Dipole Wakefield Suppression In High Phase Advance Detuned Linear Accelerators For The JLC/NLC Designed To Minimise Electrical Breakdown And Cumulative BBU
最近在SLAC [1，2]和CERN [3]进行的实验显示，1.8米系列结构DDS/RDDS（阻尼失谐结构/圆形阻尼失谐结构）的单元出现了“点蚀”形式的显著变形。这种点蚀发生在加速结构的高群速度（Vg /C = 0.012）端，在结构的低群速度端几乎没有发现击穿的证据。此外，虽然初步的实验证据表明，较短和较低的群速度结构减少了击穿事件与加速场强增加。这里提出了两种设计，首先是由83个单元组成的90 cm结构，初始vg/c = 0.0506（称为H90 VG 5），其次是由55个单元组成的长度更短的60 cm结构，初始vg /c = 0.03（称为H60 VG 3）。研究了利用这些结构加速10 km以上带电束流的可行性。特别关注的问题是通过单元频率的失谐和通过局部阻尼单个单元来抑制偶极尾流场，以避免BBU（波束分裂）。结果提出的光束诱导的偶极尾场和光束动力学上遇到的跟踪进展的光束通过几千个加速结构。[1]C. Adolphsen，ROAA003，this conf. [2] R.H. Miller等人，FPAH 062，本确认[3] L. Groening等人，MPPH 039，本次会议
2001-07-19 physics.acc-ph
Plasma Wake Accelerators: Introduction and Historical Overview
由于粒子加速器的使用，关于物质和能量本质的基本问题已经找到了答案。社会应用，如癌症治疗或癌症成像，说明了加速器在我们当前生活中的影响。今天，加速器使用金属腔，其维持的电场值限于约100 MV/m。由于其支持极端加速梯度的能力，等离子体介质最近被提议用于未来的腔状加速结构。这一贡献突出了由激光或粒子束驱动的等离子体加速器的巨大发展，这些加速器允许产生具有一定程度的可调谐性和一组参数的高质量粒子束，这些参数使它们非常适合于许多应用。
2017-05-30 physics.acc-ph
Layout considerations for a future electron plasma research accelerator facility EuPRAXIA
地平线2020项目EuPRAXIA（欧洲等离子体研究加速器，应用卓越）正在准备一个高度紧凑和具有成本效益的欧洲设施的概念设计，该设施使用等离子体作为加速介质，具有多GeV电子束。该设计包括两个用户区域：一个用于自由电子激光科学，另一个用于高能物理（HEP）探测器开发和其他试点应用。加速器设施将基于激光和/或束驱动等离子体加速方法。这一贡献介绍了未来的等离子体加速器设施的布局考虑的背景下EuPRAXIA。它比较了传统的和新型的等离子体加速器设施的要求，并提出了潜在的布局，为未来的网站。结合性能分析、成本效益和单个配置的目标用户案例，此类布局研究将在以后对潜在配置进行排名。根据这些信息，将为EuPRAXIA设施的2019年概念设计报告定义最佳技术组合。
2018-02-01 physics.acc-ph
Computational accelerator science needs towards laser-plasma accelerators for future colliders
激光等离子体加速器由于其高梯度，有可能将未来高能物理直线加速器的尺寸减小一个数量级以上。目前的研究正在进行中，包括LBNL的BELLA PetaWatt激光器，以实现高质量的10 GeV光束和多个模块的分段，以及注入和光束质量的控制。通往高能物理应用的道路可能涉及数百个这样的阶段，包括束流传输、调节和聚焦。目前的研究重点是解决未来对撞机详细概念设计所需的物理和研发挑战。在这里，用于模拟这些加速器和他们的资源需求的工具进行了总结，无论是目前的工作，并支持R&D解决问题的对撞机概念。
2013-09-28 physics.acc-ph
Electromigration occurrences and its effects on metallic surfaces submitted to high electromagnetic field : A novel approach to breakdown in accelerators
在金属表面上施加高电场会导致充分描述的击穿现象。在经典的情况下，爆炸性电子发射（爆炸），击穿（BD）起源于发射部位（表面突起）。调节过程包括一个接一个地“燃烧”发射点，许多观测显示表面覆盖着或多或少重叠的熔融陨石坑。在处理加速器的RF腔时，现在越来越多地寻求场，人们可以合理地怀疑是否还应该考虑其他物理现象。特别是，我们认为，电迁移，特别是在表面或晶界不能再被忽略在高场（即50-100 MV/m）。在液态金属发射源领域的许多出版物表明，非常稳定和强的发射源，无论是离子还是电子，通过与加速器中引起的通常的局部击穿略有不同的机制，在经受电场的金属表面上积累。该机制涉及电迁移和表面原子的集体运动的组合。最近在30 GHz CLIC（紧凑型线性对撞机）加速结构上获得的结果，连同此后曝光的数据，使我们提出了一个补充方案（前等离子体幻影），基于电迁移，这可以解释大面积表面的早期熔化。
2012-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph
Radiation safety challenges in plasma accelerators
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器研究所）
等离子体加速器在提高重复频率、粒子能量和平均束流功率后，其辐射安全问题主要源于高峰值电荷和分布束损，需专门设计屏蔽和束流消耗方案。
2026-05-08 physics.acc-ph
Case Studies on Plasma Wakefield Accelerator Design
基于等离子体的粒子加速器领域在过去十年中取得了巨大的进步，活动数量也显著增加。在这一过程中，参与的科学界已从传统的大学研究扩大到包括世界各地的许多大型研究实验室，如BNL，CERN，DESY，KEK，LBNL和SLAC。因此，在加速器、激光和等离子体物理的交叉点上，强烈需要加强教育工作。欧洲核子研究中心等离子体尾流加速加速器学校已经组织作为这一发展的结果。在本文中，我们描述了这个为期一周的学校，其中包括三个案例研究，以解决在11个工作组的参与者的欧洲核子研究中心加速器学校的互动组件。
2017-05-30 physics.acc-ph
Driver-delay chicanes for a multistage plasma-based accelerator facility
University of Oslo（奥斯陆大学）；Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑大学）
SPARTA项目提出了一种多阶段等离子体加速器设施的驱动延迟方案，实现2纳秒延迟并保持束参数周期性。
2026-02-23 physics.acc-ph
Intrinsic Stabilization of the Drive Beam in Plasma Wakefield Accelerators
驱动束流的软管不稳定性是影响等离子体尾场加速器稳定运行的主要问题。在这项工作中，我们表明，驱动光束的横向尺寸相当于等离子体吹出半径产生一个尾流与沿光束的变化聚焦，这导致了快速失谐的切片感应加速器振荡和抑制的不稳定性。这种固有的稳定原理提供了一种适用且有效的方法，用于抑制驱动梁的振荡，并允许稳定的加速过程。
2018-06-29 physics.acc-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
Feasibility of OTR Imaging For Laser-Driven Plasma Accelerator Electron-Beam Diagnostics
我们报告的初步考虑使用线偏振光学跃迁辐射（OTR）的激光等离子体加速器（LPAs），如在德克萨斯大学奥斯汀分校的电子束的特征。这两个LPA在100 MeV和2-GeV下工作，目前估计归一化发射度为~ 1 mm mrad，束流发散度小于1/γ，束流尺寸在微米级确定。分析建模结果表明，使用这些OTR技术的LPA应用的可行性。
2018-05-10 physics.acc-ph
GeV-scale accelerators driven by plasma-modulated pulses from kilohertz lasers
我们描述了一种新的方法，驱动GeV级等离子体加速器与长激光脉冲。我们发现，一个长的，高能量的驱动激光脉冲的时间相位可以调制周期性的共同传播它与低振幅的等离子体波驱动的短，低能量的种子脉冲。通过色散光学器件对调制驱动器的压缩产生适于共振地驱动等离子体加速器的短脉冲的训练。调制的驱动程序发生通过良好控制的线性过程，证实了粒子在细胞（PIC）模拟和分析模型之间的良好协议。PIC模拟表明，一个1.7 J，1 ps的驱动器和一个140 mJ，40 fs的种子脉冲可以加速电子的能量为0.65 GeV的等离子体通道与轴向密度为2.5 × 10 $^{17}$ cm $^{-3}$。这项工作开辟了一条由薄盘激光器驱动的高重复率，GeV级等离子体加速器的路线，它可以提供焦耳级，皮秒持续时间的激光脉冲，重复率为几千赫兹，壁插效率高。
2021-10-27 physics.acc-ph
Interferometry for full temporal reconstruction of laser-plasma accelerator-based seeded free electron lasers
激光等离子体加速器（LPA）的发展为自由电子激光的应用提供了广阔的前景。这些LPA光束的固有性质的处理已经允许基于LPA的自发波荡器辐射的受控产生。进一步，我们在这里揭示，即将到来的基于LPA的种子自由电子激光将呈现奇异的空间光谱分布。依靠数值模拟和简单的分析模型，我们展示了如何利用这些干涉图案来检索，在单发，光谱时间的内容和源点的自由电子激光脉冲的属性。
2019-06-28 physics.acc-ph
1D Longitudinal Beam Dynamics of Laser Plasma Wakefield Accelerator
本文给出了激光驱动下等离子体静电尾流的一维近似解析解，得到了经高阶非线性项修正后的尾流振荡频率，发现尾流振荡频率依赖于尾流和激光的振荡振幅，这是一种普遍的非线性现象。最后分析了静电尾流中的纵向束流动力学，发现高阶项并没有改变纵向相空间的拓扑结构。
2011-03-27 physics.acc-ph
Refraction of $e^-$ beams due to plasma lensing at a plasma-vacuum interface -- applied to beam deflection in a Copper cell with electrical RF-breakdown plasma
我们制定了一个可能的描述的偏转的相对论性$e^-$光束在不均匀的铜等离子体中，遇到的光束传播时，通过一个加速细胞，经历了高电场RF击穿。众所周知，非均匀等离子体形成并且可以持续高达几微秒，直到在加速结构中复合，其中场发射触发RF单元壁变形的熔化和电离。我们提出了一个初步的模型，由于集体等离子体响应的基础上的束流密度，等离子体密度和相互作用长度的偏转。
2014-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Recovery of hydrogen plasma at the sub-nanosecond timescale in a plasma-wakefield accelerator
本研究通过泵浦-探测实验首次证明氢等离子体在亚纳秒尺度（<0.7 ns）内可恢复，为下一代高重复频率紧凑型等离子体尾场加速器的发展迈出关键一步。
2025-07-15 physics.acc-ph
Limitations on the Use of Acoustic Sensors in RF Breakdown Localization
X波段加速器结构，满足下一代直线对撞机（NLC）的设计要求，已被发现遭受损坏时，由于射频（RF）击穿处理到高梯度。对这些击穿事件的更好的理解对于最小化结构损伤的结构设计、制造过程和处理技术的发展是期望的。使用一系列声学传感器，我们已经能够精确定位个别故障事件的位置。然而，需要更精确的定位来理解声子或声波与OFE铜之间的相互作用。
2004-08-06 physics.acc-ph
Bright 5 - 85 MeV Compton gamma-ray pulses from GeV laser-plasma accelerator and plasma mirror
我们在GeV激光等离子体电子加速器出口处插入一个$100 μ$ m厚的玻璃板$\sim3$ cm，将其转换为紧凑的飞秒脉冲$γ$射线源。这种玻璃等离子体镜具有近乎统一的可靠性，并且只需要粗略的对准，（光子能量$\hbarω_L = 1.17$ eV），$>50\%$效率返回到拖尾电子上（峰值洛伦兹因子$1000 < γ_e < 4400$），产生产生具有亚毫拉德发散的$\sim10^8 γ$射线光子的光学波荡器，估计的峰值亮度$\sim10^{21}$光子/s/mm $^2$ /mrad $^2$ / $0.1\%$带宽和可忽略的韧致辐射背景。$γ$射线的光子能量$E_γ= 4γ_e^2 \hbarω_L$，从每次发射测得的$γ_e$推断，峰值从5到85 MeV，跨越了一个范围，否则只能从大型GeV直线加速器的高强度$γ$射线源获得可比的亮度。
2017-05-24 physics.acc-ph
On "Efficiency versus Instability in plasma accelerators"
最近Lebedev等人的一篇论文指出，在等离子体尾场加速器中，由于见证聚束的BBU不稳定性，从驱动聚束到见证聚束的能量转移效率是有限的。有人指出，效率与不稳定性之间的关系是普遍的，因此应被视为一个基本限度。在本文中，我们表明，最近的结果表明，这种关系应该修改和Lebedev等人的论文的结论应该重新考虑的短程尾流场。特别是，我们认为，效率的不稳定性关系只产生效率的下限，因此不产生一个根本的限制。
2020-10-02 physics.acc-ph
New Challenges in Plasma Accelerators: Final Focusing for Wakefield Colliders
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；CERN（欧洲核子研究中心）；Old Dominion University（老道明大学）
本文探讨了等离子体加速器在高能碰撞中最终聚焦系统面临的挑战，并提出了首个10 TeV线性波荡机碰撞器的最终聚焦系统设计及性能评估。
2026-02-17 physics.acc-ph
Achromatic optics using nonlinear plasma lenses for beam-quality preservation between plasma-accelerator stages
University of Oslo（奥斯陆大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）
本文提出一种紧凑的非色差晶格，利用非线性等离子体透镜在等离子体加速器阶段之间保持束质量，通过分析和数值模拟比较了该方案与传统方案的性能和限制。
2026-04-19 physics.acc-ph
Analytical model for the uncorrelated emittance evolution of externally injected beams in plasma-based accelerators
本文介绍了一种计算外注入等离子体尾场加速器束流矩和横向发射度的解析方法。然后将这种形式主义应用于两种复杂性不断增加的情况-没有能量增益的单个光束切片和具有能量增益的单个光束切片，两者都在驱动器后面的固定共同移动位置处传播。所得到的结果进行比较，粒子在细胞（PIC）模拟以及使用半解析数值方法（SANA）得到的结果。我们发现，从分析模型和SANA和PIC的结果之间非常吻合。
2018-02-12 physics.acc-ph
Intrinsic energy spread and bunch length growth in plasma-based accelerators due to betatron motion
基于等离子体的加速器已经证明可以在厘米尺度上产生GeV电子束，为新一代高度紧凑和具有成本效益的粒子加速器提供了一条道路。然而，实现所需的光束质量，特别是对于诸如自由电子激光的应用的能量扩展，仍然是一个挑战。在这里，我们调查的基本来源的能量扩散和聚束长度的PBAs所产生的电子感应加速器运动的束电子。我们提出了一个分析理论，验证粒子在细胞模拟，准确地描述了这些现象。对光束质量的显着影响，预测某些配置，解释以前观察到的限制，可实现的聚束长度和能量扩散。减轻这些贡献对高质量的光束的准则推导。
2019-12-20 physics.acc-ph
A final focus system for injection into a laser plasma accelerator at the ARES linac
ARES（加速器研究实验在SINBAD）是一个直线加速器在SINBAD（短创新束和加速器在DESY）设施在DESY。ARES的设计是将传统的基于RF的加速器技术的可再生光束与新颖但仍处于实验阶段的加速技术相结合。它的目标是在100-150 MeV的光束能量下产生亚fs到几fs范围内的高亮度超短电子束团，适合注入到新型加速实验中，如介质激光加速（DLA）和激光驱动等离子体加速（LPA）。本文报道了用于注入ARES LPA实验的最终聚焦系统的概念设计和模拟，包括永磁四极杆（PMQ）、足够的共线激光和电子输运纵向空间、所需诊断空间和LPA装置。空间电荷效应起着重要的作用，并包括在内。对ARES电子聚束在激光驱动等离子体中的聚焦和输运进行了模拟。几个错误的影响进行了模拟，并报告。
2021-02-17 physics.acc-ph
Longitudinally resolved measurement of energy-transfer efficiency in a plasma-wakefield accelerator
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；The Cockcroft Institute（科克克罗夫特研究所）；University College London（伦敦大学学院）；Universität Hamburg（汉堡大学）
本文提出利用等离子体与束流相互作用后产生的多余光来非侵入性地测量加速器中局部能量转移效率，最高可达58±3%。
2022-09-14 physics.acc-ph
Interferometric optical signature of electron microbunching in laser-driven plasma accelerators
我们报告的相干光跃迁辐射干涉（COTRI）模式产生的微聚束~200 MeV的电子，因为他们从激光等离子体加速器出现的观察。通过与分析COTRI模型的比较推导出的电子的微聚束部分的发散度比~3 mrad的系综束发散度小~ 6倍，而从相同拍摄的COTR图像获得的微聚束束的半径< 3微米。综合结果表明，微聚束分布具有估计的横向归一化发射度~0.5 mm mrad。
2019-07-11 physics.acc-ph
Laser-Plasma Accelerator Beams in Light Sources: Femtosecond High-Brightness Radiation through Chirped Pulse Injection
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；University of Hamburg（汉堡大学）
该研究提出啁啾脉冲注入方案，将激光等离子体电子束注入PETRA IV等硬X射线同步光源，可提供千安级短脉冲并产生飞秒相干辐射，为光源领域提供新方案。
2026-08-06 physics.acc-ph
Analytical and Numerical Studies of Dark Current in Radiofrequency Structures for Short-Pulse High-Gradient Acceleration
本文通过解析和数值模拟研究短脉冲射频结构中暗电流动态，揭示短脉冲技术在提升高梯度加速性能和减少击穿敏感性方面的优势。
2025-11-11 physics.acc-ph
High-charge relativistic electron bunches from a kHz laser-plasma accelerator
我们报告了在几毫焦耳的近单周期激光脉冲在千赫重复率的共振气泡制度的电子尾场加速。使用非常紧密的激光脉冲与微尺度超音速气体射流的聚焦，我们证明了一个稳定的相对论性电子源，每脉冲高达24 pC/射击的高电荷。相应的平均电流为24 nA，使该千赫兹电子源适用于各种应用。
2017-11-17 physics.acc-ph
Recovery time of a plasma-wakefield accelerator
强粒子束与等离子体的相互作用可产生能够维持千兆伏/米电场的等离子体尾流，其数量级高于最先进的射频技术所提供的数量级。因此，等离子体尾场可以强烈地加速带电粒子，并提供机会，以达到更高的粒子能量与更小，因此更广泛的可用加速器设施。然而，高能物理学和光子科学对亮度和亮度的要求要求，要求粒子束以每秒数千甚至数百万的重复率加速，这比等离子体尾场技术高出几个数量级。在这里，我们调查的重复率的上限束驱动等离子体加速器通过测量所需的时间等离子体恢复到其初始状态后，扰动的尾场。测量的许多纳秒级的恢复时间确立了等离子体中兆赫加速率的原则上的可实现性。扰动的实验签名很好地描述了一个时间演变的抛物线离子通道的模拟，从崩溃的唤醒周围的介质中转移能量。这一结果表明，等离子体尾场模块可以开发为可行的高重复率的能量助推器在当前和未来的粒子物理和光子科学设施。
2022-03-03 physics.acc-ph
Development of an achromatic spectrometer for a laser-wakefield-accelerator experiment
University of Oslo（奥斯陆大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）
本文提出了一种色散谱仪的设计，用于诊断和优化等离子体相互作用，通过非线性等离子体透镜实现高发散和能量分散电子束的高分辨率分析。
2025-05-16 physics.acc-ph
A muon source based on plasma accelerators
介绍了一个基于等离子体的电子-γ对撞机的GeV级μ子紧凑源的概念设计。的μ介子通量，光谱和亮度的评价，进行了特设蒙特卡罗模拟的电子-伽马碰撞。这些分析的背景下，一个大的传播的不变质量的电子-伽马相互作用，由于等离子体自注入GeV电子束的典型特征，携带大束团电荷与巨大的能量扩散。一个紧凑的点状μ子源的可用性，可在纳秒级，μ子射线照相应用领域可能会打开一个全新的场景。
2017-11-18 physics.acc-ph
Linear colliders based on laser-plasma accelerators
美国粒子物理社区规划演习（Snowmass 2021）的白皮书：基于激光等离子体加速器的直线对撞机
2022-07-04 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
Plasma Injection Schemes for Laser-Plasma Accelerators
在激光等离子体加速器中，等离子体注入方案是产生高质量电子束的关键。本文介绍了等离子体注入的一般概念。首先，介绍了等离子体波中粒子捕获和加速的哈密顿模型，在此哈密顿模型的框架下描述了电离注入和碰撞脉冲注入。然后，我们继续考虑注入等离子体密度梯度。
2017-05-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Noninvasive cavity-based charge diagnostic for plasma accelerators
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Universität Hamburg（汉堡大学）
本文提出了一种非侵入式腔体基于的电荷诊断方法，用于测量等离子体加速器中的电子束电荷，展示了其高灵敏度和抗电磁脉冲能力。
2024-03-11 physics.acc-ph
Characteristics of electromagnetic radiation and the interference protection on a small-sized direct-acting electron accelerator with a plasma opening switch
研究小型直接作用电子加速器的电磁辐射特性及干扰防护，提出利用宽带功率传感器确定方向图的方法，并通过消声室和反射屏抑制干扰。
2025-11-20 physics.acc-ph
Radiation Reaction in the Plasma-Based High-Energy Accelerators
在过去的几十年里，由于高功率激光器的进步以及高能粒子束和相对论粒子束的可用性，基于等离子体的加速器取得了巨大的进展。然而，在等离子体尾场中加速的电子（或正电子）受到辐射损失，这通常抑制了束的最终能量增益。本文用试验粒子方法研究了高能等离子体加速器中的辐射反应。详细研究了基于多级激光驱动等离子体尾场加速器和单级质子驱动等离子体尾场加速器的TeV对撞机。结果表明，离轴注入的见证光具有较高的轴向和横向场梯度，对加速粒子的阻尼力较大。质子驱动的等离子体尾场加速电子相比，在多级激光驱动的等离子体尾场加速器中加速的电子损失更少的能量。
2017-12-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Feasibility study for the hard x-ray free electron laser based on synergistic use of conventional and plasma accelerator technologies
探讨了用常规射频加速器作为等离子体驱动尾场加速器的注入器的可能性。传统的加速器提供具有低发射度和低能量扩散的高质量光束。一旦注入到等离子体尾流中，发射度可以在适当的束匹配时被保持，而能量扩散可能不会由于由常规加速器递送的长束持续时间而导致。估算了整个加速器系统和基于该加速器的自由电子激光的参数。
2022-10-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Emittance preservation in a plasma-wakefield accelerator
该研究首次在等离子体尾场加速器中实现发射度保持，同时维持电荷和能散，证明其可无退化加速，为紧凑型对撞机等应用奠定基础。
2024-03-26 physics.acc-ph
Beam-driven, Plasma-based Particle Accelerators
本文简要介绍了束流驱动等离子体基粒子加速器--等离子体尾场加速器（PWFA）的一些特性。我们还提到了一些主要的成果，已经取得了自诞生的概念。我们尽可能集中精力研究高能粒子束。
2017-05-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A Brief Review of Plasma Wakefield Acceleration
等离子体尾场加速器承诺巨大的加速度梯度，比今天的传统射频（RF）加速器大三个数量级。这些新的加速器也显示出以几乎相同的因子减小未来加速器尺寸的潜力。本文简要介绍了等离子体尾场加速器的工作原理，并介绍了该领域的最新进展。给出了当前的挑战和潜在的未来使用的等离子体尾场加速器进行了讨论。
2020-02-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Introduction to Plasma Accelerators: the Basics
在这篇文章中，我们集中在相对论等离子体波加速器的基本物理。强激光或电子束在低密度等离子体中产生相对论性等离子体波，对加速器产生超高加速度梯度具有重要意义。许多方法正在大力追求，以实现超高的加速梯度使用各种等离子体波驱动器，这些包括尾场加速器驱动的光子，电子和离子束。我们描述的基本方程，并显示如何强烈的光束可以产生一个大振幅的相对论等离子体波能够加速粒子到高能量。我们还演示了这些相对论电子波如何加速等离子体中的光子。
2017-05-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Acceleration rate enhancement by negative plasma density gradient in multi-bunch driven plasma wakefield accelerator
本文提出在多束驱动的等离子体尾场加速器中引入负等离子体密度梯度，通过仅调节驱动束与波的相对相位并保持波相位稳定，从而在有限长度内提升被加速束的能量增益。
2024-11-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A New Type of Plasma Wakefield Accelerator Driven by Magnetowaves
提出了磁波驱动等离子体尾场加速器的新概念。这个概念最初是作为一个可行的机制提出的“宇宙加速器”，将加速宇宙粒子到超高能量的天体物理设置。与更熟悉的等离子体尾场加速器（PWFA）和激光尾场加速器（LWFA）不同，其中驱动器，带电粒子束和激光是独立存在的实体，MPWA调用高频和高速哨声模式作为驱动器，这是一种不能存在于等离子体之外的中波。除了驱动因素的不同，通过有质动力势激发等离子体尾流场的基本机制是共同的。我们的计算机模拟表明，在适当的条件下，等离子体尾场保持非常高的相干性，并可以维持高梯度加速超过许多等离子体波长。我们认为，除了它的天体应用，MPWA的概念也可以是陆地上的效用。MPWA的原理验证实验将有利于地球和天体加速器概念。
2008-08-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Flat bubble regime and laminar plasma flow in a plasma wake field accelerator
建立了等离子体尾场加速器中气泡形成的二维模型。它示出的情况下，在一个平坦的驱动程序的气泡可以由两个部分，对应于两种不同类型的等离子体流：一个层流等离子体电子流不交叉和两个流（湍流）流。层流对对称性破缺具有鲁棒性。建立的模型，我们表明，在层流和非相对论性等离子体电子的情况下，横向尾流场是不存在的气泡内，即使在横向非均匀等离子体的情况下。
2022-04-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Wakefield Accelerator Research 2019 - 2040: A community-driven UK roadmap compiled by the Plasma Wakefield Accelerator Steering Committee (PWASC)
在激光或光束驱动的等离子体尾场加速器中产生的加速度梯度通常比传统加速器产生的加速度梯度大三个数量级，因此等离子体加速器可以开辟新一代非常紧凑的机器的路线。此外，基于等离子体的加速器可以产生具有独特特性的光束，例如数十千安培的峰值电流，阿秒聚束持续时间，超高亮度和固有的粒子束-激光脉冲同步。在这份路线图中，我们回顾了英国等离子体加速器研究的现状。我们概述了潜在的应用，描述了研究和开发所需的，使这些应用程序，并讨论与相关领域的研究协同作用。我们还列出了实现这些目标所需的资源，并为关键领域的进展提供了时间轴。
2019-04-19 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Plasma Waves in a Different Frame: a Tutorial for Plasma-based Electron Accelerators
具有亚光速相速度$v_p$的非线性相对论性纵波是基于等离子体的电子加速器的基础。对于这样的应用，波的关键属性是最大或“波破碎”幅度和被捕获在波场中的电子获得的相应能量。在这里，我们表明，这些属性和一般的波形得到的数学复杂性很小，通过使用洛伦兹变换的帧共同移动速度$v_p$。变换将问题简化为Chian [Plasma Phys. \textbf{21}，509（1979）]最初发现的二阶常微分方程，从而分析可以利用与势阱中粒子的机械运动的类比。这种方法似乎特别适合于一个紧凑的，教程介绍等离子体为基础的电子加速器，几乎没有数学复杂性。
2019-07-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Developments in laser-driven plasma accelerators
激光驱动等离子体加速器提供的加速梯度比传统机器大三个数量级，从而有可能将加速器的长度缩短相同的因子。到目前为止，激光加速电子束的粒子能量可比的同步加速器光源所提供的已被证明与等离子体加速阶段只有几厘米长。本文介绍了激光驱动等离子体加速器的工作原理，并回顾了它们从1979年提出到最近演示的发展。等离子体加速器的潜在应用进行了说明，必须克服的挑战之前，他们可以成为一个实用的工具进行了讨论。
2014-06-19 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Electron dynamics and injection in plasma-based accelerators with sharp vacuum-plasma transitions
从理论上研究了激光或粒子束从真空进入欠密等离子体的动力学过程。我们的理论模型结合了拉格朗日流体模型与经典的准静态尾流场理论。研究发现，背景电子可以注入尾场，因为尖锐的真空-等离子体跃迁可以降低注入阈值。该模型可以从理论上给出注入条件、注入阈值以及注入长度，并与计算机模拟结果进行了比较。此外，在注入阈值附近可以产生高质量的电子束，该方案在降低注入阈值和提高等离子体加速器的束流质量方面具有广阔的应用前景。
2017-11-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Physics of beam self-modulation in plasma wakefield accelerators
自调制不稳定性是目前质子束作为等离子体尾场加速驱动器的一个关键因素。数值研究了均匀等离子体和具有小密度上升阶跃的等离子体中束流不稳定性的发展。台阶参数提供了最强的建立尾场，并确定了稳定的聚束训练形成的机制。
2015-03-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beam dynamics challenges in linear colliders based on laser-plasma accelerators
在本文中，我们讨论了设计考虑和光束动力学的挑战与激光驱动的等离子体为基础的加速器应用于多TeV尺度的直线对撞机。等离子体加速器提供超高梯度和超短束团，为紧凑的直线加速器和降低的功率要求提供了潜力。我们表明，稳定，有效的加速与光束质量的保护是可能的，在非线性气泡制度的激光等离子体加速器，使用光束整形。离子运动，自然发生的密集束（即，低发射度和高能量）严重地抑制了横向束的不稳定性。库仑散射的背景离子被认为是在等离子体中的强聚焦强烈抑制散射引起的发射度的增长。束在等离子体中横向运动产生的β电子辐射将导致束功率损失和能量扩展增长;然而，对于100 nm以下的发射度，多TeV级等离子体直线加速器的束功率损失和能量扩展增长将低于%。
2022-03-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Transformer ratio growth due to ion motion in plasma wakefield accelerators
本文报告了等离子体尾场加速器中Langmuir波破裂导致加速电场增强的反直觉效应，其机制是横向波破裂时通过电子的集体流入与单独流出从邻近区域汲取能量。
2023-11-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Modeling rf breakdown arcs II: plasma / materials interactions
继续从早期的文件射频真空电弧的描述，我们描述的真空电弧，涉及表面的相互作用的一些方面。本文介绍了等离子体材料的相互作用，影响电弧和模型测量的表面场使用Tonks-Frenkel和spinodal电流体动力学不稳定性，一个现实的模型的产生和评估高场增强，单极电弧，蠕变和其他效果的方面。
2012-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.plasm-ph
