Design and Test of Wire-Scanners for SwissFEL
SwissFEL光设施将提供波长范围为7-0.7 nm和0.7-0.1 nm的相干X射线。在SwissFEL中，将使用观察屏和线扫描仪来监测200/10 pC电子束的横向轮廓，其归一化发射度为0.4/0.2mm.mrad，最终能量为5.8GeV。与观察屏相比，线扫描仪提供了一个准非破坏性的监测束的横向轮廓，而不会遭受可能的电子束的微聚束。主要方面的设计，实验室表征和束流测试的SwissFEL线扫描仪原型将进行讨论。
2016-11-01 physics.acc-ph physics.ins-det
Nano-Fabricated Free-Standing Wire-Scanners with Sub-Micrometer Resolution
新型粒子加速器（如激光和等离子体驱动的加速器）的发展以及新一代X射线设备严格的束流规格要求对束流横向轮廓的诊断具有更高的空间分辨率。在直线加速器驱动的自由电子激光器（FEL）中，空间分辨率约束与对诊断的进一步要求相结合，所述诊断是最小侵入性的，以便保护辐射敏感部件（例如，波荡器）并保存激光发射机制。对于自由电子激光束横向轮廓的高分辨率测量，线阵扫描（WS）是首选的诊断方法。然而，传统的WS包括一个金属线（束探针）拉伸到一个框架（叉），可以提供最好的均方根空间分辨率在微米尺度与电子束上的等效表面的影响。为了将WS的空间分辨率提高到微米级以上，同时提高WS对激光的透明度，PSI和FERMI正在独立地采用纳米光刻技术来制造完全集成到叉子中的独立的亚微米宽WS光束探针。具有约250 nm的几何分辨率的独立WS已在SwissFEL成功地进行了测试，其中具有400-500 nm的垂直尺寸的低电荷电子束已被表征。进一步的实验测试在瑞士自由电子激光在标称束电荷为200 pC证实了弹性的热负荷的纳米制造WS。在这项工作中，纳米制造的独立WS的细节，以及电子束表征的结果。
2020-01-30 physics.acc-ph
In vacuum diamond sensor scanner for beam halo measurements in the beam line at the KEK Accelerator Test Facility
束晕横向分布的研究对于理解未来直线对撞机（FLC）中的束流损失和本底控制具有重要意义。设计并研制了一种新型的四条真空金刚石传感器（DSv）扫描器，用于研究ILC和CLIC直线对撞机末级聚焦系统的低能（1.3GeV）原型ATF 2的束晕横向分布，并用于诊断其相互作用点（IP）后的康普顿反冲电子。使用DSv，$\sim10^6$的动态范围已被成功地证明和确认的同时束芯（$\sim10^9$电子）和束晕（$\sim10^3$电子）测量在ATF 2的第一次。本报告介绍了表征，性能研究和测试的金刚石传感器使用$α$源，以及使用电子束在PHIL，低能量（$< 10$ MeV）的光注入器在LAL，并在ATF 2。还介绍了在不同束流强度和真空度下，利用DSv在ATF2上首次测量束晕的结果。这种测量不仅允许人们评估不同的束晕产生源，而且还可以定义要安装在ATF 2上的合适准直系统的要求，以及在未来操作期间优化其性能。
2015-12-25 physics.acc-ph physics.ins-det
Accelerator Magnet Development Based on COMB Technology with STAR Wires
本文报道基于STAR导线的COMB磁体技术进展，制造并测试了60 mm孔径双层二极磁体，以研究绕制过程中STAR导线临界电流的退化情况。
2023-08-07 physics.acc-ph
Multi-Band Dipole And Multipole Wakefields In NLC Traveling Wave Accelerators Using A Wire Measurement Technique
NLC（下一代线性对撞机）结构中的偶极尾场已使用ASSET [1]进行测量，并通过电路模型[2]进行了良好的预测。然而，实验技术既耗时又昂贵。在这里，我们报告的反冲因子和同步频率的确定第一次和更高阶偶极子带TW（行波）加速器通过有线测量技术。这种独立的技术是相对便宜的，并可能导致尾场参数的有效测定。指出了导线对偶极子带的微扰效应，并讨论了具有有限微扰效应的双线方案。[1]C. Adolphsen，1997，SLAC-PUB-7519 [2] R.M. Jones等人，LINAC 96，SLAC-PUB-7287
2002-06-28 physics.acc-ph
Determining Phase-Space Properties of the LEDA RFQ Output Beam
四极扫描被用来表征LEDA激光束。实验数据拟合到均方根光束尺寸的计算机模拟模型。发现这些代码不足以准确再现线扫描仪数据的细节。当这种差异得到解决时，我们计划使用线扫描仪配置文件中的所有数据进行拟合，而不仅仅是使用3-D非线性代码的均方根值。
2000-08-19 physics.acc-ph
Measuring the Field Quality in Accelerator Magnets with the Oscillating-Wire Method -- a Case Study for Solving Partial Differential Equations
加速器磁铁的磁场强度和磁轴的测量通常采用单拉丝法。导线连接端子处的积分电压是与由移位的导线描绘出的表面相关联的通量的量度。拉伸的金属丝也可以用远低于共振频率的交流电来激励。因此，可以通过利用线振荡幅度、积分场和电流幅度之间的线性关系来测量多极场误差。这种技术是求解偏微分方程的一个很好的例子，或者更准确地说，一维和二维的边值问题。特别是，在加速器磁体的孔径中的字段由拉普拉斯方程，这导致一个边界值的问题，通过确定一系列的本征函数的系数从测量的字段组件或线振荡幅度域边界上解决。张紧弦的振荡是一维非齐次波动方程的一个例子。由于只考虑了线运动的线性化方程和磁体的积分场谐波，因此，导线系统的非线性表征产生了对该方法的不确定性（和限制）的反馈。
2020-06-17 physics.acc-ph
Impedance Measurement Setup for Higher-Order Mode Studies in NLC Accelerator Structures with the Wire Method
在日本直线对撞机/下一代直线对撞机（JLC/NLC）中，偶极模是引起横向发射度稀释的主要原因。已经建立了一个诊断设置，以调查他们。该方法是基于使用同轴线激励和测量加速结构的电磁模式。这种方法可以提供一个更有效和更便宜的程序比ASSET设施。初步测量已在本文中，并提出。
2002-09-20 physics.acc-ph
A Wire Position Monitor System for the 1.3 GHZ Tesla-Style Cryomodule at the Fermilab New-Muon-Lab Accelerator
费米实验室新μ子实验室大楼的束流测试设施的第一台低温恒温器目前正在进行射频调试。在其他诊断系统中，氦气返回管与连接的1.3 GHz SRF加速腔的横向位置是使用拉伸线位置监测系统沿~15 m长的模块测量的。概述了焊线位置监测系统技术，以及在初始模块冷却时和进一步测试期间取得的初步结果。由于测量系统提供了高分辨率，我们还讨论了用作振动探测器的选项。
2012-09-21 physics.acc-ph
Heat Diffusion in high-$C_p$ Nb$_3$Sn Composite Superconducting Wires
Nb $_3$ Sn加速器磁体的一个主要焦点是显著减少或消除它们的训练。采用新材料和新工艺提高Nb $_3$ Sn磁体的$C_p$的方法对于粒子加速器和光源都是非常重要的。这将提高热稳定性，并导致更短的磁铁训练，大大节省机器的调试成本。Hypertech和Bruker-OST都尝试在其导丝设计中引入高$C_p$元素。本文包括这些先进的电线，其热扩散性能的有限元模型相比，与标准的电线，并在可用的情况下，最小淬火能量（MQE）计算模型和实际MQE测量电线之间的比较。
2020-08-17 physics.acc-ph
Critical transverse compressive stresses of straight and bent CORC$^\circledR$ wires with and without impregnation
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
研究了CORC$^\circledR$导线在有无浸渍情况下的临界横向压缩应力，分析了弯曲和浸渍对临界横向压力的影响，讨论了加速器磁体导线的横向应力水平。
2026-04-13 physics.acc-ph
Measurements of a 2.1 MeV H$^-$ beam with an Allison scanner
在费米实验室的PIPIT加速器上用Allison扫描仪测量了2.1 MeV、5 mA H $^-$束流的二维横向相空间分布。本文介绍了扫描仪的设计，校准和性能以及光束测量的主要结果。对记录的相图的分析主要在作用相位坐标中进行;线性光学下的作用的稳定性使得比较不同光束线条件下（例如在不同位置）的测量更容易。单个测量点（\pixel“）的强度与光束的相应部分中的相位密度成比例。当Twiss参数仅使用光束的高相位密度部分计算时，发现光束核心中的像素强度随作用呈指数下降，并且与相位无关。在核心之外，强度随着作用以比核心中慢得多的速率降低。这个“尾巴”包括10-30%的光束，与0.1%的总测量强度延伸超过10-20倍大于均方根发射度的行动。从核心到尾部的过渡伴随着强烈的相位依赖性的出现，其特征在于在作用相位坐标中有两个“分支”延伸到核心之外。一组选定的测量结果表明，在部分，有没有可测量的发射度稀释沿束线的主要部分的光束，光束参数几乎是恒定的超过0.5毫秒的脉冲和刮在束线的各个部分是一种有效的方法，以减少横向尾部通过删除分支。
2019-12-06 physics.acc-ph
Beam Emittance Measurements for the Low-Energy Demonstration Accelerator Radio-Frequency Quadrupole
低能示范加速器（LEDA）射频四极（QRF）是一个100%占空比（CW）直线加速器，可提供>100 mA的6.7 MeV H+束流。8米长，350兆赫的超导结构加速直流，75千电子伏，110毫安的H+束从LEDA注入器与>90%的传输。LEDA [1，2]包括一个75 keV质子注入器，6.7 MeV，350 MHz CW注入器以及相关的高功率和低水平射频系统，短高能束流传输（HBT）和高功率（670 kW CW）束流停止。束流发射度是从线扫描仪测量的光束轮廓在一个单一的位置在HEBT推断。测量的束轮廓作为一个函数的磁场梯度在一个HEBT四极。当梯度改变时，光斑大小通过横向腰部。测量的峰值电流在25和100 mA之间。
2000-08-17 physics.acc-ph
What is Needed for BiSCO to Work in a Dipole Insert for 20 Tesla Hybrid Accelerator Magnets
本研究针对未来加速器20T级混合磁体的需求，分析了BiSCO高温超导体线材的应用优势与现存挑战，并提出了四项推动其在加速器磁体中应用的关键改进方向。
2024-06-21 physics.acc-ph
Vibrating Wire for Beam Profile Scanning
通过探测束团在扫描线上散射产生的辐射来测量束团的横向轮廓（发射度）的方法已得到广泛应用。本文提出了利用绷紧扫描线的振荡频率来测量散射聚束的信息。以这种方式，可以去除辐射（或次级粒子）提取和测量的系统。振荡频率对束流散射的依赖性是由束流横向力引起的丝张力变化、束流自身场的影响等因素决定的。初步计算表明，焊丝加热引起的影响将占主导地位。我们已经研究了应变片的基础上振动丝从各种材料（钨，绿柱石青铜，铌锆合金）。选择了一种自动频率调节的自激振荡电路中的交流自激振荡方案。特殊的钢丝固定方法和横向自由度的消除允许在几天内实现优于1 E-5的相对稳定性。对于具有固定端的钨丝，频率与温度的关系为1 E-5/K。现有扫描仪的线加热的实验结果和估计表明，线加热到几百级，这足以用于测量。
1999-01-26 physics.acc-ph
Nondestructive beam envelope measurements using beam position monitors for low-beta heavy ion beams in superconducting linear accelerator
RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science（RIKEN理化学研究所加速科学中心）；SHI Accelerator Service Ltd.（SHI加速器服务有限公司）
针对超导直线加速器束流包络难以直接无损测量的问题，本研究采用cos2θ型BPM结合传输矩阵与丝扫描数据估算低β重离子束包络，在SRILAC上验证了方法的可行性，可用于超导段常规无损束流监测。
2025-04-23 physics.acc-ph
Simulations of Coaxial Wire Measurements of the Impedance of Asymmetric Structures
多年来，同轴线测量为测量加速器结构的束流耦合阻抗提供了一种简单而有效的方法。一段时间以来，人们已经知道如何使用一根和两根导线来测量纵向和偶极横向阻抗。最近的能力，测量四极阻抗的结构表现出顶部/底部和左/右对称性已被证明。提出了一种用位移单线和双线测量法测量非对称结构束流耦合阻抗的方法。测量系统的模拟提出了进一步的工作。
2011-10-10 physics.acc-ph
Numerical analysis of parasitic crossing compensation with wires in DAΦNE
在2005-2006年运行的DAΦNE对撞机中，电流承载线补偿器被成功地用于减轻寄生束-束相互作用的有害影响。正电子束寿命的显着改善，观察到在机器操作与KLOE探测器。考虑到线束-束补偿器在高亮度LHC升级中的可能应用，我们重新回顾了DAΦNE实验。我们使用改进的加速器模型的目标，以验证现代模拟工具，并提供有价值的输入LHC升级项目。
2015-06-24 physics.acc-ph
Target Multiwire for the Fermilab Booster Neutrino Beamline
针对费米实验室Booster中微子束流线原有多丝剖面监测器辐射损伤的问题，研究人员设计了采用镀金钨丝、氧化铝陶瓷平面与耐辐射材料的新型BNB靶多丝探测器，可实现精确的束流剖面测量，本文详述其设计功能并展示相关数据。
2024-01-30 physics.acc-ph
Fifty years of the CERN Proton Synchrotron : Volume 2
本报告分两卷总结了欧洲核子研究中心质子同步加速器前50年的运行情况。在介绍了机器的起源，并描述了它的磁铁和供电系统后，第一卷集中在加速器物理和仪器的许多创新中，它开创了，如过渡交叉，RF体操，提取，相空间断层扫描，或通过线扫描仪的横向发射度测量。第二卷描述了PS复合体中的其他机器：质子直线加速器、PS助推器、LEP预注入器、重离子直线加速器和蓄电池以及反质子环。
2013-09-26 physics.acc-ph
Re-assembly and test of a COMB dipole magnet with STAR wires
本文针对小型REBCO加速器磁体，采用不同支撑结构重新组装，并在1.8–4.5 K液氦中测试，分析其失超历史与仪器数据。
2024-12-06 physics.acc-ph
Scanning wire beam position monitor for alignment of a high brightness inverse-Compton x-ray source
夏威夷大学的自由电子激光实验室已经建造并测试了一个扫描线束位置监测器，以帮助高光谱亮度逆康普顿散射X射线源的校准和优化。X射线是由来自脉冲S波段直线加速器的40 MeV电子束与来自由同一电子束驱动的锁模自由电子激光的红外激光脉冲碰撞产生的。电子束和激光束在相互作用点聚焦到60 μm直径，以实现高散射效率。这种线扫描仪允许在相互作用点处对激光束和电子束的尺寸和位置进行高分辨率测量，以验证空间重合。二次发射电流的时间分辨测量使我们能够在4 μs宏脉冲的整个持续时间内监测电子束的横向空间演化，同时通过高温计测量遮蔽的红外光束来描绘激光器的轮廓。利用这种装置，我们已经证明，电子束和激光束可以以优于10 μm的精度共同对准，以达到最大的X射线产额。
2013-11-21 physics.acc-ph
Coaxial Wire Measurements of Ferrite Kicker Magnets
快速冲击磁铁用于将束流注入CERN加速器环和将束流从CERN加速器环射出。这些冲击器通常是具有矩形孔的传输线型磁体，束通过该矩形孔。除非采取特殊的预防措施，否则磁轭的阻抗会引起显著的射束感应加热，特别是对于高强度。此外，阻抗可能有助于束流不稳定性。纵向和横向阻抗测量的结果，为各种冲击磁铁，并与分析计算比较：此外，从数值分析的预测进行了讨论。
2011-10-10 physics.acc-ph
Magnetic measurement with coils and wires
加速器磁体根据沿磁体长度上的轨迹积分的场来操纵粒子束。专用缠绕线圈以高精度测量这些相关参数，并有效地补充了使用霍尔板或NMR探头进行的点状测量。旋转线圈法给出了一系列正常和斜交多极子中磁场的完整二维描述。最近的单拉伸线是测量场积分和找到磁轴的参考仪器。
2011-03-30 physics.acc-ph
A wireless method to obtain the longitudinal beam impedance from scattering parameters
本文提出一种无需导线的无线方法，从散射参数直接获取加速器圆形真空室的纵向电阻壁束流耦合阻抗，并验证了其理论正确性及向任意截面几何推广的可行性。
2024-06-14 physics.acc-ph
Conceptual Design of an HTS Dipole Insert Based on Bi2212 Rutherford Cable
美国磁体开发计划（US-MDP）旨在开发磁场超过Nb $_3$ Sn技术极限的高场加速器磁体。基于第一代高温超导体Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_8$（Bi 2212）的复合导线和卢瑟福电缆的最新进展允许将它们考虑用于该目的。然而，Bi 2212电线和电缆对横向应力和应变敏感，这在高场加速器磁体中很大。这需要具有应力管理概念的磁体设计，以管理线圈绕组中的方位和径向应变，并防止Bi 2212导体的载流能力的劣化或甚至其永久损坏。本文介绍了一种新的应力管理方法，这是在费米实验室开发的高场大口径铌$_3$锡加速器磁铁，现在被应用到高场偶极子插入基于Bi 2212卢瑟福电缆。介绍了超导导线和超导电缆的插入概念设计和主要参数，以及线圈应力管理结构、关键技术步骤和方法、测试配置及其目标参数，并进行了讨论。
2020-08-17 hep-ex physics.acc-ph
Beam-beam simulation code BBSIM for particle accelerators
本文描述了一个用于模拟高能环形对撞机中碰撞强子束相互作用的高效、完全并行化的六维跟踪模型和减轻其影响的模拟方案。该模型使用弱-强近似计算头上的相互作用时，测试光束具有较低的强度比其他光束，查找表的有效计算的远程光束束力，和自洽泊松求解器时，两个光束具有可比的强度。在并行环境中的模型的性能测试。用该程序计算了费米实验室Tevatron中的束流发射度和束流损失，并与测量结果进行了比较。我们还提出了两个方案的研究结果，提出了补偿束-束相互作用：a）在布鲁克海文的相对论重离子对撞机（RHIC）和大型强子对撞机（LHC）在欧洲核子研究中心与载流导线的远程相互作用的补偿，b）使用低能电子束，以补偿在RHIC的正面相互作用。
2011-04-11 physics.acc-ph
White Paper on High Temperature Superconducting Bi-2212 Magnets for Energy Frontier Circular Colliders
Bi-2212是目前唯一一种各向同性、扭转、多芯圆线形式的高温超导材料，它将使高场超导加速器磁体的应用范围大大扩展到圆线、各向同性Nb-Ti和Nb 3Sn导体之外。本文描述了Bi-2212在未来高能圆对撞机（包括高能质子和μ子对撞机）中可能发挥的重要作用。我们描述了其目前的技术状态（导体开发，磁体设计概念，原型磁体状态），然后在一个综合战略中提供了一个10年计划，用于>15 T加速器磁体和>25 T螺线管磁体，以吸引行业和整个美国以及对HTS磁体应用感兴趣的国际科学企业。
2022-03-23 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Beam extraction studies at 900 GeV using a channeling crystal
在费米实验室Tevatron的900 GeV研究中首次观察到亮度驱动的沟道提取。这个实验，费米实验室E853，证明了有用的TeV级的光束可以从超导加速器在高光度对撞机操作过程中提取，而不会过度影响在对撞机探测器的背景。发现多转萃取显著提高了该过程的效率。光束提取效率约为25%。时间相关效应的研究发现，匝间结构主要由加速器束流动力学。使用加速器飞线系统的预散射器的研究表明，光纤可以产生显著的提取通量，与预期一致。基于这些结果，从Tevatron对撞机上构造5-10 MHz的寄生质子束是可行的。
1999-09-29 physics.acc-ph
Synchrotron radiation based beam diagnostics at the Fermilab Tevatron
同步辐射作为电子加速器的束流诊断已经使用了很多年。它通常与质子加速器无关，因为辐射强度太弱，无法进行实际检测。然而，如果利用源自弯曲磁体的边缘附近或来自短磁体的辐射，则快速变化的磁场用于增强比截止波长更短的波长，对于诸如费米实验室的Tevatron之类的最近的高能质子加速器，截止波长往往是可见光。本文讨论了两种设备的Tevatron的实现。横向束流剖面监测器分别对来自质子束和反质子束的同步辐射成像，并提供每个束流的剖面数据。第二个监视器测量中止间隙中的低水平束流强度，这对加速器的超导磁体和高能物理实验的硅探测器都构成了危险。比较的测量从轮廓监测器的测量飞线轮廓系统的应用程序的配置文件和中止间隙强度测量的Tevatron束流动力学建模的一些例子。
2011-09-15 physics.acc-ph physics.ins-det
