Booster Synchrotron Frequency Below Transition
偶极模式同步加速器频率是一个基本的光束参数，它和一些类似的基本量在小的时间间隔测量，用于表征整个加速周期的纵向光束动力学。有效加速电压，连同加速所需的射频电压量，对于估算每圈的束能量损失是很重要的。偶极模频率可以用来获得有效的加速射频电压，只要它可以被精确测量。从同步辐射相位检测器信号（SPD）测量的同步辐射频率一般与计算吻合，它可以用于推断有效的射频电压等目的。
2004-07-12 physics.acc-ph
Transverse beam instabilities in low-emittance booster synchrotrons
针对第四代光源低发射度增强器的横向束流不稳定性问题，以SOLEIL II增强器为对象开展数值研究，验证了朗道阻尼的抑制作用、纵向阻尼的横向扩散效应，还发现了高能锯齿不稳定性及宽带阻抗的关键作用。
2025-08-01 physics.acc-ph
The ANKA Injector
ANKA是一个2.5 GeV的同步辐射储存环，正在德国卡尔斯鲁厄研究中心建造。注入器系统将包括一个末端能量为20至50 MeV的预注入器和一个0.5 GeV的助推同步加速器。下面对设计助推同步加速器的三种不同方案进行比较。
1997-06-27 physics.acc-ph
Design and operation of the air-cooled beam dump for the extraction line of CERN's Proton Synchrotron Booster (PSB)
一个新的束流收集器已经设计，建造，安装和运行，以承受在CERN的LHC注入器升级（LIU）项目框架内从质子同步加速器（PSB）中提取的未来质子束，包括高达1 E14个质子/脉冲2 GeV，预计在CERN的Long E14 2（2019-2020）计划的机器升级之后。为了能够有效地消散由初级束沉积的热量，新的转储被设计为圆柱形块组件，由铜合金制成，并通过强制气流冷却。为了确定束流在垃圾堆中沉积的能量密度分布，采用FLUKA软件进行了蒙特卡罗模拟，并将能量密度导入ANSYS进行了热力学分析。此外，计算流体动力学（CFD）模拟的气流进行，以准确地估计表面上的垃圾场的传热对流系数。本文介绍了设计过程，突出的限制和挑战，整合一个新的转储到现有的设施，以增加光束功率，并提供数据转储的操作。
2020-05-20 physics.acc-ph
Electron Cloud Measurements in Fermilab Booster
费米实验室助推器同步加速器需要从每脉冲4.5x1012到6.5x1012质子的强度升级，作为费米实验室质子改进计划II（PIP-II）的一部分。由电子云效应引起的快速横向不稳定性是限制高强度性能的因素之一。根据回收器中的经验，电子云在组合功能磁体中的多匝上逐渐积累，并且可以达到比纯偶极子中大的数量级的最终强度。由于助推器同步加速器还采用了组合功能磁铁，因此必须发现任何电子云的存在。如果是这样，它对PIP-II时代助推器的影响及其缓解技术。作为第一步，电子云的存在或不存在进行了研究，使用清除聚束技术。本文介绍了实验的细节和观察的束团的光束与各种束训练结构在低和高强度和模拟结果进行PyECLOUD。
2022-08-08 physics.acc-ph
Indicators of the Energy Error in the Linac to Booster Transfer
直线加速器束流能量和由助推器磁体的弯曲场确定的能量之间的匹配对于助推器循环中的射频捕获、束流质量和传输效率至关重要。注入能量匹配的观察对于注入调谐是重要的。诸如相移驱动（PSD）、径向位置误差（RPOS）、同步加速器相位（SPD）和快速相位误差（FPERR）的若干信号提供关于能量匹配的一致信息，并且可以用于注入匹配调谐。
2004-07-12 physics.acc-ph
First design of a crystal-based extraction of 6 GeV electrons for the DESY II Booster Synchrotron
阐述了利用弯曲晶体中的沟道效应从DESY II助推同步加速器中提取6 GeV电子的原理验证实验装置。详细研究了实验装置的各个方面，例如提取过程中的粒子束动力学、弯曲晶体的制造和表征以及提取束的检测。为了优化晶体的几何形状，模拟了光束提取的整个过程，并考虑了辐射能量损失的影响。结果表明，多圈电子束引出效率可达16%。原则上，这种基于晶体的束提取技术可以应用于任何电子同步加速器，以便以寄生模式提供多GeV电子束。该技术将允许通过强的高质量单能电子束来提供固定目标实验。此外，从未来的轻子对撞机中提取电子/正电子晶体可能为超高能量固定靶实验提供独特的实验条件，包括寻找标准模型之外的新物理。
2021-12-02 cond-mat.other physics.acc-ph
Electron Cloud Measurements in Fermilab Booster
为支撑费米实验室PIP-II强度升级目标，针对增强器同步加速器的电子云效应限制问题，采用逐束团调谐偏移测量、微波相位分析两种方法开展电子云探测，并结合PyECLOUD模拟给出对应结果。
2023-07-19 physics.acc-ph
Study of collective effects in the CERN FCC-ee top-up booster
CERN FCC-ee补充助推同步加速器将根据操作模式将电子和正电子从20 GeV的注入能量加速到45.6 GeV和182.5 GeV之间的提取能量。这些加速的光束将用于高光度FCC-ee对撞机的初始填充，并通过连续的补充注入保持光束电流随时间的恒定。由于循环光束的高强度，集体效应可能代表了顶升式助推器的限制。在这项工作中，我们提出了第一次评估的阻抗模型和对束流动力学的影响。还将讨论减轻可能的不稳定性的方法。
2020-03-22 physics.acc-ph
Synchronization of the Fermilab Booster and Main Injector for Multiple Batch Injection
到目前为止，120 GeV的费米实验室主注入器加速器已经加速了来自8 GeV快速循环助推器同步加速器的一批质子，用于生产运行II的反质子。在未来，主注入器必须同时加速6个或更多的助推器批次;第一批将被提取到反质子源，而其余的将被提取到NuMI/MINOS（主注入器/主注入器中微子振荡搜索）中微子实验。在避免束线的不可接受的放射活化的同时执行该多批次操作需要在加速器之间进行先前不必要的同步。我们描述了一种机制，并提出了结果，提前或延迟的纵向进展的助推器梁的主动反馈径向操纵的光束在加速期间。
2004-07-01 physics.acc-ph
A Cost-Effective Rapid-Cycling Synchrotron
目前的费米实验室质子助推器是快速循环同步加速器（RCS）的早期例子。它建于20世纪60年代，其设计特点是组合功能的偶极磁铁作为真空室。这样的设计是相当成本有效的，并且它不具有与金属真空室中的涡电流相关联的限制。然而，该设计的一个重要缺点是由于磁体叠片而导致的高阻抗，如通过梁看到的。最近的RCS设计（例如J-PARC）采用大型和复杂的陶瓷真空室，以减轻涡流效应，并屏蔽来自磁铁叠片的光束。这种设计虽然非常成功，但成本相当高，因为它需要大口径磁体和大口径RF腔。在这篇文章中，我们将考虑一个RCS的概念与薄壁金属真空室之间的费米实验室助推器的无室设计和陶瓷室的大口径设计的妥协。
2018-12-27 physics.acc-ph
Beam Based RF Voltage Measurements and Longitudinal Beam Tomography at the Fermilab Booster
提高质子束对中微子产生靶的能量是费米实验室长期加速器计划的主要目标之一。在这项工作中，费米实验室8 GeV助推器同步加速器至少在未来二十年内发挥着关键作用。因此，详细了解Booster非常重要，因为我们将继续改进其性能。例如，通过执行基于波束的测量来准确地了解增强器中的可用RF功率，以便指定增强器RF系统所需的升级，这一点非常重要。由于升压器磁场不断变化，因此测量/校准射频电压并非易事。在这里，我们提出了一种基于波束的方法用于RF电压测量。使用Python和MATLAB开发的计算机程序进行数据分析。本文提出的方法适用于加速度磁斜坡中任何不具有平底和平顶的RCS。我们还进行了纵向束断层扫描在注入和提取能量的数据用于射频电压测量。基于射束的射频电压测量和射束断层扫描以前从未为费米实验室助推器做过。这些调查的结果将在未来的强度升级中非常有用。
2017-10-19 physics.acc-ph
Booster-based beam recycling for swap-out injection at the High Energy Photon Source
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
针对第四代同步辐射光源高电荷退出注入需求，提出HEPS的基于增强器的束流回收方案，验证其可行性并建立高电荷注入运行基础。
2026-08-18 physics.acc-ph
Current and Planned High Proton Flux Operations at the FNAL Booster
费米国家加速器实验室（Fermilab）的质子源装置由预注入器、常规直线加速器和助推器同步加速器组成，具有成功的束流操作的悠久历史。费米实验室质子源建于60年代末，于70年代初开始运行，从那时起，它成功提供质子来支持实验室物理实验。在过去的十年中，助推器的性能达到了前所未有的质子通量输送，约为每小时1.0-1.1E17质子，相当于40千瓦的束流功率，同时保持了隧道中525 W的束流损失上限。为了实现这一历史性的性能，机器进行了重大的硬件升级，并结合了光束轨道控制和操作意识的改进。再次，质子源已被充电，以增加一倍的光束吞吐量，同时保持目前的剩余激活水平，以满足实验室强度前沿计划的目标，直到新的机器被建造和运行，以取代他们。在本文中，我们将讨论涉及的计划，以达到更高的光束吞吐量的助推器。
2014-08-29 physics.acc-ph
The Linac Laser Notcher For The Fermilab Booster
在同步加速器机器中，束流提取是通过隔板和冲击磁铁的组合来完成的，这些磁铁将束流从加速器偏转到另一个加速器。理想情况下，冲击场必须在射束聚束之间上升/下降。然而，实际上，在射束脉冲上创建有意的无射束时间区域（aka“陷波”）以确保可以以最小的损耗提取射束。在费米实验室助推器的情况下，通过使用快速反冲器在加速器隧道内的屏蔽准直区域中沉积光束，在注入能量附近的环中产生凹口。随着射束功率的增加，期望以尽可能低的能量产生该凹口以使激活最小化。费米实验室质子改进计划（PIP）启动了一个研发项目，以建立一个激光系统，在750 keV的直线加速器光束脉冲内创建凹口。本次演讲将描述激光开槽机的概念，并讨论我们的现状，调试结果和未来计划。
2017-04-13 physics.acc-ph
Full-Cycle Simulations of the Fermilab Booster
本文使用 PyORBIT 代码对费米实验室增强器进行全周期 6D 模拟，研究 PIP-II 升级下束流功率翻倍导致的潜在损失与发射度增长，为运行场景提供参考。
2024-05-31 physics.acc-ph
An 8 GEV Linac As The Booster Replacement In The Fermilab Power Upgrade
本文提出用8 GeV脉冲SRF直线加速器替代费米实验室Booster，承接PIP-II束流并经650 MHz与1300 MHz两级加速，使供给DUNE的MI功率超过2.5 MW。
2022-08-24 physics.acc-ph
A data acquisition system for longitudinal beam properties in a rapid cycling synchrotron
一个纵向束流特性数据采集系统已投入费米实验室助推器环运行。该系统捕获实时信息，包括束同步相位，束长，耦合束不稳定的幅度，作为束加速从400 MeV到8 GeV在33 ms。该系统使用现成的泰克示波器运行Labview软件和同步脉冲发生器。本文介绍了用于优化数据处理速率的硬件配置和软件配置。
2012-08-17 physics.acc-ph
FNAL Proton Source High Intensity Operations and Beam Loss Control
40年前的费米实验室质子源机器，由预注入器，直线加速器和同步加速器助推器组成，一直是费米国家加速器实验室（费米实验室）的主力。在此期间，高能物理计划要求增加质子通量，特别是在过去十年中，费米实验室开始了中微子计划。为了实现一个成功的计划，助推器进行了重大升级和更改。再次，质子源已被充电，以使其束流吞吐量增加一倍，同时保持目前的剩余激活水平，以满足实验室强度前沿计划的目标，直到新的机器被建造和运行，以取代质子源机器。本文讨论了目前的性能助推器和计划涉及达到更高的强度。
2014-08-29 physics.acc-ph
Space-Charge Simulation of Integrable Rapid Cycling Synchrotron
可积光学是粒子加速器设计中的一项创新，它能够实现强非线性聚焦而不产生参量共振。我们使用Synergia跟踪代码来研究可积光学在高强度强子环中的应用。我们考虑一个可积的快速循环同步加速器（iRCS），旨在取代费米实验室助推器。我们发现，将集成到设计中抑制了由不匹配的KV光束产生的光束晕。我们的iRCS设计包括现代环设计的其他功能，如低动量压缩因子和谐波抵消六极。可积晶格中高强度光束的实验测试将在未来几年内在费米实验室可积光学测试加速器（IOTA）和马里兰大学电子环（UMER）进行。
2018-05-06 physics.acc-ph
Booster Free From Spin Resonance For Future 100~km-scale Circular e$^{+}$e$^{-}$ Colliders
针对CEPC百公里级增强器，研究FODO高周期磁聚焦结构中的自旋退极化共振，模拟表明无Siberian snake时极化束可加速至80 GeV，为高极化注入提供依据。
2023-06-06 physics.acc-ph
An Upgrade Path for the Fermilab Accelerator Complex
PIP-II项目及其超导直线加速器的完成将为LBNF/DUNE中微子物理设施提供高达1.2兆瓦的束流功率。它还将能够直接从直线加速器产生高功率光束，这些光束也可用于低能粒子物理实验，例如将光束导向费米实验室的μ子园区。然而，对DUNE的束流功率的任何进一步的重大升级都将受到该设施现有助推器同步加速器的限制。为了将DUNE的功率增加两倍，将需要一个新的加速器布置来为不包括助推器的主喷射器提供动力。在下文中，一个路径升级费米实验室加速器复合体，使束流功率为2.4兆瓦的DUNE，使用一个新的快速循环同步加速器加上能源升级的PIP-II直线加速器。该路径包括能够激发一个新的低能量，非常高功率的光束传输系统的实验，可以解决助推器更换科学工作组提出的大部分科学计划。它还允许未来的可能性从主喷射器超过2.4兆瓦高达大约4兆瓦。
2022-03-11 physics.acc-ph
The Twisted Spin Synchrotron
本文提出一种“8”字形扭转自旋同步加速器（TSS），通过使自旋调谐恒为零并引入部分西伯利亚蛇，避免内禀自旋共振并稳定极化，可用于极化质子加速、储存及对撞。
2024-03-28 physics.acc-ph
FNAL PIP-II Accumulator Ring
FNAL加速器复合体准备达到MW中微子束的目标，用于探索暗区物理和稀有物理计划空间。该综合体的未来运行将包括在\cite{PIP2,RCS_LOI}之前从未见过的束流强度下的CW直线加速器运行。雄心勃勃的束流计划依赖于多圈H $^{-}$注入FNAL助推器，然后提取到输送环或助推器中微子束（BNB）8 GeV HEP计划。由于强烈的空间电荷限制，将需要一个新的快速循环同步加速器（RCS）来达到2.4兆瓦的LBNF目标。有许多加速器工程的挑战是已知的，许多将被发现。这项建议要求采取一个中间步骤，既能促进助推器在PIP-II时代的运行，又能获得与高功率注入环相关的运行经验。这一步骤包括设计、建造和安装一个0.8 GeV的储能环（可转换到1+ GeV），该储能环将位于PIP-II助推器传输线（BTL）中。PIP-II蓄电池环（PAR）可以主要围绕永磁体设计，或者使用标准的铁芯磁体技术，其具有被选择为容纳0.8 GeV的期望的高强度质子的孔径。
2022-03-15 physics.acc-ph
Impact of Electric Current Fluctuations Arising from Power Supplies on Charged-Particle Beams
电流波动是一种不可避免的机器缺陷，并引起磁场扰动作为加速器中的不稳定性的来源。本文提出了基于测量的方法建模的波动电流所产生的费米实验室的助推器同步加速器的电源系统，讨论纹波电流和空间电荷散焦效应的存在下的后果。文中还介绍了随机噪声的产生方法以及升压电源系统中纹波电流和干扰电磁波的测量和分析方法。这种随机噪声模型，伴随着一套束诊断计算，表明波动的电源电流，当耦合到空间电荷和撞击在一个束，可以大大提高束退化现象-如发射度增长和晕形成-在助推器注入期间。在理想均匀的电荷密度分布下，在加速前2.2ms的注入时间内，空间电荷引起的纹波电流引起的发射度均方根增长率约为8 ~ 9%。
2008-03-18 physics.acc-ph
CEPC Conceptual Design Report: Volume 1 - Accelerator
环形正负电子对撞机（CEPC）是由中国发起并主持的大型国际科学工程。它位于一个周长100公里的地下隧道中。加速器复合体由一个直线加速器（Linac）、一个阻尼环（DR）、助推器、对撞机和几条传输线组成。在隧道中，为未来的pp对撞机SPPC预留了空间。CEPC的质心能量是240 GeV，在这个碰撞能量下，它将成为希格斯工厂。该设计还允许Z工厂在91 GeV下运行，W工厂在160 GeV下运行。CEPC的核心是一个双环对撞机。它有两个相互作用点，位于大型探测器。助推器在对撞机上方的同一个隧道里它是一个同步加速器，注入能量为10 GeV，引出能量等于光束碰撞能量。重复周期为10秒。将使用顶注来保持恒定的光度。10 GeV的直线加速器，助推器的注入器，建在地面，加速电子和正电子。一个1.1 GeV的阻尼环降低了正电子发射率。由永磁体制成的传输线将直线加速器连接到助推器。除了粒子物理学，对撞机可以同时作为一个强大的同步辐射（SR）光源。它将把可用的SR光谱扩展到前所未有的能量和亮度范围。设计中包括两条伽马射线束线。在建设之前，将有一个为期五年的研发期（2018-2022年）。建设预计将于2022年开始，2030年完成。这份报告是国内外数百名科学家和工程师在过去几年中所做工作的总结。当前卷，卷I，在加速器上。一个单独的卷，第二卷，将在物理和探测器。
2018-09-02 hep-ex physics.acc-ph
Reinforcement Learning applied to Optimization of LHC beams in the CERN Proton Synchrotron
CERN（欧洲核子研究组织）
本研究将卷积神经网络与Soft-Actor-Critic强化学习智能体结合，实现CERN PS纵向三重分裂的自动化优化，其2025年部署的自主控制器为CERN注入器复合体首批强化学习束流质量优化系统之一。
2026-07-30 physics.acc-ph
Space-Charge Effects During Half-Integer Resonance Crossing in the CERN PSB
CERN（欧洲核子研究组织）；Goethe University Frankfurt（法兰克福歌德大学）；Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR (HFHF)（黑森亥姆霍兹FAIR研究院）
本文研究了CERN PSB中半整数共振$2Q_y=9$的交叉过程，探讨了空间电荷对束流包络动力学的影响，通过实验和模拟分析了共振交叉速度、空间电荷调谐扩展和共振宽度的相互作用。
2025-11-22 physics.acc-ph
Fermilab Proton Accelerator Complex Status and Improvement Plans
费米实验室在强度前沿开展了一项广泛的基于加速器的高能粒子物理研究计划，该计划依赖于8 GeV和120 GeV质子束线的操作，用于一些固定目标实验。由于质子改进计划（PIP）的升级，2017年实现了中微子目标上平均120 GeV束流功率为700 kW的世界纪录的常规操作。有计划将功率进一步增加到900 - 1000千瓦。FNAL加速器综合体的下一个重大升级，称为PIP-II，正在开发中。它的目标是在下一个十年中期LBNF/DUNE实验开始时达到1.2MW的束流功率，并假设用现代800 MeV超导RF直线加速器取代现有的40岁的400 MeV正常导电直线加速器。有几个概念可以在更换现有的8 GeV助推器同步加速器后将束流功率进一步增加一倍至>2.4MW。在这篇文章中，我们将讨论费米实验室质子加速器综合体的当前性能，未来二十年的升级计划和加速器研发计划，以解决这些升级的成本和性能风险。
2017-05-08 physics.acc-ph
Recent developments in X-ray lens modelling with SRW
4代$^\text{th}$高能同步加速器装置的出现（ESRF-EBS和计划中的APS-U、PETRA-IV和SPring-8 II）和自由电子激光（Eu-XFEL和SLAC）与用于光束成形和光学校正的高质量自由形式折射光学器件的最近展示相结合，重新引起了对复合折射透镜（CRL）作为用于光束传输的光学器件的兴趣，在X射线显微和纳米分析以及成像应用中形成探针。理想的CRL早已在“同步辐射研讨会”（SRW）中提出，然而，目前的情况需要更复杂的X射线透镜建模。在这项工作中，我们重新审视已经实施的波光学模型的理想X射线透镜的投影近似，并提出修改，以允许更多的自由度的前，后表面独立，这使得再现错位和制造误差常见的X射线透镜。对于简单的倾斜和横向偏移的CRL的抛物线部分的情况下是不够的，我们提出了通过使用泽尼克和勒让德多项式或直接添加计量数据的镜头产生的图形误差的可能性。通过计算每个新自由度对点扩散函数和光束焦散线的影响，给出了每个新自由度的影响。
2020-08-04 physics.acc-ph physics.optics
