Quasimonoenergetic and low emittance ion bunch generation from ultrathin targets by counterpropagating laser pulses of ultrarelativistic intensities
基于诱导非线性康普顿散射引起的粒子“反射”阈值现象，提出了一种利用两束反向传播的超相对论强度激光脉冲从纳米靶中产生准单能、低发射度固体密度快离子/核束团的新方法.特别是，被认为是一个设置，它提供了强子治疗所需的参数的离子束的生成。
2011-06-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Octupole based current horn suppresion in multi-stage bunch compression with emittance growth correction
高亮度直线加速器通常产生在电流分布的头部和/或尾部具有峰值的电子束。这些电流喇叭形成后，由于在纵向相空间和压缩器的高阶光学的非线性相关的聚束压缩。有人建议，这种高阶压缩可以通过在聚束压缩器的中心附近插入八极磁体来校正。然而，该方案提供了一个相关的横向反冲，导致增长的投影发射度。我们在这里提出了一种方法，即八极磁铁插入到两个连续的聚束压缩机。通过调谐两个八极之间的$π$电子感应加速器相位超前，来自第一八极的相关横向反冲可以由第二八极校正，同时提供高阶压缩的累积调整。
2020-09-04 physics.acc-ph
Direct measurement of sub-10 fs relativistic electron beams with ultralow emittance
通过将超快（$\sim$ 100 fs）激光脉冲紧密聚焦在1.6单元射频光注入器的阴极上，获得了每束具有$10^5$电子的超低发射度（$\leq20$ nm，归一化）电子束。利用小的初始纵向发射度，下游速度聚束腔被用来压缩束到$<10$ fs rms聚束长度。使用厚的高压偏转腔，这是非常适合测量超短的聚束时间进行测量，只要光束到达弹道纵向焦点在腔中心。
2017-03-10 physics.acc-ph
Muon Emittance Exchange with a Potato Slicer
我们提出了一个新的方案，最终μ子电离冷却与四极偶极子随后在真空中的发射度交换，以实现所需的μ子对撞机的小束流尺寸。一个扁平的μ子束与一系列的四极偶极子半电池似乎提供了强大的最终冷却所需的聚焦。每个四极偶极子具有由致密的低Z吸收体占据的低β区域。最终冷却后，归一化的横向，纵向和角动量发射率为0.100，2.5和0.200毫米-拉德被交换为0.025，70和0.0毫米-拉德。斜四极三重态将具有适度角动量的圆形μ子束转变为没有角动量的扁平束。薄的静电隔膜有效地将扁平束切成17部分。17个束被交错成具有RF偏转器腔的3.7米长的训练。快拍聚束聚结在55微秒内将μ子聚束训练纵向结合在21 GeV的环中，这是同步加速器振荡周期的四分之一。线性长波长RF桶给予每个聚束不同的能量，导致聚束在环中漂移，直到它们合并成一个聚束，并且可以在短波长RF桶中捕获，具有13%的μ子衰减损失和高达87%的填充分数。
2015-04-15 physics.acc-ph
Final Muon Emittance Exchange in Vacuum for a Collider
我们概述了一个计划，最终μ子电离冷却与四极偶极子聚焦到短吸收器，然后在真空中的发射度交换，以实现所需的μ子对撞机的小的横向光束尺寸。一个扁平的μ子束与一系列的四极偶极子半电池似乎提供了强大的最终冷却所需的聚焦。每个四极偶极子具有由致密的低Z吸收体占据的低β区域。最终冷却后，归一化xyz发射率（0.071，0.141，2.4）mm-rad被转换为（0.025，0.025，70）mm-rad。薄的静电隔膜有效地将束切成17部分。17个束被交错成具有RF偏转器腔的3.7米长的训练。快拍聚束聚结在55微秒内将μ子聚束训练纵向结合在21 GeV的环中，这是同步加速器振荡周期的四分之一。线性长波长RF桶给予每个聚束不同的能量，导致聚束漂移，直到它们合并成一个聚束，并且可以在短波长RF桶中捕获，具有13%的μ子衰减损失和高达87%的填充分数。
2015-05-07 physics.acc-ph
Beam Emittance Measurement for PLS-II Linac
PLS-II为3 GeV直线加速器配备了100 MeV的预注入器。利用250 ps的触发脉冲发生器，电子枪产生200 pC的电子电荷，聚束持续时间为500 ps。在预注入器处，识别束流质量的最重要的束流参数之一是电子束团的横向发射度。因此，我们在100 MeV下测量了束流发射度和扭曲函数，以便使束流光学与束流传输线匹配并通过它到达储存环。为了获得横向发射度测量，在预注入器处使用众所周知的技术，四极扫描。发射度在水平方向为0.591 mm-mrad，垂直方向为0.774 mm-mrad。
2016-06-15 physics.acc-ph physics.ins-det physics.plasm-ph
Emittance Mapping in rf Guns
本文探讨了射频电子枪中束团尺寸、梯度、电荷与MTE对发射度和亮度的影响，发现梯度与束团纵横比间存在实现最高亮度的通用关系，为发射度预测的快速映射方法提供了基础。
2023-11-28 physics.acc-ph
Fabrication and Tolerance Issues and their Influence on Multi-Bunch Bbu and Emittance Dilution in the Construction of X-Band RDDS Linacs for the NLC
下一代线性对撞机（NLC）的主直线加速器将包含数千个X波段RDDS（圆形阻尼失谐结构）。结构中的横向尾流场通过使模态频率失谐从而使它们相消干涉以及通过每个结构提供弱阻尼的四个阻尼歧管来减小。单个单元的制造中的误差和单元的对准中的误差将减少模式的抵消。在这里，我们计算在小区的同步频率和小区到小区的对齐中的随机误差的容限。
2000-08-20 physics.acc-ph
Design and Performance Simulations of the Bunch Compressor for the APS LEUTL FEL
为了给LEUTL自由电子激光器提供更高的峰值电流，已经设计了一个磁束团压缩器，并正在为APS直线加速器进行调试。主要关注的是控制由于相干同步辐射（CSR）引起的发射度增长。此外，必须仔细评估公差，以选择最稳定的操作条件，并确保系统能够满足操作目标。计算机代码ELEGANT被用来设计束流压缩器，设置公差，并模拟可能的性能。这6-D代码包括一个快速，简单的模拟CSR的影响，以及纵向和横向尾场。它也被认为是独特的，允许优化的实际跟踪结果，如聚束长度，能量扩散，和发射度。匹配和公差模拟的自动设置和分析允许考虑多种配置，而无需过多的工作。这允许选择降低对错误的敏感性的配置。模拟表明，发射度增长对于高达600 A的峰值电流应该是可容忍的，对于该峰值电流，归一化发射度将从5 μ m增加到约6.8 μ m。模拟还提供了预测的发射度变化与chicance参数，我们希望通过实验验证。* 美国能源部基础能源科学办公室根据合同号W-31-109-ENG-38支持的工作。
2000-08-17 physics.acc-ph
Mapping charge capture and acceleration in a plasma wakefield of a proton bunch using variable emittance electron beam injection
在AWAKE第一次实验运行的第二阶段（2018年5月至11月）中，使用电子束探测和测试铷等离子体柱中的质子驱动尾场加速。在这项工作中，我们分析了整体的电荷捕获和拍摄到拍摄的再现性质子驱动等离子体尾场加速器与各种电子束注入参数。见证电子束的产生使用的RF枪配备了Cs2Te光阴极照射的可剪裁的超快深紫外（UV）激光脉冲。UV束光学系统的构造使得能够适当的横向束成形和控制其脉冲持续时间、大小和在光阴极上的位置，以及相对于在质子束中播种等离子体尾场的电离激光脉冲的时间延迟。可变光电阴极照明提供了所需的灵活性，以产生具有可变电荷、发射度和注入等离子体柱的轨迹的电子聚束。我们证明了电荷捕获率超过15%（40 pC的GeV加速电荷为385 pC注入电子束）在优化的电子注入条件下。
2022-06-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Suppression of the emittance growth induced by CSR in a DBA cell
当束团长度短、峰值电流大的电子束团在偏转磁体中传输时，相干同步辐射（CSR）引起的发射谱增长是一个重要的问题。本文介绍了一种与R-矩阵法相同且使用方便的单踢法。然后利用该方法，提出了一种在消色差单元内使发射度稀释最小的光学设计方法。
2013-12-30 physics.acc-ph
A Highly Flexible Bunch Compressor for the APS LEUTL FEL
在该装置上，LEUTL自由电子激光器获得了530 nm的增益，峰值束流为100 A.为了推进到120 nm及更高，我们已经设计并正在调试一个聚束压缩器，以将峰值电流提高到600 A或更高。聚束压缩机使用能量为100至210 MeV的四偶极弯道。为了提供用于控制由于相干同步辐射（CSR）引起的发射度增长的选项，弯道具有变量R56。中心偶极对是可移动的，适应变量R56，较少关注来自偶极场的不均匀性的发射度稀释。弯道的对称性也是可变的，通过纵向运动的最后偶极子，这是预测有影响的发射度增长。在减速弯之后，三屏发射度测量系统应允许分辨不同减速弯配置之间发射度增长的差异。一个垂直弯曲磁铁分析线，允许横向和能量坐标之间的相关性成像。本文综述了弯道的特点和预期性能。另一篇论文详细讨论了物理设计。美国能源部基础能源科学办公室根据合同号W-31-109-ENG-38支持的工作。
2000-08-17 physics.acc-ph
Multi-Objective Optimizations of High Gradient C-band Photoinjector for High Bunch Charge Applications
本文针对1.6-cell C波段光电注入器，使用多目标遗传算法（MOGA）优化发射度与束团长度，并引入光阑保留明亮束流核心，使横向发射度降低超2倍，超越了相似束团电荷束流线的实验现状。
2025-09-14 physics.acc-ph
Measurement of the emittance of accelerated electron bunches at the AWAKE experiment
本研究利用三种数据分析方法测定了 CERN AWAKE 实验中加速电子束的垂直平面横向发射度，验证了基于现有电子谱仪的测量技术，并探讨了发射度增长原因及未来谱仪成像系统的性能要求。
2024-11-13 physics.acc-ph
Bunch evolution study in optimization of MeV ultrafast electron diffraction
兆电子伏超快电子衍射（UED）是一种很有前途的超快过程检测工具。衍射像的质量取决于探测束团的横向演化。本文采用椭球分布的平均场模型和粒子跟踪模拟，研究了MeV UED方案中发射度和空间电荷效应对束团演化的影响。小的横向尺寸的驱动激光器被发现是关键的，以提高倒数分辨率，利用更小的发射度和更大的横向聚束尺寸的螺线管之前。空间电荷效应引起的倒空间分辨率的降低应加以小心控制。
2014-01-07 physics.acc-ph
Demonstration of Low Emittance in the Cornell Energy Recovery Linac Injector Prototype
我们提出了一个详细的研究康奈尔能量恢复直线加速器的光电注入器，高亮度，高重复率（1.3 GHz）的直流光电发射源，旨在驱动硬X射线能量恢复直线加速器（ERL）所产生的电子束的六维相空间。建立了完整的喷油器仿真模型，并进行了试验验证和优化。水平和垂直的二维横向相空间，以及时间分辨（切片）的水平相空间，进行了模拟和直接测量的19 pC和77 pC聚束在大约8 MeV的注射器的末端。选择这些聚束电荷是因为如果以全1.3 GHz重复率操作，则它们对应于25 mA和100 mA的平均电流。对于19（77）pC/聚束，所得到的90%归一化横向发射度在水平平面中分别为0.23 +/-0.02（0.51 +/-0.04）微米，在垂直平面中分别为0.14 +/-0.01（0.29 +/-0.02）微米。这些发射度分别用2.1 +/- 0.1（3.0 +/- 0.2）ps的相应聚束长度测量。在每种情况下，均方根动量扩散被确定为1 e-3的数量级。测量和模拟之间的良好的整体协议已被证明。使用的发射度和聚束长度测量在19 pC/聚束，我们估计在1.3 GHz，5 GeV的硬X射线ERL的电子束质量至少是一个因素的20倍，优于现有的存储环时，每个设备的均方根能量扩展被认为是。这些结果代表了高亮度，高电流光电注入器领域的一个里程碑。
2013-07-23 physics.acc-ph
Electron beam emittance at operational intensity in fourth-generation synchrotron light sources
本文研究第四代同步辐射光源在运行强度下发射度随能量和强度的变化，综合束内散射、阻抗效应和谐波腔束团拉伸，以确定最优参数组合。
2024-05-02 physics.acc-ph
Space Charge-Induced Emittance Growth in the Downstream Section of ERL Injectors
针对ERL注入器低能段束团因偏转匹配更易受空间电荷影响导致束流品质下降的问题，本文全面分析空间电荷的影响并提出新设计理念以维持束流品质。
2024-12-16 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
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
Non-invasive characterisation of a laser-driven positron beam
本文报道了一种间接的、非侵入性的方法，可以同时测量激光尾场加速电子束通过高Z转换靶时产生的超相对论正电子束的能量相关发射度和源尺寸。正电子的几何发射率与散射电子的几何发射率之间的强相关性使得通过监测散射电子可以高精度地推断出前者。该技术已被测试的原理验证实验中，对于100兆电子伏的正电子，我们推断几何发射度和源尺寸的顺序为$ε_{e^+} \approx$ 3 $μ$米和$D_{e^+} \approx$ 150 $μ$米，分别。这是一致的数值预测的可能性，实现子$μ$ m几何发射度和微米级的源尺寸在GeV的水平。
2020-02-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Possible operation of the European XFEL with ultra-low emittance beams
最近的成功激光的直线加速器相干光源（LCLS）在硬X射线制度和实验演示的可能性，以产生低电荷束与超小的归一化发射度导致的讨论乐观的情况下操作的欧洲XFEL。在本文中，我们考虑新的选择，利用低发射度的光束，相对较高的光束能量，可调间隙波动器，和多聚束的能力，这个设施。我们研究了在SASE模式下，在设计的光子能量范围为20-90 keV的自发辐射器（结合其中两个，U1和U2，在一个光束线）的操作的可能性，并表明，它成为可能与超低发射率的电子束类似的LCLS中产生的。作为一个额外的有吸引力的选择，我们认为强大的软X射线和真空紫外辐射的产生由相同的电子束泵探测实验，利用最近发明的紧凑的加力方案。我们还提出了一个电子感应加速器切换器作为一个简单的，廉价的，和强大的解决方案，SASE 1和SASE 2波荡器的多色操作，允许产生2至5个不同的独立颜色的X射线光束从每个这些波荡器同时多用户操作。我们描述了一个计划的泵浦探测实验，基于生产的两个不同的颜色由两个紧密间隔的电子束（产生在光电注入器）的帮助下，一个非常快的电子感应加速器开关。最后，我们将讨论如何没有重大修改的布局，欧洲XFEL可以成为一个独特的设施，不断覆盖强大的，相干辐射的一部分，从远红外线的电磁波谱的伽马射线。
2010-01-21 physics.acc-ph
Slice emittance, projected emittance and properties of the FEL SASE radiation
自由电子激光自聚焦电子束物理中特征相干长度的存在决定了电子束团不同部分（即切片）的独立激射。每个切片可以由不同的相空间属性（不一定相等的发射度和Twiss系数）表征。这一事实开启了关于光束匹配的概念以及光束的各个部分如何对输出辐射的性能做出贡献的新问题，包括与横向相干性相关的问题。
2010-10-08 physics.acc-ph
Compensating slice emittance growth in high brightness photoinjectors using sacrificial charge
本文提出利用束团自身形成波破激波前沿的牺牲电荷动态线性化核心相空间，并在UCXFEL注入器优化中实现发射度增长低于20 nm-rad、亮度提升约一个数量级。
2024-04-09 physics.acc-ph
First demonstration of coherent radiation imaging for bunch-by-bunch longitudinal compression monitoring
针对束长小于100飞秒的加速器场景传统监测手段的局限，提出基于相干太赫兹辐射宽带成像的纵向束团压缩监测方法，经侵入式与非侵入式源验证，为非侵入式纵向束团轮廓监测奠定基础。
2025-09-04 physics.acc-ph
Intrabeam Scattering Analysis of ATF Beam Data Taken in April 2000
2000年4月，在KEK的ATF阻尼环中，测量了单束团能量扩散、束团长度、水平发射度和垂直发射度随电流的变化。本文根据束内散射理论对测量结果进行了分析。测量结果被认为是相对一致的理论，虽然测量的效果似乎比理论更强。此外，在3 mA的电流下，垂直发射度的3倍增长似乎不被支持。
2000-12-21 physics.acc-ph
Intrabeam Scattering
University of Liverpool（利物浦大学）；Cockcroft Institute（科克弗研究所）
本文研究了束内散射对束发散度的影响，介绍了Piwinski公式用于计算发散度增长速率，并通过实验数据验证了理论模型。
2026-02-12 physics.acc-ph
Coupling periodic-cell and finite-bunch dynamics for structured photocathodes
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）
提出一种耦合周期单元与有限束团动力学的方法，通过结合有限平面阴极计算与周期差异计算，高效模拟结构化光电阴极的束流特性，在保持精度的同时大幅降低计算成本。
2026-09-11 physics.acc-ph
Coherent Synchrotron Radiation Measurements in the CLIC Test Facility (CTF II)
高电荷束（高达10 nC）在CTF II磁弯道中被压缩到小于0.2 mm rms的长度。短聚束在弯道磁场中相干辐射，水平和纵向相空间密度分布受到影响。本文报道了束流发射度和动量的测量结果。水平和垂直发射度和动量谱测量不同的聚束压缩因子和聚束电荷。特别是，对于10 nC的聚束，平均束流动量下降了约5%，而FWHM动量扩展从5%增加到19%。实验结果进行了比较与代码TraFiC4的模拟。
2000-08-17 physics.acc-ph
Comparison study on first bunch compressor schemes by conventional and double C-chicane for MaRIE XFEL
我们报告了我们的比较研究的第一阶段电子束压缩计划在750 MeV的X射线自由电子激光（XFEL）正在开发中的物质辐射相互作用在极端（MARIE）项目在洛斯阿拉莫斯国家实验室使用传统的和双C-弯道。与传统的C-回旋束压缩器相比，双C-回旋方案利用相干同步辐射（CSR）在第二个C-回旋中产生的横向动量位移来补偿第一个C-回旋中产生的横向动量位移，从而使压缩后的电子束具有最小的横向动量.研究还发现，双C-曲线方案可以被设计成在聚束压缩过程中更好地保持束流发射度。这对于MaRIE XFEL特别有利，其激光性能关键取决于超低束流发射度的保持。
2022-09-20 physics.acc-ph
Transverse Beam Envelope Measurements and the Limitations of the 3-Screen Emittance Method for Space-Charge Dominated Beams
在其正常操作模式下，阿贡尾波场加速器设施使用高电荷（10-100 nC）、短脉冲（3-5 psec）驱动聚束来激发各种慢波结构中的高梯度加速场。为了产生这一束，我们设计了一个1.5细胞，L波段，射频光阴极枪发射补偿螺线管，以提供最佳的性能在高电荷，它最近已完成调试。最近，我们已经开始研究使用这种枪在高亮度，低电荷的操作模式，与电荷等于约1 nC，高精度测量尾流场的可能性。两个相关的测量报告在本文中：（1）测量的横向束包络进行比较，预测从束流动力学代码PARMELA;和（2）调查使用修改后的3屏幕发射度测量方法，使用的束包络模型，包括空间电荷和发射度的影响。这两个测量是为1 nC，8兆电子伏的光束在漂移区直接以下的射频光阴极枪。
2004-10-01 physics.acc-ph
Quantum Ground State and Minimum Emittance of a Fermionic Particle Beam in a Circular Accelerator
在加速器物理学的通常参数范围内，粒子系综可以被视为经典的。然而，如果我们接近一个区域，其中$ε_xε_yε_s \approx N_{particles} λ_{Compton}^3，那么量子力学相空间的颗粒结构就成为一个问题。特别是，我们必须考虑泡利不相容原理，它将限制费米子束的最小可达发射度。我们计算了这些最低的情况下的群聚和惯性光束在零温度和它们的一阶变化率在有限的温度下的发射度。
2001-07-04 physics.acc-ph
Benchmarking the Use of BPM Quadrupole Moments to Measure Emittance
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
通过BPM四极子矩测量发散度，与IPM和多丝数据结果一致，可补充现有非拦截发散度监控器。
2025-11-25 physics.acc-ph
Formation of Compressed Flat Electron Beams with High Transverse-Emittance Ratios
扁平光束--具有不对称横向发射度的光束--在新型光源概念、先进加速方案中具有重要的应用，并且可能减轻轻子对撞机中对阻尼环的需求。在过去的十年中，提出了一种基于角动量主导光束转换的扁平光束产生技术，并进行了实验测试。在本文中，我们探讨的生产压缩扁梁。我们特别研究和优化的光束具有相当大的分数能量扩展的平束变换。作为一个模拟的例子，我们使用的费米实验室的先进超导测试加速器（ASTA）的光注入器。通过对3.2 nC、1.0 nC和20 pC的聚束电荷在~37 MeV下进行从开始到结束的数值模拟，对ASTA的扁平束流产生和压缩进行了优化。在不同束团电荷的情况下，压缩前束流的最佳发射度分别为0.25 μm（发射度比约为400）、0.13 μm、15 nm，压缩后束流的最佳发射度分别为0.41 μm、0.20 μm、16 nm，对于3.2 nC束流，束流峰值电流可达5.5 kA。这些参数与在非对称介质内衬波导中激发尾场或使用小间隙微波动器产生显著光子通量所需的要求一致。
2014-09-05 physics.acc-ph
Field distribution analysis in deflecting structures
偏转结构目前主要用于束团旋转、束团诊断和提高束团的亮度。聚束旋转是粒子在六维相空间中分布的变换。与预期的变换一起，偏转结构由于偏转场分布中的特殊性（像差）而引入失真。偏转场的分布被认为是相对于非线性添加，这提供了发射度恶化期间的转变。偏转场被视为混合波HE_1和HM_1的组合。标准的选择和形成的偏转结构，最大限度地减少像差的水平制定和应用到已知的结构。通过与数值模拟结果的比较，证实了研究结果。
2013-02-21 physics.acc-ph
Generation and measurement of sub-picosecond electron bunch in photocathode rf gun
我们考虑了一个在光阴极射频电子枪中产生亚皮秒电子束团的方案，通过改善电子枪中的加速梯度，适当地调节束团电荷、激光光斑尺寸和加速相位，并通过激光整形来减小横向发射度的增长。还报道了一种非破坏性的测量电子束长度的技术，通过测量尾场辐射的高频谱，所述尾场辐射是由相对论电子束通过由电介质包围的通道引起的。
2013-05-21 physics.acc-ph
Suppression of Coherent Synchrotron Radiation-Induced Emittance Growth in a Multi-Bend Deflection Line
针对高亮度电子束输运中相干同步辐射导致的发射度增长问题，提出基于反向晶格的优化方法，设计四弯消色差结构，可同时抑制稳态和序列漂移中的CSR效应，仿真验证峰值电流3000A下大角度偏转时发射度几乎不变。
2024-05-24 physics.acc-ph
A Compact Source of Positron Beams with Small Thermal Emittance
本文提出一种由PM阱、静电压缩器和rf加速器组成的紧凑型低热发射度正电子束源，其成本和尺寸远低于传统靶源，可加速至17.6 MeV，适用于直线对撞机平束源及正电子等离子体尾场加速等研究。
2024-01-09 physics.acc-ph
Theorems on Transverse-Longitudinal Coupling-Based Bunch Compression and Harmonic Generation Schemes
本文将基于横向-纵向耦合的束流操控方案的理论分析从4D相空间推广至6D相空间，证明了相关定理以支配束团压缩与高次谐波产生等场景。
2023-11-18 physics.acc-ph
Beam dynamics performances and applications of a low-energy electron-beam magnetic bunch compressor
电子直线加速器的许多前端应用依赖于临时压缩聚束的产生。电子束团的缩短通常是通过位于加速器高能部分的磁束团压缩器来实现的。磁压缩受到集体效应的影响，包括空间电荷和通过相干同步辐射的自相互作用。在本文中，我们探讨了应用磁压缩低能量（$\sim 40$ MeV），高电荷（nC）电子束团与低归一化横向发射率（$< 5$ $μ$ m）。
2013-02-04 physics.acc-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 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
Slice collective dynamics, projected emittance deterioration and Free Electron Laser performances detrimental effects
在X射线运行的自由电子激光中，束团切片的几何和相空间失准的动力学效应可以追溯到在直线加速器加速段或束流传输光学磁体内部的大量现象。它们是负责的光束投射质量的破坏和诱导，如果不适当地校正，饱和长度的增加和输出功率的降低。我们讨论了这些影响的模型采用缩放公式。
2019-12-02 physics.acc-ph
Studies of the beam-ion instability and its mitigation with feedback system
在电子加速器中，束流与离子的相互作用是束流性能的一个潜在限制，特别是在未来超低发射度光源中，束流发射度是一个非常重要的问题。传统上认为，由于束离子相互作用而引起的束流不稳定性主要由两种效应引起：离子俘获效应和快离子效应，这两种效应强调的是不同时间尺度下的束离子动力学。然而，在加速器中，束流遭受离子捕获效应和快离子效应的混合，导致更复杂的过程，并且需要自洽处理。为了评价束流特性，即束离子效应影响下的发射度增长，建立了一个基于“准强-强”模型的数值模拟程序，包括电离、束离子相互作用、同步辐射阻尼、量子激发、逐束团反馈等模块。而是更一般和一致地处理束-离子相互作用。以北京正在建设的衍射极限环高能光子源的晶格为例，说明了束离子效应。结果表明，在该低发射度环中，束-离子不稳定性在高束流操作模式下不是主要机制，但在低束流操作模式下严重。当束-离子不稳定性被显著驱动且同步辐射阻尼不能抑制时，采用基于有限脉冲响应滤波技术的逐束团反馈系统可以有效地抑制束-离子不稳定性。
2019-11-14 physics.acc-ph
A kiloelectron-volt ultrafast electron micro-diffraction apparatus using low emittance semiconductor photocathodes
本文设计并表征了一套千电子伏超快电子微衍射装置，利用近阈值驱动的低发射度半导体光电阴极实现微米探针、长相干长度与200 fs时间分辨率，并通过单晶Au超快加热实验验证其性能。
2022-02-02 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
Experimental demonstration of the short bunch extraction by bunch rotation in a high-intensity rapid cycling proton synchrotron
短束团质子束对于白中子束和μ子束的应用具有重要意义。中国空间中子源（CSNS）的加速器组合体主要用于中子散射技术，其中质子脉冲长度不是很敏感。本文对CSNS快循环同步加速器（RCS）能否通过束团旋转引出短束团质子束进行了理论和实验研究。RCS实验结果清楚地显示了束团的伸长和旋转过程，证明了该方法在射频体操过程和高强度束流情况下的有效性。当束流功率为50 kW，注入时纵向发射度为法向时，获得了束团长度约为正常工作模式下束团长度53%的质子束流，并将其传输到溅射靶上。在注入时纵向发射度减小，束流功率为30 kW的情况下，获得的最短引出束团长度约为正常工作模式下的26%。还测试了不同的机器设置，以显示RF和磁场之间的去磁化的影响、RF电压的非绝热上升时间和绝热衰减时间对提取聚束长度的影响。实验结果与理论和模拟结果吻合较好。有趣的是，观察到空间电荷对聚束延长具有有益的影响，这将导致在提取时的较短聚束以及较晚的聚束旋转。RCS中射频和磁场之间的受控去磁方法也被证明是成功的。
2021-08-20 physics.acc-ph
Luminosity Scans for Beam Diagnostics
2015年，欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）引入了一种新型的快速光度分离扫描（“发射度扫描”）。在紧凑型μ子螺线管（CMS）实验的相互作用点（IP），在物理生产条件下，在每次填充全强度束流时系统地进行扫描。它们提供逐束水平的发射度和闭合轨道测量。精确测量的光束光束闭合轨道的差异，允许直接，定量观察远程光束光束PACMAN效应，这与数值模拟的改进版本的训练代码。
2018-08-16 physics.acc-ph
Exact solutions to planar emittance growth problems
本文是第一个在一系列的基础上发展的发射度动态理论简单的统计推理。发射度是用于表征电子显微镜、光子源和粒子束质量的核心量。高强度带电粒子束中的发射度增长是一个特别具有挑战性的非平衡统计物理问题，其中诸如无序诱导加热和电荷重组等效应会导致发射度和束流质量的非常迅速的退化。自由能和熵的概念已被用来提高发射度动力学的概念理解。在这里，我们发展了一个理论的基础上的二阶累积量的粒子分布，并使用此配方，以准确地解决几个一维问题。这些解是超快电子显微镜中使用的煎饼束自由膨胀动力学现有结果的重要扩展，已知在短时间内随时间平方地膨胀[1-3]。在这里，我们表明严格平面扩展束团的平方发射度随时间的二次多项式而增加。我们比较理论的基础上的单个粒子的轨迹与理论的基础上的分布和扩展的基础上的单个粒子的轨迹，我们称之为“样本图片”的理论。我们后来的工作使用这个公式推导出广义包络方程，捕捉发射度增长的影响，在二维和三维系统。1. B. J. Siwick，J. R.德怀尔河E. Jordan和R. J. Dwayne Miller，Journal of应用物理92，1643（2002）. 2. B. W. Reed，Journal of应用物理100，034916（2006）. 3. B. Zerbe，X. Xiang，C.- Y. Ruan，S. Lund和P. Duxbury，Physical Review …
2020-05-31 physics.acc-ph physics.comp-ph
THz-radiation production using dispersively-selected flat electron bunches
我们提出了一种可调谐太赫兹辐射源产生的相对论电子聚束的替代方案。该技术依赖于色散选择和平坦电子聚束的组合。色散选择是利用束团压缩器内的狭缝掩模将能量啁啾的电子束转换成束团训练。扁平光束变换通过减小一个平面中的束流发射度来提高THz源的频率范围。该技术产生调谐范围在0.2 - 4 THz之间的窄带THz辐射。通过适当选择狭缝间距、狭缝宽度和能量啁啾，也可以产生单频THz谱。
2013-10-21 physics.acc-ph
Injection tolerances and self-matching in a quasilinear wakefield accelerator
准线性等离子体尾流中的粒子加速提供了获得高加速梯度的途径，同时避免了背景电子的自陷。然而，等离子体对外部注入的见证聚束的响应导致沿聚束长度的聚焦场的变化，这可以导致发射度增长。为了研究这种发射度的增长对整体光束质量的影响，我们开发了一个单一的品质因数的基础上的潜在的高能量应用的AWAKE实验在欧洲核子研究中心。我们表明，这样的品质因数的发展自然会产生的初始见证聚束参数的可调性和稳定性的约束。它进一步表明，独特的物理准线性唤醒引起宽公差的见证聚束半径在注射点，作为等离子体尾场自匹配的见证聚束。
2022-06-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wire Scanners for Small Emittance Beam Measurement in Atf
在加速器试验装置（ATF）中，线阵扫描器用于测量极细束流的束流尺寸和发射度。它们安装在ATF阻尼环的抽油梁线上。在2 × 109电子/束团强度和1.3GeV能量下，引出的束流发射度为ex= 1.3 × 10 ~（-9）m·rad，ey= 1.7 × 10 ~（-11）m·rad。线扫描器通过钨丝扫描光束，光束重复频率为0.78Hz。扫描速度非常慢（约500 um/sec）。由于采用双冲击器系统，引出的束流非常稳定，因此，对于50 - 150 μ m的水平束流，测量精度小于2 μ m，对于8 - 16 μ m的垂直束流，测量精度小于0.3 μ m。详细介绍了系统的组成和性能。
2000-08-16 physics.acc-ph
Online Multi-Objective Particle Accelerator Optimization of the AWAKE Electron Beam Line for Simultaneous Emittance and Orbit Control
多目标优化对于粒子加速器是重要的，其中必须常规地满足各种竞争目标，例如，横向发射度与束团长度。我们开发并演示了一个在线多时间尺度多目标优化算法，执行实时反馈的粒子加速器。我们证明了在CERN的先进质子驱动等离子体尾场加速实验（AWAKE）的电子束线中，同时最大限度地减少发射度和保持束的参考轨迹的能力。
2020-03-24 math.DS math.OC physics.acc-ph
Emittance increase caused by core depletion in collisions
本文提出了一种新的效应，它改变了圆对撞机中对撞束流运行时的发射度。如果初始横向分布为高斯分布，则粒子在束芯中的碰撞概率比在束尾中的碰撞概率高得多。当小振幅粒子被移除时，剩余的粒子因此具有较大的横向发射度。这种效应被称为核心耗尽，可能会导致光度下降。一个近似的分析模型来研究的效果和基准对多粒子跟踪模拟。最后计算了欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）中铅束团的强度和发射度随时间的演化，并考虑了碰撞以外的其它过程。计算结果表明，如果考虑到地核贫化，积分亮度将下降3- 4%。实验次数越多，纤芯耗尽导致横向发射度越大。一旦大型强子对撞机投入运行，这一观测结果就可以与实验数据进行核对。
2009-11-30 physics.acc-ph
