Tests of the CERN Proton Linac Performance for LHC-Type Beams
作为LHC注入器链的预注入器，CERN的质子直线加速器需要为质子同步加速器提供高强度（180mA）的束流。将提供在该强度下的测量结果。此外，直线加速器现在配备了来自莫斯科INR的束团形状监视器，这使得阿尔瓦雷斯坦克RF设置与模拟进行比较。
2000-08-17 physics.acc-ph
Beam Energy Stabilization of the Kek 40mev Proton Linac
本文介绍了KEK 40MeV质子直线加速器束流能量稳定的新方法。该方法是将40MeV束流线上安装在去束器上游的速度监测器的信号经处理后送入去束器射频系统的移相器，以消除束流能量的波动。本文通过梁试验验证了该方法和系统的有效性。
2000-08-19 physics.acc-ph
Beam energy online measurement of BEPCII LINAC
本文介绍了BEPCII直线加速器束流能量的在线测量，给出了计算公式和部分测量结果。该方法利用三个束流位置监测器（BPM）测量水平方向的束流位置，消除了轨道波动的影响，比单BPM测量方法有很大的改进。误差分析表明，这种在线测量方法具有进一步的应用潜力，如作为束流能量反馈系统的一部分。最后对该方法的可靠性进行了讨论和论证。
2015-10-08 physics.acc-ph
Scheme for quantitative description of longitudinal drifts in the Fermilab Linac and their correction
针对费米实验室直线加速器纵向日间漂移引发束流损失的问题，本研究提出用低能段两个腔体的相移定量描述漂移的方案，可简化漂移可视化、提供清晰补偿算法及补偿效率估算工具。
2023-12-12 physics.acc-ph
Measuring Orbit Responses with Oscillating Trajectories in the Fermilab Linac
本文介绍了一种在费米实验室直线加速器中通过振荡多达19个校正器电流并利用频域分析来记录轨道响应的技术，该方法能提供更快且抗漂移的测量，以辅助加速器光学分析和机器调谐。
2025-09-16 physics.acc-ph
Beam-based RF Station Fault Identification at the SLAC Linac Coherent Light Source
加速器产生的信号太多，小运营团队无法实时监控。此外，这些信号中的许多信号只能由具有多年经验的主题专家解释。因此，加速器性能的变化可能需要与专家进行时间密集的磋商，以确定根本问题。在这里，我们专注于一个特定的异常检测任务的射频（RF）站在直线加速器相干光源（LCLS）。现有的射频站诊断带宽有限，导致信号缓慢且不可靠。因此，异常检测目前是一个手动过程。我们提出了一种基于波束的方法，使用来自波束位置监测系统的一次又一次的数据来识别加速器状态的变化;通过将基于波束的异常与来自RF站的数据进行比较，我们识别了变化的来源。我们发现，我们提出的方法可以完全自动化，同时识别更多的事件与更少的误报比单独的RF站诊断。我们的自动故障识别系统已被用来创建一个新的数据集，调查之间的相互作用的RF站和加速器的性能。
2022-11-02 physics.acc-ph
An Investigation of Optimised Frequency Distributions for Damping Wakefields in X-Band Linacs for the NLC
在NLC（下一代直线对撞机）中，每个单独的加速器结构（或加速器单元）中的小偏差将引起尾场，尾场将束流从其电轴踢出。这种尾流场可能导致BBU（束分裂），或者至少会稀释束的发射度。在SLAC已经设计并测试了几种高斯失谐结构[1]，在本文中，我们探索了具有可能更好的阻尼特性的新分布。通过约5,000个结构的光束的进展监测相空间和结果。[1]J.W. Wang等人，TUA 03，LINAC 2000
2000-08-30 physics.acc-ph
Optics Reconstruction in the SCL Section of the FNAL Linac
本文针对FNAL直线加速器SCL段，提出三步光学重建方法，通过四极铁扫描与BSM测量确定Twiss参数，调整四极铁校准，并利用TraceWin模拟验证束流包络，获取了过渡段入口处的束流参数。
2025-09-16 physics.acc-ph
Progress on an Electron Beam Profile Monitor at the Fermilab Main Injector
针对费米实验室MI中超过2 MW质子束的非侵入式横向剖面测量需求，论文介绍电子探针束偏转监测装置的现状及采用不同技术的最新研究。
2023-10-02 physics.acc-ph
Beam Switching and Beam Feedback Systems at KEKB Linac
KEK的8-GeV电子/ 3.5-GeV正电子直线加速器已经运行了非常不同的束流规格的下游环，KEKB，PF和PF-AR。为了在这些射束模式之间可靠地操作，智能射束切换和射束反馈系统自其调试以来已经被开发和使用。软件面板用于选择四种光束模式中的一种，并且在大约两分钟内执行切换序列。序列中的大多数项目都是简单的操作，然后是故障恢复。磁体标准化部分消耗了大部分时间。加速器操作员可以很容易地重新安排顺序。使用这个软件，直线加速器束流模式每天大约转换50次。为了稳定直线加速器的束流能量和轨道，以及一些加速器设备，已经安装了大约30个软件束流反馈回路。它们已被常规用于所有光束模式，并提高了光束质量。由于其软件接口是标准化的，因此只需定义监控器和执行器即可轻松添加新的反馈回路。
2000-09-11 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
Energy Measurements by Means of Transition Radiation in novel Linacs
先进的直线加速器设计可以使用光学渡越辐射（OTR）屏来测量束斑尺寸;例如，在基于等离子体的加速器（EuPRAXIA@ ELI-LAB）或康普顿机器（伽马束源@ELI-NP）中预见到这样的屏。光学跃迁辐射角分布强烈地依赖于光束能量。由于OTR屏幕通常放置在沿直线加速器的几个位置以监测束包络，因此可以沿机器执行分布式能量测量。此外，在等离子体加速器中，Single Shot能量测量可用于测量等离子体相互作用之后的发射到发射的能量变化。初步测量了100 MeV电子的OTR角分布。在本文中，我们讨论了这种测量的光束发散和其他参数的灵敏度，以及所需的分辨率和所需的升级传统的OTR诊断，作为一个例子，收集的数据在ECONOLAB。
2018-02-12 physics.acc-ph
Implement and commissioning of the beam energy feedback system in BEPCII linac
为了保证束流质量，满足BEPCII储存环对束流质量的要求，在直线加速器出口处设计了束流能量反馈系统。本文详细介绍了该系统的实现和调试。能量反馈系统由能量测量单元、应用软件和执行单元组成。为了保证束流能量的实时监测和调节，需要引入国内首次尝试的非拦截式在线束流能量测量方法和有效的能量调节机制。能量的调节是通过调节射频功率源站的输出微波相位来实现的。该系统于2016年3月16日投入运行，取得了预期效果。它能有效地消除由于束流中心能量波动而引起的注入速率的低谷，对维持恒定的高注入速率起到了重要作用。
2016-10-04 physics.acc-ph
Advanced cryogenic process control and monitoring for the SPIRAL2 superconducting LINAC
SPIRAL 2是质子、氘核和重离子的超导加速器，最大束流功率为200 kW，40 MeV（氘核束）。26个超导四分之一波长腔在4.4K下工作，浸入液氦浴中，具有剧烈的分相器压力控制。在过去的几年中，由于自动散热补偿和基于模型的控制，低温先进过程控制的发展使其能够应对高热负荷动态。后者基于模型，使用Simcryogenics库，在可编程逻辑控制器中进行优化和线性化。SPIRAL2运行表明，即使在接近低温系统物理极限的热负荷耗散水平下，这种控制也可以保持RF和射束运行的规定条件。这些发展允许合成一个虚拟的观察员的动态热负荷消散的空腔。本文总结了这种观察员的基础上的物理热力学模型和机器学习技术的发展。
2022-09-02 physics.acc-ph physics.data-an
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
Machine-learning approach for operating electron beam at KEK $e^-/e^+$ injector Linac
针对传统专家手动调谐加速器参数已近极限的问题，研究采用三种机器学习算法在KEK正负电子注入器直线加速器开展电子束调谐实验，实现了与熟练专家相当的调谐性能。
2024-01-26 physics.acc-ph
Absolute and non-invasive determination of the electron bunch length in a Free Electron Laser using a Bunch Compressor Monitor
本文提出一种基于束团压缩监视器（BCM）信号与电荷统计涨落关系的方法，可在自由电子激光中非侵入式测定电子束团长度，并利用双波段探测实现绝对测量，为机器压缩反馈和连续波FEL诊断提供支持。
2023-05-26 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
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
Status of the ILC Main Linac BPM R&D
介绍了高分辨率冷束流位置监测器（BPM）和相关读出电子学的研究与发展活动的现状。两种不同的BPM探测器概念，将被附加到SC四极杆和位于ILC cryomoplant内部，目前正在研究中：一个谐振偶极模腔式BPM拾取器，在费米实验室开发，和再入谐振同轴波导BPM，由CEA-Saclay设计。虽然1.5 GHz偶极模腔BPM仍处于研发阶段，但再入BPM已经通过了第一次波束测试，包括其读出系统。此外，LAPP集团正在开发耐辐射数字读出系统，该系统在CLIC测试设施（CTF）进行测试。
2009-02-17 physics.acc-ph physics.ins-det
Individual Pulse Monitoring and Dose Control System for Pre-Clinical Implementation of FLASH-RT
超高剂量率电子源需要独立于剂量率的剂量计和校准的剂量控制系统，以实现准确的输送。在这项研究中，我们开发了一个单脉冲剂量监测和实时剂量为基础的控制系统转换的临床直线加速器（LINAC）。点闪烁体探测器耦合到门控放大器和用于剂量监测和反馈控制回路的实时控制器。对控制器进行编程，以积分剂量并测量每个辐射脉冲的脉冲宽度，并在输送规定剂量时门控LINAC射束。将闪烁体安装在固体水体模中，并放置在小鼠皮肤下进行体内剂量监测。此外，闪烁体的特征在于其辐射稳定性，平均剂量率，和剂量每脉冲的依赖性。对每个辐射脉冲进行剂量积分并实时显示。闪烁体与平均剂量率（40-380 Gy/s）和每次脉冲剂量（0.3-1.3 Gy/脉冲）呈线性，在+/-3%范围内。然而，塑料闪烁体会受到严重的辐射损伤（16%/kGy），需要经常校准。脉冲计数控制准确地实现了预期和实际输送脉冲之间的直接对应关系。基于剂量的控制足以门控LINAC的任何脉冲。使用1 cm圆形切口进行的体内剂量测定监测显示，存在4-5个脉冲的斜升，在此期间，每个脉冲的平均剂量约为0.045 +/- 0.004 Gy/脉冲，而斜升后，其稳定在0.65 +/- 0.01 Gy/脉冲。在这项研究中提出的工具可以用来确定有关的闪光效应的光束参数空间。此外，这项研究是在超高剂量率下对修改后的LINAC进行基于剂量的实时控制的第一个实例。
2021-11-16 physics.acc-ph physics.ins-det physics.med-ph
Coincident Learning for Beam-based RF Station Fault Identification Using Phase Information at the SLAC Linac Coherent Light Source
本研究利用高频相位数据与重合异常检测框架，在LCLS加速器中识别RF站故障，检测异常数量约为幅度数据的三倍，并实现故障聚类与根因分析。
2025-05-21 physics.acc-ph
Measurement of Position Resolutions of L-band Cavity Beam Position Monitors
Korea University（韩国大学）；Pohang Accelerator Laboratory（浦项加速器实验室）
本文提出了一种针对ILC优化的L波段谐振腔BPM，通过原型和信号处理系统实现了约300纳米的位置分辨率，满足纳米级束流控制需求。
2025-12-15 physics.acc-ph
Time-of-flight Energy Measurements with BPMs
本文介绍在 Fermilab PIP-II H- 直线加速器中，通过测量相邻 BPM 的束流相位推导非相对论性离子束能量的方法，并利用“能量偏差”参数追踪能量偏离。
2025-09-17 physics.acc-ph
Scanning wire beam position monitor for alignment of a high brightness inverse-Compton x-ray source
夏威夷大学的自由电子激光实验室已经建造并测试了一个扫描线束位置监测器，以帮助高光谱亮度逆康普顿散射X射线源的校准和优化。X射线是由来自脉冲S波段直线加速器的40 MeV电子束与来自由同一电子束驱动的锁模自由电子激光的红外激光脉冲碰撞产生的。电子束和激光束在相互作用点聚焦到60 μm直径，以实现高散射效率。这种线扫描仪允许在相互作用点处对激光束和电子束的尺寸和位置进行高分辨率测量，以验证空间重合。二次发射电流的时间分辨测量使我们能够在4 μs宏脉冲的整个持续时间内监测电子束的横向空间演化，同时通过高温计测量遮蔽的红外光束来描绘激光器的轮廓。利用这种装置，我们已经证明，电子束和激光束可以以优于10 μm的精度共同对准，以达到最大的X射线产额。
2013-11-21 physics.acc-ph
Diagnostics Examples from Third-Generation Light Sources
本课讨论了如何使用光束监视器的信号来诊断圆形第三代同步加速器光源中的光束的许多示例。在学校期间，在其他讲座中给出了其他机器（例如对撞机，CTF 3，直线加速器和自由电子激光（FEL）和医疗加速器）的诊断示例。本课假设仪器本身的信号生成是已知的;主要关注信号对各种机器参数的依赖性及其解释，以诊断机器参数和条件。
2020-05-14 physics.acc-ph
Status of Higher Order Mode Beam Position Monitors in 3.9 GHz Superconducting Accelerating Cavities at FLASH
高次模（HOM）束流位置监测器（BPM）正在开发的3.9 GHz的三次谐波超导加速腔在FLASH。可以利用基于偶极分量的束激励HOM来确定腔中的横向束位置。用于HOM抑制的现有耦合器提供必要的信号。诊断原理类似于腔BPM，但在直线加速器上不需要额外的真空仪器。3.9 GHz腔体的HOM-BPM的挑战在于由低温模块ACC 39中的四个腔体中的大多数HOM的耦合引起的密集HOM频谱。使用频谱分析仪和具有各种数据分析技术的定制测试电子设备对具有特别有前途的诊断功能的HOM进行了评估，重点是数据简化。选择5GHz范围内的多腔模式，以提供整个模块上的全局位置，具有优异的分辨率（~20 μ m）而在9 GHz区域中的捕获模式提供了具有可比分辨率（~50 μ m）的每个腔中的局部位置。一个类似的HOM-BPM系统已计划用于欧洲XFEL 3.9 GHz模块，其中包括八个腔。本文综述了FLASH中3.9GHz腔HOM-BPM的研究现状和发展前景。
2013-05-22 physics.acc-ph
Online measurement of the energy spread of multi-turn beam in the Fermilab Booster at injection
我们已经开发了一个计算机程序接口的费米实验室加速器的ACNET环境中测量的能量扩散的质子束从直线加速器注入到助推器。它使用数字化示波器，并为用户提供配置示波器设置的能力，以便从电阻壁电流监测器进行最佳数据采集。当程序启动时，a）产生${\it one\ shot\ timeline}$以启动射束注入增强器，b）使用一组快速冲击器在注入射束中产生约40 ns的间隙，c）从壁电流监测器收集来自注入的前200 $μ$ s的线电荷分布数据，以及d）执行完整的数据分析以提取射束的全部射束能量扩展。该程序还提供了存储离线分析数据的选项。我们用一个例子来说明一个案例。我们还提出了从最近的测量光束能量扩散作为光束强度的函数的结果。
2017-12-27 physics.acc-ph
Finding Beam Loss Locations at PIP2IT Accelerator With Oscillating Dipole Correctors
PIP 2 IT加速器在2014 - 2021年分多个阶段组装，以测试正在费米实验室建造的未来PIP-II直线加速器的概念和组件。在其最终配置中，PIP 2 IT将0.55 ms x 20 Hz x 2 mA H-束加速到16 MeV。为了确定加速器低能部分中束流损失的位置，其中辐射监测器是无效的，实施了使用振荡轨迹的方法。如果光束在孔径限制处被刮擦，则利用位于上游并同步振荡的两个偶极校正器移动其质心，在损失点下游的BPM和信号的频谱中的相应频率处产生线。沿波束线比较这些响应可以找到损失位置。本文介绍了在PIP 2 IT实施的方法和结果。
2022-09-07 physics.acc-ph
Measuring and Controlling the Energy Spread in CEBAF
与电子储存环相比，再循环直线加速器的一个优点是，由于新的束流不断地注入加速器中，因此靶处的束流特性不再由量子辐射扩散和辐射阻尼之间的平衡所支配。这使得来自CEBAF型机器的能量扩散相对较小;在4 GeV下从CEBAF测量的能量扩散在几天的时间内累积不到百万分之100。在本文中，各种子系统有助于CEBAF型加速器的能量传播进行审查，以及机器的诊断和控制，用于CEBAF，以确保在日常运行过程中提供一个小的能量传播。相关发展的例子是：（1）从注入器中出现稳定的短束团，（2）线性加速器相对于所有通道上束团质心的精确定时和定相，（3）实现2 kHz采样率反馈系统以实现最终能量稳定，以及（4）利用光学跃迁辐射装置进行连续束能量扩展监测。我们目前的测量结果表明，小的能量扩展，实现了在较长的时间。
2000-09-27 physics.acc-ph
Reversible electron beam heating for suppression of microbunching instabilities at free-electron lasers
由于在现有和未来的X射线自由电子激光（FEL）中高亮度电子束的压缩而导致的微聚束不稳定性的存在导致可达到的激光性能的限制，并且使得利用光学跃迁辐射的束成像是不可能的。不稳定性可以通过引入额外的能量扩展来抑制，即，“加热”电子束，如通过在直线加速器相干光源处的激光加热器系统的成功操作所证明的。增加的能量扩展对于自放大自发发射FEL通常是可容忍的，但限制了诸如播种的先进FEL方案的有效性。在本文中，我们提出了一个可逆的电子束加热系统的基础上，两个横向偏转射频结构（TDS）的上游和下游的磁聚束压缩机弯道。在第一个TDS中引入额外的能量扩展，抑制微聚束不稳定性，然后在第二个TDS中消除。通过计算和模拟，包括相干同步辐射的影响，我们证明了微聚束增益抑制的可行性。可接受的电子束和射频抖动的确定，和固有的选择，诊断和在线监测的电子束的纵向相空间进行了讨论。
2012-01-17 physics.acc-ph
Introduction to Machine Protection
加速器设备的保护与加速器技术一样古老，多年来一直与高功率设备有关。例如，防止供电设备过热（磁铁、功率转换器、高电流电缆），防止超导磁铁失超后损坏，以及速调管。尽管早在1967年就有一篇论文讨论了SLAC直线加速器（斯坦福直线加速器中心）的束流损伤，但对设备束流事故的保护是最近才出现的。它与高功率质子加速器束流功率的提高、电子-正电子加速器同步辐射光的发射以及束流能量的增加有关。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，倾倒射束或在低能量时停止射束）以及在这些系统之间提供胶水的联锁系统。最新的加速器LHC将以每束约3 x 10 $^{14}$质子运行，对应于每束360 MJ的能量存储。在不受控制的射束损失的情况下，这种能量会对加速器设备造成巨大损害，并且损坏加速器重要部件的单一事故可能会中断多年的运行。本讲座将概述加速器设备的保护要求，并介绍各种保护系统。这些例子主要来自LHC和ESS。
2016-08-08 physics.acc-ph
