Coupled-Bunch Beam Breakup due to Resistive-Wall Wake
Jiunn-Ming Wang, Juhao Wu
建立了由阻性壁面尾迹激励的耦合聚束分裂问题的数学模型。提出了一种求横向束流位移渐近行为的近似解析方法，并求解了该方法。
The coupled-bunch beam breakup problem excited by the resistive wall wake is formulated. An approximate analytic method of finding the asymptotic behavior of the transverse bunch displacement is developed and solved.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Transverse modes for flat inter-bunch wakes
如果束间尾流场是平坦的，即它们在束长度上的变化可以忽略不计，则所有相干模式都具有相同的耦合束结构，只要束可以通过它们的内部品质（训练定理）被视为相同。如果平坦反馈足够强，则横向模式是单束，只要束间尾流也是平坦的（阻尼器定理）。
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。
One Dimensional Nonlinear Wake-fields Excited in a Cold Plasma by Charged Bunches
本文讨论了单束团和串束团激发的一维非线性等离子体尾流场。揭示了带负电聚束团与带正电聚束团的本质区别。研究了密度分布不均匀的束团。所得到的结果表明，依赖于激发的潜在电场的聚束参数，并允许选择这些参数的最佳。
Theory and Suppression of Multibunch Beam Breakup in Linear Colliders
我们最近发展了一个分析理论的累积多聚束分裂，其中包括一个线性变化的横向聚焦整个聚束训练。聚焦变化饱和的指数增长的光束分裂，并建立一个代数衰减的横向聚束位移与聚束数。在本文中，我们说明了如何聚焦的变化工程，以抑制多聚束分裂，以及如何与加速器和光束参数的机制尺度。
Transverse mode coupling instability of the bunch with oscillating wake field and space charge
本文研究了振荡尾流场引起的单束团横模耦合不稳定性。在考虑空间电荷频移的情况下，得到了不同频率下尾流的不稳定阈值。研究了束团长度从0到$4π$的尾流相位提前。结果表明，空间电荷可以使不稳定性阈值上升或下降，这取决于相位超前。过渡区进行了深入的研究，并表示简单的渐近公式的阈值。
Stability condition for the drive bunch in a collinear wakefield accelerator
研究了基于结构的共线尾场加速器中驱动聚束的分裂不稳定性，提出了一种稳定化方法。该方法包括采用特殊设计的束流聚焦通道，沿电子束团施加能量啁啾，并在驱动束团减速过程中保持能量啁啾恒定。一个稳定性条件的推导，定义的限制加速场的见证聚束。
Study on the multi-pass, multi-bunch beam breakup for 9-cell TESLA cavities in ERL
能量回收直线加速器（ERL）通常需要特殊设计的大电流超导射频腔。本文研究了紧凑型9室Tesla腔ERL装置中BBU的阈值电流。结果表明，对于体积小、束流电流在几十mA左右的紧凑型ERL实验装置，采用9室特斯拉腔是可行的。
Single-bunch transverse emittance growth due to collimator wakefield effects
本文在傍轴近似下重新计算了准直器尾场效应对带电粒子束团发射度的稀释。我们还比较了分析结果与数值模拟考虑的例子准直器结构安装在加速器测试设施2（ATF 2）在KEK
Dechirper Wakefields for Short Bunches
在以前的工作[1]中，导出了适用于任意束团长度的波纹结构的尾场的一般表达式，如RadiaBeam/LCLS去斜器中使用的。然而，基于直线加速器的X射线自由电子激光器末端的束流（如LCLS）非常短，对于短束流，尾流可以大大简化。在这项工作中，我们首先推导出解析近似的短程尾流。这些都是广义尾流，在这个意义上，他们的有效性不限于一个小的对称轴附近，而是扩展到任意横向偏移的驱动和测试粒子。这些短聚束尾流的有效性不仅适用于波纹结构，而且适用于任何平面结构，其束腔相互作用可以由表面阻抗描述。我们使用这些唤醒获得，通过一个decirper的短束：作为间隙的函数的能量损失的估计，作为光束偏移的函数的横向踢，切片能量扩展的增加，和发射度的增长。在附录中，进行了比[1]中发现的更精确的任意束长度尾流的推导;我们发现与早期结果完全一致，前提是束与去斜器间隙相比是短的，这通常是感兴趣的状态。[1]K. Bane和G. Stupakov，Phys. Rev. ST Accel.梁18，034401（2015）。
Proposal for Single-Bunch Collimator Wakefield Measurements at SLAC ESTB
国际直线对撞机（ILC）和紧凑型直线对撞机（CLIC）等未来直线对撞机的束流传输系统（BDS）中，准直器尾流场是束流发射度增长和束流抖动放大的重要来源，从而降低了束流的亮度。因此，更好地了解准直器尾场效应对于优化未来直线对撞机的准直系统以最小化尾场效应至关重要。在过去，单束团准直器尾流场的测量已经在SLAC进行了基准理论，数值计算和实验的目的。这些研究揭示了测量结果与理论模型之间的一些差异。利用现有的束流测试设施，如SLAC的终端站A测试束（ESTB），进行新的实验测试将有助于提高我们对准直器尾场的理解。ESTB将提供完美的测试平台，以研究不同束长条件下的准直器尾场，与ILC（300微米标称束长）和CLIC（44微米标称束长）研究相关。在这里，我们建议进行新的实验测试准直器尾场效应的电子/正电子束在SLAC ESTB。
Transverse Instabilities of a Bunch with Space Charge, Wake and Feedback
当电阻反馈和单束流尾流共同作用时，即使没有空间电荷，某些头-尾模也会变得不稳定。这种反馈尾流不稳定性，FWI，在一定程度上修改的空间电荷，被证明有一个特殊的单最大值增加-下降模式的增益。此外，在足够大的库仑和尾场，以及反馈增益，一种新的类型的横向模式耦合不稳定性发生，3FMCI，当头到尾放大的正模式耦合和增长率饱和的增益。
Scaling Law of Beam Break-Up for the Single Ultrashort Bunch in RF Linac
飞秒束流是目前国际加速器研究的热点。高峰值电流束团会导致束流分裂现象。本文提出并得到了射频直线加速器中单个超短聚束分裂随电流的标度律。对几何尾迹、表面粗糙度尾迹和阻力尾迹的标度功率因子分别粗略估计为1/6、1/6和1/3。
The possibility of charged particle acceleration by a longitudinal wake field excited in plasma by an electron bunch and a train of electron bunches. The exact solution of the stationary nonlinear self-consistent interaction of a monoenergetic relativistic bunch with cold plasma is obtained. It is shown that under certain conditions a self-acceleration of the bunch tail electrons up to high energies is possible.
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。
Analytical Formulas for Short Bunch Wakes in a Flat Dechirper
我们为现实结构开发了轴上和轴外纵向和横向尾流的分析模型，然后将其与数值计算进行比较，通常发现一致性良好。这些解析"一阶"公式近似于纵向尾流和横向尾流斜率原点处的下垂;与早期的"零阶"公式相比，它们的精度有所提高。在使用典型参数的RadiaBeam/LCLS去啁啾器的示例计算中，我们发现与更简单的计算相比，在聚束尾部的能量啁啾中有16%的下降。当横梁从一个排液器段的一个夹爪移动到200 $μ$ m时，可以在30 $μ$ m的长度上实现3 MV的横向反冲差。
A higher harmonic cavity (HHC), used to cause bunch lengthening for an increase in the Touschek lifetime, is a feature of several fourth generation synchrotron light sources. The desired bunch lengthening is complicated by the presence of required gaps in the bunch train. In a recent paper the author and Venturini studied the effect of various fill patterns by calculating the charge densities in the equilibrium state, through coupled Haïssinski equations. We assumed that the only collective force was from the beam loading (wake field) of the harmonic cavity in its lowest mode. The present pape…
Single bunch transverse instability in a circular accelerator with chromaticity and space charge
本文阐述了圆加速器中束团的横向不稳定性。提出并发展了一种新的三模模型来描述束团中最不稳定的模式。这个简单而灵活的模型包含了色品和空间电荷，并且可以用于任何束团和尾流形式。得到了三阶代数方程形式的本征色散方程。已知的头-尾和TMCI模式出现的极限情况下，明显地限制在零色度。结果表明，不稳定性参数对束流模型的依赖性很小，但对尾流形状很敏感。特别是，空间电荷效应的文件进行了研究，它表明，它们的影响取决于符号的尾流场增强聚束稳定性，如果尾流是负的。详细地考虑了阻性壁尾流，包括单个效应和集体效应的比较。与早期出版物的结果进行了比较。
Measurement of transverse wakefields induced by a misaligned positron bunch in a hollow channel plasma accelerator
空心通道等离子体尾场加速是一种为电子和正电子提供高加速梯度的方法：这是未来轻子对撞机的关键。然而，从通道轴错位的光束诱导强的横向尾场，偏转光束，降低对撞机的亮度。这种不期望的结果对传播通过通道的光束的对准精度设置了严格的约束。因此，直接测量束流失调引起的横向尾流场是设计缓解策略的必要条件。我们提出的第一个定量测量的横向尾场在一个中空的等离子体通道，诱导离轴20 GeV的正电子束，并与另一个20 GeV的低电荷拖尾正电子探测束测量。测量结果与理论基本一致。
Beam Breakup Mitigation by Ion Mobility in Plasma Acceleration
中等的离子迁移率提供了一个源的阻尼等离子体尾场加速，这可能是一个有效的补救措施，对横向不稳定性的拖尾束。离子迁移率的领域的驱动和尾随束考虑到相关的影响估计FACET-II参数。
Short-range wakefields generated in the blowout regime of plasma-wakefield acceleration
在过去，由电子束团在等离子体中传播产生的尾场的计算已经在线性近似下进行，其中等离子体扰动可以假设为小的，等离子体运动方程线性化。这种近似在井喷状态下被打破，其中高密度电子驱动器将等离子体电子从其路径中排出，并在其尾流中产生电子空腔。在本文中，我们开发了一种技术，允许计算短距离的纵向和横向尾流所产生的见证一束加速内的空腔。我们的结果可用于研究PWFA和LWFA中的束流加载和见证团的不稳定性。
Beam-driven plasma wakefield accelerators typically use the external injection scheme to ensure controllable beam quality at injection. However, the externally injected witness bunch may exhibit a non-Gaussian transverse density distribution. Using particle-in-cell simulations, we show that the common beam quality factors, such as the normalized RMS emittance and beam radius, do not strongly depend on the initial transverse shapes of the witness beam. Nonetheless, a beam with a highly-peaked transverse spatial profile can achieve a higher fraction of the total beam charge in the core. The same…
TMCI threshold with space charge and different wake fields
在矩形波串模型的框架下，考虑了具有空间电荷和尾流场的束团的横模耦合不稳定性。利用无尾流束的本征函数作为基础，求解包含尾流场的方程。本文给出了常尾迹的频散方程的无穷连分式形式和任意数目基函数的递推关系。现实的尾流场被认为是以及包括电阻壁，方形，振荡唤醒。结果表明，负唤醒的TMCI阈值的绝对值增长时，SC调移增加。正尾流阈值随SC频移的增加而降低。解释是由一个分析的聚束光谱。
A linear theory of a wakefield excitation in a plasma-dielectric accelerating structure by a drive electron bunch in the case of an off-axis bunch injection has been constructed. The structure under investigation is a round dielectric-loaded metal waveguide with a channel for the charged particles, filled with homogeneous cold plasma. Derived theory was used to investigate numerically the spatial distribution of the bunch-excited wakefield components, which act on both the drive and witness bunches.
Transverse Mode Coupling Instability with Space Charge
在boxcar模型框架下，考虑了具有空间电荷和尾流场的束团的横模耦合不稳定性。无尾流束的本征函数被用来作为与尾流场包括方程的解决方案的基础。得到了束团本征频散方程的无穷连分数形式。结果表明，空间电荷对不稳定性的影响主要取决于尾流信号。特别地，负尾流的阈值在绝对值上增加，直到空间电荷调谐偏移相当小，并且在更高的空间电荷处趋于零。通过对聚束光谱的分析，对这种现象进行了解释。结果与发表的文章进行了比较。
Three-dimensional wake fields, generated in plasma by cylindrical electron bunch
得到了相对论电子束团在等离子体中（在等离子体波导或无限等离子体中）产生的尾流场的表达式，并分析了存在和不存在强纵向磁场的情况。对这两种情况下的电子束团参数的依赖性的场振幅进行了比较分析。
The process of wake fields excitation by a relativistic electron bunch in ion dielectric media is considered. The space-time structure of the excited wakefield in an ion dielectric waveguide is investigated. It is shown that the wake field in the infrared (terahertz) ranges consists of the field of longitudinal polaritons and Cherenkov radiation, which is a set of electromagnetic eigen waves (transverse polaritons) of a dielectric waveguide. A branch of surface polaritons appears in a dielectric waveguide with an axial vacuum channel. The process of wakefield excitation of surface polaritons b…
The spatio-temporal structure of the bulk wakefields excited by a relativistic electron bunch in plasma of semiconductors and semimetals is studied. It is shown that these wakefield consists of the field of longitudinal plasmons and Cherenkov electromagnetic radiation, which is a set of eigen electromagnetic waves of the semiconductor or semimetal waveguide. A branch of the surface plasmons appears in a waveguide with an axial vacuum channel. The process of wake excitation of the surface plasmons by the relativistic electron bunch is also investigated. The intensity of the excited wake surface…
We expand on the material that was published in the previous Proceedings of the CERN Accelerator School on Plasma Wakefield Acceleration. The material focused on Plasma Wakefield Acceleration in the short, narrow bunch regime. After a brief introduction, we describe Plasma Wakefield Acceleration driven by a bunch train. We then attempt to give simple and intuitive descriptions of bunch self-modulation, occurring when the bunch is long, and of current filamentation, occurring when the bunch is wide. Self-modulation is a means to use existing bunches carrying large amounts of energy to drive pla…
Bunch-excited wakefield in dielectric waveguide with hollow plasma channel
本文研究介质加载圆柱波导中空心等离子体通道内相对论电子束团激发的尾场，推导线性机制下纵横向尾场解析解并进行模式与频谱分析，PIC模拟验证了准线性机制下解析与数值结果的定性一致。
A high-precision intra-bunch-train beam orbit feedback correction system has been developed and tested in the ATF2 beamline of the Accelerator Test Facility at the High Energy Accelerator Research Organization in Japan. The system uses the vertical position of the bunch measured at two beam position monitors (BPMs) to calculate a pair of kicks which are applied to the next bunch using two upstream kickers, thereby correcting both the vertical position and trajectory angle. Using trains of two electron bunches separated in time by 187.6~ns, the system was optimised so as to stabilize the beam o…
TMCI and Space Charge II
已知横向模式耦合不稳定性（TMCI）限制聚束强度。由于空间电荷（SC）改变相干谱，它影响TMCI阈值。一般来说，关于SC只有两种类型的TMCI：消失型和强空间电荷（SSC）型。对于前者，尾流频移的阈值与SC频移渐近成正比，正如M. Blaskiewicz的指数尾流。对于后者，尾流调谐偏移的阈值与SC成渐近反比，正如作者之一所示。在各种尾流、势阱和束流分布的研究中，总是观察到余弦尾流的第二种不稳定性;在方形势阱内束流的情况下，也观察到正弦尾流的第二种不稳定性。在本文中讨论的所有其他尾流和分布中，都观察到TMCI消失：总是对于负尾流，并且总是，除了余弦尾流，对于抛物线势阱。在本文的最后，我们考虑高频宽带尾流，建议作为一个模型的CERN SPS环的阻抗。正如所料，TMCI是消失型在这种情况下。因此，SPS Q26不稳定性，观察到在强SC几乎相同的聚束参数，因为它会观察到没有SC，不能TMCI。
Systematic Derivation of Reliable Wake Functions for Complex Structures from Mesh-Based Wakefield Simulations
提出一种基于解卷积的系统方法，从数值计算的尾势中提取可靠尾函数，在矩形介质波导中验证与解析解一致，并应用于非均匀介质结构以减少偏转尾场。
We use beam position measurements over the first part of the AWAKE electron beamline, together with beamline modeling, to deduce the beam average momentum and to predict the beam position in the second part of the beamline. Results show that using only the first five beam position monitors leads to much larger differences between predicted and measured positions at the last two monitors than when using the first eight beam position monitors. These last two positions can in principle be used with ballistic calculations to predict the parameters of closest approach of the electron bunch with the…
Formation and stability of a hollow electron beam in the presence of a plasma wake field driven by an ultra-short electron bunch
对等离子体尾流场作用下电子注在等离子体中的时空演化进行了数值研究。后者是由超短相对论轴对称飞秒电子束团驱动的。我们首先推导出一个新的泊松方程的尾流电位的驱动项是超短聚束密度，适当地考虑到之间的相互作用的锐度和高能量的聚束。然后，我们表明，形成一个通道纵向，通过外部注入的光束，同时经历的聚束驱动的等离子体尾场的影响，在热波模型的上下文中。通道的形成似乎是光束3D演化的最后阶段。这涉及在纵轴周围出现小细丝和气泡。气泡聚结形成相对稳定的轴对称中空梁结构。
A plasma wakefield acceleration experiment using CLARA beam
我们提出了一个等离子体加速器研究站（PARS）的基础上，建议自由电子激光试验设施的研究和应用的紧凑型直线加速器在Daresbury实验室。本文的主要目的是利用相对论电子束，研究电子束输运和电子束驱动等离子体尾场加速中的一些关键问题，如相对论电子束团驱动的高梯度等离子体尾场激发、双束团加速实验、高Transformer比、长束团自调制等先进的束流动力学问题。本文研究了电子束输运以满足束流驱动尾流场加速要求的可行性，并给出了基于ECOMA束流参数的等离子体尾流场模拟结果。还讨论了在PARS束线上进行的其他可能的实验。
Using a periodic electron beam bunch train to resonantly excite plasma wakefields in the quasi-nonlinear (QNL) regime has distinct advantages over employing a single, higher charge bunch. Resonant excitation in the QNL regime can produce plasma electron blowout using very low emittance beams with a small charge per pulse: the local density perturbation is extremely nonlinear, achieving total rarefaction, yet the resonant response of the plasma electrons at the plasma frequency is preserved. Such a pulse train, with inter-bunch spacing equal to the plasma period, can be produced via inverse fre…
This paper continues the work of two previous treatments of bunch lengthening by a passive harmonic cavity in an electron storage ring. Such cavities, intended to reduce the effect of Touschek scattering, are a feature of fourth generation synchrotron light sources. The charge densities in the equilibrium state are given by solutions of coupled Haïssinski equations, which are nonlinear integral equations. If the only wake fields are from cavity resonators, the unknowns can be the Fourier transforms of bunch densities at the resonator frequencies. The solution scheme based on this choice of unk…
Wake excited in plasma by an ultra-relativistic point-like bunch
假设电子束团的横向和纵向尺寸都很小，并且可以看作点电荷，在相对论电子束团通过冷等离子体时，发现了束团后面的等离子体流。此外，假定聚束电荷很小。一个简化的等离子体电子方程组的推导和它示出，通过一个简单的变量重新标度，可以消除的束流电荷的方程。这些方程有一个唯一的解，在驱动器后面形成了一个离子腔。数值求解方程组，得到了驱动电荷对腔体尺寸的影响。一个带正电的驱动程序的情况下的数值解也被发现。
In the Phase 2 of the AWAKE first experimental run (from May to November 2018), an electron beam was used to probe and test proton-driven wakefield acceleration in a rubidium plasma column. In this work, we analyze the overall charge capture and shot-to-shot reproducibility of the proton-driven plasma wakefield accelerator with various electron bunch injection parameters. The witness electron bunches were produced using an RF-gun equipped with a Cs2Te photocathode illuminated by a tailorable ultrafast deep ultraviolet (UV) laser pulse. The construction of the UV beam optical system enabled app…
Three-Dimensional Analysis of Wakefields Generated by Flat Electron Beams in Planar Dielectric-Loaded Structures
穿过电介质内衬波导的电子聚束产生$\check{C}$ erenkov辐射，该辐射可导致适于加速后续聚束的高峰值轴向电场。在亚毫米尺寸的结构中，取决于合适的电子聚束参数的实现，可以获得超过千兆伏每米的轴向场。一个有前途的配置包括使用平面电介质结构驱动的平面电子聚束。本文对平面介质结构中平板电子束产生的尾流场进行了三维分析，从而推广了文献[A]的工作。Tremaine，J. Rosenzweig，and P. Schoessow，Phys. Rev. E 56，No. 6，7204（1997）]。我们特别提供了封闭形式的表达式的正常频率和场振幅的激发模式和基准这些分析结果与有限差分时域粒子在细胞的数值模拟。最后，我们实现了一个半解析算法到一个流行的粒子跟踪程序，从而使开始到结束的高保真度建模的直线加速器的基础上介质内衬平面波导。
Parametric mapping of the efficiency$\unicode{x2013}$instability relation in plasma-wakefield accelerators
本文通过粒子网格模拟，参数化研究了等离子体尾场加速器中效率与束流不稳定性之间的关系，发现该关系为不稳定性强度的下限，并探讨了降低振荡幅度的方法。
Dancing bunches as Van Kampen modes
Van Kampen模是Jeans-Vlasov方程的本征模。它们的光谱由连续部分和可能的离散部分组成。离散范坎彭模式的出现意味着出现了没有任何朗道阻尼的相干模式;因此，即使是微小的耦合束尾流也足以驱动不稳定性。在Tevatron，RHIC和SPS上观察到的纵向不稳定性可以解释为朗道阻尼（LLD）的损失，这在这里显示为发生在相当低的阻抗。对于排斥性唤醒和单谐波RF，LLD被发现是非常敏感的陡峭度的束分布函数在小幅度。在此基础上，提出了一种光束稳定的方法。
Generation and Acceleration of Isolated-Attosecond Electron Bunch in a Hollow-Channel Plasma Wakefield
提出利用电子束驱动空心通道等离子体靶同时产生并加速十GeV级孤立阿秒电子束的新方案，通过辐射尾场注入并加速等离子体电子，获得高电荷量、高能量、高稳定性的电子束，适用于超快与高能物理。
Wakefields of a Beam near a Single Plate in a Flat Dechirper
我们给出了一个短的电子束通过一个平板去斜器的纵向，横向和四点电荷唤醒的公式。
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。
Design criteria for a beam-driven resonant passive transverse deflector for longitudinal beam diagnostics
提出一种无需外部射频源的束流驱动谐振无源横向偏转器设计准则，利用尾场零交叉实现高时间分辨率纵向诊断，在European XFEL布局中实现约33 fs分辨率。
Particle acceleration in a quasilinear plasma wake provides access to high acceleration gradients while avoiding self-trapping of the background electrons. However, the plasma response to the externally injected witness bunch leads to a variation of the focussing fields along the bunch length, which can lead to a emittance growth. In order to investigate the impact of this emittance growth on the overall beam quality, we develop a single figure of merit based on a potential high-energy application for the AWAKE experiment at CERN. We show that the development of such a figure of merit naturall…
On the production of flat electron bunches for laser wake field acceleration
我们提出了一种新的方法注入电子到加速阶段的粒子加速器，产生低发射度的光束，甚至适合于苛刻的高能直线对撞机规格。本文利用强激光脉冲的偏振和聚焦特性，计算了强激光脉冲后等离子体尾流场加速相的注入。借助于突变理论，我们对注入动力学进行了分类。该方案使用结构稳定的制度，横向尾波破碎时，电子轨迹自相交导致形成一个扁平的电子束。如在三维粒子模拟中所示的激光脉冲在线焦点与欠密等离子体的相互作用，电子，通过横向尾波破碎和尾波加速注入，执行沿两个横向坐标具有不同的振幅和频率的电子感应加速器振荡。极化和聚焦的几何形状导致一种方法来产生相对论电子束与不对称的发射度（平束）。简要讨论了一种产生扁平激光加速离子束的方法。
Wakefield effects of the bypass line in LCLS-II
在LCLS-II中，在加速和压缩之后以及在进入波荡器之前，光束穿过2.5 km的24.5 mm（半径）不锈钢管。通过管道的束非常短-标称100 pC情况下的均方根为8 um。因此，即使管道具有大孔径，应用的尾流也是{ \it短程}电阻壁尾流场。聚束分布近似均匀，因此尾流感应电压的特征在于相当线性的电压啁啾。事实证明，尾流供给在进入波荡器之前需要对LCLS-II光束进行去斜。在本文中，我们计算了尾流，讨论了计算的置信度，并研究了如何提高诱导啁啾的线性度和/或强度。最后，我们还研究了横向（偶极）阻性壁尾场的强度和影响。
Beam dynamics and wake-field simulations for the CLIC main linacs
CLIC直线对撞机的目标是加速多束电子和正电子，并使它们在3 TeV的质量中心碰撞。这些聚束将通过X波段直线加速器加速，加速频率为12 GHz。每个束容易激发每个直线加速器的加速腔内的尾场。尾流场的横向分量如果不加抑制，会稀释束流发射度。目前的CLIC设计依赖于这些尾流场的重阻尼，以改善尾流场对束流发射度的影响。在这里，我们提出了初步的结果，在这些结构中的远程尾场的模拟和束动力学模拟。特别是，进行详细的模拟，由于最初注入的光束从腔的电中心与现实的偏移的发射度稀释。
Loss of Landau Damping for Bunch Oscillations
研究了自洽束流定态的存在性、唯一性和稳定性条件。对于解的存在性和唯一性问题，给出了作用域和Hamilton域分布的简单代数判据。对于稳定性问题，使用van Kampen理论。离散van Kampen模式的开始意味着没有任何朗道阻尼的相干模式的出现;因此，即使是微小的耦合束或多匝尾流也足以驱动不稳定性。这里提出的方法假设一个任意的阻抗，RF形状，和光束分布函数。强度-发射度平面上的可用区域显示为电阻壁尾流和单次谐波、聚束缩短和聚束延长RF配置。Tevatron参数和阻抗模型的计算结果与观测结果一致。这些阈值被发现是非常敏感的小参数行为的聚束分布函数。因此，提出了一种提高LLD阈值的方法。本文总结和扩展了作者最近的出版物。
Dynamics of self-injected electron bunches has been numerically simulated in blowout regime at self-consistent change of electron bunch acceleration by plasma wakefield, excited by a laser pulse, to additional their acceleration by wakefield, excited by self-injected bunch. Advantages of acceleration by pulse train and bunch self-cleaning have been considered.
Natural noise and external wake field seeding in a proton-driven plasma accelerator
本文讨论了质子束流驱动等离子体加速器中自然散粒噪声散粒噪声的水平。等离子体尾流场所需的播种必须大于累积的散粒噪声。这是产生的尾流轴对称和加速质量的必要条件。我们开发的噪声场的分析理论，并比较它与多维模拟。看来，在等离子体中产生的自然噪声尾场由在欧洲核子研究中心的超质子同步加速器（SPS）聚束是非常低的，在几个10千伏/米的水平。这一幸运的事实减轻了对种子的要求。我们的三维模拟表明，即使是几十兆电子伏的电子束前体的一个非常温和的强度是足够的种子质子束自调制等离子体。
Seeded self-modulation in a plasma can transform a long proton beam into a train of micro-bunches that can excite a strong wakefield over long distances, but this needs the plasma to have a certain density profile with a short-scale ramp up. For the parameters of the AWAKE experiment at CERN, we numerically study which density profiles are optimal if the self-modulation is seeded by a short electron bunch. With the optimal profiles, it is possible to "freeze" the wakefield at approximately half the wavebreaking level. High-energy electron bunches (160 MeV) are less efficient seeds than low-ene…
We propose a new method for self-injection of high-quality electron bunches in the plasma wakefield structure in the blowout regime utilizing a "flying focus" produced by a drive beam with an energy chirp. In a flying focus the speed of the density centroid of the drive bunch can be superluminal or subluminal by utilizing the chromatic dependence of the focusing optics. We first derive the focal velocity and the characteristic length of the focal spot in terms of the focal length and an energy chirp. We then demonstrate using multidimensional particle-in-cell simulations that a wake driven by …
Generation of meter-scale hydrogen plasmas and efficient, pump-depletion-limited wakefield excitation using 10 GeV electron bunches
本研究依托SLAC的FACET-II装置，用10 GeV时间结构化电子束团生成米级氢等离子体并激发高效尾场，验证了泵浦耗尽效应与能量传输效率，为提升PWFA重复频率和能量效率提供了实验支撑。
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。
In AWAKE a self-modulated proton bunch drives wakefields in a plasma. Recent experiments successfully demonstrated many aspects of the self-modulation of the drive bunch as well as acceleration of test electrons. Next experiments will focus on producing a multi-GeV accelerated electron bunch with low emittance and low energy spread. The experiment requires a variety of advanced beam diagnostics to characterize the self-modulated proton bunch at the picosecond time scale. These include optical transition radiation and a streak camera for short and long time scale detailed imaging of self-modula…
Due to the highly nonlinear nature of the beam-loading, it is at present not possible to analytically determine the beam parameters needed in a two-bunch plasma wakefield accelerator for maintaining a low energy spread. Therefore in this paper, by using the Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno algorithm for the parameter scanning with the code QuickPIC and the polynomial regression together with k-fold cross-validation method, we obtain two fitting formulas for calculating the parameters of tri-Gaussian electron beams when minimizing the energy spread based on the beam-loading effect in a nonlinea…
Seeding of the Self-Modulation in a Long Proton Bunch by Charge Cancellation with a Short Electron Bunch
在等离子体尾场加速器（例如AWAKE）中，质子聚束自调制通过电离蒸气的高功率激光脉冲的电离前沿以及所产生的在所产生的等离子体内部的驱动聚束轮廓的陡峭边缘来播种。在本文中，我们提出了一个不同的自调制播种机制的概念，基于电子注入的二维线性理论计算。整个质子束团通过预形成的等离子体传播，有效束流由质子束中心的短电子束团的外部注入调制。质子束团尾部有效束流的锐边驱动大的尾场，导致种子自调制（SSM）的增长。此外，我们还讨论了在AWAKE Run 2中应用的可行性。
扫码添加微信好友，提出您的宝贵建议 👇
💡 备注请填写：网站反馈
发表机构由 AI 从论文文本抽取，如发现错误，欢迎反馈修正建议。