Impedance budget and instability estimation of the HLS-II storage ring
合肥光源储存环升级改造工程正在进行。本文利用CST程序对新设计的真空室的尾流场进行了模拟，并利用FFT得到了宽带阻抗。结合壁面电阻性尾迹场，建立了储存环宽带阻抗模型。利用理论公式讨论了纵向和横向单束团不稳定性。通过精心设计的真空室，使束流不稳定性阈值高于束流目标值。
2014-05-17 physics.acc-ph
Wake field, impedance and collective instability
阻抗概念的第一次提及出现在1966年11月欧洲核子研究中心的内部报告“纵向不稳定性的一个coasting梁以上的过渡，由于行动的集总不连续性”由V.G.瓦卡罗这是许多研究的开始，发生在过去的五十年里，今天，阻抗和尾场仍然是一个重要的活动领域，涉及理论，模拟，实验台和基于波束的测量。建立机器的可靠阻抗或尾流场模型是能够评估机器性能限制、在需要阻抗减小的情况下识别主要贡献者以及研究与其他机制（诸如光学非线性、横向阻尼器、噪声、空间电荷、电子云、束-束）的相互作用的第一个必要步骤束集体不稳定性及其缓解，涵盖了粒子加速器中的广泛影响，并且它们一直是深入研究的主题。随着机器性能的提升，新的机制被揭示出来，现在的挑战在于研究所有这些复杂现象之间的相互作用，因为通常不可能单独对待不同的影响。随着计算机能力的提高，这变得容易了，但继续发展理论的需要仍然存在，以便更好地理解所有这些效应之间的相互作用：粒子加速器中的阻抗和束流不稳定性的主题远未穷尽，正如最近解释或发现的许多新的不稳定性和稳定机制所证明的那样。此外，在研究未来可能的加速器的背景下，一些未知的领域仍然存在，例如，在μ子对撞机必要的电离冷却期间的集体不稳定性。
2021-08-26 physics.acc-ph
Approximating Accelerator Impedances with Resonator Networks
本文提出利用福斯特正则谐振子网络和偏导数下降优化综合谐振子网络，以近似加速器元件阻抗，并结合解析尾场解简化束流动力学模拟。
2024-02-02 physics.acc-ph
A method for computing driving and detuning beam coupling impedances of an asymmetric cavity using eigenmode simulations
本文提出了一种数值计算非对称腔驱动和失谐横向束耦合阻抗的方法。该方法依赖于本征模模拟，可以被看作是一种替代时域尾场模拟。一个类似的程序是公认的对称腔，本文将其扩展到非对称腔的情况下。该方法是基准与时域尾流场模拟和其实际实施进行了讨论。
2019-12-20 physics.acc-ph
Traveling wave method for simulating geometric beam coupling impedance of a beamscreen with pumping holes
在粒子加速器中，真空室中的泵浦孔可能是不需要的宽带耦合阻抗的来源，导致束流不稳定。分析方法已被开发，以估计阻抗的孔在圆形室，如大型强子对撞机（LHC）的束屏。更复杂的腔室设计，如高能LHC（HE-LHC）和未来圆形对撞机（FCC-hh），需要不同的方法来计算阻抗。我们建议使用分解的尾流场同步行波，并采用数值求解器来找到每个波的阻抗。这种方法相比，直接时域尾场计算方法和它的更大的灵敏度，小阻抗示出。
2019-05-20 physics.acc-ph
Beam-excited resonant modes in RF cavities
Shanghai Institute of Applied Physics（上海应用物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Zhangjiang Laboratory（张江实验室）；Shanghai Advanced Research Institute（上海高等研究院）
研究射频腔中束流激发共振模式，基于麦克斯韦方程等建立纵向和横向共振阻抗统一框架，推导阻抗解析表达式，可从实际尾场模拟提取相关参数，应用于SRCLS验证并指导设计。
2026-07-07 physics.acc-ph
Updates on Impedance Studies for the FCC-ee High Energy Booster
GANIL；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；CERN（欧洲核子研究组织）；IPM（伊朗数学物理研究所）；University of Rome La Sapienza（罗马大学）；INFN - Roma1（意大利国家核物理研究所罗马第一分部）；INFN - LNF（意大利国家核物理研究所弗朗卡蒂实验室）；University of Caen Normandy（诺曼底卡昂大学）；Paris-Saclay University（巴黎萨克雷大学）
本文扩展了FCC-ee高能增强器的阻抗模型，通过3D电磁模拟和解析方法评估了包括RF腔、波纹管和束流位置监测器在内的综合阻抗与尾场预算，为未来束流动力学研究提供了基础。
2026-05-28 physics.acc-ph
Equilibrium of longitudinal bunch distributions in storage rings with arbitrary impedance sources and generic filling patterns
提出一种计算储存环中任意填充模式与阻抗源下稳态束流感应电压的自洽半解析方法，经SIRIUS参数验证，并用于评估宽带阻抗影响及被动高次谐波腔对Touschek寿命的改善。
2023-09-14 physics.acc-ph
Bench Measurements and Simulations of Beam Coupling Impedance
在一般性介绍之后，解释了尾流场和波束耦合阻抗计算的基本原理。这包括时域、频域和不包括通过粒子束激发的方法。本文的第二部分涉及束流耦合阻抗的射频台架测量。介绍了导线测量的一般过程，讨论了导线测量的特点和局限性.
2018-05-04 physics.acc-ph
Broadband Impedance Calculations and Single Bunch Instabilities Estimations of the HLS-II storage ring
合肥光源储存环升级改造工程正在进行。本文利用解析公式计算了电阻壁和涂层陶瓷真空室的宽带阻抗，并利用CST程序模拟了其它设计真空室的尾流场和阻抗，得到了宽带阻抗模型。利用理论公式讨论了纵向和横向单束团不稳定性。在精心设计的真空室中，我们发现束流不稳定性的阈值高于束流目标。
2015-04-27 physics.acc-ph
Transverse modes and instabilities of a bunched beam with space charge and resistive wall impedance
在考虑同步辐射振荡、空间电荷和阻性壁尾流场的情况下，研究了聚束流的横向不稳定性。采用Boxcar模型进行全方位分析，细节采用高斯分布。在较宽的参数范围内研究了束流谱、不稳定性增长率和色度效应，包括头尾和集体束团相互作用。研究了团簇内振荡对集体不稳定性的影响.讨论了空间电荷调谐展宽引起的朗道阻尼，并估算了高斯束团不同模式的不稳定阈值。
2012-01-24 physics.acc-ph
Efficiency of feedbacks for suppression of transverse instabilities of bunched beams
对于逐束横向阻尼器，必须设置哪种增益和相位，最好保持在哪种色度？这些问题被认为是三个模型：可能的四极尾流的两粒子模型，作者的嵌套头-尾Vlasov求解器与宽带阻抗，并与LHC阻抗模型相同。
2016-05-20 physics.acc-ph
Analytic Modeling, Simulation and Interpretation of Broadband Beam Coupling Impedance Bench Measurements
本文的第一部分介绍了一种广义的理论方法，用于测量束流耦合阻抗和拉伸丝测量。应用于圆对称设置，这种方法允许估计由于导线的存在而引起的系统测量误差。此外，光束或TEM波，分别与色散材料，如铁氧体的相互作用进行了讨论。的相对论速度$β$上获得的阻抗的依赖性进行了研究，发现作为材料的属性依赖。比较了TEM散射参数从测量值到阻抗值的转换公式与阻抗解析解之间的关系。在本文的第二部分中的测量值进行了比较，尾场和散射参数的数值模拟。在实践中，已经针对圆形对称示例设置执行了测量。讨论了测量过程的优化。最后总结了阻抗台测量的系统误差和统计误差来源及其减小策略。
2014-04-22 physics.acc-ph
Generalized threshold of longitudinal multi-bunch instability in synchrotrons
针对纵向耦合束团不稳定性与单束团朗道阻尼损失，提出数值求解稳定性问题的新方法并推导解析阈值，发现LLD会降低CBI阈值，解释了CERN SPS观测结果并适用于未来加速器设计。
2023-09-12 physics.acc-ph
Update of beam coupling impedance evaluation by the stretched-wire method
在很多情况下，束流耦合阻抗或尾流场的计算都是通过CST Studio Suite、GdfidL电磁场模拟器等计算机模拟器进行的，但拉伸线法的评估仍然非常有用，因为它可以灵活地改变被测器件的配置，快速得到结果，最重要的是，它可以在真实器件上进行评估。本文采用高频矢量网络分析仪中新引入的“2-X THRU去嵌入”校准方法，克服了实际校准过程中的一个缺点，即通过反射线校准困难。在此详细解释该过程。该方法已成功地应用于J-PARC磁共振的RF腔和FX冲击波的测量。
2022-08-23 physics.acc-ph
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）。
2016-03-22 physics.acc-ph
Single beam collective effects in FCC-ee due to beam coupling impedance
由欧洲核子研究中心主持的未来圆形对撞机研究旨在设计全球范围内的后LHC粒子加速器选项，重点是质子-质子高能和电子-正电子高亮度前沿机器。这一新的加速器复合体在几个方面都是一个巨大的挑战，涉及到束流动力学和新技术的研究与发展。在这种情况下，一个非常关键的点是由集体效应表示的，集体效应是由射束与自感电磁场（称为尾场）的相互作用产生的，这可能会产生射束不稳定性，从而降低机器性能并限制最大存储电流。因此，能够预测这些影响并详细研究抵消这些影响的潜在解决方案非常重要。本文对FCC正负电子加速器的阻性壁和其他一些重要的几何阻抗源进行了鉴定和评价，并讨论了它们对束流动力学的影响，在某些情况下，这些影响可能导致不必要的不稳定性。
2016-09-12 physics.acc-ph
Impedance of a Rectangular Beam Tube with Small Corrugations
我们考虑的阻抗的结构与矩形，周期性的波纹的两个相对侧的矩形束管。利用场匹配的方法，我们找到了这种结构中的模式。然后，我们将自己限制在小波纹的情况下，但是与周期相比，波纹的深度并不小。对于这样的结构，我们产生的波数$k$，群速度$v_g$，和损耗因子$κ$的最低（占主导地位）的模式，当与完整的数值解的结果相比，同意很好的解析近似解。我们发现：如果$w\sim a$，其中$w$是束管宽度，$a$是束管半高，则一种模式支配阻抗，具有$k\sim1/\sqrt{wδ}$（$δ$是波纹的深度）、$(1-v_g/c)\simδ$和$κ\sim1/(aw)$，其（当用$a$代替$w$时）与对于{ \it圆形}束管中的小波纹所发现的缩放相同。我们的结果不同意在一个重要的方式与最近的论文Mostacci { \it等人}。[A. Mostacci { \it等人}，Phys. Rev. ST-AB，{ \bf 5}，044401（2002）]，其中，对于矩形结构，作者获得了具有相同频率$k$但具有$κ\simδ$的同步模式。最后，我们发现，如果$w$是大相比，$a$，那么许多附近的模式有助于阻抗，导致在尾场，朗道阻尼。
2002-09-10 physics.acc-ph
Simulation of the impact of an additional corrugated structure impedance on the bursting dynamics in an electron storage ring
针对低动量压缩因子下微束团不稳定性的问题，以KARA储存环为例模拟附加波纹板阻抗的影响，发现其周期性匹配束团子结构时可调控不稳定性阈值，扩展强THz辐射的束流电流范围。
2024-11-26 physics.acc-ph
Longitudinal Wake Field for an Electron Beam Accelerated through a Ultra-High Field Gradient
具有越来越高的纵向场梯度的电子加速器是期望的，因为它们允许通过紧凑且便宜的设置来产生高能束。新的激光等离子体加速技术似乎构成了这个方向上更有前途的突破，提供前所未有的场梯度高达TV/m。本文定量地描述了纵向尾流场对电子注的影响。我们的论文是基于麦克斯韦方程组的纵向场的解决方案。当加速距离远小于超越距离时，我们的结论是有效的，超越距离是电子作为光信号从束团尾部超越束团头部的距离。该条件在激光等离子体器件中得到了很好的验证。我们计算了一个封闭的阻抗和尾流函数，可以进行数值计算。结果表明，由于辐射相互作用，聚束中的能量损失率等于通过远区相干辐射发射的能量。此外，发现一个表达式的渐近极限的电子束从加速器的一个大的距离相比，超越长度。这样的表达式使我们能够计算高斯横向和纵向束团形状的解析解。最后，我们研究了基于100 MeV和1 GeV激光等离子体加速器驱动的真空紫外和X射线台式自由电子激光的可行性。数值计算表明，纵向尾迹引起的能量随时间变化的影响对这些装置的运行构成了严重的威胁。
2006-12-08 physics.acc-ph
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。
2016-08-22 physics.acc-ph
Transition Wake-Fields in Resistive Tube
研究了相对论性点电荷在圆柱形电阻圆管中激发的转捩尾流场。求解了壁面电导率由理想边界条件突变为电阻性边界条件的无限长管道问题。给出了纵向尾流场的解析表达式。
2005-09-01 physics.acc-ph
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。
2018-01-22 physics.acc-ph
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。
2008-10-15 physics.acc-ph
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。
1997-01-29 physics.acc-ph
Wake fields effects in dielectric capillary
等离子体尾流场加速实验是在实验室的实验装置上进行的，使用的是一种由介质毛细管组成的充气毛细管等离子体源。电子可以在几厘米内达到GeV的能量，其加速梯度比传统技术提供的大几个数量级。在这种加速方案中，通过使电子束穿过电介质结构而产生的尾场可以确定强的束不稳定性，这代表了在横向平面中聚焦强电流电子束的能力的重要障碍。由于这些原因，估计的横向尾流场振幅假设的等离子体尾流场加速的实施中的基本作用。在这项工作中，它提出了一项研究，调查哪些参数影响内的圆柱形介质结构的尾场形成，毛细管尺寸和光束参数，它是介绍了纵向和横向电场的定量评价。
2018-01-12 physics.acc-ph
Theory of the Laser Wake-Field Accelerator Revisited: Wake Overtaking, Localized Spectrum and Ponderomotive Acceleration
本文研究了激光尾流场第一循环中电子和正电子的加速。不同类型的粒子运动（限制，反映的尾场或有质动力势和瞬态）之间的分离证明。有质动力加速度对电子来说可以忽略不计，但对正电子来说却很大。准单能注入的电子束团在最大能量处具有截止的局域能谱。
2005-07-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
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
Fast Particle Tracking With Wake Fields
电磁场中带电粒子的跟踪计算原则上需要同时求解运动方程和麦克斯韦方程。在许多跟踪代码中，使用了一种更简单、更有效的方法：提供像加速结构那样的外部场作为场图，在单独的计算中生成，并且对于自身场的计算，使用匀速运动的粒子束模型。我们描述了如何外部计算的尾流函数可以近似的泰勒系数表，以及如何尾流场踢可以计算跟踪计算中的粒子分布。在离散时间施加代表分布式结构的效果的集成反冲。作为一个例子，我们使用我们的方法来计算由于电阻壁尾场效应的波荡器束管中的一个聚束的发射度增长。
2012-01-25 physics.acc-ph
Two-dimensional Stationary Wake Fields in Vortexfree Cold Plasma. I
本文致力于制定的系统的主方程的问题和分析考虑的极限情况下，它有一个精确的解决方案（横向和纵向平坦束，线性近似）。所提出的考虑给出了一些提示，适当的数值计算算法的建设。
1998-02-02 physics.acc-ph
Electron self-injection for the acceleration in laser-pulse-wakes in the presence of a `strong' external magnetic field
外加强度为B~ 10 T的静磁场，在一个波周期的最大密度斜坡附近改变电子运动，可导致激光尾流破波。数值模拟结果表明，这可以改变激光尾流场中电子自注入的共振特性，通过适当选择磁场强度可以控制激光尾流加速阶段的总电荷量.
2012-02-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
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。
1998-04-15 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 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）。
2013-01-08 physics.acc-ph
Equilibrium of an Arbitrary Bunch Train in the Presence of Multiple Resonator Wake Fields
高次谐波腔（HHC）是第四代同步辐射光源的一个重要特征，用于延长束团长度以增加Touschek寿命。由于束训练中存在所需的间隙，期望的束伸长变得复杂。在最近的一篇论文中，作者和Venturini通过计算平衡态的电荷密度，通过耦合的Haïssinski方程，研究了各种填充模式的影响。我们假设，唯一的集体力是从梁加载（尾场）的谐波腔在其最低模式。本文改进了方程的符号和组织，以便允许容易地包含多个谐振器尾场。这使得人们可以研究主加速腔，腔的高阶模式，和短程几何尾流的低- $Q$谐振器表示的光束加载的影响。作为一个例子，这些影响进行了探讨ALS-U。在主腔中的感应电压的补偿，在实践中实现的反馈系统，通过调整发电机电压，通过一个新的迭代方案建模。除了在一个完整的填充的情况下，补偿的主腔光束加载上的聚束轮廓和Touschek寿命有很大的影响。一个$Q=6$谐振器，近似的效果，一个现实的短程尾流，也是后果的聚束形式。
2021-01-16 physics.acc-ph
Indirect methods for wake potential integration
现代加速器和自由电子激光工程的发展要求考虑任意三维结构中超短束团的尾流场。用直接积分的方法计算尾流场是困难的，因为散射场需要很长时间才能赶上聚束。另一方面，到目前为止，文献中还没有通用的间接尾流场积分算法。本文综述了旋转对称和空腔状三维结构中尾流势的间接计算方法。对于任意的三维几何形状，我们介绍了几种新的技术，并测试它们的数值。
2006-06-06 physics.acc-ph physics.atom-ph
Fields and Characteristic Impedances of Dipole and Quadrupole Cylindrical Stripline Kickers
本文提出了一种计算无限小厚度弯曲平板偶极子和四极子带线冲击器中电磁场的半解析方法。两种不同的方法被用来解决拉普拉斯方程减少到一个单一的或两个耦合矩阵方程，他们被证明产生等效的结果。最低阶场（偶极或四极）的近似解析解，并显示其有效性的有用范围。冲击板定义了一组耦合传输线，并计算了与每个配置相关的模式的特性阻抗。的解决方案进行了比较，从有限元求解器，并发现是在良好的协议。与外部阻抗的模式匹配决定了冲击器的几何形状，这将针对两种冲击器类型进行讨论。我们表明，一个启发式的标度律可以用来确定板厚度的特性阻抗的依赖关系。通过半解析方法得到的解可以作为更详细的冲击器设计的起点。
2020-01-08 physics.acc-ph
Wakefields and Instabilities in Linear Accelerators
当带电粒子穿过加速器的真空室时，它会产生电磁场，这些电磁场主要留在产生粒子的后面。这些电磁场反作用于光束并影响其运动。束流与周围环境的这种相互作用导致束流能量损失，改变聚束的形状，并使电子感应加速器和同步加速器的频率发生变化。在高束流时，场甚至会导致不稳定性，从而限制了加速器在束流质量和电流强度方面的性能。我们将在这堂课中讨论电磁场的一般特征，介绍尾流场的概念，并给出几个简单的圆柱几何例子。然后，我们示出的尾流场的影响，在直线加速器中的光束的动态，特别是处理与光束分裂不稳定性和如何治愈它。
2016-01-20 physics.acc-ph
New regime of plasma wake field acceleration in the extreme blowout regime
采用三维粒子模拟方法研究了质子驱动等离子体尾流场加速问题，即利用高能质子束团驱动等离子体尾流场加速电子束。发现了一种新的参数区域，其产生的基本恒定的电场比AWAKE设计的电场大三个数量级，即$2 \times 10^{3}$ GV/m的数量级。这是实现在极端井喷制度，当驱动质子束的数密度超过等离子体电子数密度100倍。
2018-11-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Coupling Effects in Multi-Stage Laser Wake-field Acceleration of Electrons
分级激光尾流场加速是研制全光抖动自由电子加速器的必要技术。将加速长度分成几个技术部分，其长度小于退相长度，并具有独立的激光驱动器，从而可以产生稳定的、可再现的加速场。预加速电子束团在连续激光脉冲尾场加速阶段的时空耦合是分段激光驱动加速的关键。在这里，耦合的表征是用密集的、稳定的、窄的能带<3%的和能量可选的电子束进行的，电子束具有从激光等离子体阴极产生的~1.6 pC的电荷和~10 MeV的能量。在低密度预等离子体中的电子聚束的累积聚焦，表现出Budker-Bennett效应，被示出导致有效的电子注入，即使在激光脉冲尾流中的注入器和助推器之间的长距离。测量的电子束的特性修改的助推器尾场同意与多维粒子模拟得到的。
2019-08-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Flat bubble regime and laminar plasma flow in a plasma wake field accelerator
建立了等离子体尾场加速器中气泡形成的二维模型。它示出的情况下，在一个平坦的驱动程序的气泡可以由两个部分，对应于两种不同类型的等离子体流：一个层流等离子体电子流不交叉和两个流（湍流）流。层流对对称性破缺具有鲁棒性。建立的模型，我们表明，在层流和非相对论性等离子体电子的情况下，横向尾流场是不存在的气泡内，即使在横向非均匀等离子体的情况下。
2022-04-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Superconducting Surface Impedance under Radiofrequency Field
基于运动库珀对的BCS理论，导出了0 K时的电子态分布和有限温度下的电子占据几率，并将其应用于反常趋肤效应理论，得到了射频场作用下超导体的表面阻抗。我们提出的数值计算结果Nb和比较这些代表性的RF场相关的有效表面电阻测量从1.5 GHz的谐振结构。
2012-10-01 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
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。
2012-04-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Self modulated dynamics of a relativistic charged particle beam in plasma wake field excitation
本文在等离子体尾场激发理论的范围内评述了相对论带电粒子束的自调制动力学。通过耦合等离子体尾流势与束流密度之间的Poisson型方程和Vlasov方程，给出了束流动力学的自洽描述。分析了束流包络自调制现象，讨论了不稳定性发生的判据。
2015-11-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A Scattered-Field Formulation for Coupled Geometric Wakefield and Space Charge Field Simulations in Particle Accelerators
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本文提出了一种用于粒子加速器中耦合几何偶极场和空间电荷场模拟的自洽模型，通过数值方法验证了电磁偶极场对束流质量的影响。
2026-03-12 physics.acc-ph physics.comp-ph
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。
2015-11-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Control of laser wake field acceleration by plasma density profile
我们发现，最大能量增益和加速束流质量可以有效地控制等离子体密度分布。选择适当的密度梯度可以提高失相极限。当利用周期性尾流场时，由于等离子体密度梯度，相对论粒子束和等离子体波之间的相位同步可以在扩展的距离上保持。将电子引入驱动激光脉冲后的第$n-$个唤醒周期，最大能量增益比均匀等离子体情况下的最大能量增益增加了$2πn$倍。然后，通过激光耗尽而不是通过失相来限制加速。此外，我们表明，在加速阶段获得的粒子束的自然能量扩散可以有效地删除匹配的减速阶段，其中使用更大的等离子体密度。
2007-08-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optimal positron-beam excited plasma wakefields in Hollow and Ion-Wake channels
与等离子体电子相互作用的正电子束驱动径向吸入，与过密区域中的电子束驱动吹出相反，$n_b>n_0$。在均匀等离子体中，电子从所有不同的半径径向吸入。从不同半径坍缩的电子不会同时压缩轴上驱动弱场。空心沟道允许电子从其沟道半径同时崩溃激发相干场。分析了最佳信道半径。此外，中空中的低离子密度允许具有聚焦相位的更大区域，我们显示其为线性聚焦。我们已经表明，形成一个离子尾流通道后面的吹灭电子泡尾流。在这里，我们探讨正电子加速过密制度比较一个最佳的空心等离子体通道的离子尾流通道。并对最佳空心流道半径的条件进行了比较。我们还讨论了非理想离子尾流通道对正电子束激发场的影响。
2015-12-25 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Generation of THz waves through interaction of the wakefield of two-color laser pulses with magnetized plasma
本研究通过分析双色激光尾波场与磁化等离子体的相互作用，揭示了非相对论与相对论区域下太赫兹辐射的产生机制，探究多参数对辐射图案的影响，为实现太赫兹辐射的可控定向提供了理论依据。
2024-06-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
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。
2006-06-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Polarization dependent beam pointing jitter in laser wake field accelerators
我们提出的实验结果，这表明激光偏振依赖于电子束指向抖动的激光尾波场加速器（LWFA）的贡献。我们开发了一个理论模型的极化依赖性方面的横向动力学的被困电子，共振驱动的气泡质心振荡。后者是由自陡激光脉冲前沿的载波相位演化产生的。在该模型中，偏振相关抖动源于激光载波包络相位的逐波波动。该模型通过粒子模拟得到验证，并表明对于非CEP稳定系统，偏振相关抖动可能会形成LWFAs中光束指向稳定性的最终限制。
2022-06-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Spatiotemporal THz emission from radial and longitudinal wakefields by copropagating chirped lasers in magnetized rippled plasma
University of Tehran（德黑兰大学）
研究通过FBPIC模拟探讨了共传播啁啾激光脉冲在磁化不规则等离子体中激发径向和纵向射频场的时空演化及其在太赫兹辐射生成中的作用，发现啁啾、脉冲持续时间和等离子体密度显著影响射频场振幅和相干性。
2026-04-27 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.optics
Differences in 1D electron plasma wake field acceleration in MeV versus GeV and linear versus blowout regimes
在某些实验室和大多数天体物理学的情况下，等离子体尾场电子加速是一维的，即横向于束流运动的变化可以忽略不计。因此，一维（1D），粒子在细胞（PIC），完全电磁模拟的电子等离子体尾场加速进行，以研究在电子等离子体尾场加速在MeV与GeV和线性与井喷制度的差异。首先，我们表明，在使用流体模拟时需要谨慎，因为PIC模拟证明，电子束团在几百个等离子体周期内不随时间演化的近似仅适用于足够的相对论性。无论等离子体温度如何，这一结论都是正确的。我们发现，在线性区和GeV的能量，加速电场产生的等离子体尾流是类似的线性和MeV的制度。然而，由于GeV能量驱动聚束保持完整的时间要长得多，最终的加速能量在GeV能量的情况下要大得多。在GeV能量范围和井喷状态下，尾流的加速电场的幅度比线性情况大得多，并且等离子体尾流的几何尺寸也大得多。因此，需要正确定位后束以实现有效的加速。对于所考虑的情况下，最佳应该有大约$(90-100) c/ω_{pe}$的距离之间的拖尾和驱动电子束在GeV的井喷制度。
2018-03-03 astro-ph.SR physics.acc-ph physics.plasm-ph
An analytical optimization of plasma density profiles for downramp injection in laser wake-field acceleration
Università di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）；INFN, Sez. di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics, IFIN-HH（极亮基础设施-核物理，IFIN-HH）
本文提出一种多步骤分析方法，通过改进的全相对论平面模型优化等离子体初始密度，以控制等离子体波的部分波破并最大化电子束的加速。
2026-03-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
