Analytical study of superconducting RF cavity detuning compensation
超导直线加速器中的腔体倾向于以窄带宽操作，该窄带宽与来自外力的颤噪感生失谐相当。比例-积分（PI）反馈回路用于响应于变化的腔谐振频率来稳定腔电压。在没有反馈的情况下，腔电压随失谐的变化是非线性的，但在本文中，我们表明，在失谐幅度小于失谐频率的情况下，这是典型的情况，响应可以线性化，以便提供简单的分析表征PI环性能作为所涉及的各种参数的函数（积分和比例增益、噪声和低通滤波器带宽）。
2019-09-20 physics.acc-ph
Design of a HOM-Damped 166.6 MHz Compact Quarter-Wave beta=1 Superconducting Cavity for High Energy Photon Source
高能光子源（High Energy Photon Source，HEPS）的主加速器需要具有低射频频率和高次模阻尼（High Order Modes，HOM）的超导腔体。提出了一种紧凑的166.6MHz超导腔，采用四分之一波长β = 1的几何形状。在原理验证腔研制成功的基础上，设计了一个HOM阻尼的166.6 MHz紧凑型超导腔。在束管上安装了铁氧体阻尼器，以将HOM阻抗降低到耦合束团不稳定性的严格阈值以下。由于结构紧凑，对腔体真空密封的射频场加热进行了仔细的研究，以防止NbTi凸缘的淬火。后来用氦容器装饰了腔，调谐机制也得以实现。最终实现了优异的RF和机械性能。最后，设计了双腔串，以确保组件之间的平滑过渡和同步光的适当屏蔽。本文提出了一种用于HEPS的全修饰HOM阻尼低频β = 1超导腔的完整设计。
2021-09-14 physics.acc-ph
High Gradient Superconducting Cavity with Low Surface EM Fields and Well-Suppressed HOMS for the ILC
我们提出了一个优化的几何形状为1.3 GHz的超导腔，其中的表面电磁场已被最小化和基模的带宽已被最大化。我们把这种设计称为新的低表面场（NLSF）腔。早期的工作集中在基本模式的属性。在这里，我们还研究了高阶模式（HOM），阻尼它们的手段，以及短距离尾流场。一个两波段的电路模型，以促进腔HOMs的快速表征。
2010-06-01 physics.acc-ph
Analysis and Measurement of the Transfer Matrix of a 9-cell 1.3-GHz Superconducting Cavity
超导直线加速器能够产生高强度、稳定、高质量的电子束，在科学和工业中得到了广泛的应用。为$e^+/e^-$直线对撞机研制的9室1.3GHz超导驻波加速腔[B. Aunes，{ \em等}物理修订版ST加速Beams { \bf 3}，092001（2000）]已广泛用于各种超导直线加速器设计中。在本文中，我们讨论了这种腔的传输矩阵，并提出了在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施进行的测量。实验结果与理论计算和数值模拟结果相吻合。
2017-04-23 physics.acc-ph
Preliminary design of a Cavity Tuner for Superconducting Radio-Frequency Cavity
本文提出一种用于超导射频腔的新型调谐器，通过电磁线圈驱动机械调谐并耦合外部谐振腔，实现快速、亚毫赫兹高精度及宽范围调谐，简化结构并提升可靠性。
2025-04-23 physics.acc-ph
The Test of LLRF control system on superconducting cavity
IMPCAS自主研发的第一代低电平射频控制系统，工作频率为162.5MHz，由超导腔幅值稳定控制、相稳定性控制和腔谐振频率控制组成。LLRF控制系统基于四采样IQ正交解调技术，包括全数字闭环反馈控制。本文完成了第一代ADS LLRF控制系统中低温超导腔LLRF稳定性和性能的在线测试。通过测试，验证LLRF控制系统的性能，分析出现的问题，并根据实验数据，总结LLRF控制系统的性能，为今后超导腔体的控制积累经验。
2014-06-05 physics.acc-ph
Plasma cleaning: A new possible treatment for niobium superconducting cavity after nitrogen doping
氮掺杂处理与随后的铌超导腔的电抛光（EP）可以显着增加腔的品质因数高达3倍。但是，在去除电介质的过程中，可能会在腔体表面重新引入氢，从而影响腔体的射频性能。在北京大学进行了用氩氧混合气体对铌样品进行等离子体清洗的研究，旨在去除腔体表面的污染物（碳氢化合物和微粒），以避免场发射。用飞行时间二次离子质谱仪（TOF-SIMS）对铌样品进行了分析，测量了H、C、O、F、P和Nb的深度分布。测量结果表明，采用氩氧混合气体，在20 Pa左右，功率100 W的条件下进行等离子体清洗，可以在不引入氢的情况下，显著地降低30 nm左右深度的杂质元素含量。因此，等离子体清洗被认为是铌超导腔掺氮后可能的一种新的处理方法。
2015-08-26 physics.acc-ph
The study and design of RF coupler for Chinese ADS HWR Superconducting Cavity
射频功率耦合器是中国ADS质子直线加速器I号超导加速系统的关键部件，用于将15kW的射频功率从电源传输到超导重水堆腔体。根据耦合器的工作频率、功率水平、传输能力和冷却条件等要求，完成了耦合器的物理设计，包括射频结构优化、热仿真、热应力分析等，并在此基础上制作出了HWR耦合器样机，成功通过了大功率测试。
2013-12-05 physics.acc-ph
Design, prototyping and testing of a compact superconducting double quarter wave crab cavity
美国布鲁克海文国家实验室提出并设计了一种新型的超导蟹状腔。新的腔形状是双四分之一波或DQWCC。在制造和表面处理之后，在垂直低温恒温器中对铌原理验证腔进行低温测试。该腔体非常紧凑，但具有400 MHz的低频，这是大型强子对撞机亮度升级服务的基本属性。腔体的电磁特性也很好地匹配了这一要求苛刻的任务。4.6 MV的偏转电压远高于未来高亮度LHC中3.34 MV的蟹状腔的要求。在本文中，我们提出的设计，原型和测试结果的DQWCC。
2015-02-13 physics.acc-ph
Systematic Uncertainties in RF-Based Measurement of Superconducting Cavity Quality Factors
基于RF功率测量的Q0确定受到至少三个先前未认识到的潜在大系统效应的影响。仪器因素，可以系统地偏置基于RF的测量Q0的量化和步骤，可以采取措施，以提高Q0的测定进行了讨论。
2016-05-09 physics.acc-ph
RF regulation with superconducting cavities and beam operation using a frequency shifted cavity
DESY的自由电子激光FLASH和欧洲的XFEL是用超导射频腔工作的，并为几个用户实验提供束流。实验之间的切换时间限制在几十微秒。这篇文章将展示一个频率偏移的超导腔的调节，以操纵和改变电子束团的加速性能与250 KHz.The主要挑战的概念中提出的贡献可以概括在这个声明：找到一种方法来调制单个聚束的能量在一个单一的源多腔计划的潜在CW升级的EuXFEL。
2022-01-17 physics.acc-ph
Simulation of the thermoelectric effect in a multi-metallic superconducting cavity
本研究模拟了多金属超导腔中的热电效应，通过COMSOL分析验证了加热功率与磁场线性增加的关系，为理解热电效应对腔体性能的影响提供了方法。
2025-10-09 physics.acc-ph
Effect of Low Temperature Baking in Nitrogen on the Performance of a Niobium Superconducting Radio Frequency Cavity
我们报导了单电池超导射频腔在氮气环境中低温烘烤后的射频性能。当在120-160 °C的温度范围内用~25 mTorr的氮气分压对腔进行热处理时，已经观察到品质因数的显著增加。这种品质因数的增加以及Q上升现象（反Q斜率）类似于先前用高温氮掺杂以及钛掺杂获得的那些。在这项研究中，在120 °C和140 °C下进行N2处理的空腔在加速梯度中没有显示出退化，然而，在160 °C N2处理下，加速梯度退化了25。用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱学和二次离子质谱分析了在相同条件下处理过的样品，发现在射频穿透深度范围内，样品表面由Nb_2O_5、NbO和NbN（1-x）Ox组成。此外，磁化强度测量表明，没有显着的变化对体超导性能。
2017-11-10 physics.acc-ph
Analytical model of the magnetic field enhancement at pits on the surface of superconducting accelerating cavity
本文提出了超导加速腔表面凹坑处磁场增强的一个简单模型。该模型由一个二维坑的坡度角，深度，宽度和半径的圆边。导出了描述该模型的磁场增强因子的解析公式。该公式是作为一个函数的倾斜角和半宽度的一个圆边半径的比率。公式和数值计算之间的协议也被证明。利用该公式，可以对给定几何形状的凹坑计算开始穿透的场涡。
2013-07-23 physics.acc-ph
A Fast Switchyard for the TESLA FEL-Beam Using a Superconducting Transverse Mode Cavity
在TESLA直线对撞机X射线激光装置的设计中，需要产生约10000束团的1ms长束团串，并将其分配到多条自由电子激光（FEL）束线上。X射线自由电子激光的不同科学应用需要束团训练中束团的特定填充模式。结果表明，基于超导横模腔的快速开关站可以用来以灵活的方式产生所需的聚束图案，同时保持主直线加速器中的束流负载恒定。介绍了束流光学和横模腔的概念设计。
2000-08-03 physics.acc-ph
Electron Bunch Train Excited Higher-Order Modes in a Superconducting RF Cavity
基于高阶模（HOM）的腔内束流诊断方法在超导射频（SRF）加速器中得到了有效和方便的应用。我们最近的研究表明，束团训练激发HOM谱中的束谐波，其具有比本征HOM峰高得多的信噪比，也可以用于束诊断。本文介绍了我们在北京大学直流同步辐射场（DC-SRF）光注入器和同步辐射场（SRF）直线加速器上进行的关于束团训练激发高阶矩的理论模型和实验研究。
2016-08-12 physics.acc-ph
Studies of the superconducting traveling wave cavity for high gradient LINAC
使用每个单元具有小相位提前的行波（TW）加速结构而不是驻波可以提供超导直线加速器中加速梯度的显著增加。在相同的表面电场和磁场条件下，TW段的加速梯度比TESLA形驻波腔的加速梯度大1.2-1.4。最近的L波段单细胞腔与波导反馈的测试表明，在一个单一的细胞ILC型腔从同一制造商的梯度相媲美的加速梯度。本文介绍了下一阶段的3单元TW谐振环的发展，将在行波制度进行测试。主要的模拟结果的微音和洛伦兹力失谐（LFD）也被认为是。
2015-02-06 physics.acc-ph
Analysis of RF losses and material characterization of samples removed from a Nb3Sn-coated superconducting RF cavity
Nb 3Sn（Tc ~ 18 K，Hsh ~ 400 mT）是一种有望替代Nb（Tc ~ 9 K，Hsh ~ 200 mT）用于SRF加速器腔体的材料，可显著降低成本，提高性能。由于其材料特性，Nb 3Sn最好用作已经构建的RF腔结构内的薄膜（涂层）。标记为C3 C4的特定测试腔是1.5GHz单电池Nb腔，在Jefferson Lab使用Sn蒸气扩散工艺涂覆有Nb 3Sn。冷态测量表明，超导转变温度约为18 K.随后的RF测量表明，在4.3 K和2.0 K下的场依赖性表面电阻。在初始冷测量之后，使用测温映射系统研究了腔体RF损耗分布。用测温法确定损失区域，并切出用于材料分析。显着薄的片状区域和其他富碳缺陷的存在下，与强的局部场依赖的表面电阻。本文总结了与材料科学发现相关的射频和测温结果。
2019-09-12 physics.acc-ph
Electromagnetic Design of β_g= 0.9, 650 MHz Superconducting Radiofrequency Cavity
本文介绍了一种用于超导中子源直线加速器部分加速氢粒子的多室（β_g= 0.9，650 MHz）椭圆形超导射频腔的电磁设计研究。通过改变腔体的几何参数，对设计进行了优化，以获得最大可实现的加速度梯度，并在本文中描述了一个简单而通用的过程。对于优化的几何结构，我们已经研究了由腔支持的高阶模式，并估计了由于偶极模式的再生束分裂不稳定性的激发阈值电流。还对优化设计进行了洛伦兹力失调研究，并进行计算以找到加强环的最佳位置来补偿洛伦兹力失调。
2012-08-21 physics.acc-ph
First high gradient test results of a dressed 325 MHz superconducting single spoke resonator at Fermilab
一个新的超导RF腔测试设备已在费米实验室投入使用，并首次测试了325 MHz，β = 0.22的超导单辐腔，该腔配有氦护套和原型调谐器。该设施的描述和结果的全梯度，CW腔测试与高Qext驱动耦合器的报告。对Q病和外加磁场的敏感性进行了研究。将结果与在氢气脱气和焊接到氦气夹套中之前获得的裸腔结果进行比较。
2012-02-07 physics.acc-ph
Cathodes and Shape Modification of Cavity for DESY Superconducting Photoinjector
本文报告了DESY L波段超导光阴极注入器腔体的阴极方案与形状改进，通过优化腔体几何结构以降低阴极开口附近电场，从而提升高梯度运行性能。
2025-07-02 physics.acc-ph
Status of Superconducting RF Linac Development for APT
本文介绍了美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的高电流超导射频直线加速器的研制进展，该加速器是为美国加速器氚生产项目（APT）设计的。APT直线加速器设计包括CW超导RF高能量部分，跨越211至1030 MeV的能量范围，并在700 MHz的频率下工作，具有两个恒定的β部分（β为0.64和0.82）。在过去的两年里，我们已经朝着建立一个beta为0.64的低温恒温器的方向发展。完成了5单元超导腔和210kW功率耦合器的设计。我们计划于2000年9月开始组装低温卫星。在本文中，我们提出了一个概述的状态，我们的发展努力和报告的结果腔和耦合器测试程序。
2000-08-17 physics.acc-ph
Superconducting Low-beta Nb$_3$Sn Cavity for ATLAS and Future Ion Accelerators
本研究开发了一款用于ATLAS及未来离子加速器的Nb₃Sn镀膜低β超导射频腔，射频损耗较同频铌腔低一个数量级，峰值表面磁场达105 mT，并解决了脆质Nb₃Sn腔的机械调谐难题。
2025-10-03 physics.acc-ph
Study of Beam Diagnostics with Trapped Modes in Third Harmonic Superconducting Cavities at FLASH
通过加速腔的离轴光束在其它高阶模（HOM）中激发偶极模。这些模式具有线性依赖于横向光束偏离腔轴。因此，它们可用于监测腔内的光束位置。FLASH的三次谐波超导腔的第五偶极通带具有捕获在每个腔中的模式，并且不通过相邻的束管传播，而大多数其他腔模式则通过相邻的束管传播。这可以实现在各个腔中的射束位置测量。本文研究了在三次谐波腔组件中使用第五偶极带进行光束准直的可能性。有和没有梁激励的模拟和测量。各种分析方法的使用和比较。观察到HOM信号与光束位置的良好相关性。
2011-09-10 physics.acc-ph
On the Electromagnetic Design of a Beta_g= 0.61, 650 MHz Superconducting Radiofrequency Cavity
介绍了印度散裂中子源（ISNS）项目中Beta_g = 0.61多单元超导射频腔的电磁设计计算。使用逐步的一维优化技术来优化中间单元的几何形状。这之后是端单元的优化，这是为了实现所需的场平坦度，以及避免捕获高阶模式。还计算了由偶极模激发的再生束分裂不稳定性的阈值束流，然后计算了尾流场并估计了其影响。文中重点介绍了与中β_g腔和高β_g腔的设计计算有关的具体问题。最后，研究了静态和动态洛伦兹力失谐量（LFD），并在此基础上优化了腔体的刚度设计。
2013-11-12 physics.acc-ph
Analytical Solution to the Transient Beam Loading Effects of the Superconducting Cavity
瞬态束流加载效应是超导加速器中的关键问题之一，需要仔细研究。分析的核心问题是获得瞬时束流加载下腔电压的时间演化规律。为了简化问题，描述腔电压行为的二阶常微分方程被直观地简化为一阶常微分方程，借助于两个缺乏有效性证明的临界近似。在本文中，有效性的数学检查在一些特定的情况下，从而在一个标准的简化。一般采用数值方法求解腔电压近似方程，本文提出在驱动项采用阶跃函数近似的情况下，也可以用解析方法求解。利用腔电压的解析解，可以解析地计算出腔的瞬态反射功率和束团中心粒子的能量增益。的阶跃函数近似的有效性的驱动项检查直接评估。最后将解析结果与数值结果进行了比较。
2017-06-30 physics.acc-ph
Superconducting RF cavity R&D for future accelerators
高β超导射频（SRF）椭圆腔正在为几个加速器项目开发，包括X项目，欧洲XFEL和国际直线对撞机（ILC）。费米实验室最近建立了一个广泛的基础设施，为未来的加速器SRF腔的研发，包括腔表面处理和测试和腔组装成低温模块。本文综述了近年来世界各国在SRF腔体研究与开发方面所做的努力，以及费米实验室SRF腔体研究与开发在全球项目背景下的进展。
2009-10-22 hep-ex physics.acc-ph
Multi-mode Analysis of Surface Losses in a Superconducting Microwave Resonator in High Magnetic Fields
本文提出一种多模态分解方法，揭示了NbTi超导射频腔在强磁场中品质因数退化主要源于垂直于磁场的端盖表面，为ADMX等实验采用混合SRF腔替代铜腔提供了可能。
2022-08-24 physics.acc-ph
SNS Superconducting Cavity Modeling -Iterative Learning Control
SNS SRF系统使用脉冲束操作。为了使SRF系统跟踪重复参考轨迹，设计了一个反馈和一个前馈控制器。反馈控制器的作用是保证闭环系统的稳定性，前馈控制器的作用是提高系统对重复参考轨迹的跟踪性能和抑制重复干扰。随着迭代次数的增加，误差减小。
2000-08-18 physics.acc-ph
Eigenmode Simulations of Third Harmonic Superconducting Accelerating Cavities for FLASH and the European XFEL
三次谐波九细胞腔（3.9 GHz）的FLASH和欧洲XFEL进行了研究，使用计算机代码CST微波工作室进行模拟。本文研究了理想腔体中双极、偶极、四极和六极模的能带结构。比较了九胞结构和腔中胞结构的高阶模。计算了这些本征模的R/Q。
2012-06-13 physics.acc-ph
Experiments On A Conduction Cooled Superconducting Radio Frequency Cavity With Field Emission Cathode
为了实现安培级电子束加速器，脉冲输送速率需要比几千赫兹量级的典型光注入器重复速率高得多。在这里，我们提出了一个注入器，它可以在原则上，产生电子束在相同的速率作为工作的RF频率。工作在CW模式并在其高轴向电场区域容纳场发射元件的传导冷却超导射频（SRF）腔可以是产生高重复率电子聚束的可行方法。在本文中，我们报告的发展和实验的传导冷却铌锡腔与铌杆打算作为场发射体的支持。初始实验表明平均加速梯度为0.4 MV/m，相当于峰值梯度3.2 MV/m。测得的RF腔品质因数为1.4 x 108，略高于我们的目标。所实现的场梯度受到相对低的输入RF功率以及外部电源与RF腔之间的不良耦合的限制。在理想耦合的情况下，场梯度可以高达0.6 MV/m，仍然低于我们的目标约1 MV/m。
2022-09-12 physics.acc-ph
Temperature Mapping on a Niobium-Coated Copper Superconducting Radio-Frequency Cavity
本研究开发接触测温温度映射系统，获取镀铌铜超导射频腔温度图以研究性能退化机制，并首次报告1.3 GHz腔温度图及射频性能，发现意外冷区为改进热耗散与腔性能提供新见解。
2023-05-16 physics.acc-ph
Influence of material parameters on the performance of niobium based superconducting RF cavities
研究了铌基超导射频腔性能受材料参数的影响，发现纯度规范可能过于严格，且低纯度材料可适用于特定应用。
2018-02-05 physics.acc-ph
Studies of LL-type 500MHz 5-cell superconducting cavity at SINAP
通过优化设计、拉深和电子束焊接、表面处理和垂直测试，成功研制了一台500 MHz大束流口径低损耗（LL）型5室超导铌谐振腔样机。采用扩束管传输的方法，优化了基模的性能，抑制了高阶模的传播。表面处理包括机械抛光、缓冲化学抛光和超纯水高压冲洗等，以保证完美的内表面状态。垂直测试结果表明，在4.2 K时，加速电压大于7.5 MV，品质因数优于1E9。在测试过程中没有发现明显的微电子效应和场致发射。然而，当磁场增加到略高于7.5 MV时发生了失超，这限制了腔的性能。
2014-08-22 physics.acc-ph
Field-dependent surface resistance of a superconducting RF cavity caused by surface impurity
由于表面电阻随场的变化而引起的Q斜率问题一直困扰着人们。本文将谐振腔的Q斜率与表面处理联系起来，提出了一个表面杂质模型来解释谐振腔表面电阻随场的变化。十八个空腔测试结果进行了分析，以检查模型。这些腔体通过不同的配方进行处理：氮掺杂; BCP和HF冲洗;具有120°C烘烤的EP;以及没有120°C烘烤的EP。这些空腔的性能通常由空腔品质因数与加速梯度或表面磁场曲线（Q 0与Eacc或Q 0与B）的关系表示，包括所有类型的Q斜率，例如低场Q斜率、中场Q斜率和反Q斜率。数据拟合相当成功;拟合结果将显示出来。该模型可用于评价表面处理的有效性。最后讨论了高Q值高梯度SRF腔的制作方法。
2015-08-17 physics.acc-ph
Beam dynamics study of the high-power electron beam irradiator using niobium-tin superconducting cavity
KEK开展带Nb₃Sn超导腔的10MeV/50mA紧凑型辐照加速器束流动力学研究，通过多参数同步优化抑制束流损失至ppm级，解决低初始能量、参数关联及空间电荷效应带来的无损失传输难题，为装置设计提供依据。
2024-04-12 physics.acc-ph
Status and Plans for a Superconducting RF Accelerator Test Facility at Fermilab
先进超导试验加速器（ASTA）正在费米实验室建造。现有的新μ子实验室（NML）大楼正在为该设施进行改造。加速器将包括一个电子枪，注入器，由3个TTF型或ILC型低温模块组成的束加速部分，用于测试诊断和进行各种束测试的多个下游束线，以及一个高功率束流收集器。完成后，据设想，该设施最初将能够产生750 MeV的电子束与ILC束强度。最近完成了对该设施的扩建，将有能力将加速器升级到1.5 GeV的总束流能量。在ASTA设施附近还建造了两座新建筑，以容纳新的低温工厂和多个超导RF（SRF）低温试验台。除了测试加速器组件外，该设施还将用于测试未来SRF加速器（如ILC和Project-X）的RF功率系统、仪器和控制系统。本文介绍了该设施的现状和总体规划。
2013-01-29 physics.acc-ph
Status of Higher Order Mode Beam Position Monitors in 3.9 GHz Superconducting Accelerating Cavities at FLASH
高次模（HOM）束流位置监测器（BPM）正在开发的3.9 GHz的三次谐波超导加速腔在FLASH。可以利用基于偶极分量的束激励HOM来确定腔中的横向束位置。用于HOM抑制的现有耦合器提供必要的信号。诊断原理类似于腔BPM，但在直线加速器上不需要额外的真空仪器。3.9 GHz腔体的HOM-BPM的挑战在于由低温模块ACC 39中的四个腔体中的大多数HOM的耦合引起的密集HOM频谱。使用频谱分析仪和具有各种数据分析技术的定制测试电子设备对具有特别有前途的诊断功能的HOM进行了评估，重点是数据简化。选择5GHz范围内的多腔模式，以提供整个模块上的全局位置，具有优异的分辨率（~20 μ m）而在9 GHz区域中的捕获模式提供了具有可比分辨率（~50 μ m）的每个腔中的局部位置。一个类似的HOM-BPM系统已计划用于欧洲XFEL 3.9 GHz模块，其中包括八个腔。本文综述了FLASH中3.9GHz腔HOM-BPM的研究现状和发展前景。
2013-05-22 physics.acc-ph
Mechanical analysis of a $β=0.09 $ 162.5MHz taper HWR cavity
北京大学研制了一台频率为162.5MHz，\b{eta}为0.09的超导锥形半波谐振器，用于强流质子（$\sim$ 100mA）和$D^{+}$（$\sim$ 50mA）的加速。完成了腔体的射频设计。在此，我们提出的力学分析的腔，这也是一个重要方面，超导腔的设计。本文分析了由束池氦气压力和洛伦兹力引起的频率偏移，以及沿束轴方向变形腔的调谐。
2015-07-17 physics.acc-ph
HOM-Damping Studies in a Multi-Cell Elliptical Superconducting RF Cavity for the Multi-Turn Energy Recovery Linac PERLE
本文针对多周向能量回收直线加速器PERLE的5单元椭圆超导射频腔，分析优化了多种同轴HOM耦合器设计，通过仿真验证了宽带阻尼性能与热行为，确保高效提取HOM功率以抑制束流不稳定性和低温热负载。
2024-09-20 physics.acc-ph
A Study of Dynamic Lorentz Force Detuning of 650 MHz βg= 0.9 Superconducting Radiofrequency Cavity
超导腔的窄带宽使得在高梯度加速器脉冲模式运行的情况下，对动态洛伦兹力失谐及其补偿的研究是必不可少的。本文对这种失谐进行了研究，并提出了一种通过适当插入单元间加强筋对5个单元650 MHz βg= 0.9椭圆超导腔进行优化设计的方法，该腔将用于印度Spinning中子源项目的1 GeV H-直线加速器的高能段。本文提出了一种序贯设计方法，该方法从研究静态洛伦兹力失谐量和可调性开始，并通过瞬态结构动力学计算找出结构模态和相关的动态失谐量。开发的方法是一般性的，可以用于任何几何形状的三维模型。本文的工作对于优化设计任意形状的超导射频腔体以抵抗动态洛伦兹力失谐具有重要意义。
2013-10-21 physics.acc-ph
Detuning related coupler kick variation of a superconducting nine-cell 1.3 GHz cavity
超导TESLA型腔被广泛用于加速长聚束串中的电子，例如在高重复率自由电子激光中。TESLA腔中装有两个高次模耦合器和一个基波功率耦合器（FPC），它们打破了腔的轴对称性。因此，通过的电子经历轴向不对称的耦合器反冲，这取决于耦合器处的横向束位置和射频相位。由此产生的发射度稀释已在文献中详细研究。然而，由FPC引起的反冲明确地取决于耦合器处的前向行波与后向行波的比率，这很少受到关注。本文的目的是提出一种新的方法，分离的驻波和反射依赖部分的场扰动的离散耦合器踢的概念。特别注意的是针对FPC天线的穿透深度的作用，这决定了加载的腔体的品质因数。开发的光束传输模型进行比较，专门的实验在FLASH和欧洲XFEL。所观察到的横向耦合和失谐相关的耦合器反冲变化与模型符合得很好。最后，预期的轨道变化，由于耦合器反冲变化在欧洲XFEL的调查和数值研究的结果。
2018-04-07 physics.acc-ph
Precision Vector Control of a Superconducting RF Cavity driven by an Injection Locked Magnetron
本文提出的技术能够在窄带设备中调节射频幅度和相位，例如由恒定功率输出设备（即磁控管）驱动的超导RF（SRF）腔。与当前的RF功率系统技术相比，将低成本高效率磁控管用于加速器RF功率系统的能力（具有严格的矢量调节）在构造和操作成本方面呈现出显著的成本节省。实验研制了一个工作在2.45 GHz的连续波系统。注入锁定磁控管的矢量控制已被广泛测试，并以SRF腔作为负载。幅度动态范围为30 dB，幅度稳定性为0.3% r.m.s，相稳定性为0.26度r.m. s。已经被证明了。
2014-11-21 hep-ex physics.acc-ph
First demonstration of a cryocooler conduction cooled superconducting radiofrequency cavity operating at practical cw accelerating gradients
我们展示了实际的加速梯度超导射频（SRF）加速器腔与制冷机传导冷却，冷却技术，不涉及传统的液氦浴的复杂性。首先提出了一种能够传导冷却椭圆单元SRF腔的设计。实现这种设计，一个单一的细胞650 MHz的Nb 3Sn腔耦合使用高纯度铝热链接到4 K的脉冲管制冷机产生加速梯度高达6.6 MV/m，在100%的占空比。实验是在一个简单的真空容器中进行的，完全没有循环液体制冷剂的腔室制冷机组件。我们预计，这种低温冷却技术将使SRF技术访问感兴趣的加速器研究人员谁缺乏访问全栈氦低温系统。此外，该技术可以导致基于SRF的紧凑型高平均功率电子束源，用于环境保护和工业应用。这种SRF紧凑型加速器的概念。
2020-07-08 physics.acc-ph physics.ins-det
Multi-metallic conduction cooled superconducting radio-frequency cavity with high thermal stability
超导射频腔常用于现代粒子加速器的应用和基础研究。这种腔体通常由高纯度的大块Nb制成，并由温度约为2 K的液氦浴冷却。操作具有液氦制冷机的粒子加速器的尺寸、成本和复杂性使得当前的腔技术不利于在工业型加速器中使用。我们研制了一个1.495~GHz的多金属椭圆腔，由制冷机传导冷却。该腔在暴露于射频场的内表面上具有~2 $μ$ m厚的Nb $_3$ Sn层，该层沉积在~3 mm厚的本体Nb壳和本体Cu壳上，该本体Cu壳通过电镀沉积在外表面上，厚度为$\geqslant 5$ mm。使用1.27 cm厚的螺栓固定Cu板将腔赤道热连接到4.2 K下标称容量为2 W的Gifford-McMahon制冷机的第二级。腔体最初在4.3 K的液氦中进行了测试，并达到了~36 mT的峰值表面磁场，品质因数为$2\times 10^9$。由低温冷却器冷却的腔体实现了~29 mT的峰值表面磁场，相当于6.5 MV/m的加速梯度，并且能够在腔体中以高达5 W的耗散连续工作1 h而没有任何热击穿。这一结果代表了超导加速器腔技术的范式转变。
2020-01-31 physics.acc-ph physics.ins-det
Temperature Measurement on Copper Surfaces for Superconducting Thin Film Cavity Applications
针对铜基底SRF薄膜腔的热损失与性能退化问题，本文研究液氦温度下铜表面温度测量及热交换协调方法，证明表面工程化可改善传热并提升腔性能。
2023-04-27 physics.acc-ph physics.ins-det
Low temperature laser scanning microscopy of a superconducting radio-frequency cavity
研制了一种低温激光扫描显微镜装置，首次获得了超导射频铌谐振腔内表面电阻的二维分布图。这允许识别表面电阻的非均匀性，其空间分辨率比早期方法好约一个数量级，并且在3.3 GHz下的表面电阻分辨率为~ 1微欧姆。当激光功率为240 mW，调制频率为1 Hz时，获得了约10 dB的信噪比。该装置的各个组成部分，实验过程和结果中详细讨论了这方面的贡献。
2012-01-25 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Superconducting radio-frequency cavity fault classification using machine learning at Jefferson Laboratory
Jefferson Laboratory（杰斐逊实验室）；Old Dominion University（奥多明尼昂大学）
我们报告的机器学习模型分类C100超导射频（SRF）腔故障在连续电子束加速器设施（CEBAF）在杰斐逊实验室的发展。CEBAF是一个连续波循环直线加速器，利用418个SRF腔，通过5次通过将电子加速到12 GeV。其中，96个腔（12个低温模块）设计有数字低电平RF系统，配置为腔故障触发低温模块中8个腔中每个腔的17个RF信号的波形记录。主题专家（SME）能够分析收集的时间序列数据，并确定八个空腔中的哪一个首先发生故障，并对故障类型进行分类。这些信息用于发现趋势并战略性地部署有问题的低温模块的缓解措施。然而，手动标记数据是费力且耗时的。通过利用机器学习，已经实现了对违规腔体的近实时（而不是事后）识别和对故障类型的分类。我们讨论了ML模型在最近的物理运行中的性能。结果表明，空洞识别和故障分类模型的准确率分别为84.9%和78.2%。
2020-06-11 cs.LG physics.acc-ph
Intrinsic Quality Factor Extraction of Multi-Port Cavity with Arbitrary Coupling
推导了任意耦合多端口微波谐振腔和非理想测试夹具的本征品质因数的S参数表达式。具体为超导加速器腔所获得的表达式的实际精度限制进行了评估分析和仿真软件。所得到的公式可用于直接从校准的S参数测量中提取正常导电和超导腔的本征品质因数。
2020-11-03 physics.acc-ph physics.ins-det
Status of the ILC Main Linac BPM R&D
介绍了高分辨率冷束流位置监测器（BPM）和相关读出电子学的研究与发展活动的现状。两种不同的BPM探测器概念，将被附加到SC四极杆和位于ILC cryomoplant内部，目前正在研究中：一个谐振偶极模腔式BPM拾取器，在费米实验室开发，和再入谐振同轴波导BPM，由CEA-Saclay设计。虽然1.5 GHz偶极模腔BPM仍处于研发阶段，但再入BPM已经通过了第一次波束测试，包括其读出系统。此外，LAPP集团正在开发耐辐射数字读出系统，该系统在CLIC测试设施（CTF）进行测试。
2009-02-17 physics.acc-ph physics.ins-det
Flux pinning characteristics in cylindrical ingot niobium used in superconducting radio frequency cavity fabrication
本文给出了用于超导射频（SRF）谐振腔制造的圆柱形大块大颗粒（LG）和细颗粒（FG）铌样品的直流磁化强度和穿透深度测量结果。表面处理包括电解抛光和低温烘烤，因为它们通常应用于SRF腔。磁化强度数据拟合使用修改的临界状态模型。临界电流密度Jc和钉扎力Fp的计算从磁化数据和它们的温度依赖性和场依赖性。与FG样品相比，LG样品具有较低的临界电流密度和钉扎力密度，这意味着较低的磁通捕获效率。这种效应可以解释LG腔中经常观察到的剩余电阻值低于FG腔。
2012-01-18 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Error analysis of vertical test for CEPC 650 MHz superconducting radio-frequency cavity
本文针对CEPC 650 MHz超导射频腔垂直测试进行误差分析，通过标量情形下的计算得到Eacc不确定度约3%、Q0不确定度小于5%，验证了测试结果的高精度和可靠性。
2024-06-09 hep-ex physics.acc-ph
Significant improvement of the lower critical field in Y doped Nb: potential replacement of basic material for the radio-frequency superconducting cavity
针对纯铌SRF腔下临界场限制加速性能的问题，制备了钇掺杂铌合金，实现Hc1 30%-60%的提升，揭示其物理机制，为SRF腔材料革新提供可能。
2023-06-12 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Estimation of superconducting cavity bandwidth and detuning using a Luenberger observer
本文提出用Luenberger观测器在原生采样率下估计超导腔带宽与失谐，无需显式滤波，增益可调，利于连续波直线加速器运行。
2025-07-10 cs.SY eess.SY physics.acc-ph
