Collimation of partially stripped ions in the CERN Large Hadron Collider
在对撞机之外的物理学研究范围内，伽马工厂倡议提出使用部分剥离的离子作为CERN大型强子对撞机（LHC）中新型高强度光子源的驱动器。2018年，LHC首次加速并储存了部分剥离的$^{208}\text{Pb}^{81+}$离子。在该测试期间记录的准直系统效率被发现是非常低的，使得只有非常低强度的光束可以被存储，而没有在发生常规的、微小的光束损失时触发光束收集器的风险。最严重的损失局限于电子感应加速器清洗插入的色散抑制器。本文通过分析来详细了解这些损失的来源。基于这种理解，可能的缓解措施，可以显着提高清洁效率，并使定期操作与部分剥离离子在未来的发展。
2020-07-24 physics.acc-ph
Crystal simulations: the road from the SPS to the LHC
本文从蒙特卡罗模拟的角度评述了近十年来在CERN SPS、FNAL Tevatron、IHEP U-70和RHIC上进行的晶体准直和引出实验。对LHC的期望-晶体效率和对晶体的要求-基于在上述实验中验证的相同计算机模型进行概述。最后，我们讨论了未来的实验在欧洲核子研究中心SPS和Tevatron的关键问题，旨在达到最有效的通道，并使这些测试尽可能接近未来的LHC。
2005-07-16 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
On the Possibility of the Strong Field QED Investigation at LHC
高能粒子与原子轴和平面的相互作用允许在晶体中观察强电磁场中现象的量子电动力学预测的各种效应。特别地，在半均匀场中由伽马量子产生的电子-正电子对的效应在80年代首次在CERN的锗晶轴领域中被观察到。LHC的高能量极大地拓宽了强场QCD效应在晶体中研究的可能性，允许观察真空二向色性和双折射，电子辐射自极化和由γ量子产生的极化电子-正电子对，正电子（电子）反常磁矩修改和晶体场谐波中的电子自旋旋转。详细考虑了强电场引起的真空双折射效应。
2006-04-11 physics.acc-ph
Study of 50 GeV proton beam focusing by novel crystal device
弯曲晶体应用于大型加速器上，用于粒子束的引出和准直。近年来，提出了在大型强子对撞机上进行固定靶研究的建议。为了实现这一方案，不仅可以使用偏转，而且还可以使用通过弯曲晶体聚焦LHC束流。本文报道了用新型晶体器件聚焦50GeV质子束的实验结果。该装置的积极特性是有机会在加速器的循环束附近工作，包括LHC。
2012-10-04 physics.acc-ph
Exploring the Potential of Resonance Islands and Bent Crystals for a Novel Slow Extraction from Circular Hadron Accelerators
本研究探讨结合共振岛与弯曲晶体技术，设计圆形强子加速器新型慢引出方法的潜力，该方法有望大幅降低强流束应用中引出装置的束流损失。
2024-09-17 physics.acc-ph
HL-LHC layout for fixed-target experiments in ALICE based on crystal-assisted beam halo splitting
本文提出面向 ALICE 固定靶实验的 HL-LHC 布局，利用弯曲晶体分裂束晕并击中内部靶，以获得足够粒子通量并评估其集成与束流损失影响。
2023-04-20 physics.acc-ph
Layouts for fixed-target experiments and dipole moment measurements of short-living baryons using bent crystals at the LHC
欧洲核子研究中心正在对撞机之外的物理学研究小组的框架内进行几项研究，主要目的是利用现有的加速器综合体和基础设施扩大物理学研究范围。这些研究包括设计一种布局的可能性，这种布局允许在欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的主真空中进行固定目标实验，而不需要专门的提取线。本文提出的布局的原则是偏转束晕质子上的一个固定的目标放置在LHC的主真空，通过弯曲的晶体（即晶体沟道）。此外，从目标中出现的相互作用产物可以用来进行短寿命重子的电磁偶极矩测量。两种可能的布局报告，连同其预期的性能和对LHC操作的影响进行了彻底的评估。
2019-06-20 hep-ex physics.acc-ph
Spin rotation and depolarization of high-energy particles in crystals at Hadron Collider (LHC) and Future Circular Collider (FCC) energies and the possibility to measure the anomalous magnetic moments of short-lived particles
我们在强子对撞机（LHC）和未来圆形对撞机（FCC）的高能范围内研究晶体中高能粒子的自旋旋转和去极化现象。结果表明，这些现象可以用来测量在这个能量范围内的短寿命粒子的反常磁矩。我们还证明了晶体中的粒子自旋去极化现象提供了测量带负电荷粒子（例如，美重子），与带正电的粒子相比，由于更快的去跃迁，其沟道效应受到阻碍。具有极化核的直或弯曲晶体中的粒子的双折射可用于高能粒子的极化及其分析。
2015-04-25 hep-ph physics.acc-ph
Crystal Ball: On the Future High Energy Colliders
高能粒子对撞机已经在粒子物理学的前沿超过三十年。目前，美国、欧洲和国际粒子物理界的近期战略集中在通过其高光度升级（HL-LHC）充分开发大型强子对撞机（LHC）的物理潜力。已经提出了一些下一代对撞机设施，目前正在考虑为基于加速器的高能物理学的中期和长远发展建造这些设施。在本文中，我们提供了一个统一的方法来评估各种加速器的基础上，他们的能量范围，性能范围和成本范围的可行性。我们简要地回顾了LHC之后的选择，如日本（ILC）或欧洲核子研究中心（CLIC）的线性e+e对撞机，μ子对撞机，以及中国（CepC/SppC）和欧洲（FCC）的圆形轻子或强子对撞机。最后，我们展望了基于等离子体和晶体的终极能量到达加速器，以及基于加速器的粒子物理学的未来前景。
2015-11-05 physics.acc-ph
Multiple Bent Crystal Reflections for Efficient Beam Collimation in Frontier Colliders
大型强子对撞机（LHC）使用多级准直器系统来吸收不断增长的循环束晕，以保护和确保超导磁体的可靠运行。未来圆形对撞机（FCC）计划使用类似的系统。为配合大型强子对撞机的高亮度运行，正在研究改进准直系统。研究表明，改善光束准直的解决方案之一是在短弯曲晶体中使用沟道效应，该晶体充当初级准直器，通过沟道效应将粒子深深地抛入次级准直器中。该系统对晶体的角位置和不同性质的可能振动非常敏感。在本文中，我们提出了一种不同的方法，晶体准直的基础上，从弯曲的晶体平面在一系列的晶体粒子的体积反射。该方案的积极品质得到了证实，并提出了能够实现该方案的多条晶体器件。
2020-05-06 physics.acc-ph
Crystal Channelling in Accelerators
晶格可以沿着主要的晶体学方向捕获和引导粒子束。在弯曲的晶体中，有通道的粒子跟随弯曲。这使得一个优雅的技术束转向的弯曲通道晶体，实验证明从3兆电子伏到1 TeV的基础。这种技术在CERN、FNAL、IHEP和BNL的最近研究中得到了大力发展，并且可以在LHC上产生有趣的应用，例如晶体准直使对撞机更干净一个数量级。我们回顾了该领域的最新发展，并展望了未来。
2006-07-30 physics.acc-ph
Studies and application of bent crystals for beam steering at 70-GeV IHEP accelerator
本文综述了近二十年来在IHEP-Protvino的U 70质子同步加速器上完成的研究工作。主要注意的是从机器中提取光束的弯曲晶体的常规应用。实验证实，对于强度高达1012个质子/周期的质子束，晶体偏转器的束提取效率为85%左右是可行的。另一个趋势是在高能对撞机中使用弯曲晶体进行晕准直。最近在IHEP的U 70（50 GeV）和CERN的SPS（400 GeV）的机器研究运行中发现了基于“体积反射”效应的LHC和ILC的新的有前途的选择。
2011-10-24 physics.acc-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
Power deposition studies for standard and crystal-assisted heavy ion collimation inthe CERN Large Hadron Collider
本文通过追踪和FLUKA簇射模拟研究了LHC重离子运行中超导磁铁的功率沉积，对比了标准与晶体辅助准直系统，并基于2018年数据基准测试量化了未来运行的失超裕度。
2023-04-07 physics.acc-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
A narrow plane cut near the crystal surface increases the probability of capture into the stable channeling motion up to 99 percent
它示出，一个狭窄的平面切割附近的晶体表面的捕获到稳定的通道运动的带正电的粒子进入晶体的角度小于四分之一的临界通道角相对于晶面的概率大大增加。在最小入射角下，捕获概率达到99%。一对具有在正交平面中弯曲的切口的晶体允许达到99.9%的质子束的单程偏转效率，并且具有超小的发散。有效的单程偏转质子从LHC束晕的必要条件进行了讨论。
2007-03-07 physics.acc-ph physics.ins-det
Steering efficiency of a ultrarelativistic proton beam in a thin bent crystal
沿束方向厚度较小的晶体在引导粒子束通过平面沟道方面表现出最佳性能。对于这样的晶体，核脱嵌作用起着重要的作用，因为它影响它们的效率。我们解决了这个问题，通过实验工作进行了400 GeV/C质子在固定目标设施的CERN-SPS。效率与曲率半径的依赖关系进行了研究，并与建模结果进行了比较。一个现实的估计性能的晶体设计的大型强子对撞机能源，包括核去质子已经实现。
2013-11-19 hep-ex 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
To the positive miscut influence on the crystal collimation efficiency
本文介绍了大型强子对撞机准直系统升级改造中的晶体准直技术。讨论了准直效率与沟道面和晶体表面不平行性的关系。在UA9晶体准直实验中，首次发现即使是较好的正向错切也会严重地降低沟道准直效率。我们证明，正的错切影响可以增加核反应率在完全对准晶体准直器的4.5倍。我们还讨论了未来的LHC晶体准直系统的性能可能的误切的影响，以及建议简单的估计光束扩散步骤，平均碰撞参量的粒子碰撞与准直器和碰撞粒子束部分的角发散。
2011-09-26 physics.acc-ph physics.ins-det
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
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
Studies of Nanotube Channeling for Efficient Beam Scraping at Accelerators
虽然粒子束转向（特别是“刮”）在加速器弯曲通道晶体是一个成熟的技术广泛测试在IHEP Protvino和其他主要的高能实验室，一个有趣的问题是如何可以提高通道能力通过应用现代纳米技术。纳米管沟道效应的理论研究是近年来发展起来的。在这项工作中，我们评估了真正的加速器系统的纳米管沟道的潜在好处。我们报告模拟研究的纳米结构材料（碳单壁碳纳米管和多壁碳纳米管）测试可能作为一个主要的刮刀的强子对撞机准直系统。纳米结构材料的优点作为一个潜在的选择，在高能加速器，如大型强子对撞机或Tevatron的主要刮刀进行了讨论相比，晶格和非晶材料。我们评估与此应用相关的物理过程，并揭示纳米技术的要求。
2005-02-25 physics.acc-ph
The UA9 experimental layout
UA 9实验装置于2009年3月安装在CERN-SPS上，目的是研究惯性模式下的晶体辅助准直。它的基本布局包括硅弯曲晶体作为安装在两个真空容器内的主准直器。一个可移动的60厘米长的钨块位于下游约90度相位提前拦截偏转束。闪烁器、气体电子倍增器室和其他束流损失监测器测量晶体中束晕相互作用引起的核损失率。罗马盆安装在偏转粒子的路径，并配备了Medipix检测器，以重建撞击束的横向分布。最后，UA 9利用安装在罗马锅附近的LHC准直器原型来帮助设置束流条件并分析偏转束流的效率。本文详细介绍了2010年为研究晶体准直而安装的硬件。
2011-06-29 physics.acc-ph
Double-crystal setup measurements at the CERN SPS
在本文中，我们讨论了在超级质子同步加速器（SPS）加速器的两个晶体方案的实验布局。该研究的重点是在欧洲核子研究中心的物理超越对撞机（PBC）项目框架中的循环机器上设置固定目标。SPS的UA9实验作为概念验证的测试平台，计划投射到大型强子对撞机（LHC）规模上。文中提出的配置用于定量表征的偏转粒子束由一对弯曲的硅晶体。首次在双晶体结构中，分别借助于Timepix探测器和束流损失监测器（BLM）在加速器上测量了$0.188 \pm 3 \cdot 10^{-5}$和$0.179 \pm 0.013$的第二晶体的粒子偏转效率。在该设置中，宽范围的角度扫描允许\textit{in situ}研究不同的晶体工作状态（沟道效应、体积反射等）的可能性，并测量弯曲的晶体扭转。
2019-09-06 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
