort relativistic electron bunches
本文提出了一种测量X射线自由电子激光（XFEL）中100个飞秒电子束团纵向轮廓的新方法。该方法只是两个众所周知的技术的组合，其中没有以前结合到我们的知识。我们使用种子10 ps 1047 nm量子激光产生超快电子束团的精确光学复制品。复制品是在由输入波荡器（能量调制器）和短输出波荡器（辐射器）组成的设备中产生的，该设备由色散部分隔开。输出波荡器中的辐射由在光学波长处调制的电子聚束激发，并迅速达到100 MW级的峰值功率。然后，我们使用超短激光脉冲形状测量的标准方法，自相关器和光谱的串联组合（FROG-频率分辨光学门控）。电子束团的光学复制品的FROG轨迹给出了准确和快速的电子束团形状测量的方式类似于飞秒示波器。电子束团结构的实时单次测量可以提供有关束团压缩器中产生超短电子束团的物理机制的重要信息。所提出的技术的最大优点是，它可以用来确定切片的能量传播和发射度在多炮测量。可以完整地测量聚束结构，即测量峰值电流、能量扩展和作为时间的函数的横向发射度。我们用数值例子说明了所提出的方法在欧洲X射线自由电子激光电子束诊断的潜力。
2004-07-15 physics.acc-ph
A Method for Ultrashort Electron Pulse Shape-Measurement Using Coherent Synchrotron Radiation
本文讨论了X射线自由电子激光（XFEL）亚皮秒电子束团纵向轮廓的无损测量方法。该方法是基于检测的相干同步辐射（CSR）光谱产生的束流通过一个偶极磁铁系统。这项工作也包含了一个系统的治疗同步辐射理论的基础上的CSR。同步辐射的标准理论使用了几个近似，其适用性限制往往被遗忘：在这里，我们提出了一个系统的讨论这些假设。然后导出并讨论了沿圆弧运动的电子的相干同步辐射的性质。我们还描述了一种有效的和实用的诊断技术的基础上利用电磁波荡器记录到中心锥的相干辐射脉冲的能量。该测量必须用不同的波荡器谐振频率重复多次，以便重建聚束形状因子的模量。从这些数据中的聚束轮廓函数的检索是通过反卷积技术进行的：对于目前的工作，我们利用一个约束反卷积方法。我们用数值例子说明了所提出的方法在TESLA试验设施（TTF）加速器的电子束诊断的潜力。在这里，我们选择，强调，实验旨在测量的强烈非高斯电子束团的轮廓在TTF飞秒模式操作。我们证明了皮秒条纹相机和CSR光谱仪的串联组合可以用于从具有窄的前导峰和长尾的电子聚束中提取形状信息。
2003-03-27 physics.acc-ph
Bunch-by-bunch measurement of transverse coherent beam-beam modes in the Fermilab Tevatron collider
本文描述了一个用于探测Tevatron中质子和反质子横向相干振荡的逐束团探测系统。它是基于信号从一个单一的光束位置监测器位于一个区域的环与大幅度的功能。信号在大量的转弯处被数字化，并使用专用算法离线进行傅立叶分析。为了增强信号，将带限噪声施加到波束约1 s。即使在高亮度下，这种激发也不会对循环光束产生不利影响。该器件的响应时间为几秒，分数调谐频率分辨率为1.6e-5，并且对60 nm的振荡幅度敏感。它补充肖特基探测器作为一个诊断工具的曲调，曲调传播，和光束光束的影响。本文给出了相干模谱的测量结果，以显示电子感应加速器调谐、束-束参数和碰撞模式的影响，并为束-束数值计算提供了实验依据。与一个简化模型的梁-梁振荡的比较也被描述。
2012-04-04 physics.acc-ph
Development of a Silicon-Based Ultra-Fast X-Ray Beam Size Monitor for SuperKEKB
University of Hawaii（夏威夷大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Department of Physics, University of Tokyo（东京大学物理系）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Graduate School of Science, Nagoya University（名古屋大学理学研究科）
为超级KEKB研制硅基超快X射线束尺寸监测器，利用同步辐射逐束测量垂直束尺寸，结合多种部件实现束结构和图像重建，测量精度高，为研究束动力学和优化亮度提供有力工具。
2026-07-10 physics.acc-ph physics.ins-det
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
A high-resolution, low-latency, bunch-by-bunch feedback system for nano-beam stabilization
我们报告的设计，操作和性能的高分辨率，低延迟，一束一束的反馈系统的纳米束稳定。该系统采用了新颖的，超低品质因数的腔光束位置监测器（BPM），一个两级模拟信号下混频系统，和一个数字信号处理和反馈板，包括FPGA。FPGA固件允许在232 ns的测量延迟内对BPM波形的多达15个样本进行实时积分。我们表明，这种实时样品集成显着提高了光束位置的分辨率，因此，反馈性能。最好的实时光束位置分辨率是19 nm，据我们所知，这是在任何操作BPM系统中实现的最好的实时时间分辨率。反馈以两种互补模式运行，以稳定在KEK的ATF 2光束线的焦点处产生的超小光束的垂直位置。在单BPM反馈模式下，光束稳定到50 $\pm$ 5 nm。在双BPM反馈模式下，光束稳定到41 $\pm$ 4 nm。
2022-01-05 physics.acc-ph
High throughput data streaming of individual longitudinal electron bunch profiles in a storage ring with single-shot electro-optical sampling
发展快速探测方法对电子束团进行综合监测是实现对MHz重复率储存环同步辐射综合控制的前提。在这里，我们提出了一个原理验证实验，详细描述了我们的实现，通过单发，近场电光采样在卡尔斯鲁厄研究加速器（KARA）检测纵向电子束分布。我们的实验配备了一个超快的线阵列相机提供高吞吐量的MHz数据流。我们表征所获得的数据集的统计特性，并给出了详细的描述的数据处理以及计算的电荷密度分布，其中测量的短聚束操作模式的KARA。最后，我们讨论了聚束轮廓动力学的一个著名的同步振荡的例子上的粗粒度的水平上的属性。
2018-09-20 physics.acc-ph
Pulse-to-pulse Orbit Jitter Propagation in Multi-bunch Operation at the KEK Accelerator Test Facility 2 (ATF2)
脉冲到脉冲轨道抖动，如果不加以控制，可能会大大降低未来线性对撞机的亮度。在KEK加速器测试设施的ATF 2项目的第二个目标是将垂直束流位置稳定在虚拟相互作用点（IP）处的标称rms垂直束流尺寸的约5%。这将需要在ATF 2最终聚焦系统的入口处将轨道控制在1微米以下。在本报告中，模拟研究了通过ATF 2引出线和最终聚焦系统的垂直抖动传播，并在IP处对抖动进行了评估。在这些研究中，脉冲到脉冲的垂直抖动测量使用三个带状线光束位置监测器被用作初始输入。这些研究是针对具有三个聚束的聚束串的情况进行的，但是可以容易地扩展到更大数量的聚束。比较了ATF2牵引线有无车内轨道反馈修正的情况。
2011-10-24 physics.acc-ph
Vector Potential-based Beam Current Sensors: Applications for Mu2e, and Picosecond Bunch Substructure
Univ. of Hawaii at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文提出基于电磁矢量势的新型束流电流监测系统，用于费米实验室 Mu2e 实验的脉冲间强度监测，并探索毫米波波导以测量皮秒级束团子结构。
2026-09-28 physics.acc-ph
Detection of coherent beam-beam modes with digitized beam position monitor signals
本文描述了在费米实验室Tevatron对撞机上对质子和反质子横向相干振荡进行逐束团探测的系统。它是基于信号从一个单一的光束位置监测器位于一个区域的环与大幅度的功能。信号在大量的转弯处被数字化，并使用专用算法离线进行傅立叶分析。为了增强信号，将带限噪声施加到波束约1 s。即使在高亮度下，这种激发也不会对循环光束产生不利影响。该器件具有几秒钟的响应时间，分数调谐频率分辨率为$1.6\times 10^{-5}$，并且对60 nm的振荡幅度敏感。它补充肖特基探测器作为一个诊断工具的曲调，曲调传播，和光束光束的影响。相干模谱的测量和比较模型的光束-光束振荡。
2013-12-18 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
Initial observations of micropulse elongation of electron beams in a SCRF accelerator
在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的SCRF加速器的调试包括安装一个多功能束团长度监测器，该监测器位于4偶极回旋束团压缩器之后，用于20-50 MeV的电子束能量和超过10 nC的积分电荷。该团队最初使用Hamamatsu C5680同步扫描条纹相机来评估空间电荷对电子束束团长度的影响。Al涂覆的Si屏用于产生由光束与屏的相互作用产生的光学跃迁辐射（OTR）。弯道旁路光束线允许使用OTR和条纹相机在下游光束线位置测量聚束长度，而无需压缩级。我们已经观察到电子束聚束长度从5到16 ps（西格玛）的微脉冲电荷为60 pC至800 pC，分别。我们还报告了一个压缩的亚ps微脉冲的情况下。
2017-12-27 physics.acc-ph
Bunch Length and Energy Measurements in the Bunch-Compressor of a Free-Electron-Laser
在SwissFEL，束能量分布的完全非侵入性表征可以通过同步辐射监视器（SRM）在可见光下成像来执行，该同步辐射监视器在磁弯道中的电子束的横向轮廓。在SwissFEL注入器非峰值加速条件下，根据一阶泰勒级数展开，电子束的相对能量分布可以通过射频引起的束能量啁啾系数线性地表示为电子纵坐标分布的函数。因此，可以将SwissFEL的磁弯道入口处的电子纵坐标的分布表示为磁弯道的水平面中的分散电子轨迹的分布的函数。机器参数和仪器数据在瑞士自由电子激光可以光束同步采集。因此，可以建立SRM相机图像的分析结果与由注入器的rf参数引起的束能量啁啾的线性系数之间的逐镜头相关性。最后，考虑到磁弯道的压缩因子，在磁弯道的出口处的电子聚束长度可以表示为由SRM成像的电子束的水平尺寸的函数。将介绍在瑞士自由电子激光装置的第一个磁弯道的SRM进行束长测量。
2019-05-20 physics.acc-ph
Bunch Shaping in Electron Linear Accelerators
现代电子直线加速器通常被设计成产生以其宏观系综平均矩为特征的平滑聚束分布。然而，越来越多的加速器应用要求对射束分布进行更精细的控制，例如，通过要求其沿着一个坐标的投影具有特定形状。最终，在单粒子水平上控制束流分布可以为加速器科学带来新的机遇。这篇综述讨论了最近的进展，控制电子束分布的“介观”尺度上的重点成形的光束或引入复杂的相关性所需的一些应用。本文重点介绍了基于有界外电磁场或通过与自生速度场和辐射场相互作用的电子束团成形方法的实验和理论发展。
2021-10-31 physics.acc-ph
Determination of few femtosecond to attosecond electron bunch durations using a passive plasma lens
本文提出一种基于无源等离子体透镜引起电子束发散度时变特性的非侵入式测量方法，实现了几飞秒至阿秒级电子束持续时间的精确重建，适用于尾场加速器及具有啁啾的电子束。
2025-06-30 physics.acc-ph
Conditioning of BPM pickup signals for operations of the Duke storage ring with a wide range of single-bunch current
杜克储存环是储存环振荡器自由电子激光（FEL）和高强度伽马射线源（HIGS）的专用驱动器。它的操作范围从约1毫安至100毫安每束的各种操作和加速器物理研究的束流。自由电子激光和γ射线源的高性能运行需要一个稳定的电子束轨道，这已经通过全局轨道反馈系统来实现。作为轨道反馈系统的关键部件，电子束位置监测器（BPM）需要能够在单束团电流的大范围内精确测量电子束轨道。然而，与高单束流电流相关联的BPM拾取器的高峰值电压降低了BPM电子器件的性能，并且可能潜在地损坏BPM电子器件。提出了一种利用低通滤波器进行信号调理的方法，以降低峰值电压，保护BPM电子器件，并使BPM能够在宽范围的单束流下工作。模拟和电子束为基础的测试。结果表明，杜克储存环BPM系统能够提供精确的轨道测量，以确保高度稳定的自由电子激光和高重离子对撞机运行。
2013-11-19 physics.acc-ph
Loss maps along the ThomX transfer line and the ring first turn
我们报告了对粒子从ThomX直线加速器末端沿着传输线移动到环第一圈末端的损失图的研究，为机器调试做准备。XNUMX是一个50 MeV电子加速器原型，它将使用康普顿背散射来产生高通量的硬X射线。加速器跟踪程序MadX用于模拟电子的传输和计算损耗。这些地图可以在沿束路径的任何位置投影或沿束路径绘制。这些信息与监控设备（屏幕、位置监控器等）的位置特别相关。在那里，损失预测将与测量结果进行比较。
2021-09-02 physics.acc-ph
Numerical Analysis of a Beam-Energy-Spread Monitor Using Multi-Stripline Electrodes
为了控制和稳定强流单束团电子束的能量扩散，以产生足够数量的正电子，正在开发一种束能量扩散监测器。作者提出了一种新的监测器，使用多带状线电极，以加强这一目的。本报告描述了基于数值分析的监测器的基本设计。分析结果表明，在标称运行条件下，能量扩散测量的分辨率预计小于0.3%。
2000-09-09 physics.acc-ph
Coupled Bunch Instabilities Growth in the Fermilab Booster during Acceleration Cycle
目前，费米实验室助推器在81个束团中以15 Hz的频率从400 MeV加速到8 GeV，每脉冲（ppp）加速约4.5E12质子，为多个HEP实验提供束流，并正在升级以处理更高的束流强度> 6.7E12 ppp，重复频率为20 Hz。在目前的工作模式下，我们控制纵向耦合束团不稳定性（LCBI）使用被动和主动阻尼器的组合。LCBI的问题预计在更高的光束强度下会恶化。在这里，我们想调查在什么时候在束循环中的一个特定的模式是要起源，以及有多少它在加速周期的不同时间的贡献，使用从注入到提取收集的壁电流监测数据。此外，测量增长率作为一些主导模式的光束强度的函数。最后，本文介绍了从观测到的最高可用束流强度的LCBI分析结果，意外发现，以及未来在更高束流强度下减轻LCBI的计划
2021-10-19 physics.acc-ph
High level software for 4.8 GHz LHC Schottky system
大型强子对撞机的性能关键取决于对电子感应加速器调谐的精确测量。每个LHC束的电子感应加速器调谐值可以使用新安装的横向肖特基监测器在没有激励的情况下测量。一个高层次的软件包编写的Java已经开发的肖特基系统。该软件允许终端用户监测和控制肖特基系统，并为LHC光束的调谐，动量扩散，色度和发射度提供非破坏性和连续的逐束测量。它已经在大型强子对撞机上用质子和铅离子束进行了测试，结果非常成功。
2012-08-13 physics.acc-ph
Beam Instrumentation and Diagnostics
束流参数的确定对于任何加速器设施的运行和发展都至关重要。讨论了电子束和质子束常用束流仪器的工作原理。本文包括用于束流测量的束流测量仪器、束流位置监测器在聚束中的应用、束流横向剖面和发射度诊断方法、束团形状测量和束流损失监测器的应用。
2020-09-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Excitation of the transition radiation by a relativistic electron bunch in the plasma half-space
研究了等离子体半空间中相对论电子束团对电磁场的跃迁激发过程。研究了等离子体边界对等离子体尾流振荡空间结构的影响。确定了在等离子体中传播的渡越电磁脉冲的形状和强度。
2020-11-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A two-step method for retrieving the longitudinal profile of an electron bunch from its coherent radiation
由电子聚束发射的相干辐射提供可用于估计其纵向分布的诊断信号。通常只能测量强度谱的幅度，而必须计算相关的相位以获得聚束轮廓。最近提出了一种迭代方法来恢复这个阶段。然而，在相位恢复过程中，总是存在与解的非唯一性相关的模糊性。在这里，我们提出了一种方法来克服模糊性问题，首先执行多个独立运行的相位恢复过程，然后第二，排序的好的解决方案，通过互相关分析。与各种形状的模拟聚束和实验测得的光谱得到的结果，讨论和比较与建立Kramers-Kronig方法。它示出，即使当模糊性的效果是强的，如在配置文件中的双峰的情况下，互相关后处理是能够过滤掉不想要的解决方案。我们表明，与Kramers-Kronig方法不同，所提出的组合方法能够忠实地重建复杂的聚束轮廓。
2014-07-03 physics.acc-ph
Laser-accelerated, low divergence 15 MeV quasi-monoenergetic electron bunches at 1 kHz
我们演示了激光尾场加速的准单能电子束团高达15兆电子伏，在1 kHz的重复频率与2.5 pC的电荷每束和一个核心与< 7 mrad的光束发散。加速是由5 fs，< 2.7 mJ的激光脉冲入射到一个薄的，近临界密度的氢气射流。低光束发散归因于对激光载波包络相位滑移的降低的敏感性，这通过使用激光偏振和气体射流控制以两种方式实现：（1）电子注入到气体射流的等离子体密度下降斜坡上的尾流中，以及（2）使用圆偏振驱动脉冲。在下坡中的温和波破碎的条件下，电子束轮廓具有与κ电子能量分布一致的2D洛伦兹形状。这种分布以前只在空间或尘埃等离子体中观察到。我们将这种形状归因于二次尾流场气泡势所限制的强相关无碰撞聚束，其中气泡中的红移激光场将横向速度空间扩散赋予聚束。
2020-10-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Acceleration of an electron bunch with a non-Gaussian transverse profile in a quasilinear plasma wakefield
束流驱动等离子体尾场加速器通常采用外部注入方案，以确保注入时束流质量可控。然而，外部注入的见证聚束可以呈现非高斯横向密度分布。使用粒子模拟，我们表明，共同的光束品质因数，如归一化RMS发射度和光束半径，不强烈依赖于初始的横向形状的见证光束。尽管如此，具有高峰值横向空间轮廓的射束可以在芯中实现总射束电荷的更高分数。当见证光束的横向动量分布具有峰值非高斯分布时，可以看到相同的效果。此外，我们发现，一个最初的非轴对称的光束变得对称，由于与等离子体尾场的相互作用，所以它不会造成不利的影响，为束流加速。
2022-08-09 physics.acc-ph
Initial study on the shape optimisation of the CLIC crab cavity
紧凑型直线对撞机（CLIC）需要一个蟹状腔来在碰撞前对准束团。聚束结构要求腔体内RF场的严格幅度和相位容限，以使亮度损失最小。束流加载效应是腔内场误差的一个潜在来源，需要特别注意。为了帮助振幅和相位控制，我们提出了一个行波（TW）结构，具有高群速度，允许快速传播的错误的系统。这样的设计使得腔体结构与以前的腔体结构显著不同。本文将着眼于这对其他腔参数和腔几何形状的优化的影响。
2008-10-16 physics.acc-ph
Self-correcting longitudinal phase space in a multistage plasma accelerator
由强激光或粒子束驱动的等离子体加速器提供了千兆伏/米的加速场，有望大幅缩小粒子加速器，用于高能物理和光子科学。线性对撞机和自由电子激光（FEL）等应用需要高能量和能量效率，但也需要高稳定性和光束质量。后者包括低能量扩散，这可以通过使用纵向形状的聚束对等离子体尾场进行精确的束加载来实现，从而产生有效和均匀的加速。然而，等离子体波长将非常大的加速场区域的尺度设置为100 μm或更小，要求聚束以极高的时间精度同步和成形，通常在飞秒尺度上。这里，引入了自校正机制，大大降低了对抖动的敏感性。使用多个加速级，每个加速级之间都有一个小的聚束压缩，几乎任何初始聚束，无论电流分布或注入相位如何，都将自校正为使尾流场变小的电流分布，从而抑制相对能量扩展和任何能量偏移。因此，分级不仅可以用于达到高能量，而且还可以产生各种应用所需的精致光束质量和稳定性。
2021-04-29 physics.acc-ph
"Beam `a la carte": laser heater shaping for attosecond pulses in a multiplexed x-ray free-electron laser
本文提出利用激光加热器对电子束团进行选择性整形，在不影响其他束团的情况下生成阿秒X射线脉冲，并实现向多个波荡器光束线按需输送定制脉冲。
2024-04-02 physics.acc-ph
Longitudinal phase space synthesis with tailored 3D-printable dielectric-lined waveguides
纵向相空间操纵是X射线自由电子激光加速概念、辐射源和性能改善的关键和必要组成部分。在这里，我们提出了一个简单而通用的方法，半任意形状的纵向相空间的带电聚束通过使用尾场产生的定制的介质内衬波导。我们应用模拟的概念，并提供辐射产生和聚束压缩的例子。最后，我们讨论了现代3D打印机的制造能力，并研究了打印限制以及输入LPS的形状如何影响设备的性能。
2020-09-25 physics.acc-ph
Beam-beam effects under the influence of external noise
快速的外部噪声，使波动进入束轨道，讨论了与束-束效应。来自蟹状腔和检测装置（位置监测器）的相位噪声和来自逐束团反馈系统的冲击噪声是源。束-束碰撞伴随着快速的轨道波动，具有逐圈或多圈相关性，导致发射度增长和光度下降。讨论了LHC和HL-LHC的噪声幅度容限。
2014-10-15 physics.acc-ph
Excitation of the transition radiation by a relativistic electron bunch at the boundary of a semi-infinite plasma waveguide
研究了相对论电子束团在半无限大等离子体波导输入端激发电磁场的过程。确定了短跃迁电磁脉冲的形状和强度，并研究了其在等离子体波导中传播过程中的演化。此外，还考虑了等离子体边界对等离子体波导中等离子体尾流振荡空间结构的影响。
2021-01-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Longitudinal charge distribution measurement of non-relativistic ion beams using coherent transition radiation
纵向电荷分布测量或束团形状测量对于时间短的非相对论束团是一个挑战。场分布与这种束的电荷分布相比具有更大的纵向范围。这影响了场感测设备（诸如相位拾取器或壁电流监测器）测量电荷分布的能力。在这里，我们评估的可行性使用相干跃迁和衍射辐射的非相对论光束的束团形状测量。
2021-09-12 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
