Can electron beams be really focused by bent crystals?
建议应用短周期原子平面调制来修改电子沟道势，以便通过由平面晶体切割或晶体入口表面下的非晶层确保的晶体结构制动来显著增加电子沟道效率。所获得的60- 70%的沟道效率，可大大方便高能电子束通过特殊切割的弯曲晶体的聚焦过程。利用模拟方法估计了一个TeV电子束聚焦区的可能参数
2018-09-17 physics.acc-ph
Beam extraction studies at 900 GeV using a channeling crystal
在费米实验室Tevatron的900 GeV研究中首次观察到亮度驱动的沟道提取。这个实验，费米实验室E853，证明了有用的TeV级的光束可以从超导加速器在高光度对撞机操作过程中提取，而不会过度影响在对撞机探测器的背景。发现多转萃取显著提高了该过程的效率。光束提取效率约为25%。时间相关效应的研究发现，匝间结构主要由加速器束流动力学。使用加速器飞线系统的预散射器的研究表明，光纤可以产生显著的提取通量，与预期一致。基于这些结果，从Tevatron对撞机上构造5-10 MHz的寄生质子束是可行的。
1999-09-29 physics.acc-ph
Optics and bremsstrahlung estimates for channeling radiation experiments at FAST
本文介绍了费米实验室的费米加速器科学与技术（FAST）装置所预期的沟道辐射（CR）的X射线谱。我们的目的是产生高亮度的准单色X射线的能量范围从40 keV到110 keV。我们将使用金刚石晶体和能量约为43 MeV的低发射率电子。发射的X射线的质量很大程度上取决于晶体上电子束的参数。我们提出了模拟的束流光学的高亮度和高产量的操作与聚束电荷的1 pC，20 pC，和200 pC。我们估计的X射线光谱，包括韧致辐射背景的电荷为20 pC。计算了有沟道和无沟道时金刚石晶体中的电子束流分布。我们讨论了一种X射线探测器系统，以避免在高电荷操作期间的堆积效应。
2018-02-16 physics.acc-ph
Relaxation of axially confined 400 GeV/c protons to planar channeling in a bent crystal
在CERN超质子同步加速器H8引出线上，研究了轴向约束400 GeV/c质子在弯曲晶体中弛豫为平面沟道的机制。实验结果与计算机模拟进行了比较，显示出良好的一致性。我们坚定地个性化的轴向约束的开发或放松的高能加速器中的粒子束操纵的必要条件。我们证明，与一个短的弯曲晶体，其主轴之一的光束方向对齐，它是可能的，实现一个总光束转向器或分束器与可调强度。特别地，在后一种情况下，从轴向限制到平面沟道的完全松弛发生，导致光束分裂成两个最强的偏斜平面通道。
2015-11-10 hep-ex physics.acc-ph
Possibility to make a beam of tau-leptons and charmed particles by a channeling crystal
我们提出了一种方法来捕获短寿命的粒子（τ轻子，粲重子）的聚焦晶体产生的衰变下游的目标由初级质子。捕获的短寿命粒子束可以从目标产生的碎片中提取出来，并在几厘米的距离内弯曲到实验装置上。碎片被晶体排斥，即它保持非通道化。该技术可以处理衰变长度cτ低至1微米的粒子。
2021-01-12 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Commissioning and First Results From Channeling Radiation At FAST
X射线在科学和工业中有着广泛的应用，但开发一种简单、紧凑、高质量的X射线源仍然是一个挑战。我们的合作探索了可能使用的通道辐射驱动的50兆电子伏的低发射率电子束产生窄带硬X射线与光子能量为40至140千电子伏。在这里，我们提出了模拟的X-射线光谱，包括背景韧致辐射的贡献，并说明所需的优化相关的电子束参数，以最大限度地提高所产生的X-射线束的亮度。结果从我们的测试，在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施的50 MeV的低能电子注入器进行。由于束流参数，使可能的基于SRF直线加速器的光注入器，在FAST的平均亮度预计将是约一个数量级高于以前的实验。
2016-12-21 physics.acc-ph
TeV/m Nano-Accelerator: Investigation on Feasibility of CNT-Channeling Acceleration at Fermilab
高梯度加速和高功率束的严格相空间控制的发展是未来轻子和强子对撞机的关键因素，因为对更高能量和光度的日益增长的需求显着提高了现代HEP设施的成本。已知晶体中的原子通道由10 - 100 V/m的势垒组成，所述势垒能够引导和准直高能束，提供具有非常高梯度（TeV/m）的连续聚焦加速度。然而，天然晶体中的通道只有埃大小，并且在物理上容易受到高能相互作用的影响，这阻碍了晶体应用于高功率加速器。碳基纳米晶体如碳纳米管（CNTs）和石墨烯具有很大的尺寸柔性和热机械强度，可用于微波束的沟道加速。合成晶体的纳米通道可以接受比天然晶体大几个数量级的相空间体积的通道颗粒，具有高得多的热耐受性。本文介绍了费米实验室先进超导试验加速器（ASTA）的CNT沟道加速研究的现状。
2015-04-01 physics.acc-ph
Channeling experiments at planar diamond and silicon single crystals with electrons from the Mainz Microtron MAMI
在180 MeV的电子束能量下，金刚石单晶中的（110）面沟道也观察到了线结构。这一观察促使我们开始作为光束能量的函数的去激惹长度测量，因为预期沟道势中的量子态的占据会增强去激惹长度。作为晶体厚度的函数，测量了高能量损失信号，作为发射的韧致辐射光子的结果与约一半的光束能量在450和855 MeV的电子沟道。分析需要额外的假设，这些假设是从福克-普朗克方程的数值解中提取的。给出了金刚石的初步结果。此外，我们重新分析了先前在美因茨微电子MAMI在195和855 MeV之间的束能量下进行的硅单晶的退散长度测量，从中我们得出结论，我们的实验数据集的质量不足以得出关于退散长度的明确结论。实验结果低于Fokker-Planck方程的预言，略高于A. V. Korol和A. V. Solov'yov等人基于MBN Explorer模拟包。我们以某种保守的方式得出结论，根据福克-普朗克方程对渐近退相干长度的预测代表了一个上限。
2020-04-09 physics.acc-ph
Channeling and Volume Reflection Based Crystal Collimation of Tevatron Circulating Beam Halo (T-980)
T980晶体准直实验正在Tevatron进行，以确定这种技术是否可以提高980 GeV束晕准直效率，如Tevatron和LHC等高能强子对撞机。T980还研究各种晶体类型和参数。在2009年夏天的停机期间，通过在水平测角仪中安装新的O形晶体，以及添加具有两个交替晶体（O形和多条）的垂直测角仪和额外的光束诊断，该设置得到了大幅增强。第一次测量与新系统是相当令人鼓舞的，与预测的二级准直器上观察到的通道和体积反射光束。研究了晶体在体反射和沟道模式下的准直效率，并与非晶主准直器进行了比较。系统性能的结果是为最终的商店的研究和整个对撞机商店。第一次调查碰撞光束准直同时使用晶体在垂直和水平面已在政权与水平通道和垂直体积反射光束。正在计划在FY10夏季关闭期间进行重大的硬件改进，并在Tevatron运行的最后一年进行专门的研究，以及“后对撞机束流物理运行”期间。
2012-02-07 physics.acc-ph
Ultra-High Gradient Channeling Acceleration in Nanostructures: Design/Progress of Proof-of-Concept (POC) Experiments
本文描述了模拟分析的光束和激光（X射线）驱动的加速度在有效的纳米管模型获得的Vsim和EPOCH代码。还概述了使用费米实验室和NIU的加速器设施检测尾场的实验设置。在FAST设施中，电子束线已成功调试为50 MeV，并正在升级为更高能量的电子加速器研发。该设施的50 MeV注入器光束线用于金刚石靶的X射线晶体沟道辐射。已经提出利用相同的金刚石晶体进行沟道加速POC测试。另一个POC实验也被设计为NIU加速器实验室与时间分辨电子衍射。近年来，基于薄膜压缩（TFC）技术的几十拍瓦级单周期激光脉冲的稳定产生被用于靶鞘层法向加速（TNSA）和辐射压加速（RPA）。与纳米箔的实验计划进行了讨论与可用的测试设施，如极轻基础设施-核物理（ELI-NP）。
2016-12-27 physics.acc-ph
Observation of Fine Structure in Channeling of Particles in Bent Crystals
University of Ferrara（费拉拉大学）；INFN, Section of Ferrara（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）；Institut für Kernphysik der Universität Mainz（美因茨大学核物理研究所）；Department of Physics, University of Padua（帕多瓦大学物理系）；INFN Laboratori Nazionali di Legnaro（意大利国家核物理研究所莱尼亚罗国家实验室）
研究通过弯曲晶体操控高能正电子束，发现通道化粒子角度分布中的精细结构，并提出一种模型用于设计减少角度发散率的晶体。
2025-12-03 physics.acc-ph physics.app-ph
Channeling Acceleration in Crystals and Nanostructures and Studies of Solid Plasmas: New Opportunities
面向1–10 TeV加速需求，本文介绍利用晶体或纳米结构中固体密度等离子体开展沟道加速的E336实验，并研究FACET-II电子束与纳米靶相互作用及束流—等离子体不稳定性。
2024-04-10 physics.acc-ph
Negative Particle Planar and Axial Channeling and Channeling Collimation
虽然存在关于高能量负粒子沟道的信息，但是很少有关于负粒子弯曲和沟道准直的挑战的研究。这部分是因为负的去跃迁长度相对要短得多。电子对于研究负粒子沟道效应不是特别有用，因为它们的材料相互作用主要由沟道辐射控制。另一个重要的因素是，目前在通道准直的核心挑战是质子-质子大型强子对撞机（LHC），其中两个光束是积极的。另一方面，在未来，电子-正电子或μ子对撞机的准直问题可能会再次出现。在较高的能量下，去机械长度增加，因此部分负粒子实验挑战减少。在文章中，不同的方法来确定负去离子长度进行审查。更复杂的情况下，轴向窜流进行了讨论。还讨论了μ子沟道作为研究去沟道的工具。虽然现在有可能研究μ子沟道，但它可能不会照亮负去沟道的研究。
2010-02-01 physics.acc-ph
Highly efficient crystal deflector for channeling extraction of a proton beam from accelerators
报道了一种新型质子束晶体偏转器的设计和性能。使用硅晶体从Protvino的U-70加速器中引导和提取70 GeV的质子，效率为85%，如在约2 s持续时间的溢出中针对约2 mm长的晶体定向的约1 e12质子束所测量的。实验数据与理论预测的蒙特卡罗结果沟道。该技术允许制造沿光束方向的非常短的偏转器（2 mm）。因此，循环粒子与晶体的多次相遇是可能的，每次相遇的多次散射和核相互作用的概率很小。因此，实现了从加速器中提取粒子的效率的急剧增加。我们展示了晶体偏转器的特性及其背后的技术。这一成果对于设计更有效地使用U-70加速器具有重要意义，并为在其他机器（如Tevatron，RHIC，AGS，SNS，COSY和LHC）中实施晶体辅助慢提取和准直提供了关键支持。
2003-06-16 physics.acc-ph physics.ins-det
Study of ultra-high gradient acceleration in carbon nanotube arrays
先前提出了基于固态的带电粒子尾场加速以获得1-10 TeV/m量级的极高梯度。近年来，使用金属或碳纳米管结构的可能性正在吸引新的注意力。使用碳纳米管将使我们能够加速和引导粒子，克服使用天然晶体的许多限制，例如引导孔径限制和热机械鲁棒性问题。在本文中，我们提出了一个潜在的概念验证实验，使用碳纳米管阵列，假设束流参数和条件的加速器设施已经可用，如CLEAR在欧洲核子研究中心和DARESBURY。采用基于多空心等离子体的二维粒子单元模型研究了碳纳米管阵列的加速性能。讨论了最佳实验束流参数和系统布置。
2018-05-03 physics.acc-ph
Modern success in channeling study and applications at the U-70 accelerator of IHEP
本文概述了在IHEP的U-70加速器上利用弯曲晶体进行高能质子束流控制的结果。相当多的注意力放在晶体的实际应用上，以创建从加速器中提取束流的新模式，以确保高能物理实验。结果表明，使用晶体偏转器时，效率达到约90%，强度高达10^12个质子/U-70循环。实验结果的使用晶体，以提高未使用的光束的吸收的有效性，以及使用晶体准直束晕。最后讨论了利用弯曲晶体从U-70中提取低能轻离子的前景。
2011-10-17 physics.acc-ph
Experimental evidence of planar channeling in a periodically bent crystal
晶体波荡器（CU）的使用已被确定为用于产生强大的单色$γ$射线的有前景的解决方案。通过开槽方法在SSL处制造CU，即，通过在晶体的主表面上制造一系列周期性凹槽。CU在SSL通过光学干涉测量法在形态上和在ESRF通过X射线衍射在结构上进行了广泛表征。然后，它最终在CERN用400 GeV/c质子束进行了通道测试。实验结果与蒙特卡罗模拟进行了比较。在CU平面通道的证据被坚定地观察到。最后，正电子束与CU相互作用的发射光谱进行了模拟，可能在现有的设施中使用。
2014-10-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Channeling of Electrons in a Crossed Laser Field
本文给出了带电粒子在两束相干激光场中的有效相互作用势的一种新的解析描述。分析了激光强度、入射粒子的取向和入射粒子的参数对系统的影响。它示出的情况下，任意的激光交叉角，对于不同的值的弹丸速度的吸引势成为一个散射，使通道的轴和边界相互交换。此外，给出了射弹辐射谱分布，并概述了对预期射束辐射产额的一般估计。
2015-03-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Planar Channeling of 855 MeV Electrons in Silicon: Monte-Carlo Simulations
本文提出了一个新的蒙特卡罗程序，用于模拟超相对论带电射弹在单晶中的沟道效应。给出了底层物理模型和计算算法的详细描述。给出了用855 MeV电子在硅晶体中沟道效应计算程序得到的第一个结果。估算了（100）、（110）和（111）晶面的脱桥长度。为了验证程序的正确性，计算了沟道辐射强度与晶体尺寸的关系。观察到一个很好的协议所获得的结果与最近的实验数据。
2017-09-23 physics.acc-ph
Positron Channeling in Quasi-Mosaic Bent Crystals: Atomistic Simulations vs. Experiment
本文通过相对论分子动力学模拟研究了530 MeV正电子束被准镶嵌弯曲Si(111)晶体偏转的过程，模拟结果与MAMI实验观测高度吻合，并分析了多种微观过程及对缺乏实验数据的晶体取向进行了预测。
2024-11-11 physics.acc-ph physics.atom-ph
Feasibility study of channeling acceleration experiment at the Fermilab ASTA facility
晶体沟道技术为加速器领域提供了各种机会，并为能源前沿的未来HEP对撞机提供了高梯度（TV/m）加速的可行性。沟道加速的主要挑战是，最终的加速梯度可能需要高功率驱动器在硬X射线制度（~ 40 keV），超过那些可想象的X射线到今天，虽然X射线激光可以有效地激发固体等离子体和加速晶体通道内的粒子。此外，在如此高的外部激发场下，只有一次性晶体加速器是可能的，该外部激发场将超过破坏原子结构的电离阈值，因此加速将仅在晶格完全解离之前的短时间内发生。碳基纳米结构以其广泛的柔韧性和优越的物理强度具有巨大的潜力，可以应用于沟道加速。本文介绍了束流驱动沟道加速的概念与碳纳米管和讨论可行的实验与先进的超导测试区（ASTA）在费米实验室和超越。
2015-02-06 physics.acc-ph
Novel applications in accelerator science based on bent single crystals
利用弯曲晶体中的粒子沟道效应来控制束流的设想已在许多实验中得到验证和发展。然而，到目前为止，这种束形成方法在应用中具有局限性，因为沟道过程涉及具有低角发散的束粒子，受到Lindhard角的限制。在这里，我们测试在U-70加速器的两个晶体器件，聚焦晶体和多条晶体，扩大了弯曲晶体在加速器的应用范围。
2020-03-27 physics.acc-ph
TeV/m Nano-Accelerator: Current Status of CNT-Channeling Acceleration Experiment
晶体沟道技术为加速器社区提供了各种机会，为未来的HEP对撞机提供了高梯度（TV/m）加速的可行性。沟道加速的主要挑战是，最终的加速梯度可能需要在硬X射线制度（~ 40 keV）的高功率驱动器。这种x射线能量超过了今天的x射线，尽管x射线激光可以有效地激发固体等离子体并加速晶体通道内的粒子。此外，在如此高的外部激发场下，只有一次性晶体加速器是可能的，该外部激发场将超过破坏原子结构的电离阈值，因此加速将仅在晶格完全解离之前的短时间内发生。碳基纳米结构具有广泛的柔性和优越的物理强度，可以应用于沟道加速，具有很大的潜力。本文提出了一种束流驱动沟道加速的概念与碳纳米管，并讨论了可行的实验与先进的超导测试加速器（ASTA）在费米实验室。
2017-05-04 physics.acc-ph
All-atom relativistic molecular dynamics simulations of channeling and radiation processes in oriented crystals
本文综述了全原子相对论分子动力学方法在取向晶体中沟道和辐射模拟的应用，该方法超越连续势和二元碰撞框架，通过MBN Explorer实现，并与实验数据对比验证，为新型伽马射线光源设计提供支持。
2023-05-16 physics.acc-ph physics.comp-ph
Spectral Brilliance of Channeling Radiation at the ASTA Photoinjector
我们研究了能量低于100 MeV的电子束的沟道辐射。介绍了退散射的唯象模型，修正了由热散射引起的无辐射跃迁率，并详细讨论了低阶束缚态的布居动力学。这些都是用来重新审视的X射线特性测量的ELBE设施在德累斯顿罗森斯托克（FZDR），提取参数的dechananxin状态，并获得令人满意的协议与测量的光子产率。强调了重沟道现象在厚晶体中的重要性。然后，该模型被用来计算预期的X射线能量，线宽和即将到来的沟道辐射实验在费米实验室的ASTA光电注入器的亮度。
2014-11-19 physics.acc-ph physics.atom-ph
Planar channeling of 855 MeV electrons in a boron-doped (110) diamond undulator -- a case study
本研究利用 CVD 方法制备硼掺杂金刚石波荡器，通过 MAMI 加速器 855 MeV 电子束进行平面沟道实验并结合模拟计算，虽未观测到波荡器峰但确定了最佳观测角，同时散射分布实验揭示了单晶相干散射抑制与再沟道现象。
2024-11-12 physics.acc-ph
Planar channeling and quasichanneling oscillations in a bent crystal
在平面沟道作用下，粒子通过晶体时会经历横向振荡。当通道粒子接近晶体的原子平面时，它们很可能被去通道化。这种效应被用于MeV能量的离子束分析。我们研究了这种效应在弯曲的晶体中的积极和消极的粒子在很宽的能量范围内的应用，这样的晶体在加速器。我们找到了沟道振荡出现或不出现的条件。事实上，一种新的振荡，严格相关的运动过势垒的粒子，即准量子粒子，已被预测。这种振荡称为平面准通道振荡，具有不同于通道振荡的性质。通过计算机模拟研究了这种效应，并给出了理论解释.我们发现，沟道振荡可以观察到只有积极的粒子，而准混沌振荡可以存在的粒子与任何一个符号。在现有的加速器上，利用已有的晶体，找到并优化了实验观测沟道振荡和准沟道振荡的条件。
2015-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph
Reduction of multiple scattering of high-energy positively charged particles during channeling in single crystals
本文介绍了高能正电荷粒子在单晶沟道中多重散射减少的实验观察。根据我们的测量，在与沟道平面正交的平面中的多次散射的均方根角小于在同一晶体中移动的非沟道粒子的一半。在实验中，我们使用聚焦弯曲单晶。这种晶体在光束传播方向上具有可变的厚度。这使我们能够测量均方根散射角作为通道和非通道颗粒的厚度的函数。非通道化颗粒的厚度行为与预期一致，而通道化颗粒的行为具有意想不到的特征。我们对观察到的效果给出了半定量的解释。
2019-10-01 physics.acc-ph
Proton Extraction from IHEP Accelerator Using Bent Crystals
自1989年以来，IHEP Protvino率先将弯曲晶体作为高能束中的光学元件，用于永久性的光束提取和偏转。在IHEP实验的过程中，晶体沟道已经发展成为加速器中粒子转向的有效工具，多年来以可预测的、可靠的方式与非常高强度的光束一起工作。基于理论上提出并在IHEP实验上实现的沟道多程机制，晶体系统在1.E12强度下从IHEP主环中提取了70 GeV的质子，效率为85%。今天，IHEP 70-GeV加速器设施主环上的六个位置配备了晶体提取系统，主要用于常规应用而不是研究，并允许同时运行多个粒子物理实验，从而大大丰富了IHEP物理计划。IHEP大规模晶体开发的长期成功历史应有助于将沟道晶体纳入全球加速器系统，以创建独特的束流传输系统。我们报告了IHEP晶体萃取系统的研究和开发的最新结果。
2004-12-23 physics.acc-ph
Beam Steering and Radiation Generation of Electrons in Bent Crystals in the Sub-GeV Domain
University of Ferrara（费拉拉大学）；INFN Ferrara（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）；Department of Physics, University of Padua（帕多瓦大学物理系）；INFN Laboratori Nazionali di Legnaro（意大利国家核物理研究所莱尼亚罗国家实验室）；Institut für Kernphysik, Universität Mainz（美因茨大学核物理研究所）
本研究通过实验和模拟分析，揭示了亚GeV电子束在弯曲硅晶体中通道化效应增强辐射发射，并验证了低能区高效束流操控和高能辐射产生可行性。
2026-09-01 hep-ex physics.acc-ph
Steering of Sub-GeV electrons by ultrashort Si and Ge bent crystals
我们报告的观察转向855兆电子的弯曲硅和锗晶体在MAinzer MIkrotron。利用15 $μ$ m长的沿（111）面弯曲的晶体来研究取向相干效应。通过使用允许远程改变晶体曲率的压电致动机械保持器，可以研究平面沟道和体积反射的操纵能力与曲率半径和原子序数Z的关系。对于硅，沟道效率超过35%，这是带负电荷粒子的记录。这是可能的，因为实现了厚度为去悬臂梁长度量级的晶体。另一方面，对于锗，效率略低于10%，这是由于对于较高Z材料的多重散射的较强贡献。然而，这是第一个证据的负光束转向平面沟道在锗晶体。在首次确定了去沟道长度之后，可以基于这样的知识来设计提供与硅几乎相同的沟道效率的Ge晶体。所提出的结果是相关的晶体为基础的光束操纵，以及为产生的电子显微镜。弯曲和周期性弯曲晶体中的辐射。
2017-09-05 physics.acc-ph
Experimental Determination of the Characteristics of a Positron Source Using Channeling
数值模拟和“原理证明”实验清楚地表明，有兴趣使用晶体作为直线对撞机强正电子源专用的光子发生器。在2000年5月至8月间，利用10 GeV的次级电子束，对轴向取向的厚钨晶体进行了实验研究。在简要回顾了利用定向晶体沟道效应的正电子源的主要特点后，描述了实验装置。特别强调的是由部分浸入磁场中的漂移室制成的正电子探测器。对于入射电子，在4和8 mm的晶体中，在5至40 GeV的能量范围内观察到对准晶体中的光子和正电子产生的增强，如在混合靶中。关于这个实验的第一批结果如下所示。
2000-08-11 physics.acc-ph
Crystal Cleaning of the LHC Beam
准直晶体可作为大型强子对撞机准直系统的主刮刀。晶体刮刀多年来以高效、可预测、可靠的方式与非常高强度的光束一起工作，并满足LHC准直系统的技术要求。如果用作LHC准直系统的主要元件，晶体将使机器清洁10至40倍。
2003-07-03 physics.acc-ph
Calibration of CMS calorimeters with LHC proton beam deflected by crystal
提出了用LHC束流对CMS强子量能器进行现场刻度的方法。模拟结果表明，弯曲晶体沟道技术在LHC上是可行的，并报告了IHEP Protvino在1994-2004年的10年实验中将70 GeV质子弯曲9度（150 mrad）的经验。提出了基于仿真和以往经验的校准方案的实际实现。
2005-08-27 physics.acc-ph
Electron-based crystalline undulator
我们讨论了一种基于超相对论电子在周期性弯曲晶体中的平面沟道效应的新型晶体波荡器的特性。它表明，基于电子的波荡器是可行的，在几十个GeV的范围内的束能量，这是显着高于能量间隔允许在基于正电子的波荡器。数值分析了20和50 GeV电子在金刚石和硅晶体中沿（111）晶面沟道的波荡器主要参数以及波荡器辐射特性。
2007-01-30 physics.acc-ph
Beam steering with quasi-mosaic bent silicon single crystals -- Computer simulations for 855 MeV and 6.3 GeV electrons and comparison with experiments
对855 MeV和6.3 GeV电子在硅单晶圆弯曲（111）面上的沟道效应进行了蒙特卡罗模拟。目的是确定影响体积偏转和体积捕获特性的关键实验参数。晶体相对于标称光束方向的角度对准属于这些。利用连续势图象。将仿真结果与实验结果进行了比较。事实证明，根据准镶嵌效应的原理弯曲的晶体的逆时针弯曲的假设，不需要重现实验观察。
2022-04-23 physics.acc-ph
Volume capture and volume reflection of ultrarelativistic particles in bent single crystals
解析地考虑了体积俘获对超相对论粒子在弯曲单晶中运动的体积反射过程的影响。得到了描述粒子在该过程中的各种分布、体积俘获几率以及沟道效应和去沟道效应的关系式。研究结果将有助于在现代和未来的加速器上创建用于准直和提取光束的多晶体器件。
2008-08-11 physics.acc-ph
Bright Spatially Coherent Beam from Carbon Nanotube Fiber Field Emission Cathode
由纱线、薄膜或纤维制成的大面积碳纳米管（CNT）阴极长期以来被看好作为高功率射频（rf）和微波真空电子器件的下一代电子源。然而，实验证据已经指出由这样的阴极产生的电子束的空间不相干性，这反过来又阻碍了向高亮度CNT电子源及其实际应用的进展。实际上，通常大面积CNT纤维、膜或纺织品以大的发射角和大的横向扩展在其物理表面上发射随机光，这意味着大的发射率和因此低的亮度。在这项工作中，使用高分辨率场发射显微镜，我们证明，传统的电镀头发厚的CNT纤维，然后由飞秒激光切割，生产发射器表面，解决了所描述的非相干发射问题非常好。引人注目的是，观察到半径约为$75\,μ\text{m}$的整个（在误差容限内）阴极表面在所施加的电场的方向上均匀地发射（没有热点）。光纤表面上的归一化发射率估计为52 nm，对于脉冲模式操作估计$>$ $10^{15}\frac{\text{A}}{\text{m}^2\text{rad}^2}$（或$>$ $10^7$ A m $^{-2}$ sr $^{-1}$ V $^{-1}$）的亮度。
2023-01-16 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
100s TeV/m-Level Particle Accelerators Driven by High-density Electron Beams in Micro Structured Carbon Nanotube Forest Channel
本文通过全三维PIC模拟研究CNT森林中由高密度电子束驱动的百TeV/m级加速，提出表面等离激元泄漏场与气泡尾波场两种机制并验证其性能和实验可行性。
2025-07-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Upper limit on efficiency of electron deflection in bent crystals
基于SLAC、MAMI、CERN的实验和蒙特卡罗模拟，我们评估了在亚GeV到亚TeV能量范围内弯曲晶体中电子偏转效率和可达角的物理极限。我们发现，电子沟道束偏转的应用是可能的，限制在sub-GeV，1 - 2 mrad在多GeV，和0.5 - 1 mrad在sub-TeV能量的最大偏转角为2 - 3 mrad。这为从加速器环中提取晶体辅助电子束提供了机会。
2021-12-27 physics.acc-ph
Optimizing the Bent Crystal Parameters for High-Efficiency Beam Extraction and Collimation in Circular Accelerators
利用弯曲晶体中的沟道效应，确定了圆形加速器中光束引出和准直系统的效率。的提取效率的晶体的几何参数（其长度，厚度和弯曲角度），系统组件的方位角位置，和偏移的隔膜或刮刀的依赖关系。晶体缺陷（非晶层，取向差，和扭转）的系统的效率上的影响被认为是，并提出了他们的公差。结果表明，通过优化晶体参数和系统元件的位置，在2GeV ~ 7 TeV的宽能量范围内，可以获得>95%的提取效率。
2011-08-15 physics.acc-ph
Exploring ultra-high-intensity wakefields in carbon nanotube arrays: an effective plasma-density approach
近年来，使用固态纳米结构的带电粒子加速作为在TV/m域中实现超高梯度加速的方法引起了人们的注意。更具体地说，金属中空纳米结构可以适用于通过激光或高强度带电粒子束在高密度固态等离子体中激发尾场来加速粒子。例如，由于其特殊的通道特性以及光电和热机械特性，碳纳米管可能是用于此目的的优异介质。本文研究了使用碳纳米管阵列产生超高梯度加速度的可行性，在二维轴对称准3D几何形状中进行的常规粒子模拟中，将碳纳米管阵列建模为固态等离子体。详细讨论了不同固体结构参数对束流驱动等离子体尾场的影响。此外，通过采用一种有效的等离子体密度的方法，现有的解析表达式，最初推导出均匀等离子体，可以用来描述尾场驱动周期性非均匀等离子体。
2023-03-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Double-lens technique for efficient capture of short-lived particles by a crystal
对于通过晶体沟道测量短寿命粒子的偶极矩的实验，我们提出了一个光束光学系统的两个晶体透镜，增加了通道的短寿命粒子的数量，每一个入射的初级质子的一个因素约1000在大型强子对撞机。
2021-05-28 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Positron Bunch Radiation in the System of Tightly Packed Nanotubes
A.I. Alikhanyan National Science Laboratory (Yerevan Physics Institute)（阿·伊·阿里哈尼扬国家科学实验室（埃里温物理研究所））；Yerevan State University（埃里温国立大学）
紧密排列的碳纳米管系统可产生高强度近单色圆形偏振软X射线光子束，能量约3 keV。
2025-12-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Accessing defect dynamics using intense, nanosecond pulsed ion beams
获得在现场访问的弛豫动力学的辐射诱导的缺陷将导致更好地理解材料，是重要的理论模型和模拟的验证。我们展示了劳伦斯伯克利国家实验室新的中和漂移压缩实验（NDCX-II）的初步实验结果，该实验将通过泵探测实验原位获得缺陷动力学。在这里，NDCX-II加速器的独特能力，以产生强烈的，纳秒脉冲离子束被利用。使用锂和钾离子和硅膜沟道实验的初步数据。我们将这些数据与使用Crystal Trim的模拟结果进行比较。此外，我们讨论了加速器的改进，以更高的性能水平和新的诊断工具，正在纳入。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.ins-det
Leaky surface plasmon-based wakefield acceleration in nanostructured carbon nanotubes
本文通过数值模拟提出利用碳纳米管中表面等离激元泄漏场产生TV/m级尾场，可高效加速电子与正电子，并验证了边缘注入与自注入两种机制的可行性，为超紧凑固态等离子体加速器提供了新路径。
2025-03-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Steering of Sub-GeV positrons by ultra-thin bent Silicon crystal for ultra slow extraction applications
本文首次在DAΦNE束流测试装置上利用弯曲硅晶体的平面沟道效应高效偏转450 MeV正电子，偏转角超过1 mrad，为轻子圆形加速器慢引出提供了新方法。
2024-10-04 physics.acc-ph
New methods of particle collimation in colliders
准直系统是任何高功率加速器设计的重要组成部分。其功能包括保护组件免受意外和故意的能量沉积，减少背景和光束诊断。基于散射体和吸收体的传统多级系统提供鲁棒的屏蔽和有效的损耗收集。两个互补的概念已被提出来解决一些传统系统的局限性：沟道和弯曲晶体中的体积反射和空心电子束准直。本文的主要重点是空心电子束准直器，一个新的概念的基础上的相互作用的循环束与5千电子伏，磁约束，脉冲空心电子束在一个2米长的部分环。电子包围循环束流，横向踢晕粒子并使束流核心不受干扰。通过充当可调谐扩散增强器而不是硬孔径限制，中空电子束准直器将常规准直系统扩展到超出由可容忍损耗施加的强度限制。这个概念在费米实验室的Tevatron质子-反质子对撞机上进行了实验测试。本文介绍了980 GeV反质子准直的结果，并对未来作了展望。
2011-10-02 physics.acc-ph
Bent Crystal Design and Characterization for High-Energy Physics Experiments
本文探讨弯曲晶体作为相对论粒子束波导的物理机制，介绍不同曲率设计、加工与弯曲技术，以及高精度表征方法，以优化其在加速器中的应用。
2024-05-22 hep-ex physics.acc-ph
Laser-driven pointed acceleration of electrons with preformed plasma lens
实验演示了飞秒激光在近临界等离子体板中产生多MeV电子束并利用预等离子体透镜实现高达10度偏转的定向加速，为无磁光学元件的多级加速与原位扫描提供了新途径。
2023-10-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dechanneling Population at Extreme Crystal Bending with 6.5 TeV Proton Beam
利用LHC中不同曲率半径的弯曲晶体测量6.5 TeV质子束退道，发现退道随弯曲半径减小而增强，并接近临界值R_c，为未来晶体准直系统升级提供规格依据。
2025-07-17 hep-ex physics.acc-ph physics.app-ph
Double-crystal measurements at the CERN SPS
UA9装置安装在欧洲核子研究中心的超级质子同步加速器（SPS）中，用于双晶体方案的原理证明，提出在高能强子对撞机（如大型强子对撞机（LHC））中测量短寿命重子的电和磁矩。线性和角致动器用于定位晶体并建立所需的光束配置。利用Timepix探测器和高灵敏度的束流损失测量仪对偏转光束进行了观测。线性和角度扫描允许探索粒子与两种晶体的相互作用并记录其效率。束流轨迹、剖面和沟道效率的测量值与蒙特卡罗模拟的结果一致。
2021-03-26 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
One-dimensional Model of a Gamma Klystron
提出了一种新的相干γ射线放大方案。关键的元素是晶体波动器-单晶与周期性弯曲的晶面暴露于高能束的带电粒子进行通道内的晶体。该方案由两个这样的晶体由真空间隙分开。光束依次通过晶体。粒子在晶体内部按照晶面的周期性形状进行波荡器运动。平行于光束通过晶体的伽马射线由于与晶体内的粒子相互作用而被放大。“伽马速调管”一词之所以被提出来是因为它的工作原理与光学速调管相似。一个更简单的单晶计划被认为是为了比较。它示出的γ射线放大速调管方案中可以达到在相当低的粒子密度比在单晶方案，只要晶体之间的间隙是足够大的。
2008-10-16 physics.acc-ph physics.optics
