On Resonant Multi-Bunch Wakefield Effects in Linear Accelerators with Dipole Mode Detuning
在这份报告中，我们探讨共振多聚束，横向尾场效应的直线加速器中的加速器结构的偶极模式已失谐。
2001-01-27 physics.acc-ph
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
2013-09-03 physics.acc-ph
Stable bunch trains for plasma wakefield acceleration
只有当所有的带电粒子束都处于尾流场的聚焦和减速阶段时，一串短的带电粒子束训练才能有效地驱动强等离子体尾流场通过长的传播距离。这是可能的等距束列，但需要束电荷增加沿训练和等离子体频率高于束重复频率。
2017-11-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
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。
2017-12-08 physics.acc-ph
White Paper: AWAKE, Plasma Wakefield Acceleration of Electron Bunches for Near and Long Term Particle Physics Applications
基于等离子体的加速器在过去二十年中取得了显著的进展。它们独特的特性使它们成为可以彻底改变科学和应用领域的工具。AWAKE利用高能量相对论质子束的可用性，在足以产生数百GeV至TeV电子束的距离上驱动单个等离子体中的大振幅尾场（$\sim$ GV/m）。
2022-03-18 physics.acc-ph
Experimental observation of plasma wakefield growth driven by the seeded self-modulation of a proton bunch
本文测量了相对论质子束团在等离子体中驱动的横向尾场效应，等离子体密度分别为$2.1\times10^{14}$和\unit [ $7.7\times10^{14}$ ]{electrons/cm $^3$ }。我们发现，这些尾场周期性散焦质子束本身，一致的种子自调制过程的发展。我们表明，散焦增加沿束和沿等离子体通过使用时间分辨和时间积分测量的质子束横向分布。我们评估了横向尾场振幅，结果表明它们超过了其种子值（\unit [ $<$ 15]{MV/m}），并达到了\unit [300]{MV/m}以上。所有这些结果证实了种子自调制过程的发展，外部注入的低能量和加速的电子多GeV的能级的必要条件。
2018-11-22 physics.acc-ph
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。
2012-12-25 physics.acc-ph
Theory of wakefields excited by an off-axis drive bunch in a plasma-dielectric waveguide
建立了离轴束团注入情况下驱动电子束团在等离子体介质加速结构中激发尾场的线性理论。所研究的结构是一个圆形的介质加载金属波导与带电粒子的通道，充满均匀的冷等离子体。导出的理论被用来调查数值聚束激发尾场分量的空间分布，它的作用在驱动和见证聚束。
2021-12-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental Study of Wakefields Driven by a Self-Modulating Proton Bunch in Plasma
实验研究了等离子体中高度相对论性质子束团自调制时的纵向和横向尾流场。我们发现尾波场的增长和振幅随着种子振幅的增加以及等离子体中的质子束团电荷的增加而增加。我们研究横向尾场使用的最大半径的质子束分布测量屏幕上下游的等离子体。我们通过外部注入电子并测量其最终能量来研究纵向尾场。测量结果与理论和数值模拟预测的趋势一致，验证了我们对自调制发展的理解。实验是在先进尾场实验（AWAKE）的背景下进行的。
2020-07-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Effect of plasma inhomogeneity on plasma wakefield acceleration driven by long bunches
数值研究了等离子体不均匀性对自调制质子束团和加速电子的影响。其主要影响是尾波场波长的变化，这将导致相移和加速粒子的损失。这种效应对长粒子束驱动的等离子体尾场加速器的密度均匀性提出了严格的限制。横向双流不稳定性，转换成一个训练的微束的长束是不太敏感的密度不均匀性比加速粒子。束自由地穿过密度增加的区域并与密度减小的区域相互作用。
2012-05-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Impact of short-range wakefields from radio-frequency cavity resonant modes on bunch lengthening
本文研究了射频腔谐振模式短程尾场对高束团电荷量下束团拉伸的不利影响，利用合肥先进光源和 PETRA-IV 参数证明该尾场会显著削弱拉伸效果，并发现特定谐波腔设置下存在双平衡束团分布，强调新一代光源谐波腔优化必须纳入短程尾场。
2025-02-10 physics.acc-ph
Future colliders based on a modulated proton bunch driven plasma wakefield acceleration
最近的模拟表明，一个自调制的高能质子束团可以激发一个大幅度的等离子体尾场，并通过一个长的等离子体通道，在一个单级加速外注入的电子束团的能量前沿。在此基础上，未来的对撞机，无论是电子-正电子直线对撞机（e+-e-对撞机）或电子-强子对撞机（e-p对撞机）可以设想。在本文中，我们讨论了一些关键的设计问题的e+-e-对撞机和高能e-p对撞机，基于现有的基础设施的欧洲核子研究中心加速器复合体。
2012-05-31 physics.acc-ph
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。
2012-03-10 physics.acc-ph
Excitation of two-dimensional plasma wakefields by trains of equidistant particle bunches
负责伸长的等离子体波周期的非线性效应进行了数值研究，重点是二维的波。发现了波和驱动器失谐对尾流场振幅的限制。
2013-07-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Longitudinal single-bunch instabilities driven by coherent undulator radiation in the cavity modulator of a steady-state microbunching storage ring
最近提出了一种基于稳态微聚束的储存环运行机制，该机制包含一个激光腔调制器，为循环微聚束提供纵向聚焦。本文分析了相干波荡器辐射对纵向单束团多圈集体动力学的影响，探讨了一种新的可能的不稳定性机制。我们制定的多匝运动方程的单个微束团作为两套差分方程的调制器和在剩余的存储环。色散方程可以通过引入波荡器平均相空间坐标得到。预测的不稳定性增长率显示出合理的协议与数值逐圈跟踪模拟提供的基本假设的有效性。该分析为研究相干波荡器辐射驱动的腔调制器多匝不稳定性提供了一定的理论依据。这种新的不稳定性机制和罗宾逊不稳定性在传统的基于射频的存储环之间的差异进行了讨论。
2022-05-31 physics.acc-ph
Trapping, Compression and Acceleration of an Electron Bunch in the Nonlinear Laser Wakefield
本文提出并考虑了一种激光尾场加速方案，即当激光脉冲前有一束相对稀少的长束非相对论性或弱相对论性电子时。本文研究了在一维尾流场和三维激光尾流场中等离子体通道中测试电子的运动。结果表明，聚束被捕获，有效地压缩在纵向和横向方向上，并加速到超相对论能量的尾场的第一个加速最大值的区域。加速的聚束具有比等离子体波长小得多的尺寸和相对小的能量扩展。
2001-10-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield acceleration of self-injected bunch in a conical plasma channels
针对激光尾场加速中自注入粒子束因超驱动速度移出最大加速相位的问题，提出采用锥形渐变通道通过缩小气泡尺寸同步束与尾波相位，所得相关参数变化关系可为后续研究提供参考。
2025-09-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Wakefield Acceleration with a Modulated Proton Bunch
研究了通过调制长质子束团可以获得的等离子体尾波场振幅。我们发现，在长聚束的限制相比，等离子体波长，加速场的强度是成正比的驱动聚束中的粒子数和成反比的横向聚束尺寸的平方。利用现有质子加速器的参数对标度律进行了详细的模拟测试和验证，并实现了大电场，达到1 GV/m的LHC聚束。在这种情况下，发现超过6 TeV的测试电子的能量增益。
2011-05-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beam-Driven Systems, Plasma Wakefield Acceleration
我们扩展了在CERN加速器学院关于等离子体尾场加速的先前论文集中发表的材料。该材料侧重于在短、窄束区中的等离子体尾场加速。在简要介绍了等离子体尾场加速器的基本原理后，我们描述了束流训练驱动的等离子体尾场加速器。然后，我们试图给出简单而直观的描述聚束自调制，发生时，聚束是长的，和电流的反射，发生时，聚束是宽的。自调制是一种利用现有的带有大量能量的聚束来驱动等离子体尾场的方法。在横向分裂可能破坏尾场产生和加速过程之前，电流偏转不稳定性对粒子束的宽度施加了限制。与前面的材料一样，我们展示了一些实验结果，这些结果表明，大部分物理现象都是在实验中观察到的。
2020-07-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Modulated Electron Bunch with Amplitude Front Tilt in an Undulator
在以前的论文中，我们讨论了微聚束电子束的物理踢的校正磁铁的偶极场通过描述相干波荡器辐射踢后的运动学。我们证明了光的像差效应为理解偶极磁体引起的相干波荡器辐射偏转等现象提供了基础。我们说明了这一事实，通过检查下的稳态假设，这是一个谐波时间依赖性的操作的XFEL。我们认为，在这种特殊情况下，微聚束前倾角没有客观意义;换句话说，没有实验可以区分电子束是否具有微聚束前倾角。在本文中，我们扩展我们的考虑与有限的电子束持续时间，或SASE模式的操作与时间相关的现象。我们把我们的注意力集中在时空扭曲的X射线脉冲。时空耦合自然地出现在相干波荡器辐射背后的反冲，因为偏转过程涉及到一个倾斜的聚束轮廓的介绍。聚束轮廓的这种倾斜导致辐射脉冲前倾斜，其等效于输出辐射的角色散。我们注意到，我们的确切结果可能是有用的新一代XFEL代码的开发人员交叉检查他们的结果。
2022-02-16 physics.acc-ph
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。
2023-11-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Transformer ratio enhancement at wakefield excitation in blowout regime in plasma by electron bunch with semi-gaussian charge distribution
利用2d3v程序LCODE，对相对论性电子束团在等离子体中的非线性尾场激发进行了数值模拟，电子束团的电荷分布为高斯分布，随电荷分布的增大而增大，然后急剧减小到零。考虑到尾流场的非线性，研究了束团内部最大加速场与最大减速场之比即Transformer比对尾流场加速的影响。在束团电荷恒定的情况下，研究了Transformer比和最大加速场与束团长度的关系。考虑到非线性尾场的长度随束团长度的增加而增加。结果表明，对于一定长度的束团，Transformer比达到最大值。由于聚束的分布和尾流场的非线性，Transformer比的最大值达到6。
2020-01-09 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Formation of Temporally Shaped Electron Bunches for Beam-Driven Collinear Wakefield Accelerators
利用慢波结构或等离子体工作的束流驱动共线尾场加速器（CWA）在减小当代加速器尺寸方面具有很大的前景。在CWA中，带电粒子向高能量的可持续加速依赖于使用具有高度不对称的峰值电流分布和大能量啁啾的场生成相对论电子聚束。提出了一种新的方法来获得这样的束，并说明了粒子跟踪模拟支持的加速器设计。它已被证明，所需的粒子分布在纵向相空间中，可以得到没有准直器，给CWAs的就业机会，在应用中需要高重复率的操作。
2021-01-19 physics.acc-ph
Acceleration rate enhancement by negative plasma density gradient in multi-bunch driven plasma wakefield accelerator
本文提出在多束驱动的等离子体尾场加速器中引入负等离子体密度梯度，通过仅调节驱动束与波的相对相位并保持波相位稳定，从而在有限长度内提升被加速束的能量增益。
2024-11-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
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。
2018-02-25 physics.acc-ph
Dynamics of Femtosecond Electron Bunches
在激光尾流场加速器中，一束持续时间为等离子体波周期量级的短脉冲激光将激发出异常强的等离子体尾流波（激光尾流场）。最近关于激光尾场加速的实验[Nature（London）431，p.535，p.538，p.541（2004）]证明了具有百分之几数量级的相对低能量扩展的超短（具有几飞秒的持续时间）相对论性电子聚束的产生。我们研究了这种聚束在真空和激光尾流场中的动力学。结果表明，在这两种情况下，强大的聚束动力学已经在几毫米的传播距离。在真空中，束团半径和发射度迅速增长。后者是一群人的可聚焦性。我们发现，当飞秒束团在通道引导的激光尾流场中加速时，对于实际的束团长度，束团长度近似守恒。然而，在电子感应加速器频率的扩展导致快速电子感应加速器相位混合在轴上注入的聚束包络。当束团离轴注入激光尾流场中时，束团退相干导致束团归一化发射度的显著增加，在某些情况下，加速后束团的能量扩展也会增加。我们还讨论了一种可能的两级激光尾场加速器。
2007-08-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Excitation of bulk and surface wakefields by a relativistic electron bunch in plasma of semiconductors and semimetals
研究了半导体和半金属等离子体中相对论电子束团激发的体尾波场的时空结构。结果表明，这些尾场由纵向等离子体激元场和切伦科夫电磁辐射场组成，切伦科夫电磁辐射是半导体或半金属波导的一组本征电磁波。在具有轴向真空通道的波导中出现了表面等离子体激元的分支。研究了相对论电子束团尾流激发表面等离子体激元的过程。确定了激励尾流表面波的强度。
2021-02-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield assisted bunch compression in storage rings
针对储存环中数十皮秒束团限制太赫兹超辐射频谱的问题，本文提出利用无源波纹或介质结构产生的自尾场压缩并整形束团，数值验证了自洽稳态。
2023-04-27 physics.acc-ph
Ponderomotive scattering of an electron-bunch before injection into a laser wakefield
为了激光尾流场加速的目的，事实证明，比等离子体波长长的电子聚束的注入也可以产生具有相对低的能量扩展的加速的飞秒聚束。这是非常令人感兴趣的，因为可以提供这样的注入聚束，例如，最先进的光电阴极射频枪在这里，我们指出，当电子束团注入尾流场中，重要的是要考虑的有质动力散射的注入聚束的激光脉冲在真空区位于前面的等离子体。在注入的聚束的低能量下，这种散射导致收集效率的显著下降。通过较低强度的激光脉冲和相对高的注入能量可以达到较大的收集效率。我们还估算了注入电子的最小俘获能和俘获束团的长度。
2006-07-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Multi-proton bunch driven hollow plasma wakefield acceleration in the nonlinear regime
质子驱动的等离子体尾场加速已经在模拟中被证明能够在单个阶段中将粒子加速到能量前沿，但其潜力受到目前可用的质子束比等离子体波长长几个数量级的事实的阻碍。幸运的是，质子微聚束允许共振驱动等离子体波。在本文中，我们提出了使用一个中空的等离子体通道多质子束驱动等离子体尾场加速，并证明它使操作在非线性制度和共振激发强等离子体波。这种新的制度还涉及用于加速束的中空通道（诸如发射度保持和均匀加速场）和用于驱动束的稳定减速的长桶的有益特征。在等离子体趋肤深度、驱动器半径、空心通道半径和微聚束周期之间的适当比例下，获得了该区域。
2017-10-10 physics.acc-ph
Effect of transition radiation and dispersion spreading at achievement of a large transformer ratio of driver-bunch energy into wakefield in a dielectric resonator accelerator
本文讨论了在双注正负电子介质谐振腔对撞机中，束团注入时的轮廓序列情况下，增大Transformer比TR的可能性。与前面考虑的波导情况不同，在波导情况下，TR等于对总尾波场有贡献的序列束的加倍数量，并且受到群速度效应的限制，在谐振器中不存在这种限制。对于TR谐振腔的推导，与聚束数成比例，以及在波导中，聚束电荷的比率被选择为等于1：3：5：......，束团长度等于波长的一半，束团间距是波长的倍数。通过数值模拟研究了渡越辐射和色散扩展对Transformer比的影响。
2019-12-27 physics.acc-ph
Roughness Tolerance Studies for the Undulator Beam Pipe Chamber of LCLS-II
我们研究了壁面粗糙度对LCLS-Ⅱ波荡器束管中尾流场诱导能量变化的影响。我们发现，壁粗糙度相当于均方根表面斜率为30 MR增加了总的感应能量的变化内的一堆（由于电阻壁尾流）由一个温和的20%。
2014-05-02 physics.acc-ph
Profiling and variation of laser pulse parameters as a way to preserve the stability of self-injected bunches during excitation of a wakefield in plasma
该研究针对等离子体尾场激发中自注入束团易因横向电子感应加速振荡损毁的问题，通过X射线激光脉冲链的参数整形与调控，找到了获得稳定高质量束团的参数，为解决该问题提供了可行方案。
2023-10-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
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。
2017-11-10 physics.acc-ph
Observation of Enhanced Transformer Ratio in Collinear Wakefield Acceleration
未来高能粒子加速器的一种方法是基于尾流场原理：领先的高电荷驱动聚束被用来激发加速结构或等离子体中的场，这反过来又加速了尾随的低电荷见证聚束。Transformer比R被定义为见证聚束的最大能量增益与驱动聚束的最大能量损耗的比。一般来说，对于两个光束沿相同轨迹穿过加速器的配置（共线尾流场加速）。已经提出了许多技术来克服Transformer比限制。我们在这里报告的斜坡聚束训练（RBT）技术，其中介质加载波导被用作加速结构的第一个实验研究。单个驱动聚束被两个聚束取代，其中电荷比为1：2.5，并且基模的波长间隔为10.5。在该实验中，获得了比单个驱动聚束情况下平均测量的Transformer比增强1.31倍。
2007-03-01 physics.acc-ph
Parameters for a 30 GeV Undulator Test Facility in the FFTB/LCLS
的参数为30 GeV的测试光束概述使用的FFTB隧道中的LCLS最终将被安置在一个波荡器。有人建议使用SLAC直线加速器和阻尼环在其目前的操作模式PEP II注入，其中30 GeV的光束也提供了10赫兹的FFTB。在直线加速器中增加第二束团压缩器可以获得高峰值电流。为了使束流压缩器中的同步辐射引起的发射度增长最小化，有必要将新的束流压缩器定位在线性加速器的低能端，就在阻尼环之后。束流压缩器是LCLS弯道式束流压缩器的复制品。这种测试光束将为测试LCLS波荡器部分提供令人兴奋的可能性，并提供独特的高亮度非相干X射线源，并开始开发LCLS实验站。该设施还将作为一个急需的加速器测试台，用于生产，诊断和调整非常短的束流，为LCLS在光注入器调试后做准备。
2001-04-14 physics.acc-ph
First measurement of energy diffusion in an electron beam due to quantum fluctuations in the undulator radiation
我们目前的测量切片能量扩散增长由于量子波动的波荡器辐射在欧洲X射线自由电子激光。该方法使用了最近安装的诊断尾场结构，这使得硬X射线波荡器后的纵向相空间的测量。首次测量了波荡器中的量子扩散效应，测量结果与理论预测符合得很好。
2022-08-15 physics.acc-ph
Acceleration of an electron bunch with a non-Gaussian transverse profile in a quasilinear plasma wakefield
束流驱动等离子体尾场加速器通常采用外部注入方案，以确保注入时束流质量可控。然而，外部注入的见证聚束可以呈现非高斯横向密度分布。使用粒子模拟，我们表明，共同的光束品质因数，如归一化RMS发射度和光束半径，不强烈依赖于初始的横向形状的见证光束。尽管如此，具有高峰值横向空间轮廓的射束可以在芯中实现总射束电荷的更高分数。当见证光束的横向动量分布具有峰值非高斯分布时，可以看到相同的效果。此外，我们发现，一个最初的非轴对称的光束变得对称，由于与等离子体尾场的相互作用，所以它不会造成不利的影响，为束流加速。
2022-08-09 physics.acc-ph
The Dielectric Wakefield Resonator Accelerator
我们报告的三通道，矩形，高梯度介质尾场加速器元件，这与共线圆柱形介质尾场设备，不遭受低Transformer比，并可能提供救济从光束分裂不稳定性的初步研究。当配置为谐振器（DWR）时，它可以由一系列适度电荷驱动聚束驱动。这种矩形“锁模”谐振器由三个通道组成，内衬低损耗的介质板：中央较宽的通道是驱动聚束通道，而两个相邻的窄通道用于加速电子和/或正电子聚束;这提供了一个有利的Transformer比。在从谐振器出口反射后，尾波场返回到谐振器入口的时刻，下一个聚束被注入谐振器入口。谐振器的长度也被选择为所需尾波场波长的一半的倍数。矩形几何形状允许谐振器中的尾波场的谐波的叠加。该装置的短长度及其平面配置应允许对射束分裂的管理，并且可以通过使用以$90^{\circ}$增量围绕$z$轴旋转的一系列DWR单元来动态地稳定长的驱动聚束训练。
2017-08-15 physics.acc-ph
Radial equilibrium of relativistic particle bunches in plasma wakefield accelerators
在等离子体尾场加速器的线性或弱非线性区域中，驱动粒子束很快与尾场达到径向平衡，这是第一次详细描述。结合解析关系、数值积分和第一性原理模拟，得到了平衡束流状态和自洽尾流场。在平衡态中，束流密度在轴附近强烈地达到峰值，束流半径沿着束流是恒定的，并且聚焦强度的纵向变化通过改变束流发射度来平衡。束粒子的横向动量分布依赖于观测半径，既不是可分的，也不是高斯分布。
2016-11-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Temporal evolution of longitudinal bunch profile in a laser wakefield accelerator
由于其超短的持续时间和峰值电流在kA范围内，激光尾场加速电子束团是有前途的驱动器，用于超快X射线产生的紧凑型自由电子激光器（FEL），汤姆逊散射或电子感应加速器源。在这里，我们提出了第一个单次拍摄，高分辨率的测量的纵向聚束轮廓，而无需事先假设的聚束形状。我们的方法允许复杂的功能，如多束结构，被检测。改变气体目标的长度，从而改变加速长度，使得能够评估加速过程期间的聚束轮廓演变。我们发现一个最小的聚束持续时间为4.2 fs（半高全宽），拍摄到拍摄的波动为11%均方根。我们的研究结果表明，激光能量耗尽后，从激光驱动的粒子驱动的尾场发生的过渡，与二次聚束的注入。由此产生的双聚束结构可能作为一个优雅的方法，驾驶员见证型实验，即允许一个非失相限制加速的二次聚束在等离子体加力阶段。
2014-06-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Flexible multi-bunch-length operation for continuous-wave x-ray free-electron lasers
本文提出在束团压缩器中采用偶极子-冲击器组合，实现连续波XFEL设施中逐束团灵活调节电子束团长度，并通过上海高重频XFEL参数的端到端模拟验证了其在不同波荡器线路上同时支持自放大自发辐射与外种子型FEL运行的可行性。
2024-04-30 physics.acc-ph
Resonant excitation of very high gradient plasma wakefield accelerators by optical-period bunch trains
使用周期性电子束聚束训练共振激发准非线性（QNL）区域中的等离子体尾流场与使用单个较高电荷聚束相比具有明显的优势。QNL机制中的共振激发可以使用每脉冲具有小电荷的非常低发射率的光束产生等离子体电子井喷：局部密度扰动是极其非线性的，实现总稀疏，但等离子体电子在等离子体频率下的共振响应被保留。这样的脉冲训练，具有等于等离子体周期的束团间距，可以通过反向自由电子激光聚束产生。为了实现与几微米的激光波长的共振，使用高等离子体密度，伴随着获得极大的尾场振幅的可能性，对于FACET-II参数接近1 TV/m。在这篇文章中，我们使用粒子模拟研究等离子体响应，光束调制的演变，以及遇到的不稳定性，出现时，使用聚束方案共振激发波在稠密的等离子体。
2020-03-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield Acceleration in a Layered Plasma Waveguide
National Science Center Kharkiv Institute of Physics and Technology（哈尔科夫物理与技术国家科学中心）
该研究提出了一种分层等离子体波导结构，用于改进等离子体wakefield加速器中束流的传输和加速性能，通过分析和数值模拟展示了其在同时加速和聚焦束流方面的潜力。
2026-01-12 physics.acc-ph
Plasma wakefield dynamics of self-generated electron bunch trains
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过激光驱动尾场加速器中的下坡注入产生具有周期性能量间隔的准单能电子束团，利用尾场的相对论性延长和相空间旋转实现能量压缩，并通过粒子模拟揭示其形成与演化机制。
2026-06-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Light As Diagnostic For Wakefields Driven By Developing Self-Modulation Of A Long Particle Bunch
本研究提出利用等离子体原子线辐射光诊断长质子束自调制驱动的尾场，设计了可设置不同位置和高度密度阶跃的新型蒸汽/等离子体源，模拟显示百分之几的密度阶跃可使束流在数百米等离子体中驱动GV/m级尾场。
2024-10-31 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Mapping charge capture and acceleration in a plasma wakefield of a proton bunch using variable emittance electron beam injection
在AWAKE第一次实验运行的第二阶段（2018年5月至11月）中，使用电子束探测和测试铷等离子体柱中的质子驱动尾场加速。在这项工作中，我们分析了整体的电荷捕获和拍摄到拍摄的再现性质子驱动等离子体尾场加速器与各种电子束注入参数。见证电子束的产生使用的RF枪配备了Cs2Te光阴极照射的可剪裁的超快深紫外（UV）激光脉冲。UV束光学系统的构造使得能够适当的横向束成形和控制其脉冲持续时间、大小和在光阴极上的位置，以及相对于在质子束中播种等离子体尾场的电离激光脉冲的时间延迟。可变光电阴极照明提供了所需的灵活性，以产生具有可变电荷、发射度和注入等离子体柱的轨迹的电子聚束。我们证明了电荷捕获率超过15%（40 pC的GeV加速电荷为385 pC注入电子束）在优化的电子注入条件下。
2022-06-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Proton Driven Plasma Wakefield Acceleration
等离子体尾场加速，无论是激光驱动的还是电子束驱动的，已经被证明具有很大的潜力。然而，如何扩展这些方法以使粒子达到TeV范围并不明显。本文讨论了质子束团驱动等离子体尾流场加速的可能性，并指出在一个加速级中有可能产生高能电子束。
2008-07-29 physics.acc-ph
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。
2014-11-06 physics.acc-ph
High-quality positrons from a multi-proton bunch driven hollow plasma wakefield accelerator
利用空心等离子体，多束团质子可以很好地驱动非线性等离子体尾流场，在保持束流质量的情况下将电子加速到能量前沿。然而，正电子的加速是不同的，因为加速结构强烈依赖于电荷。在保持小的归一化发射度和小的能量扩散之间存在差异。这是由于用于为多个质子束提供聚焦的等离子体电子稀释正电子束的冲突造成的。通过加载一个额外的电子束来排斥等离子体电子，同时稍微降低等离子体密度以使加速相位以有利于正电子束的斜率移动，正电子束可以被加速到400 GeV（驱动器能量的40%），能量扩展低至1%，并且很好地保持了归一化发射度。高质量高能正电子的成功产生为未来的前沿轻子对撞机铺平了道路。
2018-09-13 physics.acc-ph physics.plasm-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
Enhanced Harmonic Generation in Terahertz FELs: Influence of Pre-Bunching and Undulator Geometry on Spectral and Angular Emission
University of Tehran（德黑兰大学）；Alzahra University（阿尔扎拉大学）；University of Ottawa（渥太华大学）
研究通过理论和数值分析探讨太赫兹辐射发射，分析波荡器结构和束流剖面影响频谱特性，发现预压缩配置在谐波生成中表现最佳，但对能量展宽和等离子体效应敏感。
2026-04-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Analytical theory of coherent synchrotron radiation wakefield of short bunches shielded by conducting parallel plates
建立了由两块平行导电板提供屏蔽的相干同步辐射（CSR）阻抗的一般模型。该模型使我们能够很容易地再现所有以前已知的分析CSR唤醒，并扩展到以前没有探索的情况下的分析。它将阻抗的计算减少到沿梁的轨迹进行积分。新的分析结果推导出辐射阻抗屏蔽以下轨道：扭结，弯曲磁铁，摆动器的有限长度，和无限长的摆动器。所有的公式都用CSRZ计算机程序进行了数值模拟。
2016-01-15 physics.acc-ph
Time domain analysis of bunched e-beam tapering-enhanced superradiance at zero-slippage conditions
Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Ariel University（阿里埃勒大学）
研究在TES方案中，通过波导慢群速度模式避免辐射波包滑移，利用锥度化波荡器提取束团辐射能量，分析电场时域波形和辐射能量积累，并与理想矩形波导和平面波荡器下的解析理论和数值模拟进行比较。
2026-07-09 physics.acc-ph
