FEM models and Fourier decomposition of three thick septa
CEBAF再循环直线加速器使用26个隔膜：8个薄隔膜、17个厚隔膜和1个Lambertson隔膜。我们在这里报告详细的有限元模型的一个厚的电流片隔膜，Lambertson，和一个新的厚隔膜的概念，其中包含的功能。最后一个具有高阶场分量，在电流片隔膜的两倍内，并且导体中的电流密度低得多，其被用作CEBAF中的插入式替换。有加速器布局，其中新概念在谐波含量和电流密度方面都优于当前的片状隔膜。
2018-09-27 physics.acc-ph
Conceptual Design of Highly-Constrained Splitters for the FFA@CEBAF Energy Upgrade Study
Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）；Virginia Commonwealth University（弗吉尼亚联邦大学）
本文提出了一种高约束分裂器的概念设计，用于CEBAF能级升级研究，通过多通过模拟和光学匹配方案满足严格的空间和束流动力学要求。
2026-02-24 physics.acc-ph
Nb3Sn Superconducting Radiofrequency Cavities: a Maturing Technology for Particle Accelerators and Detectors
Nb3Sn超导射频（SRF）腔具有使用于高能物理（HEP）的粒子加速器以及用于暗物质、引力波和其他量子传感应用的基于RF腔的探测器具有新性能能力的巨大潜力。在HEP之外，Nb3Sn SRF腔也可以使核物理，基础能源科学和工业加速器受益。在Snowmass 2021的这篇文章中，我们概述了Nb3Sn SRF腔的潜力，现状和前景。
2022-03-13 physics.acc-ph
Realizing long radio-frequency quadrupole accelerators with multiple shorter and independent cavities
众所周知，长射频四极加速器的调谐要求很高。本研究探讨如何利用多个独立短腔来实现高效率的长腔体加速器。从RF的角度来看，使用较短的腔体具有许多优点，例如扩大的模式分离和简化的RF调谐，但是腔体之间的射束匹配将成为一个问题，特别是在高电流和低能量下。本文以一台长9米以上的强流加速器为例，介绍了在多级加速器中实现良好束流质量和高束流传输的设计思想和方法。
2020-03-25 physics.acc-ph
Advances in Nb3Sn superconducting radiofrequency cavities towards first practical accelerator applications
Nb 3Sn是一种很有前途的下一代超导射频腔体材料，在大规模和紧凑型加速器应用中具有巨大的潜力。然而，到目前为止，Nb 3Sn腔仅限于cw加速场<18 MV/m。在本文中，新的结果提出了显着更高的领域，高达24 MV/m的单细胞腔。结果还提出了从有史以来第一个Nb 3Sn涂层的1.3 GHz 9细胞腔，一个全面的示范腔类型用于生产欧洲XFEL和LCLS-II。结果与散热曲线一起提出，以强调使用基于制冷机的冷却系统的工业加速器应用的潜力。研究的腔有一个非典型的闪亮的视觉外观，和显微镜研究的见证样品显示显着降低表面粗糙度和较小的膜厚度相比，典型的Nb 3Sn膜超导腔。增加最大场的可能机制进行了讨论，以及在低相干长度制度的RF超导物理的影响。展望了可持续发展。
2020-08-12 physics.acc-ph
Structural Analysis of Superconducting Accelerator Cavities
通过有限元结构分析，确定了各种工程超导腔体的静态和动态结构性能。详细研究了中子科学项目的b = 0.61腔体形状，发现如果用5毫米厚的材料和单个环形加强件制造，则满足所有设计要求。该600 MHz谐振腔的洛伦兹系数为-1.8 Hz/（Mv/米）2，最低结构谐振频率超过100 Hz。在b = 0.48，0.61和0.77的腔进行了分析，中子科学项目的概念，将纳入7细胞腔。发现中等和高β空腔满足所有标准，但不可能产生b = 0.48且洛伦兹系数小于-3 Hz/（Mv/米）2的空腔。
2000-08-21 physics.acc-ph
Origin and reduction of wakefields in photonic crystal accelerator cavities
支持加速模式的光子晶体（PhC）缺陷腔倾向于在带隙的顶部捕获对应于零群速度PhC晶格模式的不想要的高阶模式（HOM）。从光子带和微扰理论的参数解释的效果相当普遍。在基于蓝宝石棒三角晶格的混合介质光子晶体加速腔中观察到了这种效应引起的横向尾场。平均而言，这些尾场比波导阻尼紧凑型线性对撞机（CLIC）铜腔中的尾场高一个数量级。平移对称的避免（以及因此带隙概念）可以显著改善基于PhC的结构中的HOM阻尼。
2013-09-09 physics.acc-ph
Cavity types
在粒子加速器领域中，射频腔最常见的用途是增加穿越粒子的粒子速度。这一特性使它们成为每个加速器的核心成分之一，在直线加速器中，它们甚至是主要的机器部件。由于存在许多不同类型的加速器，因此已经针对不同的目的和不同的能力对RF腔进行了优化，例如，具有固定或可变RF频率的腔、用于短或长脉冲/CW操作的腔、超导和正常导电腔。本讲座首先简要介绍了历史，并解释了如何从麦克斯韦方程组到一个简单的腔。然后，空腔将被分类的模式，用于加速的类型，并解释为什么某些模式被用于特定的空腔类型。讲座结束时将比较正常与超导腔和几句话的超导腔的实际功耗。
2011-11-21 physics.acc-ph
Linear Lattice and Trajectory Reconstruction and Correction at FAST Linear Accelerator
基于1.3 GHz超导射频腔的FAST直线加速器低能部分调试成功。在调试期间，使用基于梁的模型相关方法来校正线性晶格和轨迹。点阵校正算法是基于对来自剖面监测器的波束形状和对偶极子校正器的轨迹响应的分析。四极子磁场梯度变化和超导RF腔相位变化的轨迹响应用于校正四极子和加速腔相对于其磁轴的聚束偏移。详细介绍了所使用的方法和实验结果。
2017-09-13 physics.acc-ph
Validation of frequency and mode extraction calculations from time-domain simulations of accelerator cavities
最近开发的频率提取算法[G.R.沃纳和J.R. Cary，J.Comp.Phys.227，5200（2008）]，其使得能够将简单的FDTD算法变换成有效的本征模求解器，其被应用于利用嵌入边界和Richardson外推法建模的真实加速器腔。以前，频率提取方法被证明是能够区分M个退化模式，通过运行M个不同的模拟，并允许模式提取与最小的后处理工作，只需要解决一个小的特征值问题。在这项工作中，提出了一个加速器腔的现实计算，以建立现实的建模方案的方法的有效性，并说明计算验证过程的复杂性。该方法被发现是能够提取的频率与误差小于10^5的一部分。修正后的实验值与计算值相差约1/10，这主要是由于加工误差造成的。从加速器腔中提取频率和模式为工程师和物理学家提供了对潜在腔性能的理解，因为它取决于形状，而不会产生制造和测量成本。
2010-09-09 physics.acc-ph
Diagnostics upgrades for investigations of HOM effects in Tesla-type SCRF cavities
我们描述了升级的费米实验室加速器科学与技术（FAST）的电子直线加速器的诊断能力，将允许调查的影响，高阶模式（HOM）在SCRF腔的宏脉冲平均光束质量。我们研究的偶极模式，在第一通带中通常观察到在1.6-1.9 GHz的制度TESLA型SCRF腔由于均匀的电子束横向束偏移。这种腔是加速器的基础，如欧洲XFEL和拟议的MaRIE XFEL设施。初步的HOM探测器数据，原型BPM测试数据，和第一分幅相机OTR数据与~20微米空间分辨率在250 pC每束。
2018-03-02 physics.acc-ph
Beam Dynamics in Independent Phased Cavities
直线加速器在实践中被广泛使用，该加速器包含沿着每个结构具有恒定几何速度的独立定相腔的序列。在一定的光束速度范围内利用具有相同单元长度的腔链，随后转换到具有更高腔速度的下一个链。这种加速器的束流动力学设计和分析通常采用数值模拟。一个完整的理论描述的粒子加速阵列的独立相腔尚未开发。在本文中，我们提供了一个分析处理束流动力学在这样的直线加速器采用哈密顿形式。我们从分析单腔等效行波中的束流动力学开始，行波在加速段内以恒定相速度传播。然后，我们考虑在腔阵列中的束流动力学，利用一个有效的行波传播与整个加速器的速度同步（参考）粒子。分析的结论是确定匹配的光束条件。最后，我们介绍了在805 MHz耦合腔直线加速器的LANSCE加速器的束流动力学研究。
2023-02-18 physics.acc-ph
Preservation of the High Quality Factor and Accelerating Gradient of Nb3Sn-coated Cavity During Pair Assembly
针对Nb3Sn镀膜腔成对组装后超导性能退化的问题，研究团队分别在两个实验室制备镀膜腔并优化组装工艺，实现了组装后腔体最高梯度超80mT，验证了组装过程中高品质因数与加速梯度的可保持性。
2023-07-17 physics.acc-ph
In Situ Plasma Processing of Superconducting Cavities at Jefferson Lab
杰斐逊实验室于2019年春季开始了等离子体处理项目。等离子体处理是从表面去除碳氢化合物的常用技术，其增加了功函数并降低了次级排放系数。与依赖于场发射体的离子轰击的氦处理不同，等离子体处理使用等离子体中产生的游离氧来分解腔体表面上的烃。以水、一氧化碳和二氧化碳形式存在的碳氢化合物残留物作为工艺气流的一部分从低温蒸发器中除去。工作的最初重点是通过将RF功率注入HOM耦合器端口来处理C100腔。然后，我们将通过将RF引入基本功率耦合器来开始研究C50腔的处理。该计划是在中期的未来开始在CEBAF隧道中处理低温模块，目标是改善直线加速器的运行梯度和能量裕度。这项工作将描述的系统和方法，在JLAB使用氩氧气体混合物处理腔。还将介绍等离子体处理前后的结果。
2022-04-06 physics.acc-ph
The Continuous Electron Beam Accelerator Facility at 12 GeV
本文综述了 CEBAF 加速器升级至 12 GeV 的方案与性能，重点介绍新增高性能低温模块、束流循环磁铁改进、冷却扩容及新实验大厅建设，并总结了运行经验与未来可靠性提升规划。
2024-08-29 nucl-ex physics.acc-ph
Potential of non-conventional superconductors for particle accelerator cavities
针对铌与氦成本上升的问题，本文研究铌以外超导体用于SRF腔体的潜力，重点分析迈斯纳态下热激发准粒子导致的微波损耗机制。
2024-04-04 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Construction of the Initial Part of a Ion Linear Accelerator from Similar Short Cavities
本文研究由RFQ和短漂移管腔构成的氢离子常导直线加速器初始段，通过四极透镜聚焦实现稳定加速，并分析了提高输出能量的可行性。
2023-09-20 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
A Two-stage injection-locked magnetron for accelerators with superconducting cavities
提出了一种用于驱动强度前沿加速器超导腔的两级注入锁定连续波磁控管的概念。该概念考虑了两个磁控管，其中输出功率相差15-20 dB，并且从外部源锁定频率的较低功率磁控管锁定较高功率磁控管。注入锁定两级CW磁控管可用作费米实验室的Project-X的RF电源，分别为8 GeV脉冲直线加速器的1.3 GHz SC中的每一个馈电。我们预期输出/锁定功率比约为30-40 dB，假设工作在脉冲持续时间约为8 ms和重复频率为10 Hz的脉冲模式下。本文介绍和讨论了一个两级磁控管的实验装置，该磁控管采用连续波、S波段、1 kW的电子管，脉冲宽度为1-10 ms。
2013-01-25 physics.acc-ph
SRF programs towards High-Q/High-G cavities in IJCLab
IJCLab正开发用于iSAS/PERLE的800 MHz SRF腔，通过先进热处理在22 MV/m下实现3×10^10的高品质因数，本文概述该进展。
2024-11-13 physics.acc-ph
Nb3Sn multicell cavity coating system at JLAB
SRF铌腔是现代科学应用加速器的基石。更低的表面电阻、更高的磁场和更高的工作温度，推动了未来加速器在科学发现方面的应用，并可能实现具有成本效益的工业解决方案。我们描述了Nb $_{3}$ Sn涂层系统的设计和性能，该系统将铌腔的内表面转化为Nb $_{3}$ Sn膜。在热循环期间，通过来自铌蒸馏罐的辐射加热的铌表面暴露于Sn和SnCl $_{2}$蒸气，这导致在铌表面上形成约2 $μ$ m Nb $_{3}$ Sn膜。介绍了薄膜的组成、结构以及在单室R &D腔和五室实际加速器腔中的射频特性。
2020-01-12 physics.acc-ph
Transverse deflecting cavities
横向偏转腔在现代加速器中有许多应用。在本文中，我们将讨论这些腔的领域，它们的一些应用，以及它们的设计的一些重要方面。
2012-01-12 physics.acc-ph
Accelerator Development at the FREIA Laboratory
乌普萨拉大学的FREIA实验室专注于超导技术和加速器的开发。它积极支持欧洲空间源、CERN和MAX IV等的发展。FREIA开发了超导加速器技术的测试设施，如双腔水平测试低温恒温器、具有新颖磁场补偿方案的垂直低温恒温器和短低温模块测试台。在水平恒温器上对加速腔进行了测试，在垂直恒温器上对蟹形腔进行了测试，在低温恒温器测试台上对ESS的低温模块进行了测试，研制了基于真空管技术的高功率射频放大器样机，用于驱动轮辐腔。固态放大器和功率合成器正在为未来的项目开发中。我们目前的状态FREIA实验室补充最近的项目和未来的前景的结果。
2021-03-09 physics.acc-ph
Design Parameters and Commissioning of Vertical Inserts Used for Testing the XFEL Superconducting Cavities
欧洲XFEL是一个新的研究设施，目前正在德国汉堡地区的DESY建设中。从2015年起，它将产生极强的X射线闪光，供世界各地的研究人员使用。超导XFEL直线加速器由100个加速器模块组成，内部有800多个RF腔。加速器模块、超导磁体和腔体将在加速器模块测试设施（AMTF）中进行测试。本文概述了AMTF大厅两台低温恒温器（XATC）中垂直插入件的设计参数和调试情况。插入件用作4个九室腔的固定器。这使得可以并行地将4个腔冷却到2K，从而减少测试时间。将对每个腔体单独进行以下射频测量（选择作为质量检查）。之后，腔体将再次预热，并将被发送到加速器模块组件。
2013-06-26 hep-ex physics.acc-ph
CW RF system of the Project-X accelerator front end
X计划的CW直线加速器的前端包含一个H源、一个X射线管、一个带有束流斩波器的中等能量传输线和一个SC低β直线加速器，它可以将H-从2.5 MeV加速到160 MeV。SC单辐谐振器（SSR）将用于直线加速器，因为费米实验室已经成功开发并测试了β =0.21的SSR。两个制造的腔实现了2.5倍以上的设计加速梯度。其中一个腔体完全修整，例如，焊接到具有集成慢调谐器和快调谐器的氦容器上，并在CW状态下进行测试。β =0.21 SSR的成功测试使我们有信心将这种类型的腔用于低β（0.117）和高β（0.4）。这两种类型的空腔都在开发中。在本报告中，基本的约束，参数，电磁和机械设计的所有三个SSR腔，和第一次测试结果的β =0.21 SSR。
2012-02-09 physics.acc-ph
Mode Confinement in Photonic Quasi-Crystal Point-Defect Cavities for Particle Accelerators
在这封信中，我们提出了一个有限大小的光子带隙结构的非周期性排列的介质棒组成的点缺陷谐振器的限制特性的研究，特别强调其用于粒子加速器的腔的设计。具体而言，对于有代表性的几何形状，我们研究的基本模式的属性（作为填充分数，结构尺寸和损耗的函数）通过2-D和3-D全波数值模拟，以及在室温下的微波测量。结果表明，对于减小尺寸的结构，非周期性的几何形状表现出优越的限制性能相比，周期性的。
2008-09-29 physics.acc-ph physics.optics
Measurement and Compensation of Horizontal Crabbing at the Cornell Electron Storage Ring Test Accelerator
在储存环中，射频腔中的水平色散引入了水平-纵向（xz）耦合，导致xz平面中的波束倾斜。这种耦合的特征在于出现在1圈传输矩阵的正常模式分解中的“蟹形”色散项λ a。λ a与RF腔电压和腔中的水平色散成比例。我们报告的实验在康奈尔大学电子储存环测试加速器（CesrTA），xz耦合探索使用三个晶格具有不同的螃蟹属性。我们的特点xz耦合每种情况下，通过测量光束的水平投影与光束尺寸监视器。三种晶格配置对应于a）在光束尺寸监测源点处的16 mrad xz倾斜，b）由两对RF腔中的一对与第二对RF腔引入的色散补偿，以及c）RF腔中的零色散，完全消除色散。此外，束内散射（IBS）是显而易见的，在我们的测量光束尺寸与射频电压。
2014-03-13 physics.acc-ph
High Power Superconducting Electron Linear Accelerators For Industrial Application
费米实验室正在执行一项技术开发计划，以开发一种紧凑而强大的电子加速器。我们正在利用SRF腔体、具有成本效益的射频源、现代低温冷却器和高平均电流电子枪的研发突破。我们表明，一个单一的加速器模块可以提供平均束功率高达1兆瓦，通过详细的热，射频和粒子模拟。
2022-02-15 physics.acc-ph
Coaxial multi-mode cavities for fundamental SRF research in an unprecedented parameter space
针对TEM模式腔研究滞后的问题，设计了同轴多模腔，支持基模和高次谐波测试，以揭示射频频率对损耗机制的影响，并给出首次性能测量。
2020-10-05 physics.acc-ph
Accelerating Cavity Fault Prediction Using Deep Learning at Jefferson Laboratory
Old Dominion University（欧道明大学）；Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）
本研究提出基于LSTM-CNN的深度学习模型，利用CEBAF加速腔的故障前RF信号预测缓慢发展的故障，在高度不平衡数据集上实现99.99%正常信号识别率和80%故障预测率，提前数百毫秒预警以提升运行效率。
2024-04-24 cs.LG physics.acc-ph
Design Topics for Superconducting RF Cavities and Ancillaries
射频超导已成为加速器科学的一个重要分支。加速器应用的数量和实验室的数量都出现了爆炸式增长。在这次会议上的第一个讲座，中科院提出了一个审查的基本设计原则，发展腔的几何形状，以加速光速粒子（$β$ = v/c ~ 1），移动到相应的设计原则，为中速（中- $β$）和低速（低- $β$）的结构。讲座包括机械设计主题。第二堂课讨论输入耦合器、带吸收器的高阶模提取耦合器以及慢调谐器和快调谐器。
2015-01-28 physics.acc-ph
Two different origins of the Q-slope problem in superconducting niobium film cavities for a heavy ion accelerator at CERN
沉积在铜衬底上的超导铌膜腔（Nb/Cu）自发明以来就受到强场依赖性表面电阻的影响，通常称为Q斜率问题。我们认为，Q斜率可能不是一个内在的问题，而是源于一个组合的因素，可以在适当的环境条件下显示。在这项研究中，在一系列无缝腔体实验中，外部效应被小心地最小化。低频谐振腔Q斜率的起源可以追溯到两种不同温度和磁场依赖性的贡献。影响剩余电阻的Q斜率的第一分量是由俘获的磁通量引起的，俘获的磁通量通常被用于大块铌腔的磁屏蔽所抑制。第二，温度依赖的Q斜率的分量，是类似的中场Q斜率，这是众所周知的散装铌腔。这些结果与理论模型进行了比较，并提出了未来可能的研究。
2018-12-11 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Demonstration of Niobium Tin in 218 MHz Low-beta Quarter Wave Accelerator Cavity
本文报道218 MHz低β四分之一波长铌腔的Nb3Sn技术验证，介绍制造、初步冷测、涂层方案及未来高TC、低冷却需求应用。
2023-07-17 physics.acc-ph
Ultra-high quality factors in superconducting niobium cavities in ambient magnetic fields up to 190 mG
环境磁场，如果被困在穿透深度，导致剩余电阻，因此设置的限制，可实现的品质因数超导铌谐振器的粒子加速器。在这里，我们表明，完全驱逐的磁通量可以执行，并导致：1）记录品质因数$Q > 2\times10^{11}$高达22 MV/m的加速梯度; 2）$Q\sim3\times10^{10}$在2 K和16 MV/m的高达190 mG的磁场。这是通过冷却期间正常/超导相前沿处的大的热梯度来实现的。我们的研究结果开辟了一条在低温下实现超高品质因数的途径，并显示了现代超导加速器中实施的复杂磁屏蔽的替代方案。
2014-10-29 physics.acc-ph
Measurement of high quality factor superconducting cavities in tesla-scale magnetic fields for dark matter searches
在暗物质搜索使用轴子haloscope，搜索灵敏度取决于质量因素（$Q_0$）的射频腔沉浸在多特斯拉磁场。增加$Q_0$将增加通过感兴趣的参数空间的扫描速率。为粒子加速器开发超导射频腔的研究人员已经开发出在$μ$ T尺度磁场中获得极高$Q_0\sim10^{11}$的方法。在本文中，我们描述了努力开发高Q腔由Nb $_3$ Sn膜使用的技术开发的粒子加速器腔。几何优化，为这一应用进行了探讨，两个腔进行了测试：一个现有的粒子加速器式腔和几何开发和制造用于高领域。在3.9 GHz、6 T、4.2 K下测得了（$5.3\pm0.3$）$\times 10^5$的品质因数.
2022-11-15 physics.acc-ph quant-ph
Automatic phase calibration for RF cavities using beam-loading signals
腔相位信号的精确校准对于任何粒子加速器的运行都是必要的。对于许多系统来说，这需要基于下游光束参数的测量值进行人工在环调整。最近的一些工作已经开发了一种方案，用于使用光束测量和光束加载来校准腔相位，然而该方案仍然是一个多步骤过程，需要大量的自动化或人工参与。在本文中，我们分析了一个新的计划，只使用射频信号反应的光束加载来计算相位的光束相对于腔。该技术可用于慢控制回路中，以在没有人为干预的情况下提供腔相位校准的实时调整，从而增加加速器的稳定性和可靠性。
2018-03-23 physics.acc-ph
Deployment and validation of predictive 6-dimensional beam diagnostics through generative reconstruction with standard accelerator elements
Pohang Accelerator Laboratory, POSTECH（浦项加速器实验室，浦项科技大学）；Department of Physics and Enrico Fermi Institute, University of Chicago（芝加哥大学物理系与恩里科·费米研究所）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本文通过标准加速器元件实现了生成式相空间重建方法的首次实验验证，成功重建复杂束流结构并验证了方法的预测能力，为加速器诊断提供了新途径。
2025-08-20 physics.acc-ph
Buffered Electropolishing -- a New Way for Achieving Extremely Smooth Surface Finish on Nb SRF Cavities To be Used in Particle Accelerators
JLab开发了一种新的铌（Nb）超导射频（SRF）腔体表面处理技术，称为缓冲电解抛光（BEP）。结果发现，BEP可以产生最光滑的表面光洁度的铌样品上的文献报道。实验结果表明，BEP的Nb去除率可以达到高达4.09 μ m/min。这是显着快1比传统的电解抛光技术采用的HF和H2SO 4的酸性混合物。一项调查正在进行中，以确定所有相关的BEP参数的最佳值，以便在椭圆形RF腔的几何形状内实现样品上实现的高质量表面光洁度。为此，在CEA-Saclay和JLAB都使用BEP电解液对单电池Nb腔进行电解抛光。将对这些腔体进行射频测试，并通过本演示文稿报告测试结果。
2009-05-12 physics.acc-ph physics.chem-ph
On superconducting niobium accelerating cavities fired under N2-gas exposure
在各种加速器实验室中积极研究Q值对RF场（Q斜率）的依赖性。虽然已经找到了治疗这种依赖的方法，但其物理原因仍然不清楚。一个相当简单的双流体模型描述的Q-斜率在低和高场域的重点是最近实验确定的改善Q值的所谓的“N-掺杂”。
2015-05-28 physics.acc-ph
Achievement of 35 MV/m in the Superconducting Nine-Cell Cavities for TESLA
Tera Electronvolt超导直线加速器TESLA是唯一一个基于超导体技术进行粒子加速的直线正负电子对撞机项目。在第一级中，质心能量为500 GeV，超导铌腔的加速场为23.4 MV/m，超导铌腔的工作温度为2 K，品质因数Q 0为10的10次方。这种性能已经在TESLA试验设施（TTF）加速器的腔中可靠地实现。TESLA升级到800 GeV需要35 MV/m的加速梯度。使用通过电解抛光的改进的腔处理，已经可以在单电池谐振器中将梯度提高到35 - 43 MV/m。在这里，我们报告的电抛光技术的成功转移到多细胞腔。目前，四个九室腔已经达到35 MV/m，第五个腔可以被激发到39 MV/m。在两次大功率测试中，可以验证EP腔在焊接到氦低温恒温器和组装大功率耦合器之后保持其优异的性能。一个腔已经在TESLA-800梯度为35 MV/m下运行了1100小时，在36 MV/m下运行了57小时，而性能没有损失。
2004-02-23 physics.acc-ph
Challenges and opportunities of srf theory for next generation particle accelerators
我们提出一个利用现代非平衡超导理论建立强电磁场下超高频腔理论性能极限的方案。这些理论将用于计算srf腔的主要性能参数：品质因数Q及其对场幅度、温度和频率的依赖性，这将允许我们理解SRF腔性能可以从现有技术的当前状态推进多远。假定品质因数由在非常不同的长度尺度上操作的多个机制确定，我们将解决非线性表面电阻、腔中捕获的涡流的RF损耗、材料缺陷和表面形貌的影响以及通过表面纳米结构化、杂质管理和多层来提高SRF性能的机会的相互关联的问题。为了提高下一代粒子加速器的性能，我们提出了以下的理论研究方向：1。建立强射频场作用下非平衡超导体的Q极限、非线性表面电阻和剩余电阻机制。2.建立超高频击穿场极限、动态过热场及其与频率、温度和杂质浓度的关系。3.超高频腔中强射频迈斯纳电流驱动的超快涡旋的俘获涡旋和极端动力学引起的损耗。4.腔体表面纳米结构、多层膜和杂质管理优化超临界流体性能。
2022-03-15 physics.acc-ph
A low-voltage retarding-field Mott polarimeter for photocathode characterization
托马斯·杰斐逊国家加速器设施的CEBAF的核物理实验依赖于高极化电子束。我们描述了一个最近委托的资格预审和研究光电阴极CEBAF与负载锁定，低电压极化电子源耦合到一个紧凑的延迟场莫特偏振计系统。旋光仪使用简化的电极结构，工作电压为5至30 kV。通过与CEBAF 5 MeV Mott旋光仪的比较，对该装置的有效Sherman函数进行了校准。对于20 keV厚金靶的弹性散射，有效谢尔曼函数为0.201（5）。其在20 keV下的最大效率（定义为检测到的计数率除以入射粒子电流）为5.4（2）x 10-4，产生的品质因数或分析功率平方乘以效率为1.0（1）x 10-5。这种新的旋光仪设计的操作参数进行比较，以前公布的数据为其他紧凑型莫特旋光仪的延迟场类型。
2010-03-29 nucl-ex physics.acc-ph
Next-Generation Superconducting RF Technology based on Advanced Thin Film Technologies and Innovative Materials for Accelerator Enhanced Performance and Energy Reach
超导射频是未来粒子加速器的关键技术，现在依靠先进的表面超过散装铌的性能和效率的飞跃。SRF薄膜战略旨在通过使用高功能材料来改变当前的SRF技术，解决所有必要的功能。该社区正在三个研究方向上努力开发下一代基于薄膜的腔体。开发了Cu上的Nb腔体，以在降低的成本和更好的热稳定性下表现得与本体Nb一样好或更好。最近的结果表明，改善加速场和显着降低Q斜率显示了许多应用的潜力。第二个研究重点是开发覆盖有材料的腔体，这些材料可以在更高的温度下工作或承受更高的磁场。对铌锡在SRF应用中的优点进行了原理论证。现在需要研究进一步利用这种材料，并利用新的沉积技术充分发挥其潜力。研究的第三条线是将SRF性能推到仅具有多层涂层的超导体的能力之外。与此同时，还需要开发出适合于薄膜腔体的高质量基板、冷却方案和低温制冷设计。这三个研究方向的最新结果表明，SRF薄膜技术正处于技术革命的前夜。为了使它们成熟，需要积极的社区支持和持续的资金，以解决支持材料沉积技术，表面和RF研究的基本发展，以及与规模和工业化相关的技术挑战。通过专门和持续的投资，下一代基于薄膜的腔体将成为现实，具有高性能和高效率，促进能源可持续科学，同时实现更高的亮度和更高的能量。
2022-04-06 physics.acc-ph
Submacropulse Electron-Beam Dynamics Correlated With Higher-Order Modes In Tesla-Type Superconducting RF Cavities
本文报道了在TESLA型超导射频腔中，离轴电子束偏转产生的与高阶模（HOM）相关的亚宏脉冲束质心振荡的直接观测结果。实验是在费米实验室加速器科学与技术（FAST）设施使用其独特的配置的光阴极射频枪注入光束到两个独立的9细胞腔串联校正磁铁和光束位置监视器（BPM）位于之前，之间，和之后。在电荷为100、300、500和1000 pC/b、重复频率为3 MHz的微脉冲束中，观察到了垂直面~100 kHz和水平面~380 kHz的振荡，振幅高达600 μm。然而，在100 pC/b时，效果大大降低。测量是基于HOM检测器电路，目标是第一和第二偶极通带，射频BPM一束一束阵列数据，成像相机，和一个框架相机。计算再现了垂直情况下的现象的振荡频率。原则上，这些基本的结果可以缩放到主要的加速器设施的低温配置。
2018-07-11 physics.acc-ph
On forced RF generation of CW magnetrons for SRF accelerators
针对CW磁控管作为超导加速器RF源时存在的再生不稳定性与噪声问题，提出一种由注入强制信号启动并抑制再生噪声的强制RF产生模式，最适合为高Q因子SRF腔提供功率。
2024-04-24 physics.acc-ph
The Rise of Ingot Niobium as a Material for Superconducting Radiofrequency Accelerating Cavities
由于杰斐逊实验室和铌制造商CBMM之间的合作，铌锭被探索作为超导射频（SRF）腔制造的可能材料。2004年，杰斐逊实验室制造并成功测试了第一个由大颗粒高纯铌制成的单电池腔。这项开创性的工作引发了世界各地其他SRF实验室的研究活动。大颗粒铌不仅成为一种有趣的替代材料，而且材料科学家和表面科学家也渴望参与这种材料的开发。这种材料的成本较低，并允许在相同的性能水平下在腔中进行较便宜的制造和处理程序的最初期望已经得到满足。由不同供应商的材料制成的许多单电池腔已经成功地进行了测试，并且几个多电池腔已经显示出与由标准多晶铌制成的最佳腔相当的性能。由Research Instruments制造并在DESY测试的几个9室腔体超过了性能最好的细颗粒腔体，其记录加速梯度为Eacc = 45.6 MV/m。最近，在JLab，通过使用一种新的炉处理程序，由铌锭制成的单电池腔在2K下以~20 MV/m的加速梯度以非常高的Q 0值（~5x10^10）进行。这样的性能水平将SRF技术推向了新的极限，并对未来的加速器产生了极大的兴趣。这篇文章回顾了铌锭技术的发展，并试图为这种材料成为未来加速器的选择提供一个案例。
2013-04-05 physics.acc-ph
Design, fabrication and measurement of the first rounded damped detuned accelerator structure (RDDS1)
作为JLC/NLC研究计划的一部分，我们开发了一种新型的优化圆形腔阻尼失谐加速器结构（RDDS）。本文讨论了该系列中第一种结构（RDDS 1）的一些重要研发方面。设计方面包括亚MHz精度的单元设计，HOM失谐，耦合和阻尼技术以及尾场模拟。所涵盖的制造问题是具有微米精度的超精密电池加工、组装和扩散接合技术，以满足书架、直线度和电池旋转对准要求。所描述的测量是单腔和整个加速器部分的RF特性，以及来自SLAC的ASSET测试的尾场。最后，还讨论了未来的改进。
2000-09-06 physics.acc-ph
Influence of material parameters on the performance of niobium based superconducting RF cavities
Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Raja Ramanna Centre for Advanced Technology（罗阇·兰纳高级技术中心）
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
Development of Fundamental Power Coupler for C-ADS Superconducting Elliptical cavities
5-中国加速器驱动次临界系统中能段的主直线加速器选用了单元椭圆腔。每个腔体由一个基波功率耦合器驱动，提供高达150 kW的RF功率。设计了一种同时满足高功率、10级洁净室要求的单窗口同轴耦合器。本文详细介绍了该耦合器的射频设计、外Q值计算、热分析以及次级碰撞模拟。
2017-03-07 physics.acc-ph
Low RF power plasma ignition and detection for in-situ cleaning of 1.3 GHz 9-cell cavities
从垂直测试到加速器运行，超导射频（SRF）腔体的性能保持至关重要。场致发射（FE）仍然是要克服的性能限制因素之一，并且等离子体清洁已被证明是成功的，通过溅射中子源（SNS），在清洁场致发射体和增加Nb的功函数。费米国家加速器实验室（FNAL），SLAC国家加速器实验室和橡树岭国家实验室（ORNL）之间建立了合作关系，目的是将等离子体处理应用于直线加速器相干光源-II（LCLS-II）腔，以最大限度地减少和克服场发射，而不影响氮掺杂腔的高Q值。LCLS-II的清洁将遵循SNS采用的相同等离子体成分，这允许对安装在低温模块中的腔体进行碳氢化合物污染物的原位处理。FNAL开发了一种新的等离子体点火方法：利用高阶模点燃等离子体辉光放电，以克服基波功率耦合器的限制，从而实现对低温制冷机腔体的原位清洗。等离子体可以很容易地点燃和调谐在每个腔室使用低RF功率。还开发了一种用于等离子体检测的方法，该方法允许检测腔体中的等离子体位置，而不需要在腔体两端处的相机。所提出的方法可以应用于其他多单元腔的设计，甚至在室温下的基模耦合是非常弱的加速器。
2019-02-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Tuning of Multicell Superconducting Accelerating Cavities using Pressurized Balloons
多腔超导加速腔的塑性调谐是粒子加速器腔研制过程中的关键环节。腔体在排列在低温恒温器串中之前，必须满足关于操作模式频率、场平坦度和偏心率的严格要求。在用氦容器装饰裸腔之后，焊接容器防止进入单个腔室，从而不允许任何进一步的局部调谐。目前，除了切割血管然后调整裸腔并将其修整回来之外，没有直接的方法来调整修整的腔，这将显著影响成本和进度。在本文中，我们提出了一种新的调谐技术已经夹套腔，是非侵入性和成本效益。所提出的方案采用加压气球暂时部署在腔体内作为一种手段，以局部化特定细胞中的机械变形。所提出的调谐技术被成功地利用，以恢复一个9细胞的1.3 GHz泰斯拉式腔。
2022-01-26 physics.acc-ph
An Impartial Perspective for Superconducting Nb3Sn coated Copper RF Cavities for Future Accelerators
这篇Snowmass21贡献论文鼓励粒子物理界促进超导Nb3Sn涂层铜RF腔体的研发，而不是昂贵的散装铌。它描述了迫切需要在这个方向上投入努力，这将提供更高的梯度和更高的操作温度，并减少任何未来对撞机的总资本和运营成本。在未来十年内建造一个国际土地控制中心的可能性不大，因为铌是固体废物的主要成本驱动因素之一。本文提供了强有力的论据，利用这段时间进行研发，在廉价和热效率高的金属（如铜或青铜）上生产Nb3Sn，同时并行地追求美国的并行馈电RF加速器结构的新概念。一种协同使用这两种先进工具的技术将使ILC或同等机器更经济实惠，更有可能被建造。这样一个成功的企业将很容易适用于其他HEP加速器，例如μ子对撞机，以及HEP以外的加速器。我们目前的努力，并评估在美国的并行馈电RF加速器结构的新概念，并在美国和国外在生产Nb3Sn薄膜的铜或青铜，尽管最小的资金。
2022-03-26 hep-ex physics.acc-ph
Beam loading analysis and control in standing wave cavities
Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所）
研究行波腔中束流与射频模式的相互作用，通过等效电路模型分析束流诱导的腔体电压，并提出前馈和反馈控制方法以补偿束流加载效应，适用于宽带腔体和环形加速器。
2026-03-21 physics.acc-ph
A High-Intensity H- Linac at CERN Based on LEP-2 Cavities
鉴于欧洲核子研究中心加速器复合体可能向更高的质子强度发展，设计了一个具有4 MW束流功率的2.2 GeV H-直线加速器，用于与基于μ子的中微子工厂的质子驱动器的蓄能器和压缩机环连接。该直线加速器的高能部分可以使用2000年底LEP对撞机退役后的大部分射频设备（超导腔和速调管）。最近的结果有关低β超导腔，直线加速器设计的主要特点进行了说明。完整的直线加速器为基础的质子驱动器的设施进行了概述，并强调了对直线加速器设计的要求，具体到中微子工厂的影响。
2000-08-18 physics.acc-ph
