Study of Near-Field Vibration Sources for the NLC Linac Components
下一代线性对撞机（NLC）的振动稳定性要求比上一代对撞机严格得多。为了实现这些目标，必须充分了解近场源（例如压缩机、高真空设备、速调管、调制器、泵、风扇等）对NLC直线加速器组件的振动影响。土木建筑方法，无论是明挖回填还是平行钻孔隧道，都可以确定噪声源的接近程度和可能的隔离。本文介绍了一个简短的总结和分析最近完成的和计划中的研究表征近场振动源下的任何施工方法。现场振动测量的结果也将包括在内。
2003-05-28 physics.acc-ph
Beam-based Feedback Simulations for the NLC Linac
广泛的基于光束的反馈系统计划作为下一代线性对撞机（NLC）控制系统的一个组成部分。尾场效应对反馈设计有显著影响，施加架构和算法约束。目前正在进行研究，以确保最佳选择设备，并完善和确认系统设计的算法。我们展示了初始模拟的结果，以及各种地面运动和其他操作干扰条件下的系统响应评估。
2000-09-01 physics.acc-ph
Tuning And Field Sensitivity Of Pi-Mode Standing Wave Linacs For The NLC
为了减轻电击穿的影响（已发现发生在SLAC X波段行波结构中），正考虑将驻波结构用于NLC直线加速器。在SLAC，由15个在p加速模式下工作的电池组成的结构正在测试其电击穿特性。本文利用该结构的电路模型阐明了对谐振腔的调谐要求。文中还讨论了磁场对随机误差和系统误差的敏感性。
2002-06-28 physics.acc-ph
Dipole Mode Detuning in the NLC Injector Linacs
JLC/NLC的注入式直线加速器包括e+助推器、e-驱动直线加速器、e+助推器和两个预直线加速器。这四个系统一起将两种类型的束流从各自聚束器末端的80 MeV点传输到存储环，然后从存储环传输到聚束压缩器开始处的10 GeV点。名义上，e+助推器结构将是L波段，其他的是S波段。在通过这些直线加速器的传输中，重要的是发射度和粒子损耗保持在规定的公差内。特别是，偶极尾流场的影响，特别是长距离偶极尾流场，需要仔细考虑。我们目前的设计，采用简单的模式失谐，没有阻尼，并允许我们满足我们的公差要求，为标称（2.8 ns）和交替（1.4 ns）聚束间距选项的注入器直线加速器结构。
2000-08-19 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
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
Manifold Damping Of Wakefields In High Phase Advance Linacs For The NLC
在SLAC与KEK合作设计、制造和测试的早期RDDS（圆形阻尼失谐结构）[1，2]已被证明可以成功地阻尼尾流场。然而，已经发现在这些结构中发生电击穿，这使得它们在期望的梯度下不可操作。最近的结果[3]表明，降低加速模式的群速度可以减少电击穿事件。为了保持每个结构的填充时间，已经选择了高同步相位超前（150度，而不是先前NLC设计中使用的120度）。在这里，尾流场的阻尼进行了分析。讨论了流形阻尼和结构单元频率交错的问题。这些尾流场对单元和整个结构施加对准公差。进行公差计算，并将其与分析估计值进行比较。
2002-06-28 physics.acc-ph
Energy dispersion compensation and beam loading in X-band linacs for the JLC/NLC
RF脉冲的形状在传播通过X波段加速器结构时由于色散效应而失真。这种畸变与射束加载一起在192束之间引入能量扩散。为了最小化该能量扩散，我们修改输入RF脉冲形状。的脉冲传播，能量增益，和光束加载建模与模式匹配的计算机代码和电路模型。一个完整的60厘米的结构，包括55个单元和输入和输出耦合器的2D模型和电路模型进行了分析。该结构以每个单元5 pi/6的相位提前运行。这种结构的色散效应比以前研究的2 π/3相位提前加速结构更显着。实验结果与理论模型进行了比较，并获得了良好的协议，通过结构的RF脉冲的传播。
2003-07-04 physics.acc-ph
RF Control System for the NLC Linacs
拟议的Next Linear Collider包含大量的直线加速器RF系统，对宽带速调管调制和精确的RF矢量检测提出了新的要求。该系统将能够自动定相每个速调管和补偿束流加载效应。加速器结构对准是通过使用与用于测量加速器RF的接收器类似的接收器检测射束诱导偶极模式来确定的，并且被并入RF系统拓扑中。本文介绍了拟议的系统设计，信号处理技术，并包括初步的测试结果。
2000-08-16 physics.acc-ph physics.ins-det
Simulation Studies of the NLC with Improved Ground Motion Models
使用最近开发的模型，在地面运动方面的下一代直线对撞机（NLC）的各种系统的性能进行了研究。特别是，光束传输系统的性能进行了讨论。计划评估的主要直线加速器基于束流的对准和反馈系统的操作也概述。
2000-08-19 physics.acc-ph
Analytic Formula for Weak Multi-Bunch Beam Break-Up in a Linac
在设计用于多束团应用的直线加速器结构时，由于失谐结构的尾场有些复杂，我们经常感兴趣的是估计相对较弱的多束团束分裂（BBU）的影响。例如，JLC/NLC直线对撞机项目的注入式直线加速器就是这种情况。本报告的主题是推导出解决这一问题的分析公式。
2001-01-27 physics.acc-ph
Studies of Beam Optics and Scattering in the Next Linear Collider Post-Linac Collimation System
我们提出了一个新的概念和光学设计的下一个直线对撞机后直线加速器准直系统。在具有大水平色散和垂直电子感应加速器功能的系统中实现了能量准直和对非能量束的被动保护。Betatron准直是在一个相对较低的β（FODO类）晶格中进行的，其中只有薄的扰流器在束芯附近拦截粒子，而厚的吸收体保持与束的大距离。两种可能的方案的扰流器被认为是：一个在其中的扰流器是能够容忍一定数量的破坏性的拦截每对撞机运行（“消耗”扰流器），和一个在其中的扰流器是潜在的损坏的每一个机器脉冲和自我修复（“可再生”扰流器）。系统的准直效率进行了评估，考虑到晕粒子被重新散射到光束和μ子secondaries通过相互作用区域。我们的结论是，新的设计是一个有前途的候选人的NLC后直线加速器系统。
2000-10-30 physics.acc-ph
Tuning Knobs for the NLC Final Focus
在相互作用点（IP）的光学误差的补偿是必不可少的，以保持在NLC的最大亮度。几个校正系统（旋钮）使用最终焦点六极已被设计为提供正交补偿的线性和第二阶光学像差在IP。这些旋钮上的250 GeV束的调谐效果进行了验证，使用跟踪模拟。
2002-06-18 physics.acc-ph
NLC Extraction Line Studies
在本文中，我们简要地回顾了目前的晶格的NLC提取线，这是设计的标称NLC光束参数。然后，我们描述了光束中断参数较大的高亮度选项的光束参数，并讨论了其对提取线中的光束损失的影响。最后，我们提出了一个总结的光学研究，旨在最大限度地减少高中断光束的光束损失。
2001-06-20 physics.acc-ph
Overview and Issues of Experimental Observation of Microbunching Instabilities
现代自由电子激光（FEL）加速器和驱动器所需的超亮光束的产生通常依赖于基于弯曲的聚束压缩，这通常导致微聚束不稳定性。在压缩之后，光谱增强甚至通过纵向空间电荷（LSC）阻抗延伸到可见波长。光学渡越辐射（OTR）屏已广泛用于亮束的横向电子束尺寸测量，但电子束或前沿尖峰中这种纵向微结构（微聚束）的存在可能会导致强烈的局部相干增强（COTR）掩盖实际束轮廓。一般来说，我们已经观察到的影响，在射频光阴极（PC）注入直线加速器与回旋压缩，因为一个R56项是必要的。在过去，COTR仅在S波段和L波段单束团压缩或双束团压缩的光注入直线加速器中有报道。驱动激光调制和电荷散粒噪声被怀疑是造成这种情况的原因。我们现在有证据的影响，在射频PC枪注入直线加速器和电子阴极（TC）枪注入直线加速器（后者不涉及驱动激光器）。自从第一次观测以来，已经做出了重大努力来表征、建模和减轻COTR对束流诊断的影响。最新的最先进的诊断这些影响将给出说明的例子在直线加速器相干光源（LCLS），弹簧8紧凑型SASE源（SCSS），弹簧8埃紧凑型自由电子激光（SACLA），先进的光子源（APS），和下一个直线对撞机测试加速器（NLCTA）。这些观察结果仍然是加速器社区感兴趣的。
2014-09-05 physics.acc-ph
Notes on the design of experiments and beam diagnostics with synchrotron light detected by a gated photomultiplier for the Fermilab superconducting electron linac and for the Integrable Optics Test Accelerator (IOTA)
我们概述了在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施和集成光学测试加速器（IOTA）的电子直线加速器的束流实验的设计，基于同步光发射的电子在弯曲偶极子，检测与门控微通道板光电倍增管（MCP-PMT）。该系统既可用于射束诊断（例如，具有全动态范围的光束强度、逐圈光束振动等）以及用于科学实验，例如直接观察储存环中单个电子发射的辐射的时间结构。在电子直线加速器的下游端和IOTA环中的光子脉冲和光谱之间的相似性允许在直线加速器的调试期间测试装置。
2017-11-08 physics.acc-ph
Linac Envelope Optics
我开发了允许计算通过给定轴上电场的直线加速器的束流包络的形式。空间电荷可以自然地使用Sacherer形式主义添加。一个复杂的特征是参考粒子的能量-时间坐标不是先验已知的。由于一阶矩阵形式适用于与参考粒子的偏差，这意味着参考粒子的时间和能量必须与束包络和传输矩阵同时计算。代码TRANSOPTR是用来跟踪包络的一般元素，其无穷小的传输矩阵是已知的，并在空间电荷的存在。将直线加速器的算法到TRANSOPTR的描述，并给出了一些例子。
2018-09-24 physics.acc-ph
Charge Stripper Effects on Beam Optics in 180-degree Bending Section of RISP Linac
RAON是RISP（稀有同位素科学项目）的超导直线加速器，它将使用电荷剥离器来增加重离子的电荷状态，以便在直线加速器的高能部分进行有效加速。电荷剥离器通过对重离子的散射作用影响束流质量。此外，我们必须选择和加速适当的电荷状态之间的77+和81+的铀束的情况下，以满足在IF（飞行碎片）目标的束流功率要求。研究了180度弯曲段电荷剥离器对束流光学的影响。
2016-06-13 physics.acc-ph
Suppression of beam breakup instability in a long train by introducing energy spread between the bunches
在NLC主直线加速器中，束团之间通过长程尾流场的相互作用会引起束分裂不稳定性。虽然一个理想的NLC结构的长程尾流场的大小低于不稳定性阈值，尾流增加时，结构制造误差被考虑在内。在误差较大的情况下，不稳定性的发展会导致束团训练的发射度稀释。为了抑制不稳定性，我们建议在束之间引入能量扩散，类似于BNS能量扩散，用于阻尼单个束内的束分裂。基于简单的估计，我们表明，1-2%的顺序的能量扩展应该是足够的不稳定性的抑制。计算机模拟的结果与模拟代码LIAR确认理论估计，并表明，结构失调和传入的光束抖动的公差可以大大放宽通过引入光束内的能量扩散。
2000-08-03 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
Low Sensitivity Option for Transverse Optics of the FLASH Linac at DESY
FLASH直线加速器的目的是为DESY的自由电子激光装置FLASH产生小横向发射度、大电流的电子束团。现有的操作经验表明，为了优化SASE信号在不同的波长或微调的自由电子激光波长，机器参数的经验调整是必需的，因此，光束线的灵敏度，以小的变化，在光束能量和磁铁的设置成为一个重要的问题，影响两者，最终的性能和结果的再现性后，在操作中断。本文介绍了对光束能量和四极设置变化敏感度低的FLASH光束线的横向光学。该光学系统自2006年春季开始运行，相对于先前的横向聚焦设置，显示出优越的性能。
2013-05-07 physics.acc-ph
Multi-component measurements of the Jefferson Lab energy recovery linac electron beam using optical transition and diffraction radiation
高亮度电子加速器（诸如能量恢复直线加速器（ERL））通常具有复杂的粒子分布，这可能在束传输以及与诸如用于从束产生辐射的摆动器的装置匹配方面产生困难。光学渡越辐射（OTR）、光学渡越辐射干涉术（OTRI）和光学衍射-渡越辐射干涉术（ODTRI）已被证明是诊断带电粒子束空间和角分布的有效工具。OTRI和ODTRI已被用来测量均方根发散和光学横向相空间映射已被证明使用OTRI。在这项工作中，我们提出了使用OTR和ODR在杰斐逊实验室115兆电子伏ERL进行的诊断实验的结果，其中显示存在两个单独的组件内的空间和角分布的光束。通过假设空间和角度特征之间的相关性，我们估计两个分量中的每一个的均方根发射度值。
2008-06-27 physics.acc-ph
LWFA as a Preinjector for XFEL Driver Linac
在本文中，我们建议使用LWFA作为XFEL驱动直线加速器的预注入器。我们可以利用LWFA产生飞秒电子束。产生的束流峰值电流可达几十个$kA$，足以驱动XFEL，从而可以放弃现有的束团压缩技术。输出光脉冲长度可以短至$ 1 fs $。
2011-03-28 physics.acc-ph
Beam optical design for high energy electron radiography experiment study based on THU LINAC
设计了一条高能电子照相专用束线，包括消色差系统和成像系统。通过对消色差透镜中的四极透镜进行微调，可以近似地实现成像系统对目标的角度和位置校正要求。成像系统的设计充分考虑了实验室和束流诊断设备空间的限制。设计了两种成像系统，通过束流轨迹仿真，两种成像系统均表现出良好的成像性能。详细介绍了光束的光学要求和优化设计。该束线已安装在清华大学直线加速器实验室，用于进一步的精密电子照相实验研究。
2015-10-13 physics.acc-ph
Reconstruction of Beam Transverse Parameters in the Fermilab Side-Coupled Linac Using a Normalized Coordinate Framework
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文提出一种归一化坐标框架，用于在费米实验室边耦合直线加速器中重建束流横向参数，该方法可最大化丝扫描器测量信息，并适用于复杂光学条件下的束流二阶矩重建。
2026-09-18 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
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
Beam-Breakup Instability Theory for Energy Recovery Linacs
在这里，我们将推导出在循环直线加速器，其中的聚束不一定是在相同的RF相位在每个再循环圈的束分裂不稳定性的一般理论。这对于描述能量回收直线加速器（ERL）是重要的，其中聚束在RF波的减速相位处再循环，并且对于其中不同RF相位是有利的其他再循环器布置是重要的。此外，它还可用于分析再循环束团的相位误差。它示出了如何为一个给定的直线加速器的阈值电流可以计算和一个显着的协议与跟踪数据证明。然后分析了几种解析可解情况下的一般公式，这些情况表明：（a）为什么一个腔中的不同高阶模（HOM）不耦合，以便可以单独考虑最危险的模式。(b)为了分别考虑它们，HOM频率必须有多不同。(c)任何光学器件都不能使两个腔的高阶矩相消。(d)光学器件如何避免两个腔的不稳定性的增加。(e)多匝再循环器中的HOM如何干扰自身。此外，还介绍了一种计算腔体失调引起的轨道偏差的简单方法。结果表明，BBU不稳定性总是发生在轨道漂移变得很大之前。
2004-05-20 physics.acc-ph
Beam delivery systems for linac-based proton therapy
本文提出了一种基于绝热跃迁概念的质子治疗机架的设计。使用固定场交变梯度磁体允许大的动量接受并支持快速能量调制。使用光束跟踪代码的机架的光学性能进行了分析。已经研究了晶格和过渡部分的几种优化，以减小尺寸并确保适用于笔形波束扫描。全能量范围的匹配导致台架尺寸的增加，但与与操作中的设施有关的那些相比，显著地降低了重量和成本。
2021-05-12 physics.acc-ph
Initial Emittance Measurements of the Fermilab Linac Beam Using the MTA Beamline
MTA束线是专门设计的，以便于测量费米实验室直线加速器束流发射度和属性，利用一个长，10米，无元素直线。直线加速器束流被提取的400 MeV的静电斩波器位于助推器注入线的下游。该斩波器不能用于MTA束，因此整个直线加速器束脉冲被引导到MTA束线中。脉冲长度操纵由直线加速器上游端的750 keV静电斩波器提供，使用该装置，可以提供从8 μsec到50 μsec的完整直线加速器脉冲长度的束流。10米发射度测量直接利用并开始于12'屏蔽墙，该屏蔽墙将MTA实验大厅和束线短截线与直线加速器外壳分开。在屏蔽壁的上游安装了一个四极三重体，以便通过屏蔽壁将1.5-2”（~95%宽度）的大光束聚焦到位于屏蔽出口处的轮廓监测器上。另一个剖面监测器已安装在屏蔽墙上游，中央或焦点监测器上游约5 m处。使用三重态，产生小的0.2-0.5”光斑尺寸，用于此处报告的初始测量。正如本报告所示，位于中心轮廓监测器附近的小的近似束腰将未知线性光学参数的数量减少到两个柯朗-斯奈德参数β和ε，因为α或相位椭圆的旋转可以通过从该束腰传播光束包络来确定（使用描述漂移的简单线性传递矩阵）。
2012-09-25 physics.acc-ph
Matching Optimization for TRIUMF's Rare Isotope Linac
本研究通过计算边缘场效应并采用Matsuda-Wollnik方法，实现了TRIUMF稀有同位素后加速器中能段光学的真实建模，并利用并行调谐优化为操作员提供高效的重调谐手段。
2025-09-24 physics.acc-ph physics.app-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
Commissioning and Operation of FAST Electron Linac at Fermilab
我们报告了费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的1.3 GHz超导RF电子直线加速器的束流调试和首次运行的结果。直线加速器的建设已经完成，机器于2017年投入使用。在ILC型SRF低温装置上获得了最大束流总能量约300 MeV，能量增益为250 MeV的记录。调整光注入器以产生频率为3 MHz、重复率为1 Hz的200 pC聚束串。本报告描述了机器调试的各个方面，例如SRF低温恒温器的调谐和束流光学优化。我们还提出了在两个月的运行，包括尾场的研究，先进的光束相空间操纵寄生进行的实验计划的亮点。
2018-11-09 physics.acc-ph
Large Energy Acceptance Dogleg for the XFEL Injector
预计欧洲XFEL设施可选择安装两个喷射器。注入器将位于同一建筑物中的彼此顶部，两者相对于主直线加速器轴线的偏移为2.75 m。从注入器轴到主直线加速器轴的平移系统（狗腿）必须满足非常严格的色特性要求，因为在磁弯道中的下游聚束长度压缩所需的能量啁啾将在注入器直线加速器的上游产生。在本文中，我们提出了这样一个大的能量接受狗腿和讨论的光学原理，形成其设计的基础。
2013-05-07 physics.acc-ph
Stable beam operation of approximately 1 mA beam under highly efficient energy recovery conditions at compact energy-recovery linac
本研究介绍了KEK紧凑型能量回收直线加速器（cERL）的关键技术与实验结果，通过研发DC gun、超导腔及理想束流传输光学设计，成功实现了约1 mA稳定连续波束流运行，并在极小束流损失下达成100%能量回收。
2024-08-24 physics.acc-ph
The Next Linear Collider Extraction Line Design
NLC引出线的两个主要功能包括：1）以最小的损失将出射的中断束和二次粒子传输到转储;以及2）束诊断和控制。在这份报告中，我们描述了提取线的光学，跟踪研究的结果，并讨论了提取线仪器。
2001-06-20 physics.acc-ph
Stimulated excitation of an optical cavity by a multi-bunch electron beam via coherent diffraction radiation process
利用超导直线加速器实现的高重复频率低发射度短束团电子束，研究了太赫兹波段光腔的受激激发。电子束穿过腔镜上的小孔而没有被破坏。当扫描腔的往返长度时，观察到通过相干衍射辐射指示宽带受激发射的尖锐共振结构。
2018-07-17 physics.acc-ph
THz-Pump and X-Ray-Probe Sources Based on an Electron Linac
我们描述了一个紧凑的太赫兹泵和X射线探测光束线，基于电子直线加速器，超快时间分辨衍射应用。两个高能电子（$γ>50$）聚束，$5~$ ns分开，撞击在单箔或多箔辐射器上，并同时产生THz辐射和X射线。利用可调的THz脉冲光延迟，将第一束团的THz脉冲与第二束团的X射线光束同步。对于$200~$ pC良好优化的电子聚束，来自多箔辐射器的THz辐射的峰值功率估计为$0.14~$ GW。GEANT 4模拟显示，对于$25~$ MeV束，厚度为$0.5~-~1.0~$ mm的碳箔具有最高的$10~-~20~$ keV硬X射线产率，其在极角的几度内近似为$10^3$光子/（keV pC-电子）。具有$35$箔（每个$25~$ $μm~$厚）的碳多箔辐射器可以在$2^\circ$接受角内产生接近于$10^3$硬X射线/（keV pC电子）。利用$200~$ pC电荷和$100~$ Hz重复率，我们可以每秒产生每个$1~$ keV能量仓的$10^7$ X射线或每个脉冲每个$1~$ keV能量仓的$10^5$ X射线。X射线脉冲的纵向时间轮廓的范围从$400~-~600~$ fs取决于接收角。观察到X射线脉冲的发散效应使脉冲宽度展宽。双晶单色仪（DCM）将用于选择和传输所需的X射线到样品。由于电子束电流较低，电子束对辐射器的加热可以忽略不计。
2017-11-20 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
Nonlinear Energy Collimation System for Linear Colliders
多TeV直线对撞机的后直线加速器能量准直系统的设计是为了实现一个重要的功能，即保护束流传输系统（BDS）免受可能由主直线加速器中的故障模式产生的漏控束流的影响。对于紧凑型直线对撞机（CLIC）的情况下，能量准直器需要承受的冲击，在故障的情况下，一个完整的束训练。这是一个非常具有挑战性的任务，假设标称CLIC束流参数在1.5 TeV的束流能量。使用非线性磁体增加准直器处的横向光斑尺寸是保证准直器的生存的潜在解决方案。在本文中，我们提出了一种替代的非线性光学的基础上，斜六极对的能量准直。性能仿真结果也。
2011-12-21 physics.acc-ph
PERLE: Powerful Energy Recovery Linac for Experiments - Conceptual Design Report
本文介绍了一种用于多匝、大电流、大能量直线电子加速器能量回收技术开发和应用的新型ERL装置的概念设计。强大的能量回收直线加速器实验设施（PERLE）的主要特点是来自大型强子电子对撞机的设计，电子束升级正在研究的大型强子对撞机，它将是关键的演示。因此，PERLE预计将成为一个研究高效、高电流（> 10 mA）ERL操作的设施，其中三个再循环通道通过新设计的SCRF腔，频率为801.58 MHz，然后在另外三个再循环中减速。在其设备齐全的配置，PERLE提供了一个电子束的能量约为1 GeV。一个物理方案可能与PERLE的草图，包括高精度的弹性电子-质子散射实验，以及光-核反应前所未有的强度高达30兆电子伏的光子束能量，可以使用法布里-珀罗腔。该设施还可作为通用技术测试平台，用于研究和验证新型超导磁体（束流感应失超测试）和超导RF结构（高电流束流、束流加载和瞬态的结构测试）。除了关于操作方面的章节外，报告还详细考虑了SCRF结构的选择，光学和晶格设计，电弧磁体，源和注入器的解决方案以及其他重要组件。从这里提出的设计概念中得出的合适的配置接下来可能会被推进到技术设计中，并且可能由正在建立的国际合作来建造。
2017-05-24 physics.acc-ph
Correction of magnetic optics and beam trajectory using LOCO based algorithm with expanded experimental data sets
基于束流的磁光学精确测量和校正是加速器成功运行的关键。LOCO算法是一种经过验证且可靠的工具，在某些情况下可以通过使用更广泛的实验数据来改进。LOCO的标准数据集包括闭合轨道对偶极校正器变化、色散和电子感应加速器调谐的响应。本文讨论了从增加的数据与四个额外的类的实验数据的好处：测量的束流形状与束流轮廓监测器;响应的封闭轨道颠簸聚焦场的变化;电子感应加速器调整响应聚焦场的变化; BPM到BPM电子感应加速器相位提前和β功能BPM从轮流坐标踢光束。所有描述的功能都在Sixd模拟软件中实现，该软件用于校正VEPP-2000对撞机，VEPP-5注入器助推器环和FAST直线加速器的光学系统。
2017-03-28 physics.acc-ph
Stripping Mechanisms and Remediation for H$^-$ Beams
负氢离子通常用于通过电荷交换注入将质子从直线加速器注入储存环。在这个过程中，两个电子被箔或激光剥离以产生质子，这些质子可以与现有的光束合并而不会显著影响其动力学，从而允许积累高强度的质子。然而，这种能力具有缺点，即H $^-$离子的外部电子具有低结合能，并且可以在注入之前容易地被剥离。本文讨论了以下剥离机制：与束管中的残余气体，黑体辐射从加速器组件，和电磁场从加速器光学（洛伦兹力剥离）和粒子内的束本身（束内剥离）的相互作用;与如何避免过度激活剥离H $^0$粒子和质子的讨论。我们还表明，剥离的H $^0$碰撞附近的束管或机器元件壁的比例提出只有大约10\%的剥离中损失的，其余的剥离粒子遍历到直线加速器或本地直线段的末端，这可能会放宽H $^-$加速器中允许的剥离为基础的光束损失的限制。
2021-07-14 physics.acc-ph
Experimental Study of Beam Dynamics In The PIP-II MEBT Prototype
质子改进计划第二阶段（PIP-II）是费米实验室注入复合体的升级计划，其核心部分是800 MeV，2 mA CW SRF直线加速器。PIP-II直线加速器前端的原型称为PIP-II注入器测试（PIP 2 IT）正在费米实验室建造。到目前为止，已经组装并调试了15 mA DC、30 keV H离子源、2 m长的低能束运输器（LEBT）、2.1 MeV CW离子源以及随后的10 m中能束运输器（MEBT）。MEBT逐束团斩波系统和低不受控束流损失的要求对束流包络及其变化提出了严格的限制。测量了MEBT中的横向和纵向束流动力学，束流电流范围为1-10 mA。几乎所有的测量都是用10 μs的光束脉冲进行的，以避免损坏光束线。本报告介绍了测量的横向光学与差分轨迹，重建的束包络与刮刀和艾利森发射度扫描仪，以及束团长度测量与快速法拉第杯。
2018-08-24 physics.acc-ph
CBETA Design Report, Cornell-BNL ERL Test Accelerator
本报告介绍全球首台多程超导射频能量回收直线加速器CBETA的建造计划，依托康奈尔与BNL的合作，整合双方技术建造4周转单低温模组ERL，可将40mA束流加速至150MeV，应用前景广泛。
2017-06-13 physics.acc-ph
Recirculating BBU thresholds for polarized HOMs with optical coupling
我们将推导出具有耦合束流光学和偏振高阶偶极模的循环直线加速器中束分裂不稳定性的一般理论。在每个再循环圈期间，聚束不必处于相同的RF相位。这对于描述能量恢复直线加速器（ERLs）是很重要的，其中束流变得非常大，并且耦合光学器件被故意用于增加阈值电流。证明了与跟踪数据的显着一致性。然后分析了几种解析可解的情况下的通用公式，其中显示：（a）为什么不同的高阶模式（HOM）在一个腔可以耦合，不能单独考虑，即使它们的频率被分离的远大于HOM的谐振宽度。对于作为示例的Cornell ERL，应当注意，当腔被设计为具有高于50 MHz的$x$ - $y$ HOM频率分裂时，可以获得耦合光学器件的最佳优点。然后阈值电流远高于该加速器的设计电流。(b)粒子光学中的$x$ - $y$耦合如何决定何时可以单独考虑模式。(c)通过耦合光学和偏振模式获得的阈值电流的增加大致随着HOM的品质因数的平方根而减小。因此，最大的优点是利用没有特别设计成使这些品质因数最小化的腔来实现的，例如通过HOM吸收器。(d)多圈再循环如何干扰用耦合光学器件获得的阈值改进。
2005-08-14 physics.acc-ph
The radio-frequency quadrupole
射频四极直线加速器出现在20世纪70年代末的加速器领域，并从那时起彻底改变了低能质子和离子加速领域。该装置使得在紧凑的射频（RF）谐振器内可靠地产生前所未有的离子束强度成为可能，该谐振器集中了低能直线加速器部分的三个主要功能：聚焦、聚束和加速。然而，其复杂的电极结构和严格的射束动力学和RF要求对机械和RF布局施加了严格的限制，使得RFQ的构建特别具有挑战性。本讲座将介绍主要的束流光学、射频和机械特性，并强调这三个方面是如何相互关联的，以及它们如何对激光器的最终性能做出贡献。
2013-03-27 physics.acc-ph
Design of a large energy acceptance beamline using Fixed Field Accelerator optics
针对带电粒子治疗束流配送系统动量接受度小的瓶颈，提出固定场加速器光学的大动量接受度偏转弧设计方法，应用于TURBO项目质子演示系统，验证了可行性并规划后续研发方向。
2024-02-02 physics.acc-ph
Daϕne gamma-rays factory
具有高通量和光谱密度的伽马源是在世界范围内的几个实验室中进行的新的核物理实验的主要要求，并在ELI-NP（极轻结构-核物理）项目或IRIDE（双电子直线加速器跨学科研究基础设施）提案中设想。本文介绍了利用高平均功率激光脉冲与DAΦNE电子束的康普顿碰撞产生γ光子的实验。计算结果表明，由此产生的伽马束源具有非常有趣的属性的频谱密度，能量扩散和伽马通量可比（甚至更好）与上一代伽马源。伽马束的能量取决于所采用的激光波长，并且可以通过改变电子环的能量来调节。特别是，我们已经分析了在2-9兆电子伏范围内的伽马工厂可调的情况下。给出了该装置的主要参数，并讨论了横向和纵向电子束动力学的扰动。一个初步的加速器布局，以允许实验的伽马束的加速器光学的第一个设计。
2014-05-05 physics.acc-ph
The Jefferson Lab 1 kW IR FEL
杰斐逊实验室（JLab）红外演示自由电子激光（FEL）已完成调试，并开始用户服务。自由电子激光器是一种高重复率、低提取效率的摆动器驱动的光学谐振腔，可在3-6微米波长范围内产生超过1千瓦的可调谐光。它是由一个35-48 MeV，5 mA超导RF（SRF）的能量回收连续波（CW）电子直线加速器驱动。驱动器加速器满足低能量、高电流的要求，以及在摇摆器和能量回收期间对严格的束流控制的要求。这些限制是由六维相空间管理的需要，有害的集体现象（空间电荷，尾场，光束分裂，和相干同步辐射）的存在，以及自由电子激光和加速器RF之间的相互作用。我们将详细介绍系统设计、调试要点，并讨论当前性能。
2000-08-03 physics.acc-ph
Numerical modeling of a high power terahertz source at Shanghai
在能量回收直线加速器的基础上，提出了一种在上海研制的平均功率为千瓦级的太赫兹（THz）源，它将成为材料和生物科学研究的有效工具。本文介绍了两台频率范围分别为2~ 10 THz和0.5~ 2 THz的自由电子激光（FEL）振荡器的物理设计。利用GENESIS软件的三维时变数值模拟，结合近轴光传播程序（OPC），给出了THz振荡器的特性、失谐效应以及对电子束、波荡器场和腔体对准的容差要求。
2011-07-28 physics.acc-ph physics.optics
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
Use of Coherent Transition Radiation to Set Up the APS RF Thermionic Gun to Produce High-Brightness Beams for SASE FEL Experiments
我们描述了使用先进的光子源（APS）的射频电子枪，α磁铁束线，和直线加速器产生一个稳定的高亮度束超过100安培的峰值电流与归一化发射度为10 π毫米-毫拉德。为了获得大于100安培的峰值电流，射频电子枪系统必须被调谐以产生350 fs量级的FWHM聚束长度。束的长度短测量使用相干跃迁辐射（CTR）时产生的射频枪束，加速到40兆电子伏，撞击金属箔。使用附接到迈克耳孙干涉仪的一个臂的Golay检测器来检测CTR。调整α磁体电流和枪射频相位，以便最大化Golay检测器处的CTR信号，其对应于最小聚束长度。干涉仪用于测量CTR辐射的自相关。最小相位近似被用来从自相关导出聚束轮廓。高亮度光束被加速到217 MeV，并用于在安装在低能波荡器测试线（LEUTL）实验大厅的五个APS波荡器中产生SASE。初始光学测量显示在530 nm处的增益长度为1.3 m。* 支持的工作U。S.能源部，基础能源科学办公室，合同号W-31-109-ENG-38。
2000-08-17 physics.acc-ph
