机器学习在大型粒子加速器中的应用回顾与展望

机器学习技术在近十几年发展迅猛,并被广泛地用于解决复杂的科学和工程问题。最近十年间,基于机器学习的粒子加速器相关研究也开始呈现出井喷式发展趋势。国际上许多加速器实验室开始尝试用机器学习和大数据技术处理加速器中的海量复杂数据,以期解决加速器及其子系统中的诸多物理和技术问题。不过,迄今为止,机器学习在加速器中的应用仍处于初步探索阶段,不同机器学习算法在解决具体加速器问题的效果及其适用范围尚待摸索,机器学习在实际加速器中的应用仍非常有限。因此,有必要对加速器领域中的机器学习研究做一个整体回顾和总结。将回顾机器学习在大型粒子加速器（以储存环加速器和直线加速器为主）中的加速器技术、束流物理以及加速器整体性能优化等研究方向中已取得的研究成果,并探讨机器学习在加速器领域的未来发展方向和应用前景。     

粒子加速器十年发展科技报告会简介

由中国粒子加速器学会主办的“粒子加速器十年发展科技报告会”1990年11月7日至1990年11月12日在西安举行。这次会议是对过去十年我国粒子加速器事业的一次检阅。 来自全国各科研院所、大专院校及加速器制造厂家等单位的代表约100人出席了会议。会上报告了特邀报告25篇和学术报告20余篇。这些报告从不同侧面总结、反映了十年来我国在粒子加速器各个分支的进展。在这短短的十年时间里,我国三大加速器(北京正负电子对撞机、兰州重离子加速器和合肥国家同步辐射光源)从设计、制造到调试、运行取得成功,用以开展高能物理、同步辐射和重离子物理等方面的基础研究和应用研究。与此同时,各类中、小型加速器也在稳步发展。在质子直线加速器、电子直线加速器、回旋型加速器、静电加速器、高压型加速器离子注入机、高功率束加速器、中子发生器等的设计、研制和改造、运行方     

带电粒子加速器的基本类型及其技术实现

现代粒子加速器的发展已有100年的历史。给出了粒子加速器主要类型的简单分类图表,从粒子加速器发展过程中相关概念演变和加速器技术逻辑发展的角度,概述了粒子加速器的基本类型、基本工作原理、相应的技术实现途径以及各类加速器的典型的技术特征。     

ADS超导直线加速器的准直方法北大核心

现代加速器科学实验装置的搭建是一项系统而繁杂的工作,其中应用到多种学科的专业技术。主要介绍了中国科学院近代物理研究所ADS直线加速器工程项目中的加速器标定准直安装的一般流程和方法,包括加速器控制网的建立、加速器元件的标定、加速器元件支架位置的放样和加速器元件的准直等。该项工作使用的仪器包括激光跟踪仪、关节测量臂,从理论角度讲解了加速器控制网的布设规则,标定测量坐标系的建立方法,准直工作数据处理的意义和计算方法,以及该系统工作所最终取得的成就。     

ADS超导直线加速器的准直方法

现代加速器科学实验装置的搭建是一项系统而繁杂的工作,其中应用到多种学科的专业技术。主要介绍了中国科学院近代物理研究所ADS直线加速器工程项目中的加速器标定准直安装的一般流程和方法,包括加速器控制网的建立、加速器元件的标定、加速器元件支架位置的放样和加速器元件的准直等。该项工作使用的仪器包括激光跟踪仪、关节测量臂,从理论角度讲解了加速器控制网的布设规则,标定测量坐标系的建立方法,准直工作数据处理的意义和计算方法,以及该系统工作所最终取得的成就。     

激光加速低能电子:有望缩小微型粒子加速器

正据报道,借助激光和"芯片上的加速器"设计理念,科学家将能在鞋盒大小的区域进行实验,用于探索平行宇宙和搜寻"上帝粒子"。借助高能粒子加速器科学家或可发现平行宇宙,然而这些加速器通常都重达数千吨且占地面积大。斯坦福大学等机构科学家最新计划利用石英芯片和激光技术制造微型粒子加速器,加速器体积和重量的大幅缩减使得研究人员更易掌控操作粒子科学实验。这项新设计或将大幅缩减粒子加速器的体积和重量。借助激光和"芯片上的加速器"设     

第二讲散裂中子源和高功率质子加速器

文章介绍了与散裂中子源相关的高功率（几十千瓦到几兆瓦）质子加速器的发展状况,比较了不同类型的加速器组合的优缺点和它们的应用范围,并着重介绍该类型加速器所研究的主要加速器物理和加速器技术问题,其中很多都是当今国际粒子加速器领域的前沿问题.文中还简单地介绍了中国散裂中子源（CSNS）计划的加速器概念设计方案.     

兰州重离子加速器冷却储存环

 兰州重离子加速器(HIRFL)由用作注入器的扇聚焦回旋加速器(SFC)和分离扇回旋加速器(主加速器SSC)组成,是加速中、低能重离子束流的回旋加速器系统.     

加速器在医学上的应用

全世界加速器总数的约50%是医用加速器,全世界生产的所有放射性核素中80%以上用于医学。加速器生产多种放射性核素供临床诊断治疗和基础医学研究使用。加速器产生的带电粒子束可用于进行活化分析和核反应分析等,次级中子用于中子活化分析,为生物医学提供快速分析手段。加速器可用于对某些不宜进行高温或化学消毒的医疗器械、用具或药品的辐射消毒。加速器治疗肿瘤前景光明。本文将重点讨论上述几个成就突出的领域。     

我国九十年代加速器的发展展望

 在过去的10年里,我国粒子加速器的研究、设计、制造和应用有了巨大的发展和长足的进步.在80年代由于我国三大加速器工程的建成,打破了建国30多年来总在低能加速器上徘徊的局面,从而使我国成为拥有高、中能加速器的国家,标志着我国的科学技术和加工工业已达到或接近国际水平同时,我国的低能加速器在工业、农业、医学和科学技术上的应用日趋广泛,某些低能加速器的制造如医用加速器开始走向系列化、商品化.这表明我国低能加速器的制造技术已日趋成熟.总之,在我国目前除了高能质子加速器外,可以说加速器品种基本齐全,能区连续,有较好的工业基础并有一支高水平的技术队伍.展望未来,我们相信90年代将会有更大的作为.     

激光等离子体加速器研究综述

 综述了有关激光尾场加速器、等离子体拍频波加速器、多束激光脉冲驱动的尾场加速器以及自调制激光尾场加速器的概念及其基本特性,概述了近期的实验结果。介绍了等离子体波的产生机理及等离子体波中电子的俘获和加速,并讨论了存在于激光等离子体加速器中的一些限制和今后发展前景。     

国内外加速器低温系统近况

超导腔和超导磁体是现代加速器的重要组成部分, 伴随着加速器技术的发展和更高束流能量和亮度的要求, 低温超导技术在加速器中得到了广泛的应用. 本文在对国内外几个典型的加速器上采用的低温超导技术进行了调研的基础上, 介绍了国内外加速器低温系统的近况.     

加速器核物理大科学平台现状及展望

文章首先回顾了加速器核物理大科学平台的发展历史,随后总结了核物理研究前沿对加速器平台的需求,介绍了不稳定核束的产生和加速方法,综述了现有的加速器装置情况,最后给出了在建的和计划中的加速器装置展望。     

激光-等离子体加速器研究综述

综述了有关激光尾场加速器、等离子体拍频波加速器、多束激光脉冲驱动的尾场加速器以及自调制激光尾场加速器的概念及其基本特性,概述了近期的实验结果。介绍了等离子体波的产生机理及等离子体波中电子的俘获和加速,并讨论了存在于激光等离子体加速器中的一些限制和今后发展前景。     

高能同步辐射光源直线加速器初期调束取得重要进展

高能同步辐射光源（HEPS）是中国第一台第四代高能同步辐射光源,其加速器由直线加速器、增强器、储存环及输运线组成。报道了HEPS直线加速器的初期束流调试重要进展。HEPS直线加速器是一台500 MeV S波段常温直线加速器,由热阴极电子枪、聚束系统、主直线加速器构成。在按时完成设备加工、安装和老练的基础上,于2023年3月9日启动束流调试,当天实现束流全线贯通。3月14日束流能量达到500 MeV,束团电荷量达到2.5 nC。经过测量,直线加速器出口束流能散0.4%,能量稳定度0.06%,水平和垂直几何发射度分别为233 nm和145 nm。目前直线加速器束团电荷量可达到7.0 nC,相关束流调试正在进行。     

低能加速器的应用

 加速器是利用电磁场来加速带电粒子的装置,如加速电子、质子、离子等。按能量区分,加速器分成高能加速器、中能加速器和低能加速器。其中能量低于100MeV的小型低能加速器在医学、工业辐照、离子注入及核分析技术等领域均有广泛的应用。一、加速器在医学上的应用1.疾病的诊断传统的XCT是透射型CT,测定的是通过肌体的X射线强度的衰减情况,医生从不同的衰减来分析病变情况。加速器介入医学后,促使了一代能测试脏器功能的新的发射型CT(简称ECT)的问世。     

国内外加速器低温系统近况

超导腔和超导磁体是现代加速器的重要组成部分,伴随着加速器技术的发展和更高束流能量和亮度的要求,低温超导技术在加速器中得到了广泛的应用.本文在对国内外几个典型的加速器上采用的低温超导技术进行了调研的基础上,介绍了国内外加速器低温系统的近况.     

基于多级级联BP神经网络的加速器束流轨道预测

加速器束流轨道校正对于加速器稳定运行具有非常重要的作用,精确预测加速器束流轨道的变化对于实现束流自动化校准也具有重要意义。通过对束流轨道变化的准确预测,可以为调整加速器控制参数提供可靠的信息,从而实现对束流的精确控制和调节。通过研究束流在直线加速器中等能量传输段的传输过程,利用模拟加速器数据,基于多级级联的反向传播（BP）神经网络搭建了加速器束流轨道预测模型,能够实现对束流轨道参数的预测。结果表明,与采用传统单隐层BP神经网络建立的预测模型相比,多级级联BP神经网络能够实现更高的预测精度与可靠性,为直线加速器中等能量传输段的优化设计和束流轨道自动化校准提供了一种有效的方法。     

移动式加速器在快中子照相中的应用

介绍了移动式加速器的工作原理、结构和调试过程。该加速器具有体积小、重量轻、束流稳定度高、束斑直径小的特点。移动式加速器是首次在中国工程物理研究院应用于快中子照相。在调试过程中测试了小型移动式加速器的束流稳定性等参数,采用伴随粒子方法测量了直流中子产额。通过移动加速器和数字照相系统的组合,获得了初步图像。     

国际高能脉冲X射线闪光照相加速器的发展综述北大核心CSCD

高能脉冲X射线闪光照相加速器在高性能爆轰流体动力学实验研究中具有重要应用,是牵引高功率脉冲技术发展的重大需求之一。综述了射频直线加速器、电子感应加速器、基于高压脉冲源和高功率二极管的强流脉冲功率加速器3大类、5种闪光照相加速器技术路线的主要特点、代表性装置,对比了几种技术路线的特点,展望了未来发展趋势:一是大力发展共轴多脉冲X射线分幅照相技术;二是采用全固态脉冲功率组件实现加速器紧凑化、小型化和可移动。