Coherent Radiation of Crystalline Beams
考虑了加速器束流的结晶和辐射。首次表明带电粒子束的结晶条件不同于等离子体。发现了带电相对论束团的晶化条件，并表明这些条件在现有直线加速器中是可以满足的。研究了晶体光束在极紫外波段的相干辐射。找到了相干性的必要条件，并考虑了粒子平均间距的偏离对辐射相干性的影响。
2001-03-12 physics.acc-ph physics.optics
Signatures of the self-modulation instability of relativistic proton bunches in the AWAKE experiment
我们调查数值检测的自调制不稳定性在一个虚拟的检测器位于下游的等离子体的上下文中的觉醒。我们表明，密度结构，出现在时间分辨虚拟检测器，映射在等离子体出口处的横向束相空间分布。因此，质子束半径，出现增长沿聚束在检测器中的结果从发散增加沿聚束，与空间增长的自调制尾场。此外，检测器中的不对称聚束结构是聚束发散不对称的结果，并且不一定反映等离子体中的不对称束密度分布。
2018-03-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Hosing of a long relativistic particle bunch in plasma
实验首次表征了由短而错位的前置束流尾流场诱发的长粒子束在等离子体中的摇摆现象，揭示其发展取决于错位方向、程度及质子束电荷，结果与理论模型相符且适用于其他等离子体加速器。
2024-01-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental Observation of Space-Charge Field Screening of a Relativistic Particle Bunch in Plasma
本研究通过测量无涂层介质毛细管中的介质尾场，实验观测相对论粒子束在等离子体中的空间电荷场屏蔽及其对尾场的抑制条件。
2024-06-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Filamentation of a Relativistic Proton Bunch in Plasma
实验证明长、欠稠密相对论质子束在等离子体中发生斜向不稳定性（丝化），确定阈值条件，并发现磁能随等离子体密度增加。
2023-12-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Development of the Self-Modulation Instability of a Relativistic Proton Bunch in Plasma
本文实验研究相对论质子束在等离子体中的自调制不稳定性，发现增大束团横向尺寸与等离子体趋肤深度之比会延迟或抑制不稳定性，并讨论了对AWAKE实验升级等加速器设计的影响。
2023-05-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Trapping, Compression and Acceleration of an Electron Bunch in the Nonlinear Laser Wakefield
本文提出并考虑了一种激光尾场加速方案，即当激光脉冲前有一束相对稀少的长束非相对论性或弱相对论性电子时。本文研究了在一维尾流场和三维激光尾流场中等离子体通道中测试电子的运动。结果表明，聚束被捕获，有效地压缩在纵向和横向方向上，并加速到超相对论能量的尾场的第一个加速最大值的区域。加速的聚束具有比等离子体波长小得多的尺寸和相对小的能量扩展。
2001-10-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Coherent radiation produced by a relativistic bunch of charged particles passing through a photonic crystal
得到了描述相对论电子束团在光子晶体中运动产生相干辐射的方程。导出了辐射的谱角分布和辐射强度的时域表达式。在产生相干辐射的初始阶段，聚束电子与由聚束本身引起的电磁场的相互作用被示出为与粒子加速度成比例的项（与由聚束本身引起的电场的相互作用时间和强度成比例）以及与速度成比例的项的聚束电流的表达式做出贡献。用量子物理方法研究了相对论性聚束产生的感应辐射。
2022-01-24 physics.acc-ph
Transverse self-modulation of ultra-relativistic lepton beams in the plasma wakefield accelerator
通过全尺度粒子模拟，研究了高密度等离子体中超相对论性长轻子束的横向自调制。我们表明，长SLAC型电子和正电子束可以成为强烈的自调制超过厘米的距离，导致尾流激发在井喷制度与加速场超过20 GV/m。我们表明，粒子的能量变化超过10 GeV可以发生在米长的等离子体。我们发现，当达到井喷时，带正电荷和负电荷的聚束的自调制不同。播种自调制不稳定性抑制竞争软管不稳定性。这项工作表明，可以用现有的轻子束和现有的实验装置和诊断方法进行原理验证实验，以测试束流自调制的物理特性。
2012-06-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radial equilibrium of relativistic particle bunches in plasma wakefield accelerators
在等离子体尾场加速器的线性或弱非线性区域中，驱动粒子束很快与尾场达到径向平衡，这是第一次详细描述。结合解析关系、数值积分和第一性原理模拟，得到了平衡束流状态和自洽尾流场。在平衡态中，束流密度在轴附近强烈地达到峰值，束流半径沿着束流是恒定的，并且聚焦强度的纵向变化通过改变束流发射度来平衡。束粒子的横向动量分布依赖于观测半径，既不是可分的，也不是高斯分布。
2016-11-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Density shocks in the relativistic expansion of highly charged one component plasmas
在以前的论文中，我们表明，动态密度冲击发生在与超快电子显微镜相关的致密单组分等离子体的非相对论膨胀中;我们表明，流体模型准确地捕捉到了这些效应。我们表明，非相对论解耦的相对和质心运动停止适用，这种耦合导致新的行为下的相对论动力学平面，圆柱和球形对称。在的情况下，相对运动的一堆是相对论的，我们表明，即使在一个均匀的冷初始条件的情况下出现的动力学冲击;和密度冲击一般增强时，相对运动成为相对论。此外，我们研究了提取场对平面对称束团的相对论动力学的影响。
2019-03-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Real and Image Fields of a Relativistic Bunch
本文导出了圆形截面相对论带电束团外场的解析表达式。在远离聚束的距离，该字段减少到相对论修改库仑形式和在附近的区域，再现连续光束的外部字段。如果聚束被导电表面包围，则聚束自场被修改。本文详细研究了两平行导体平面间的聚束产生的像场。由Laslett发明的直接法对图像场进行精确求和，使得无穷级数可以用初等三角函数表示。
2006-04-03 cond-mat.other hep-ph physics.acc-ph
Observation of Coherently-Enhanced Tunable Narrow-Band Terahertz Transition Radiation from a Relativistic Sub-Picosecond Electron Bunch Train
我们实验证明的窄带（$δf/f \simeq20$ %在$f\simeq 0.5$太赫兹）太赫兹跃迁辐射的可调谐频率超过[0.37，0.86]太赫兹的生产。辐射产生的亚皮秒相对论电子束团的训练在铝转换器屏幕的真空铝界面的过境。我们还展示了一个可能的应用调制光束扩展的动态范围的一个流行的聚束长度诊断技术的基础上的光谱分析的相干辐射。
2011-04-19 physics.acc-ph
Force exerted on particle bunch propagating near plasma-vacuum boundary
如果带电粒子束在等离子体-真空边界附近传播，它会激发表面波并受到边界产生的力。对于线性响应的等离子体和超相对论束团，计算了激发场的空间分布，并用初等函数近似了作用在短而窄的束团上的力。如果聚束在真空中，则力将聚束吸引到边界，否则排斥。力还有另外的聚焦和散焦分量。
2020-03-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wake excitation of volume and surface polaritons by a relativistic electron bunch in an ion dielectric
研究了离子介质中相对论电子束团激发尾流场的过程。研究了离子介质波导中激发尾波场的时空结构。结果表明，在太赫兹波段的尾流场由纵向极化激元场和切连科夫辐射场组成，切连科夫辐射是介质波导的一组电磁本征波（横向极化激元）。在具有轴向真空通道的介质波导中出现了一个表面极化激元分支。还考虑了相对论电子束团对表面极化激元的尾场激发过程。
2020-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph
Transverse coherent transition radiation for diagnosis of modulated proton bunches
分析了相对论粒子束团穿过导体表面时产生的横向相干跃迁辐射。当束半径小于辐射波长时，聚束在横向于聚束轴的方向上发射偶极状辐射。辐射波长由粒子束的纵向结构限定。被认为是特定的情况下修改的质子束在等离子体中的传播，但仍然携带未调制的电流。具有恒定电流的半径调制聚束发射轴对称辐射。软管束团在软管平面内发射反对称辐射。对于现有的质子束团，TCTR场幅度可以达到100 kV/m。
2012-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Observation of Relativistic Electrons Deflection by a Bunch Coulomb Field
根据E.L.根据Feinberg关于半裸电子态可能性的观点，在{γ^2 λ/c}的时间范围内，电子可能处于非平衡库仑场状态，其中γ是电子的洛伦兹因子，c是光速，λ是相对论电子库仑场傅里叶展开中某一频率对应的波长，如果这种非平衡库仑场具有空间不对称性，相对论性电子可以被其自身的库仑场偏转。对于{γ^2 λ/c= 1 m}，当电子以粒子数Ne=10^8聚成束时，我们可以在宏观模式下观察到这种效应。本文介绍了电子束团的非对称非平衡库仑场偏转电子束的实验观察。实验是在托木斯克理工大学的相对论电子束加速器上进行的。
2011-12-08 physics.acc-ph
Relativistic Electron Beam Slicing by Wakefiled in Plasmas
本文提出了一种利用强流超短激光脉冲作用后的等离子体尾流场横向分量对高能电子束进行切片的方法。尾流场的横向分量聚焦电子聚束的一部分，其经历电子感应加速器振荡。可以使电子聚束的聚焦部分的长度基本上小于尾波场波长。
2006-06-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Self-pinching of a relativistic electron bunch in a drift tube
电荷密度$ρ$为$10^2$至$10^3$ [nC/cm $^3$ ]量级、能量介于$20.$和$100.$ [MeV]之间、峰值电流$>100$ [A]、束长介于0.3和1.8 [cm]之间、束电荷为2.0至$20.$ [nC]的电子束团与自由电子激光器和未来直线对撞机的设计有关。在本文中，我们提出了一个粒子在一个细胞（pic）代码的漂移管中的电子聚束进行数值模拟的结果。电子聚束具有圆柱对称性，其中$z$轴定向在运动方向上。电荷密度分布在径向上是常数，在纵向上是高斯分布。电子束团在脉冲的中间经历径向箍缩，对应于峰值电子密度，以及相关发射度的显著增长。这种行为的解释，并确定一个近似的标度律。从PIC和PARMELA代码的结果进行了比较。
1997-08-12 physics.acc-ph physics.class-ph physics.comp-ph
Characterizing Temporal Structure of the Relativistic Electron Bunch
利用适当的束流能量啁啾和波荡器失谐效应，我们提出了一种改进的光学复制合成器方案来表征相对论电子束团的时间结构，数值模拟的时间分辨率可达100 fs.原理验证实验表明，上海深紫外自由电子激光装置的未压缩电子束的峰值电流为9 A，切片能量扩展约为0.5 keV。
2011-11-29 physics.acc-ph physics.optics
Calculation of the Cherenkov fields in the cross-section of a short relativistic bunch
最近，提出了一种计算作用在点状电子束团上的切伦科夫场的新方法，该方法通过考虑一般积分关系得到了切伦科夫场的形式，该积分关系允许计算点状电子束团附近的场。结果表明，相对论短聚束点处的切伦科夫场与波导系统的材料无关，对于任意给定的波导横截面尺寸和截面形状，切伦科夫场是一个常数。本文利用保角变换的方法，严格推导了束团截面上的场公式。我们通过导出束团截面上的二维格林函数，将前一篇文章的结果推广到横向分布的束团的情况。附录中给出了计算结果的比较，证明了该方法的有效性。
2015-07-14 physics.acc-ph physics.class-ph
Sub-5-fs compression and synchronization of relativistic electron bunches enabled by a high-gradient $α$-magnet and low-jitter photoinjector
本文提出并实验验证了一种利用高梯度α磁铁和低抖动光电注入器，首次实现亚5飞秒电子束团压缩与同步的新方法，开辟了超快束流控制新领域。
2025-08-05 physics.acc-ph
Seeding self-modulation of a long proton bunch with a short electron bunch
在数值模拟中，我们简要地比较了相对论电离前沿和等离子体中相对论质子束团自调制的电子束团播种。当两种方法的初始尾流场相等时，最大纵向尾流场沿等离子体的演化规律相似。我们还提出了一个可能的播种/注射计划，使用一个单一的等离子体，我们将在即将到来的模拟工作进行研究。
2020-05-09 physics.acc-ph
Transition between Instability and Seeded Self-Modulation of a Relativistic Particle Bunch in Plasma
我们利用相对论电离锋来提供不同的初始横向尾场振幅，用于等离子体中长质子束团的自调制。我们的实验表明，有足够的初始振幅（$\ge(4.1\pm0.4)$ MV/m），沿束的调制的相位是可再现的事件到事件，3至7%（2 $π$）均方根变化沿束。对于较低的初始振幅，相位不可再现。我们观察这两种制度之间的过渡。相位再现性是确定性的外部注入粒子加速是必不可少的。
2020-12-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Probability of radiation of twisted photons by cold relativistic particle bunches
导出了记录带电粒子冷相对论粒子束产生的扭曲光子的几率。本文研究了在定常电磁场和传播的电磁波中这种粒子束团对扭曲光子的辐射。它示出，通常穿越各向同性色散介质（边缘，过渡，和Vavilov-Cherenkov辐射），并通过在螺旋波荡器移动的聚束的粒子束的非相干辐射不依赖于粒子的方位角分布的一束，是相同的圆形聚束。对于平面波荡器，粒子聚束的非相干辐射与相对于扭转光子探测器的轴在反射下对称的聚束的非相干辐射相同。在记录的高能量扭曲光子中，这种性质是普遍的，并且适用于任何冷相对论粒子束的前向非相干辐射。这种粒子束对扭曲光子的相干辐射遵循我们称之为加法规则的性质。这个规则提供了一个简单的方法来描述扭曲光子相干辐射的性质。此外，建立了足够长螺旋束团相干辐射的强相加规则。利用这一规则，人们可以精心设计扭曲光子的超辐射纯源。螺旋束的相干辐射被认为是边缘，过渡，和Vavilov-Cherenkov过程和粒子运动在波荡器和平面激光波与圆偏振。在这些情况下，推导出记录一个扭曲光子的总概率和每个光子的总角动量的投影的求和规则。对于几种简单的束团分布，导出了非相干和相干干涉因子的显式表达式。
2019-05-19 physics.acc-ph physics.optics
Method for the determination of the three-dimensional structure of ultrashort relativistic electron bunches
描述了一种新的X射线自由电子激光中超短电子束团的表征技术。也就是说，我们建议使用相干光渡越辐射来测量三维（3D）电子密度分布。我们的方法依赖于两个已知的诊断设置的组合，一个光学激光合成器（ORS）和一个光学跃迁辐射（OTR）成像仪。在ORS装置中，电子聚束在光学波长处被调制。当这些电子束通过金属箔靶时，产生数十兆瓦功率的相干辐射脉冲。此后，可以利用相干成像技术的优点，例如直接成像、衍射成像、傅立叶全息术及其组合。所提出的方法开辟了实时，波长限制，单次拍摄的超短电子束的3D成像的可能性。
2009-05-11 physics.acc-ph physics.optics
Modification of relativistic beam fields under the influence of external conducting and ferromagnetic flat boundaries
本文导出了圆形和椭圆形截面的相对论带电粒子束在不同边界条件下外场的解析表达式，以及外场与加速器结构元件的相互作用。束中的粒子密度被假定为均匀的以及不均匀的。在远离束的距离，在自由空间中的字段减少到相对论修改的库仑形式的点状电荷和在小距离的表达式再现连续光束的外部字段。在超相对论极限下，束团内外电场的纵向分量被洛伦兹因子强烈抑制。如果聚束被导电表面包围，则聚束自场被修改。详细研究了两平行导体板间束团产生的像场。电的，$E_y$，和磁的，$B_x$，图像场分量的精确求和允许无限级数被表示在基本三角函数方面。修正场的新表达式被应用于研究作用在聚束组分和聚束整体上的像力。在改进的线性理论框架内，计算了无限大和有限大平行平面的相干和非相干调谐位移。此外，所开发的方法允许我们推广的Laslett图像系数$ε_1$，$ε_2$，$ξ_1$，$ξ_2$的情况下，一个任意的聚束偏移，并揭示这些系数之间的关系。附录C简要介绍了电象法发展的历史背景。
2020-03-13 physics.acc-ph
Imposing strong correlated energy spread on relativistic bunches with transverse deflecting cavities
我们提出了一种新的方案，施加和消除大能量啁啾的相对论电子聚束依赖于横向到纵向混合完成了一组横向偏转腔。在线性单粒子动力学近似下，利用一阶矩阵形式解释了新概念的工作原理。该计划证明了关于平均束能量的多功能性，因此，沿着加速器束线定位。该计划的性能进行了数值研究与优雅的粒子跟踪代码。结果表明，相关的非线性效应，导致发射度恶化的极端数量的总能量扩散，可以有效地补偿的Twiss参数的优化，同时依赖于本征发射度分析。纵向空间电荷效应对束流动力学的影响也被研究。
2019-10-16 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
Adiabatic Focusing of a Long Proton Bunch in Plasma
我们在实验中表明，一个长的，相对论质子束集中的等离子体绝热响应。自由等离子体电子迁移以中和聚束的空间电荷场，并且聚束因此被由其自身电流产生的方位角磁场聚焦，该方位角磁场不被径向电场平衡。由于束团的长度远大于等离子体电子的波长，束团也经历自调制不稳定性。因此，尾波场的振幅沿束团和沿等离子体增长，并且自调制的散焦效应可以变得比绝热聚焦效应占主导地位。我们发现，当播种的自调制与前一个电子束，绝热响应的效果和自调制的效果之间的过渡依赖于种子尾场的振幅。
2022-08-25 physics.acc-ph physics.plasm-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
Longitudinal charge distribution measurement of non-relativistic ion beams using coherent transition radiation
纵向电荷分布测量或束团形状测量对于时间短的非相对论束团是一个挑战。场分布与这种束的电荷分布相比具有更大的纵向范围。这影响了场感测设备（诸如相位拾取器或壁电流监测器）测量电荷分布的能力。在这里，我们评估的可行性使用相干跃迁和衍射辐射的非相对论光束的束团形状测量。
2021-09-12 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Coherent Terahertz synchrotron radiation mastered by controlling the irregular dynamics of relativistic electron bunches
自发形成的空间结构（模式）发生在各种情况下，从沙丘和流氓波的形成，交通堵塞。在过去的几十年里，非常实际的原因也导致了在同步辐射光源中使用的相对论电子聚束中斑图形成的研究。作为主要的动机，在不稳定性期间自发出现的图案使太赫兹辐射功率增加超过10000倍。然而，这些模式的不规则性在很大程度上阻碍了这种强大的来源的应用。在这里，我们展示了如何使用从混沌控制理论借来的观点，使时空图案规则（从而发射太赫兹功率）。在数学上，规则的不稳定的解决方案预计将与不希望的不规则的解决方案共存，因此可以使用反馈控制可控。我们证明了这种定期的解决方案在同步辐射SOLEIL储存环的稳定性。这些“受控不稳定溶液”的操作使得能够设计高电荷和稳定的同步辐射源。
2018-10-28 physics.acc-ph
From self-organization in relativistic electron bunches to coherent synchrotron light: observation using a photonic time-stretch digitizer
在最近和未来的同步辐射设施中，需要具有越来越高的电荷密度的相对论电子聚束来产生从X射线到太赫兹的各种波长的明亮光。在这样的条件下，电子束团与其自身发射的电磁场的相互作用导致不稳定性和复杂空间结构的自发形成。因此，理解这些不稳定性是大多数电子加速器的关键。然而，调查遭受缺乏非破坏性的记录工具的电子束团的形状。因此，在储存环中，大多数研究都集中在由此产生的辐射上。在这里，我们提出了测量的电场在附近的电子束在存储环，在许多圈。为了记录超快电场，我们设计了一个光子时间拉伸模数转换器，其采样速率为每秒万亿次。因此，我们可以观察到储存环中自发斑图形成和相干同步辐射巨爆发之间的预测联系。
2019-02-16 nlin.PS physics.acc-ph physics.optics
Terahertz control of relativistic electron beams for femtosecond bunching and laser-synchronized temporal locking
本文提出利用激光产生的多周期太赫兹脉冲驱动电子能量调制并结合磁压缩，实现高能电子束的飞秒级压缩与激光同步时间锁定，为自由电子激光和超快电子衍射等提供新途径。
2025-08-28 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Bunch Length Diagnostics: Current Status and Future Directions
带电粒子束团长度检测是粒子和加速器物理中最具挑战性的测量之一，特别是当束团长度减少到几十飞秒以下时。由于这些测量在高能电子加速器和具有超短电子聚束的设备中是最关键的-例如等离子体尾场和相关加速器-因此讨论仅限于电子聚束探测，尽管结果显然对任何超相对论粒子聚束都有意义。
2020-05-12 physics.acc-ph
Coulomb-driven relativistic electron beam compression
带电粒子间的库仑相互作用是一个广为人知的现象。一般来说，库仑排斥力加宽了电子聚束的脉冲宽度，并限制了许多科学设备的时间分辨率，例如超快电子衍射和X射线自由电子激光。在这里，我们展示了一个方案，实际上利用库仑力压缩相对论电子束。此外，我们表明，库仑驱动的聚束压缩过程不会引入额外的定时抖动，这是在传统的射频聚束技术形成鲜明对比。我们的工作不仅提高了基于电子束的超快仪器的时间分辨率，这可能为探测远离平衡的材料系统提供新的机会，而且还为通过自场相互作用进行先进的束操纵开辟了一个有前途的方向。
2018-03-15 physics.acc-ph
Bunching instability of rotating relativistic electron layers and coherent synchrotron radiation
通过求解线性化的麦克斯韦方程组组，研究了自由空间中无碰撞、相对论性、有限强度、圆柱形带电粒子层的稳定性，并计算了发射的电磁波的功率。该层在平行于该层的外部磁场中旋转。这个系统对于理解不能用非相干辐射机制解释的类星体的高亮度温度是有意义的。最近在粒子加速器的束流压缩器中也观察到了相干同步辐射。我们认为平衡层的“热”能量传播，因此，非零的径向厚度。粒子与其延迟的电磁自场相互作用。电子感应加速器振荡的效果被保留。一个短的方位角波长的不稳定性被发现，导致调制的电荷和电流密度。发现生长速率是方位波数的递增函数，洛伦兹因子的递减函数，并且与电子总数的平方根成比例。我们认为，增长的不稳定扰动饱和时，捕获频率的电子在波变得可比的增长率。由于这种饱和，我们可以预测给定参数的辐射光谱。我们预测的亮温与粒子数的平方成正比，与方位波数的三分之五次方成反比，这与观测到的射电星光谱基本一致。
2005-03-18 astro-ph physics.acc-ph physics.plasm-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
Predicting the Trajectory of a Relativistic Electron Beam for External Injection in Plasma Wakefields
我们使用在第一部分的AWAKE电子束线，与束线建模，以推断出的束平均动量和预测的束位置在第二部分的束线的束位置测量。结果表明，仅使用前五个光束位置监视器导致预测和测量位置之间的差异在最后两个监视器比使用前八个光束位置监视器时大得多。这最后两个位置原则上可以与弹道计算一起使用，以预测电子束团与质子束最接近的参数。在质子束流驱动的等离子体尾流场中的电子束流外部注入实验中，只有前五个束流位置监测器的测量值不受高得多的电荷质子束流的影响。8个束流位置监测器的结果表明，该预测方法原理上可以确定尾场宽度（$<$ 1\，mm）内电子和质子束的最接近位置，对应于电子注入尾场。使用五个射束位置监视器是不够的。
2020-02-02 physics.acc-ph
Experimental observation of proton bunch modulation in a plasma, at varying plasma densities
我们给出了直接的实验证据，观察到完整的横向自调制的相对论质子束通过稠密等离子体传播。束团离开等离子体的密度调制产生的径向尾场效应与等离子体频率的倒数周期。我们表明，调制种子通过使用一个强激光脉冲共同传播的质子束内创建一个相对论电离前的束。我们表明，通过改变等离子体密度超过一个数量级的调制周期尺度与预期的依赖于等离子体密度。
2019-04-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Coherent radiation produced by microtron electron bunches
本文建立了微加速器电子束引出时相干渡越辐射的理论，给出了束流形状因子及辐射分布的显式表达式，并估算了微波噪声。
2025-10-16 physics.acc-ph
Characterization of relativistic electron bunch duration and travelling wave structure phase velocity based on momentum spectra measurements on the ARES linac at DESY
研究在ARES直线加速器上用基于动量谱的RF相位法测量超短电子束团时长，并提出束流基方法精确测定首支行波结构相速度，实现20 fs rms束团。
2023-07-23 physics.acc-ph physics.ins-det
How can Ectrons be Accelerated by a Longitudinal Wake Field Excited in a Plasma
等离子体中由电子束团和电子束团训练列激发的纵向尾流场加速带电粒子的可能性。得到了单能相对论束团与冷等离子体稳态非线性自洽相互作用的精确解。结果表明，在一定条件下，束尾电子的自加速到高能量是可能的。
2022-10-22 physics.acc-ph
Characteristics of undulator-type radiation emitted by bunch of charged particles in wakefield
本文研究了相对论性带电粒子束在周期结构中运动时，与其激发的横向尾流场的非同步空间谐波相互作用而产生的波荡器辐射的谱角特性。当非相干波荡器型辐射功率超过与激发尾流场相关的功率损耗时，讨论了可能的实验验证可接受的条件。
2003-12-13 physics.acc-ph physics.gen-ph
On Field Emission in High Energy Colliders Initiated by a Relativistic Positively Charged Bunch of Particles
大型强子对撞机和未来对撞机的设计目标是用高强度光束进行操作，其聚束群$N_p$为$10^{11}$的数量级。这是由研究具有最大数据样本的非常罕见的过程的愿望决定的。高能对撞机是一种长度长达数公里的工程结构，其横向紧凑性是通过超导技术的应用和成本的限制来实现的。然而，结构元件的紧凑性隐藏了加速器稳定工作的潜在危险。这是因为高强度的带正电荷的粒子（质子、正电子、离子）束在其自身周围产生非常高强度的自电场，$10^5 - 10^6$ V/cm。位于导电表面附近，距离它们1-20 mm，这种聚束的场激活来自表面的电子的场发射。除了来自残余气体电离的电子、次级电子和由同步辐射敲除的电子之外，这些电子有助于在传输线中形成致密的电子云。聚束的粒子被$N_e\sim N_p$散射在稠密的电子云上，离开束流并可能造成明显的损害。本文分析了LHC准直器系统场致发射可能成为严重问题的条件。对国际直线对撞机（ILC）项目USLC原型的类似分析表明，在加速过程中，一个明显的场发射将伴随着正电子束团的整个路径。
2006-08-12 cond-mat.mtrl-sci hep-ph physics.acc-ph
Improved Calibration of RF Cavities for Relativistic Electron Beams: Effects of Secondary Corrections and Experimental Verification
针对相对论电子束高压聚束腔传统一次谐波校准函数的不足，推导含能量偏置和二次谐波的修正方案，并通过相干电子冷却实验和IMPACT-T模拟验证其有效性，提升射频腔校准精度。
2023-05-31 physics.acc-ph
Charged particle beam transport in a flying focus pulse with orbital angular momentum
本文提出利用携带轨道角动量的 Flying Focus 激光脉冲产生有质动力势垒，在宏观距离上横向约束超相对论带电粒子束，并结合辐射冷却效应减小束流半径与发射度，且所需能量远低于传统 OAM 脉冲。
2023-05-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Analytical energy spectra and wake effects for relativistic dielectric laser accelerators
介质激光加速器（DLA）是一个先进的概念，更紧凑的加速器。DLA光栅具有在光学波长范围内的孔径和周期长度。因此，相稳定性和尾场效应对于即将进行的相对论电子实验至关重要。为此，我们提出了一种方法来分析计算能谱与测量比较，以重建注入到DLA光栅结构的相位。了解注入阶段对于校准和解释测量数据都很重要。此外，我们估计的影响，尾场的聚束相干加速在DLA。我们正在计算的能谱影响的纵向尾流的分析描述数值计算和偏心注入电子束的横向踢的估计。
2019-11-19 physics.acc-ph
Undulator-type radiation of bunched charged particles in self-wakefield
研究了相对论带电粒子在无外场条件下沿周期结构运动时产生的辐射。结果表明，聚束带电粒子激发的尾流场的非同步空间谐波可以引起粒子振荡运动，从而产生波荡器型辐射（UR）。本文给出了超相对论带电粒子在自尾流场中发射的波荡型辐射的理论。本文用微扰法导出了超相对论单色带电束团在弱波纹轴对称波导中运动时自发UR功率的解析表达式。分析了自发UR功率超过尾场功率的参数区域、粒子数和粒子能量。
2003-02-10 physics.acc-ph
Optical Manipulation of Relativistic Electron Beams using THz Pulses
存在使用微波或光辐射用于电子加速、波动、偏转和空间以及时间聚焦的实现和提议。在这样的应用中使用太赫兹（THz）辐射可以优于微波或光辐射，因为与微波脉冲相比，THz脉冲可以以相对于待操纵的电子聚束显著更小的时间抖动来生成，并且与光脉冲相反，THz脉冲的大得多的波长与电子聚束的典型尺寸相比很好。最近已经成功地产生了聚焦电场为1 MV/cm的超短THz脉冲，并预测聚焦场为100 MV/cm的THz脉冲将成为可能。根据我们的分析和数值研究的第一个结果，这个场强足够高的相对论性电子束的操纵极化太赫兹脉冲在各种几何形状。这是可能的，例如，利用能量为100 MeV、电荷量为0.42 nC的电子束团，在9.6 nm波长下构建了一个30 cm长的饱和自由电子激光太赫兹波荡器。
2011-09-30 physics.acc-ph physics.optics
Experimental demonstration of wakefield effects in a THz planar diamond accelerating structure
利用尾波场加速方法，直接测量了亚皮秒强流相对论电子束团在金刚石加载加速结构中产生的太赫兹尾波场。我们在这里提出的光束测试结果从第一金刚石基结构。金刚石因其高击穿阈值和独特的导热性能而被选中。由引导（驱动）束产生的场被用来加速尾随（见证）电子聚束，该电子聚束以可变的距离跟随驱动聚束。作为其与驱动聚束的分离的函数的见证聚束的能量增益描述了所产生的尾场的时间结构。
2012-03-10 physics.acc-ph
Beam-beam Effects of 'Gear-changing' in Ring-Ring Colliders
在环-环对撞机中，碰撞频率决定了聚束结构，例如两个环中的聚束之间的时间应该是相同的。由于强子-强子和电子-离子对撞机中强子束的相对论速度相对较低，扫描强子束的能量需要改变其中一个环的周长，或者改变环中的聚束（谐波）数。后者会引起所谓的“变速”，即碰撞束的变化轮流轮流。在这篇文章中，我们研究的困难束动力学在这个“变速”计划。
2013-09-06 physics.acc-ph
Generation of High-Power, Tunable Terahertz Radiation from Laser Interaction with a Relativistic Electron Beam
本文提出了一种基于切片能量扩展调制的方法，在强流相对论电子束中产生强亚皮秒密度聚束。利用具有周期性强度包络的激光脉冲调制电子束的切片能散，经过色散后转换为密度调制。结果表明，激光调制产生的双喇叭片能量分布对提高电子束的密度聚束是非常有效的。由于调制是在相对论电子束上进行的，该过程不会受到强空间电荷力或相空间之间的耦合，因此可以直接保持光束质量以用于进一步的应用，例如太赫兹（THz）辐射和等离子体尾场的共振激发。我们在理论和模拟表明，从光束的可调谐辐射可以覆盖的频率范围为1-10太赫兹与高功率和窄带光谱。
2017-02-22 physics.acc-ph
