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
Effect of Density Correlations on the Coherency of Relativistic Bunch Radiation
考虑了由于强库仑相互作用而引起的粒子位置关联对电子束相干辐射的影响。对于第一次，它示出的相干性与帐户的相关性取决于平均粒子间的距离（平均密度的束）的辐射的束。给出了辐射相干性的条件，并考虑了偏离平均距离对辐射相干性的影响。
2002-05-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Observation of Coherently-Enhanced Tunable Narrow-Band Terahertz Transition Radiation from a Relativistic Sub-Picosecond Electron Bunch Train
我们实验证明的窄带（$δf/f \simeq20$ %在$f\simeq 0.5$太赫兹）太赫兹跃迁辐射的可调谐频率超过[0.37，0.86]太赫兹的生产。辐射产生的亚皮秒相对论电子束团的训练在铝转换器屏幕的真空铝界面的过境。我们还展示了一个可能的应用调制光束扩展的动态范围的一个流行的聚束长度诊断技术的基础上的光谱分析的相干辐射。
2011-04-19 physics.acc-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
Excitation of the transition radiation by a relativistic electron bunch at the boundary of a semi-infinite plasma waveguide
研究了相对论电子束团在半无限大等离子体波导输入端激发电磁场的过程。确定了短跃迁电磁脉冲的形状和强度，并研究了其在等离子体波导中传播过程中的演化。此外，还考虑了等离子体边界对等离子体波导中等离子体尾流振荡空间结构的影响。
2021-01-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Characterizing Temporal Structure of the Relativistic Electron Bunch
利用适当的束流能量啁啾和波荡器失谐效应，我们提出了一种改进的光学复制合成器方案来表征相对论电子束团的时间结构，数值模拟的时间分辨率可达100 fs.原理验证实验表明，上海深紫外自由电子激光装置的未压缩电子束的峰值电流为9 A，切片能量扩展约为0.5 keV。
2011-11-29 physics.acc-ph physics.optics
Increase of amplitude of accelerating wakefield excited by sequence of short relativistic electron bunches in plasma at magnetic field use
早些时候，作者发现了短相对论电子聚束序列的机制，即使聚束的重复频率与等离子体频率不同，也会导致尾场的共振激发。在这种情况下，由于相对于等离子体波进入坏相位的聚束的散焦，恢复了频率的同步。然而，在这种情况下，聚束丢失，其结果是不参与尾流场的激发。本文采用数值模拟的方法研究了磁化等离子体中电子束团的动力学行为以及相对论电子短束团长序列对尾流场的激发。当使用磁场时，散焦的聚束在一定时间之后返回到与场相互作用的区域。在这种情况下，聚束的电子返回到场的必要相位，参与尾流场的激发。而且，磁场的使用导致激发波的频率相对于聚束的重复频率的增加。后者增加了保持共振的时间，因此，导致激发的尾流场的振幅增加。
2020-09-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Signatures of the self-modulation instability of relativistic proton bunches in the AWAKE experiment
我们调查数值检测的自调制不稳定性在一个虚拟的检测器位于下游的等离子体的上下文中的觉醒。我们表明，密度结构，出现在时间分辨虚拟检测器，映射在等离子体出口处的横向束相空间分布。因此，质子束半径，出现增长沿聚束在检测器中的结果从发散增加沿聚束，与空间增长的自调制尾场。此外，检测器中的不对称聚束结构是聚束发散不对称的结果，并且不一定反映等离子体中的不对称束密度分布。
2018-03-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Calculation of the Cherenkov fields in the cross-section of a short relativistic bunch
最近，提出了一种计算作用在点状电子束团上的切伦科夫场的新方法，该方法通过考虑一般积分关系得到了切伦科夫场的形式，该积分关系允许计算点状电子束团附近的场。结果表明，相对论短聚束点处的切伦科夫场与波导系统的材料无关，对于任意给定的波导横截面尺寸和截面形状，切伦科夫场是一个常数。本文利用保角变换的方法，严格推导了束团截面上的场公式。我们通过导出束团截面上的二维格林函数，将前一篇文章的结果推广到横向分布的束团的情况。附录中给出了计算结果的比较，证明了该方法的有效性。
2015-07-14 physics.acc-ph physics.class-ph
Hosing of a long relativistic particle bunch in plasma
实验首次表征了由短而错位的前置束流尾流场诱发的长粒子束在等离子体中的摇摆现象，揭示其发展取决于错位方向、程度及质子束电荷，结果与理论模型相符且适用于其他等离子体加速器。
2024-01-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Observation of Relativistic Electrons Deflection by a Bunch Coulomb Field
根据E.L.根据Feinberg关于半裸电子态可能性的观点，在{γ^2 λ/c}的时间范围内，电子可能处于非平衡库仑场状态，其中γ是电子的洛伦兹因子，c是光速，λ是相对论电子库仑场傅里叶展开中某一频率对应的波长，如果这种非平衡库仑场具有空间不对称性，相对论性电子可以被其自身的库仑场偏转。对于{γ^2 λ/c= 1 m}，当电子以粒子数Ne=10^8聚成束时，我们可以在宏观模式下观察到这种效应。本文介绍了电子束团的非对称非平衡库仑场偏转电子束的实验观察。实验是在托木斯克理工大学的相对论电子束加速器上进行的。
2011-12-08 physics.acc-ph
Probability of radiation of twisted photons by cold relativistic particle bunches
导出了记录带电粒子冷相对论粒子束产生的扭曲光子的几率。本文研究了在定常电磁场和传播的电磁波中这种粒子束团对扭曲光子的辐射。它示出，通常穿越各向同性色散介质（边缘，过渡，和Vavilov-Cherenkov辐射），并通过在螺旋波荡器移动的聚束的粒子束的非相干辐射不依赖于粒子的方位角分布的一束，是相同的圆形聚束。对于平面波荡器，粒子聚束的非相干辐射与相对于扭转光子探测器的轴在反射下对称的聚束的非相干辐射相同。在记录的高能量扭曲光子中，这种性质是普遍的，并且适用于任何冷相对论粒子束的前向非相干辐射。这种粒子束对扭曲光子的相干辐射遵循我们称之为加法规则的性质。这个规则提供了一个简单的方法来描述扭曲光子相干辐射的性质。此外，建立了足够长螺旋束团相干辐射的强相加规则。利用这一规则，人们可以精心设计扭曲光子的超辐射纯源。螺旋束的相干辐射被认为是边缘，过渡，和Vavilov-Cherenkov过程和粒子运动在波荡器和平面激光波与圆偏振。在这些情况下，推导出记录一个扭曲光子的总概率和每个光子的总角动量的投影的求和规则。对于几种简单的束团分布，导出了非相干和相干干涉因子的显式表达式。
2019-05-19 physics.acc-ph physics.optics
Experimental Observation of Space-Charge Field Screening of a Relativistic Particle Bunch in Plasma
本研究通过测量无涂层介质毛细管中的介质尾场，实验观测相对论粒子束在等离子体中的空间电荷场屏蔽及其对尾场的抑制条件。
2024-06-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Filamentation of a Relativistic Proton Bunch in Plasma
实验证明长、欠稠密相对论质子束在等离子体中发生斜向不稳定性（丝化），确定阈值条件，并发现磁能随等离子体密度增加。
2023-12-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Sub-5-fs compression and synchronization of relativistic electron bunches enabled by a high-gradient $α$-magnet and low-jitter photoinjector
本文提出并实验验证了一种利用高梯度α磁铁和低抖动光电注入器，首次实现亚5飞秒电子束团压缩与同步的新方法，开辟了超快束流控制新领域。
2025-08-05 physics.acc-ph
Seeding self-modulation of a long proton bunch with a short electron bunch
在数值模拟中，我们简要地比较了相对论电离前沿和等离子体中相对论质子束团自调制的电子束团播种。当两种方法的初始尾流场相等时，最大纵向尾流场沿等离子体的演化规律相似。我们还提出了一个可能的播种/注射计划，使用一个单一的等离子体，我们将在即将到来的模拟工作进行研究。
2020-05-09 physics.acc-ph
Development of the Self-Modulation Instability of a Relativistic Proton Bunch in Plasma
本文实验研究相对论质子束在等离子体中的自调制不稳定性，发现增大束团横向尺寸与等离子体趋肤深度之比会延迟或抑制不稳定性，并讨论了对AWAKE实验升级等加速器设计的影响。
2023-05-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Modification of relativistic beam fields under the influence of external conducting and ferromagnetic flat boundaries
本文导出了圆形和椭圆形截面的相对论带电粒子束在不同边界条件下外场的解析表达式，以及外场与加速器结构元件的相互作用。束中的粒子密度被假定为均匀的以及不均匀的。在远离束的距离，在自由空间中的字段减少到相对论修改的库仑形式的点状电荷和在小距离的表达式再现连续光束的外部字段。在超相对论极限下，束团内外电场的纵向分量被洛伦兹因子强烈抑制。如果聚束被导电表面包围，则聚束自场被修改。详细研究了两平行导体板间束团产生的像场。电的，$E_y$，和磁的，$B_x$，图像场分量的精确求和允许无限级数被表示在基本三角函数方面。修正场的新表达式被应用于研究作用在聚束组分和聚束整体上的像力。在改进的线性理论框架内，计算了无限大和有限大平行平面的相干和非相干调谐位移。此外，所开发的方法允许我们推广的Laslett图像系数$ε_1$，$ε_2$，$ξ_1$，$ξ_2$的情况下，一个任意的聚束偏移，并揭示这些系数之间的关系。附录C简要介绍了电象法发展的历史背景。
2020-03-13 physics.acc-ph
Energy Spectra from Electromagnetic Fields Generated by Ultra-relativistic Charged Bunches in a Perfectly Conducting Cylindrical Beam Pipe
本文讨论了满足理想导电边界条件的圆形截面直束流管中电磁场的频谱随各种源模型的变化。其中包括沿管轴以恒定速度移动的带电束团，推导出束管中麦克斯韦方程组初边值问题的精确解。在超相对论极限下，场的所有纵向分量趋于零，并且横向场的谱含量和穿过束管的任何截面的平均总电磁能量与超相对论源的性质直接相关。它示出，对于轴对称的超相对论束干涉效应的发生，显示出惊人的相似，发生由于CSR在循环机，尽管事实上，在这个限制的源不再加速。结果提供了一个分析描述，显示如何增强光谱行为取决于源的几何形状和源内结构的随机分布的细节。它们提供了一个可行的实验手段推断与微结构束团的纵向电荷分布的性质，在超相对论运动的直段的束管从观察相关的电磁能谱。它们也与设计标准有关，这些领域的相干效应发挥着重要作用。
2009-08-26 physics.acc-ph
Longitudinal charge distribution measurement of non-relativistic ion beams using coherent transition radiation
纵向电荷分布测量或束团形状测量对于时间短的非相对论束团是一个挑战。场分布与这种束的电荷分布相比具有更大的纵向范围。这影响了场感测设备（诸如相位拾取器或壁电流监测器）测量电荷分布的能力。在这里，我们评估的可行性使用相干跃迁和衍射辐射的非相对论光束的束团形状测量。
2021-09-12 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
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
A simple method for the determination of the structure of ultrashort relativistic electron bunches
本文提出了一种测量X射线自由电子激光（XFEL）中100个飞秒电子束团纵向轮廓的新方法。该方法只是两个众所周知的技术的组合，其中没有以前结合到我们的知识。我们使用种子10 ps 1047 nm量子激光产生超快电子束团的精确光学复制品。复制品是在由输入波荡器（能量调制器）和短输出波荡器（辐射器）组成的设备中产生的，该设备由色散部分隔开。输出波荡器中的辐射由在光学波长处调制的电子聚束激发，并迅速达到100 MW级的峰值功率。然后，我们使用超短激光脉冲形状测量的标准方法，自相关器和光谱的串联组合（FROG-频率分辨光学门控）。电子束团的光学复制品的FROG轨迹给出了准确和快速的电子束团形状测量的方式类似于飞秒示波器。电子束团结构的实时单次测量可以提供有关束团压缩器中产生超短电子束团的物理机制的重要信息。所提出的技术的最大优点是，它可以用来确定切片的能量传播和发射度在多炮测量。可以完整地测量聚束结构，即测量峰值电流、能量扩展和作为时间的函数的横向发射度。我们用数值例子说明了所提出的方法在欧洲X射线自由电子激光电子束诊断的潜力。
2004-07-15 physics.acc-ph
Self-pinching of a relativistic electron bunch in a drift tube
电荷密度$ρ$为$10^2$至$10^3$ [nC/cm $^3$ ]量级、能量介于$20.$和$100.$ [MeV]之间、峰值电流$>100$ [A]、束长介于0.3和1.8 [cm]之间、束电荷为2.0至$20.$ [nC]的电子束团与自由电子激光器和未来直线对撞机的设计有关。在本文中，我们提出了一个粒子在一个细胞（pic）代码的漂移管中的电子聚束进行数值模拟的结果。电子聚束具有圆柱对称性，其中$z$轴定向在运动方向上。电荷密度分布在径向上是常数，在纵向上是高斯分布。电子束团在脉冲的中间经历径向箍缩，对应于峰值电子密度，以及相关发射度的显著增长。这种行为的解释，并确定一个近似的标度律。从PIC和PARMELA代码的结果进行了比较。
1997-08-12 physics.acc-ph physics.class-ph physics.comp-ph
Direct measurement of sub-10 fs relativistic electron beams with ultralow emittance
通过将超快（$\sim$ 100 fs）激光脉冲紧密聚焦在1.6单元射频光注入器的阴极上，获得了每束具有$10^5$电子的超低发射度（$\leq20$ nm，归一化）电子束。利用小的初始纵向发射度，下游速度聚束腔被用来压缩束到$<10$ fs rms聚束长度。使用厚的高压偏转腔，这是非常适合测量超短的聚束时间进行测量，只要光束到达弹道纵向焦点在腔中心。
2017-03-10 physics.acc-ph
From self-organization in relativistic electron bunches to coherent synchrotron light: observation using a photonic time-stretch digitizer
在最近和未来的同步辐射设施中，需要具有越来越高的电荷密度的相对论电子聚束来产生从X射线到太赫兹的各种波长的明亮光。在这样的条件下，电子束团与其自身发射的电磁场的相互作用导致不稳定性和复杂空间结构的自发形成。因此，理解这些不稳定性是大多数电子加速器的关键。然而，调查遭受缺乏非破坏性的记录工具的电子束团的形状。因此，在储存环中，大多数研究都集中在由此产生的辐射上。在这里，我们提出了测量的电场在附近的电子束在存储环，在许多圈。为了记录超快电场，我们设计了一个光子时间拉伸模数转换器，其采样速率为每秒万亿次。因此，我们可以观察到储存环中自发斑图形成和相干同步辐射巨爆发之间的预测联系。
2019-02-16 nlin.PS physics.acc-ph physics.optics
Terahertz control of relativistic electron beams for femtosecond bunching and laser-synchronized temporal locking
本文提出利用激光产生的多周期太赫兹脉冲驱动电子能量调制并结合磁压缩，实现高能电子束的飞秒级压缩与激光同步时间锁定，为自由电子激光和超快电子衍射等提供新途径。
2025-08-28 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Density shocks in the relativistic expansion of highly charged one component plasmas
在以前的论文中，我们表明，动态密度冲击发生在与超快电子显微镜相关的致密单组分等离子体的非相对论膨胀中;我们表明，流体模型准确地捕捉到了这些效应。我们表明，非相对论解耦的相对和质心运动停止适用，这种耦合导致新的行为下的相对论动力学平面，圆柱和球形对称。在的情况下，相对运动的一堆是相对论的，我们表明，即使在一个均匀的冷初始条件的情况下出现的动力学冲击;和密度冲击一般增强时，相对运动成为相对论。此外，我们研究了提取场对平面对称束团的相对论动力学的影响。
2019-03-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
On Field Emission in High Energy Colliders Initiated by a Relativistic Positively Charged Bunch of Particles
大型强子对撞机和未来对撞机的设计目标是用高强度光束进行操作，其聚束群$N_p$为$10^{11}$的数量级。这是由研究具有最大数据样本的非常罕见的过程的愿望决定的。高能对撞机是一种长度长达数公里的工程结构，其横向紧凑性是通过超导技术的应用和成本的限制来实现的。然而，结构元件的紧凑性隐藏了加速器稳定工作的潜在危险。这是因为高强度的带正电荷的粒子（质子、正电子、离子）束在其自身周围产生非常高强度的自电场，$10^5 - 10^6$ V/cm。位于导电表面附近，距离它们1-20 mm，这种聚束的场激活来自表面的电子的场发射。除了来自残余气体电离的电子、次级电子和由同步辐射敲除的电子之外，这些电子有助于在传输线中形成致密的电子云。聚束的粒子被$N_e\sim N_p$散射在稠密的电子云上，离开束流并可能造成明显的损害。本文分析了LHC准直器系统场致发射可能成为严重问题的条件。对国际直线对撞机（ILC）项目USLC原型的类似分析表明，在加速过程中，一个明显的场发射将伴随着正电子束团的整个路径。
2006-08-12 cond-mat.mtrl-sci hep-ph physics.acc-ph
Coulomb-driven relativistic electron beam compression
带电粒子间的库仑相互作用是一个广为人知的现象。一般来说，库仑排斥力加宽了电子聚束的脉冲宽度，并限制了许多科学设备的时间分辨率，例如超快电子衍射和X射线自由电子激光。在这里，我们展示了一个方案，实际上利用库仑力压缩相对论电子束。此外，我们表明，库仑驱动的聚束压缩过程不会引入额外的定时抖动，这是在传统的射频聚束技术形成鲜明对比。我们的工作不仅提高了基于电子束的超快仪器的时间分辨率，这可能为探测远离平衡的材料系统提供新的机会，而且还为通过自场相互作用进行先进的束操纵开辟了一个有前途的方向。
2018-03-15 physics.acc-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
Characterization of relativistic electron bunch duration and travelling wave structure phase velocity based on momentum spectra measurements on the ARES linac at DESY
研究在ARES直线加速器上用基于动量谱的RF相位法测量超短电子束团时长，并提出束流基方法精确测定首支行波结构相速度，实现20 fs rms束团。
2023-07-23 physics.acc-ph physics.ins-det
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。
2006-06-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Transition between Instability and Seeded Self-Modulation of a Relativistic Particle Bunch in Plasma
我们利用相对论电离锋来提供不同的初始横向尾场振幅，用于等离子体中长质子束团的自调制。我们的实验表明，有足够的初始振幅（$\ge(4.1\pm0.4)$ MV/m），沿束的调制的相位是可再现的事件到事件，3至7%（2 $π$）均方根变化沿束。对于较低的初始振幅，相位不可再现。我们观察这两种制度之间的过渡。相位再现性是确定性的外部注入粒子加速是必不可少的。
2020-12-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Predicting the Trajectory of a Relativistic Electron Beam for External Injection in Plasma Wakefields
我们使用在第一部分的AWAKE电子束线，与束线建模，以推断出的束平均动量和预测的束位置在第二部分的束线的束位置测量。结果表明，仅使用前五个光束位置监视器导致预测和测量位置之间的差异在最后两个监视器比使用前八个光束位置监视器时大得多。这最后两个位置原则上可以与弹道计算一起使用，以预测电子束团与质子束最接近的参数。在质子束流驱动的等离子体尾流场中的电子束流外部注入实验中，只有前五个束流位置监测器的测量值不受高得多的电荷质子束流的影响。8个束流位置监测器的结果表明，该预测方法原理上可以确定尾场宽度（$<$ 1\，mm）内电子和质子束的最接近位置，对应于电子注入尾场。使用五个射束位置监视器是不够的。
2020-02-02 physics.acc-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
Adiabatic Focusing of a Long Proton Bunch in Plasma
我们在实验中表明，一个长的，相对论质子束集中的等离子体绝热响应。自由等离子体电子迁移以中和聚束的空间电荷场，并且聚束因此被由其自身电流产生的方位角磁场聚焦，该方位角磁场不被径向电场平衡。由于束团的长度远大于等离子体电子的波长，束团也经历自调制不稳定性。因此，尾波场的振幅沿束团和沿等离子体增长，并且自调制的散焦效应可以变得比绝热聚焦效应占主导地位。我们发现，当播种的自调制与前一个电子束，绝热响应的效果和自调制的效果之间的过渡依赖于种子尾场的振幅。
2022-08-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optical Manipulation of Relativistic Electron Beams using THz Pulses
存在使用微波或光辐射用于电子加速、波动、偏转和空间以及时间聚焦的实现和提议。在这样的应用中使用太赫兹（THz）辐射可以优于微波或光辐射，因为与微波脉冲相比，THz脉冲可以以相对于待操纵的电子聚束显著更小的时间抖动来生成，并且与光脉冲相反，THz脉冲的大得多的波长与电子聚束的典型尺寸相比很好。最近已经成功地产生了聚焦电场为1 MV/cm的超短THz脉冲，并预测聚焦场为100 MV/cm的THz脉冲将成为可能。根据我们的分析和数值研究的第一个结果，这个场强足够高的相对论性电子束的操纵极化太赫兹脉冲在各种几何形状。这是可能的，例如，利用能量为100 MeV、电荷量为0.42 nC的电子束团，在9.6 nm波长下构建了一个30 cm长的饱和自由电子激光太赫兹波荡器。
2011-09-30 physics.acc-ph physics.optics
Electro-Optic Sampling of Transient Fields from the passage of High-Charge Electron Bunches
当相对论性电子束团穿过一个结构时，在其尾流中会产生强电场。我们目前的测量的电场作为时间的函数，在一个固定的位置测量的束线。对于持续时间为4.2 ps FWHM的12 nC聚束，测得峰值场>0.5 MV/m。采用钽酸锂（LiTaO_3）晶体和与光束同步的短脉冲红外激光进行电光采样，获得了~5 ps的时间分辨率。我们提出了几种不同的实验条件下的测量和讨论的结构中的模式激发的影响。
2000-08-21 physics.acc-ph physics.ins-det
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
Probing Ultrafast Magnetic-Field Generation by Current Filamentation Instability in Femtosecond Relativistic Laser-Matter Interactions
本文介绍了中等相对论性的超短激光脉冲与固体靶相互作用过程中产生飞秒时间尺度强磁场涨落的实验测量。这些领域进行了探测，使用低发射度，高度相对论性的电子束从激光尾场加速器，和线积分$B$ -场的$2.70 \pm 0.39\,\rm kT\,μm$进行了测量。三维的，完全相对论的粒子在细胞模拟表明，这种波动源于一个韦伯型的电流双折射不稳定性发展在亚微米尺度的照射靶表面周围，他们成长到足够强的振幅，以扩大探测电子束的角分布几十飞秒激光脉冲最大值后。我们的研究结果突出了尾场加速电子束的相对论激光驱动现象的超快探测的潜力。
2019-07-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Coherent Space-Charge to X-ray Up-Conversion in Gas
我们从理论上研究了利用相对论电子束团产生的强横向场来驱动强场过程。这样的聚束可以容易地从现有的电子加速器中的束成形来实现。重点研究了强场驱动的高次谐波产生过程，计算了相对论倾斜电子注空间电荷场作用下单原子偶极响应。我们比较的空间电荷场的几个周期的激光脉冲的辐射光谱，并表明，空间电荷场创建一个频谱，进一步延伸到X射线域。我们应用简单的经典轨迹分析来理解这个结果。
2018-06-25 physics.acc-ph
Relativistic reference frame PIC simulations for electron beam dynamics with meter-scale propagation inside plasma and under external fields
提出一种基于相对论参考系的新PIC模拟代码，利用时间膨胀和长度收缩实现米级高分辨率电子束动力学模拟，无需超算，并展示了其在长波荡器和等离子体群聚中的应用。
2024-11-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A high-resolution, low-latency, bunch-by-bunch feedback system for nano-beam stabilization
我们报告的设计，操作和性能的高分辨率，低延迟，一束一束的反馈系统的纳米束稳定。该系统采用了新颖的，超低品质因数的腔光束位置监测器（BPM），一个两级模拟信号下混频系统，和一个数字信号处理和反馈板，包括FPGA。FPGA固件允许在232 ns的测量延迟内对BPM波形的多达15个样本进行实时积分。我们表明，这种实时样品集成显着提高了光束位置的分辨率，因此，反馈性能。最好的实时光束位置分辨率是19 nm，据我们所知，这是在任何操作BPM系统中实现的最好的实时时间分辨率。反馈以两种互补模式运行，以稳定在KEK的ATF 2光束线的焦点处产生的超小光束的垂直位置。在单BPM反馈模式下，光束稳定到50 $\pm$ 5 nm。在双BPM反馈模式下，光束稳定到41 $\pm$ 4 nm。
2022-01-05 physics.acc-ph
Experimental observation of proton bunch modulation in a plasma, at varying plasma densities
我们给出了直接的实验证据，观察到完整的横向自调制的相对论质子束通过稠密等离子体传播。束团离开等离子体的密度调制产生的径向尾场效应与等离子体频率的倒数周期。我们表明，调制种子通过使用一个强激光脉冲共同传播的质子束内创建一个相对论电离前的束。我们表明，通过改变等离子体密度超过一个数量级的调制周期尺度与预期的依赖于等离子体密度。
2019-04-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Bunch-by-Bunch Prediction of Beam Transverse Position, Phase, and Length in a Storage Ring Using Neural Networks
National Synchrotron Radiation Laboratory (NSRL), University of Science and Technology of China（中国科学技术大学国家同步辐射实验室）
本研究提出基于神经网络的框架，用于实时预测存储环中束流的横向位置、相位和长度，以提高束流控制精度。
2026-01-27 physics.acc-ph
External Electron Injection for the AWAKE Experiment
总结并说明了AWAKE实验中实现见证粒子注入尾场的方法。在AWAKE中，等离子体尾场由自调制相对论质子束驱动。为了证明这些尾场可以加速带电粒子，我们注入了由光电注入器产生的\unit [10-20]{MeV}电子束。我们总结了这种注射过程的实验挑战，并提出了我们的计划，在不久的将来。
2018-10-09 physics.acc-ph
Time evolution of the luminosity of colliding heavy-ion beams in BNL Relativistic Heavy Ion Collider and CERN Large Hadron Collider
我们研究了BNL的相对论重离子对撞机（RHIC）和CERN的大型强子对撞机（LHC）中重离子亮度和聚束强度的时间演化。首先，我们提出了大量的RHIC商店（从运行7），碰撞100 GeV/核子金束无随机冷却的测量。这些是比较两种不同的计算方法。第一种是基于多粒子跟踪的模拟，考虑到碰撞、束内散射、辐射阻尼以及同步加速器和电子感应加速器运动。在第二，更快的方法，一个系统的常微分方程的术语描述相应的影响，对发射度和聚束人口的数值求解。跟踪方法的结果与RHIC数据吻合得很好。与更快的方法，发现显着的差异，因为粒子的损失扩散出的RF桶由于束内散射没有足够准确地建模。最后，我们使用这两种方法来预测未来的铅束在LHC注入和碰撞能量的时间演化。对这台机器来说，这两种方法很吻合。
2010-09-08 nucl-ex physics.acc-ph
THz based phase space manipulation in a zero-slippage IFEL
我们描述了一个IFEL相互作用驱动的引导宽带太赫兹源压缩相对论电子束团，并将其与外部激光脉冲同步。通过外部激光源的光整流产生的近单周期THz脉冲的高场与波导内的电子聚束群速度匹配，从而允许磁波荡器中的持续相互作用。我们提出了太赫兹波形的测量之前和之后的弯曲的平行板波导与不同的孔径尺寸和估计减少的群速度。对于UCLA PEGASUS实验室的概念验证实验，可以容易地产生具有初始0.03%能量扩展的6 MeV，100 fs电子束。给定这些参数和10 MV/m的投影THz峰值场，我们的模拟模型预测聚束分布的相空间旋转，其将电子聚束压缩近一个数量级，并减少相位接受窗口内的任何初始定时抖动。我们还讨论了应用这种引导太赫兹IFEL实验装置对太赫兹条纹诊断与飞秒尺度的时间分辨率的潜力。
2016-03-16 physics.acc-ph
