RFQ Parameter Choice by Multi-Parameter Optimization
加速器实验室的专家们积累了丰富的设计经验。然而，高功率，高能量连续波直线加速器的设计（例如，ADT应用）的新任务最近出现。这样的加速器实际上必须没有束流损失。这一主要条件对每个直线加速器部件输入端的束流质量提出了更严格的要求。在上述加速器中，由于束流作为起始部分，束流的高质量要求主要与束流有关。这意味着必须用新的方法和手段来丰富现有的设计经验
2000-08-09 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
Beam Physics of Integrable Optics Test Accelerator at Fermilab
费米实验室的积分光学测试加速器是一个电子储存环，旨在测试先进的加速器物理概念，包括实施非线性积分束流光学和光学随机冷却实验。该机器目前正在先进超导测试加速器设施中建造。在本报告中，我们介绍了该项目的目标和现状，并描述了机器设计的细节。特别是，我们专注于数值模拟设置的设计要求，并支持机器参数的选择。
2013-01-28 physics.acc-ph
Low Level RF Control for the PIP-II Accelerator
PIP-II加速器是费米实验室加速器综合体的升级，将用800 MeV超导LINAC取代现有的400 MeV室温LINAC。这次升级的一部分包括一个新的注入方案，该方案对空腔的LLRF控制系统提出了严格的要求。在本文中，我们讨论了PIP-II加速器的挑战和LLRF系统的现状，该项目。
2018-03-22 physics.acc-ph
Potential and Issues for Future Accelerators and Ultimate Colliders
粒子对撞机是粒子和核物理学中非常成功的工具。目前存在的加速器的未来趋势和局限性是什么，是否有可能的替代方法？终极对撞机会是什么样子？本演讲探讨了一些挑战和可能的解决方案。加速单个粒子而不是热分布可以允许在没有背景的情况下探索更受控的相互作用。此外，在可预见的未来，成本驱动因素可能是大型加速器最重要的限制因素，因此强调了降低成本的新兴技术。
2018-11-29 hep-ex physics.acc-ph
AI-Ready Control System for the Fermilab Accelerator Complex
Fermilab（费米实验室）
本文提出面向 Fermilab 加速器复杂系统的 AI 准备控制系统，涵盖 MLOps 框架、数据质量框架及大语言模型整合，以支持高强度可靠运行。
2026-03-24 physics.acc-ph
Beam Diagnostic Requirements: an Overview
束流诊断和仪器是任何类型加速器的重要组成部分。为了观察粒子束，需要测量各种各样的参数，以达到调整、操作和改进机器所需的精度。在第一部分中，从光束粒子的信息传输到检测器的基本机制进行了描述，以获得合适的性能特性的光束属性。然而，取决于加速器的类型，对于相同的参数，监视器的工作原理可能会有很大的不同，并且与之相关的还有对精度的要求。因此，在第二部分中，选择类型的加速器进行了描述，以说明特定的诊断需要，必须考虑到设计相关的仪器之前。
2020-05-17 physics.acc-ph physics.ins-det
Nuclear Data Requirements for the Production Of Medical Isotopes in Fission Reactors and Particle Accelerators
通过几十年来在核数据开发和反应堆中子学和加速器嬗变模拟方面的努力，反应数据的收集正在继续发展，有可能直接应用于医用同位素的生产。在洛斯阿拉莫斯，CINDER'90程序和程序库已经开发出来，用于中子反应法计算核素清单（En < 20 MeV）和/或3，400种核素的衰变数据;再加上LAHET代码系统，低于几个GeV的中子和质子环境中的辐照是容易处理的;欧洲激活文件、HMS-ALICE代码和MCNPX反应模型的额外工作（CEM 95，BERTINI，或ISABEL有或没有预平衡，蒸发和裂变）已被用来产生评估的反应数据的中子和质子到1.7 GeV。在太平洋西北国家实验室，工作重点是生产医用同位素和从综合测量结果中确定可用的中子反应数据。
1999-09-10 physics.acc-ph physics.med-ph
Bridge Coupler for APT
用于生产氚的加速器（APT）中的耦合腔漂移管直线加速器（CCDTL）在其他地方有充分的描述[1]。模块由几个机加工和钎焊的部分组成，这些部分必须考虑到堆叠过程中尺寸公差的累积。此外，空间要求决定了馈送到加速器的功率不能通过加速腔。同样，我们希望删除加速器的单个段，而不删除其他段。这些要求与设计的相位关系和空间限制相结合，导致在包括3间隙段的模块中使用不同的桥接联接方法。耦合方法，相位关系和其他功能，提高设计的灵活性将进行讨论。
2000-08-16 physics.acc-ph
Phase and Power Control in the RF Magnetron Power Stations of Superconducting Accelerators
通过简化的磁控管动力学模型，研究了满足超导加速器对磁控管射频源要求的相位和功率控制方法。模型预测和解释的稳定，低噪声操作的管低于阈值的自激（Hatrree电压在自由运行模式下）在最高效率，宽范围的功率控制和宽带相位控制，以及在实验中得到验证，证明能力的磁控管发射机的最先进的超导加速器的供电。本文叙述了加速器的动力学模型、实验验证和高效率磁控管射频发射机的概念方案。
2017-09-13 physics.acc-ph
RF System Upgrades to the Advanced Photon Source Linear Accelerator in Support of the Fel Operation
S波段直线加速器是粒子源和先进光子源注入器的前端，现在也被用来支持低能波荡器测试线（LEUTL）和驱动自由电子激光（FEL）。更严格的射频稳定性要求的自由电子激光器已导致在努力确定的来源的相位和幅度的不稳定性和实施相应的升级的射频产生链和测量系统。测试数据和改进实施和计划的描述
2000-08-17 physics.acc-ph
Analytical methods for vacuum simulations in high energy accelerators for future machines based on the LHC performance
未来圆形对撞机（FCC）目前处于设计阶段，将解决粒子物理学中许多悬而未决的问题。在这台周长100公里的对撞机上取得成功的技术超越了目前的极限。束管中的超高高真空条件是提供平稳操作的一个基本要求。不同的物理现象，如光子，离子和电子诱导的解吸和热出气室壁挑战这一要求。本文提出了一个分析模型和一个计算机代码PyVASCO，支持一个稳定的真空系统的设计，提供了一个概述的所有气体动力学发生在束管内。质量平衡方程系统描述了四种主要气体物质$\text{H}_2, \text{CH}_4$、$\text{CO}$和$\text{CO}_2$的密度分布。一个适当的求解算法进行了详细讨论和验证的模型，包括比较的输出LHC仪表的读数。这使得能够对FCC的不同设计进行评估。
2017-09-27 physics.acc-ph
A viable laser driver for a user plasma accelerator
采用具有优异光束质量的激光驱动等离子体加速的新型用户设施的构造将需要超出现有技术的工业级、高重复率的petawatt激光驱动器。然而，随着啁啾脉冲放大和高平均功率激光技术的持续快速发展，可以根据设想的激光等离子体加速方案和构建的时间尺度来确定选项。在这里，我们讨论激光EuPRAXIA基础设施设计的要求，并确定一个合适的激光概念，可能会满足这些要求与现有技术的适度发展。
2018-02-12 physics.acc-ph physics.ins-det
Neural Network Prior Mean for Particle Accelerator Injector Tuning
贝叶斯优化已被证明是一个强大的工具，用于解决在线加速器优化过程中的黑箱问题。基于贝叶斯的优化技术的主要优点是能够包括有关问题的先验信息以加速优化，即使该信息与实验测量并不完全相关。与此同时，神经网络替代系统模型的加速器设施越来越多地被提供，但目前他们没有被广泛用于在线优化。在这项工作中，我们演示了使用近似神经网络代理模型作为先验均值的高斯过程中使用的贝叶斯优化在一个现实的设置。我们表明，贝叶斯优化的初始性能得到改善，使用神经网络代理模型，即使代理模型作出错误的预测。最后，我们量化了在高维输入空间中解决问题时对代理预测精度的要求，以实现优化性能。
2022-11-16 physics.acc-ph
Review and outlook of accelerator-related codes and their interplay with the experiments software
强大灵活的计算机代码对于加速器和实验的设计和优化是必不可少的。我们简要回顾一下已经存在的加速器代码和需要什么。对于FCC-ee，重要的是要包括束辐射和束-束相互作用的影响，以及与实验相关的机器缺陷和束诱导背景源，并考虑束偏振的可能性。实验软件Key 4 hep，旨在为未来的实验提供一个共同的软件栈，进行了描述，并讨论了将这一概念扩展到机器代码的可能性。我们分析了如何接口和连接的加速器和实验代码在一个有效的和灵活的方式优化的FCC-EE相互作用区域的设计，并讨论了使用共享数据格式作为接口的可能性。
2021-11-18 hep-ex physics.acc-ph
Requirements for Power Converters
本文介绍了粒子加速器对功率变换器的要求。它描述了电源转换器的作用以及为磁体供电时的挑战和限制。不同的电路布局以及操作周期。还介绍了功率变换器控制和高精度定义。本文列出了需要考虑的关键电路参数，以正确指定可以在功能规格中编译的功率转换器。
2016-07-06 physics.acc-ph
Opportunities in Machine Learning for Particle Accelerators
机器学习（ML）是人工智能的一个子领域。这个术语广泛地应用于从原始数据而不是先验模型训练系统的计算算法和技术的集合。ML技术现在在技术上已经足够成熟，可以应用于粒子加速器，我们预计ML将成为一种越来越有价值的工具，以满足对束流能量、亮度和稳定性的新需求。本白皮书的目的是对加速器科学和操作中的问题进行高层次的介绍，其中结合基于ML的方法可能会带来显着的好处。我们审查ML技术目前正在研究粒子加速器设施，我们特别强调积极的研究工作和有前途的探索性成果。我们还确定新的应用程序，并讨论其可行性，以及所需的数据和基础设施战略。最后，我们为实验室管理人员和管理人员提供了一套指导方针和建议，强调了成功采用这项技术的后勤和技术要求。本白皮书也是最近在SLAC举行的关于粒子加速器ML的研讨会的讨论摘要。
2018-11-07 physics.acc-ph
Towards Agentic AI on Particle Accelerators
Helmholtz Zentrum Berlin（柏林海德堡中心）；LBNL（劳伦斯伯克利国家实验室）；DESY（德意志电子同步辐射研究中心）；FNAL（费米国家加速器实验室）
针对粒子加速器复杂度提升带来的控制难题，提出由LLM驱动的去中心化多智能体控制框架，各智能体分管组件、可通过经验与人反馈自改进，还探讨相关问题并以三示例验证架构可行性。
2025-09-02 cs.AI physics.acc-ph
Next Generation LLRF Control and Monitoring System for S-Band Linear Accelerators
基于射频片上系统（RFSoC）的直接射频采样技术，开发了适用于S波段直线加速器的下一代低电平射频（NG-LLRF）控制与监测系统，简化了传统架构并显著降低了脉冲间波动，在SLAC的NLCTA设施中完成了高功率测试验证。
2025-05-28 astro-ph.IM physics.acc-ph
Nonlinear optics as a path to high-intensity circular machines
是什么阻止了我们建造超高强度加速器？答案是具体情况，但它通常指向以下现象之一：机器共振，各种调谐偏移（和传播）和不稳定性。这三种现象在所有现有的机器中是相互依存的。在本文中，我们提出了一种减轻这些现象的路径，使加速器非线性。这个想法并不新鲜：Orlov（1963）和McMillan（1967）已经提出了加速器非线性聚焦系统的初步想法。然而，直到最近，这些想法的实际实施才被证明是难以捉摸的。
2012-07-23 physics.acc-ph
Protection of Accelerator Hardware: RF systems
射频（RF）系统是产生用于束流加速的电场的关键元件。为了保持系统的可靠性，需要一个高度复杂的保护方案，该方案的设计还应确保光束可用性和机器安全性之间的良好平衡。由于射频系统是复杂的，包含高电压和高功率设备，机器停机时间的很大一部分通常来自射频系统。RF系统中的设备和组件损坏导致长期且昂贵的维修。射频系统硬件保护是最古老的机器保护概念之一，用于保护单个高功率射频设备免受故障。随着现代加速器中束流功率的增加，保护加速结构免受束流诱导故障的影响也成为保护方案的一个关键方面。在这篇文章中，给出了RF系统的概述，并介绍了故障机制和保护要求的例子选择的主题。
2016-08-10 physics.acc-ph
Diagnostic Needs for Wakefield Accelerator Experiments
Wakefield加速器正在世界各地的许多实验室中开发。它们带来了高加速梯度的希望，比目前的机器高出几个数量级。加速器总长度的减少将为更广泛地使用这种机器铺平道路，用于工业，医疗，研究和教育目的。同时，所有的设备也必须减少，以保持机器的尺寸尽可能小。等离子体加速电子束诊断的两个主要挑战是用Single Shot技术测量6D相空间特性的能力和满足“桌面”设施要求的紧凑性。
2020-05-17 physics.acc-ph physics.ins-det
The opportunity offered by the ESSnuSB project to exploit the larger leptonic CP violation signal at the second oscillation maximum and the requirements of this project on the ESS accelerator complex
为了发现轻子区的CP破坏，需要非常强的中微子束和大型中微子探测器。目前正在瑞典隆德建造的欧洲中子源（ESS）是一个研究中心，到2023年将提供世界上最强大的中子源。平均功率为5 MW。在相同的瞬时功率下，以更高的频率脉冲该直线加速器，将使得有可能将平均束功率提高到10 MW，以产生与散逸中子产生并行的约0.4 GeV平均中微子能量的高性能中微子超级束。ESS中微子超级束，ESSnuSB，与2.0 GeV直线加速器质子束一起运行，以及位于隆德540公里处的大型地下水切伦科夫探测器，接近第二个振荡最大值，将有可能发现轻子CP破坏在56%的5 σ显著性水平（65%的升级到2.5 GeV的光束能量）的轻子狄拉克CP违反相位范围后，10年的数据。本文概述了拟议的设施，并提出了杰出的物理达到可能的CP破坏与ESSnuSB。
2016-10-11 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Review of Time Series Forecasting Methods and Their Applications to Particle Accelerators
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Paul Scherrer Institute（保罗·谢勒研究所）
粒子加速器是一种复杂的设备，它产生大量结构化数据，并具有明确的优化目标以及精确定义的控制要求。因此，它们自然适合数据驱动的研究方法。来自加速器内部的传感器和监视器的数据形成多变量时间序列。随着快速抢占式方法在加速器控制和诊断中的高度优先选择，数据驱动的时间序列预测方法的应用特别有前途。本文综述了时间序列预测问题，并总结了现有的模型在各个科学领域的应用。介绍了粒子加速器领域目前和未来的几种尝试。时间序列预测在粒子加速器中的应用已经显示出令人鼓舞的结果和更广泛应用的前景，并且已经开始解决诸如数据一致性和兼容性之类的现有问题。
2022-09-21 cs.LG physics.acc-ph physics.data-an
A Compact Low-level RF Control System for Advanced Concept Compact Electron Linear Accelerator
本文针对ACCEL项目在射频性能与SWaP方面的严苛要求，提出并实现了一种基于RFSoC直接射频采样技术的紧凑型低电平射频控制系统，省去模拟混频器以显著减小体积重量，原型实验显示2微秒脉冲平顶幅度波动低于1%、相位波动低于1度。
2025-07-03 astro-ph.IM physics.acc-ph
Special Relativity -- Applications to astronomy and the accelerator physics
本文探讨狭义相对论的运动学本质及其与时空的关系，强调坐标变换的操作解释，指出理论中可测量与不可观测部分的区分，旨在避免因任意约定导致的不一致和悖论。
2026-09-07 astro-ph.IM physics.acc-ph physics.class-ph
Online Model Server for the Jefferson Lab accelerator
一个束流物理模型服务器（艺术++）已经开发的杰斐逊实验室加速器。这个在线模型服务器是对ARTEMIS模型服务器的重新设计。之所以需要，是因为目前的要求与实时环境监测信息系统的能力之间存在阻抗不匹配。模型服务器的目的是使用单个编程接口授予对静态（机器晶格参数）和动态（实际机器设置）数据的访问权限。一组有用的光学计算（R矩阵、轨道拟合等）也已实现，并可由客户端通过模型接口调用。客户端也可以在服务器中注册自己的动态模型。服务器使用CDEV协议与客户机交互，数据完整性由通过持久层访问的关系数据库（Oracle8i）保证。通过为数据和光学计算提供集中存储库，实现了以下好处：网络消耗的最佳利用，软件重用和易于维护。
2001-11-09 physics.acc-ph physics.comp-ph
