ALS作为以低发射度电子储存环为基础的第三代同步辐射光源，额定能量为1.9 GeV。在其运行的7 年中，用户每年增加到大约2000人，而且变化越来越大，不同用户对加速器的要求也在增加。
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确保ALS以可靠的方式为用户提供高质量的束流；
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了解和继续改进设备的性能，使其保持在同步辐射光源的前沿；
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确保改进顺利进行，将对用户的不利影响降到最低程度；
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研究增强ALS能力和性能的潜在改进。
该组支持其他实验室内外的加速器工程，以及ALS上进行的非加速器项目。
2003年，在了解ALS储存环和改进其性能方面取得了重要成就，还下大力研究将来的项目和设备的改进，特别是涉及产生飞秒X射线、增加亮度和产生远红外线辐射。
近期机器改进
以可靠方式为用户提供高质量束流—ALS在2003年的运行中实现了几个改进。这是第一次全年在高频系统中采用高次模阻尼器和利用垂直色散波控制束流的大小。
成功地调试了一条新的诊断光束线。在另一个有希望的实验中，表明相干的红外线辐射对飞秒限幅的有效性具有敏感、连续和非破坏性的诊断。
2004年5月后进行日常关机，在第三个谐波腔体中安装另外的阻尼器。这些阻尼器的目标是使在最大束流时被动地稳定（就是说，不需要反馈系统）。如果成功，这将会具有几个重要的优点。在这次关机中，安装新的扭摆磁铁W11替代老的W16扭摆磁铁。这是用于三条蛋白质晶体学光束线的硬X射线辐射源，并作为飞秒限幅实验的调制器。它同时服务于飞秒和蛋白质晶体学界的能力是其优于前身的主要特点。
未来改进
ALS加速器组总是在考虑可能进行的改进，2003年2 月基础能源科学咨询委员会分会举行了《20年基础能源科学装置路线图讨论会》。会上，ALS实验室报告了储存环的改进和一个新的专用于远红外辐射储存环“CIRCLE”的计划。
会上报告的潜在的储存环改进涉及提高亮度，第一步是通过准连续注入方案和缩小插入件之间的垂直间隙，
将时间平均电流提高3倍到750 mA。另外，计划要求两个半尺寸带有辐射防护曲径入口的插入装置替换老的全尺寸平的插入装置。通过增加更多的应用特殊光束线，会提高装置的能力和生产力。在典型的每年停机，对用户干扰降到最低程度情况下，这个计划可以逐步实现。
改进ALS性能的一个例子是计划将垂直束流的尺寸从150微米显著降低到约5微米。通过计算机引导在储存环中优化放置斜四极磁铁，可以实现这一改进。这仅仅是旨在实现全能量注入近期改进任务的一部分。全能量注入的运行方式已在先进光子源和瑞士光源上采用。
在更短的期限内，以全能量500 mA注入运行，使时间平均电流增加一倍。要全能量注入运行，需要进行几个改进：主要是增强器注入器的能量必须从1.5 GeV提高到1.9 GeV，光束线的闸门在注入中始终打开。2003年得到一些初始费用，用来精炼全能量改进的范围。到2004年年底，500 mA的改进范围将确定下来，计划到FY07年底完成这一改进计划。
远红外线储存环：探索远红外线源的一项实验室领导的研究与开发（LDRD）项目
在《20年基础能源科学装置路线图讨论会》上还报告了一种新的稳定远红外线辐射源的概念。这种远红外线辐射源的通亮远远大于常规光源的通亮，并具有同步辐射可以形成的脉冲。这个光源被命名为CIRCE （相干红外中心），它以ALS增强器同步加速器屏蔽隧道上的66米周长的环为基础，并利用现有的ALS的注入器。该概念的研究到目前已经得到实验室领导的研究与开发计划的支持。
与现有的同步加速器和热远红外光源相比，CIRCE在平均通亮方面将提高6到9个数量级。对于光学和电子学之间边界，有时称为“太赫间隔”的光谱区域来说，它将是一个革命性的光源，因为传统上实验难于接近这一光谱区。
如左上图所示，CIRCLE环可以放在现有ALS增强器屏蔽之上。环的设计可使无数相干的同步辐射光束线（红色）直接位于屏蔽墙附近。ALS不需要注入器进行初始注入或全能量注入的长周期里，现有的ALS注入器可用来把全能量束流注入到CIRCLE中。右上图表明CIRCLE预期的性能适合难以研究的光谱区，现在的光源不是达不到，就是产生更少的光。
束流物理中心
诗人Carl Sandburg吟道："什么都没有发生除非当初是个梦，”总结了该组将其理论和实际能力应用到AFRD现在的需要，同时朝未来可能工程工作的方式。用激光等离子体加速和通过汤姆森散射产生飞秒X射线脉冲的实验是该组最近获得的著名的成就。
束流物理中心帮助解决项目的直接需要—像Carl Sandburg在引语中指出的那样—还为将来的研究打下基础。最近几年来，束流物理中心的工作在深度、广度和范围内都取得了重大进展。原来作为探索研究小组于1985年特许成立，根据任务的需要，该组人员按AFRD研究部中的一个中心组织起来，帮助解决一些主要装置和计划中的技术挑战和增强LBNL在粒子和光子束流研究中的能力。
在更早的岁月里，LBNL的工作人员在设计、建造和调试ALS过程中发挥了关键作用。依靠自己的经验，LBNL成为PEP-II的起源、设计、建造和调试的主要贡献者之一。这个能量不对称的B介子工厂建在斯坦福直线加速器中心（SLAC），用于研究CP破坏，进而增加对物质和能量的了解。这个合作建造的工程结束和投入运行后，LBNL的科学家和工程师们将这个专门技术带回ALS，将束流动力学、高频和反馈系统用于正在进行的ALS性能的增强和运行改进。
与此同时，LBNL重点开展了下一代直线对撞机初步设计方面的合作，做了大量的工作。国际未来加速器委员会2004年8月做出将采用冷技术建造下一代加速器后，LBNL决定进一步加强国际合作，利用已取得的经验和技术做出应有的贡献。
另一个重要的发展是出现了μ子对撞机和中微子工厂的概念。国家μ子对撞机合作组挑选LBNL为涉及对撞机环和作为中微子源的μ子储存环工作的协调单位；该项主要通过束流物理中心去做。另外，LBNL的科学家和工程师们还涉及为在费米实验室计划进行的μ介子实验进行模拟和高频硬件的设计。
LBNL的科学家们继续扩大实验能力。所有光子注入器、激光加速、激光引导和光学随机冷却研究的准备工作都正在进行中。激光光学和加速器系统综合研究实验室增加了短脉冲桌面激光器，以便进行各种涉及新奇的加速、诊断和控制技术的激光-等离子体-粒子相互作用的研究。这些研究目前处于早期探索阶段，为未来打下基础。将来，现在用高频能量做的事，通过利用光必须用更短的波长和时间结构去做。
在传统的领域继续取得进展，如加速器理论、线形和非线形束流动力学、自由电子激光，特别是在卫星的功率射束中的应用、以先进飞秒技术为基础的辐射源和高能对撞机物理。LBNL各种研究和教育活动均有学生、国外访问者和来自世界各研究机构的新老合作者的大力参与。
束流物理中心的科学家和工程师们涉及支持世界上高能对撞机理论和概念的发展。关键的有限束流动力学问题，像电子云效应、快离子不稳定性等已经为LHC、PEP-II和其他的机器在理论上进行了研究。还研究了对撞机上高能高亮度的对撞和相互作用点处的各种物理问题。正在探究高能对撞机总的加速和辐射新情况，例如韧致辐射和电场加速梯度（GeV/m）。
聚变能研究
化石燃料用尽后怎么办？LBNL计划通过在重离子感应加速器上的研发增加惯性聚变能的选择。
无情减少化石燃料的供应和对能源产生的环境代价的日益关注，使得聚变看来更具吸引力。所有释放能量过程中最具潜在效率的是聚变，它也有其他的吸引力。燃料（氢同位素氘和氚）可容易地获得，反应后不会留下与裂变有关的长寿命放射性废物。但电厂范围的受控聚变将需要数年的进一步开发；典型估计在2035年左右需要一台示范电厂。
能源部支持两个主要的聚变研究计划，一个基于磁约束，另一个基于惯性约束。最有希望的惯性约束聚变产生能源的形式是利用重离子束流将一个靶加热并进行压缩，或“驱动”。所产生的能量在靶室中受到控制、被俘获和转换成热能。从4个兆焦的束流功率，聚变的产量约为200兆焦。
过去10年中，已经研究过惯性聚变能的几乎所有能源部和国会委托的高级委员会都把重离子加速器确定为最有前途的驱动装置的后选者。从工程和经济的可行性考虑，驱动装置必须可靠和有效。它们也必须具有高的脉冲重复率（几个脉冲/秒）而后长的寿命（约30年）。激光用于近期研究极好，但是它们是为低重复率，典型的是每天几次而设计的。重离子加速器提供高度可靠、有效的解决办法。结果，聚变政策咨询委员会、美国国家科学院和聚变能咨询委员会的评审推荐扩大用于聚变能重离子加速器的计划。
为满足电厂驱动装置的这些挑战性的要求，LBNL聚变能研究计划正进行以下研究：高功率和高亮度重离子束流 的产生；反应室中离子束流传播物理和新的更具经济潜力的加速器战略的确认。（最低造价很重要，因为惯性聚变电厂不仅要在物理和工程上取得成功，而且在商业上也要成功。）
离子束技术
像钻石一样的碳薄膜，探测隐藏在货物中的爆炸物，未来派的量子计算和能源部用于中子科学的首要用户装置有什么共同之处吗？它们均受益于离子束和等离子体中的专门技术，以及离子束技术计划中的相关系统。
加速器的设计、建造和运行均吸取了AFRD原来积累的经验和技术。在这段历史中，开展了与产生和运用等离子体和离子束流有关的不同的科学和技术活动。采用这样技术的范围从在表面包上一层应的保护膜，到制造纳米设备，再到治疗癌症。
离子束流计划于1993年形成，旨在将这些活动统一起来。共同的主题是离子源、离子加速系统和等离子体科学中的专门技术。该计划有65个半日制或全日制成员，包括科学家和工程师、技术和行政支持人员以及学生。（学生成为该计划不可或缺的一部分；现有11名研究生，他们的论文工作主要或完全取决于他们在此做的工作。1997年以来，根据他们基于该项工作所做的论文，有9位研究生被授予博士学位，预计来年还有1位。）这里的大部分工作具有合作的性质，有很多的访问者，他们来自其他的大学和实验室以及工业界。 FY04的活动经费大约是610万美元。有100多篇文章报告了离子束流技术的工作人员2003年1月以来所做的工作，其中50 篇刊登在学报和刊物上。
项目活动和战略方向
主要责任之一是为能源部基于离子加速器的工程服务，包括高能和核物理、基础能源科学的工程以及其他地方的工程。他们已确立了为主要工程做出杰出贡献的名声，特别是他们广泛被视为做前端的实验室，作为多实验室散裂中子源团队的一部分，在其完成自己的工作后尤为如此。他们打算将自己定位在为在美国科学议程中起重要作用的新的计划做出贡献，如稀有同位素加速器（RIA）、散裂中子源改进和先进质子驱动装置。
下面显示的图是高频四极磁铁直线加速器，或英文缩写RFQ，是作为散裂中子源前端系统的部分而建造的。对设计和制造构成挑战的这些有效的低能加速器的专门技术可追述到贝伐拉克时期其中一个离子束流技术组。这个RFQ产生低发射度带负电荷的氢离子束流。束流2 的能量为2.5 MEV，流强为50毫安。
这个负氢RFQ是为散裂中子源建造的“前端”的一部分。图中显示的是从RFQ腔体输出端向上游看到的情景。RFQ从右下角看的最清楚，它是个长的铜颜色的金属盒，沿其内部，从一端到另一端是四个金属叶片。精密加工的形状使得腔体被高频功率激励时在中心轴形成加速和聚焦电场。
2004年继续从事稀有同位素加速器的工作，该工作通过加速器模型和先进计算组（AMAC）与LBNL核科学部以及美国其他国家实验室的合作进行，工作进展顺利。
继续保持散裂中子源方面的伙伴关系，支持开发低水平的高频控制器，结果使LBNL 在该领域获得很强的工程能力。
利用制造前端系统的专门技术，LBNL正在探讨需要定向中子束高通亮的基于加速器中子产生器用于应用的可能性。产生中子的两个重要目标是建造适度规模的LBNL设施，支持中子科学和加州大学的教育任务，以及将技术转让给工业和美国国家安全部门。
中子技术是离子束技术（IBT）计划中另一个为时长久的强项。LBNL不断将像现在这个氘-氘和氘-氚中子产生器的性能提高到一个跟高的水平，现正在开发创新设计、结构和开辟医学、国土安全和能量研究可能性的方法。这些创新包括用于点源应用环形等离子体结构和专门脉冲要求的技术像衰减次数和超短脉冲宽度。
数年来，LBNL开展了加速器的医学应用研究（特别是在184英寸同步回旋加速器和贝伐拉克上，从此退役）。LBNL的IBT科研人员是这项专门技术的继承人，并为设在医院的质子治疗中心作出过许多贡献。他们在高-直线-能量-传递强子治疗方面的经验（例如用质子束流和轻的离子）导致广泛了解如何用高流强加速器和相关技术为（BNCT）最佳地产生超热中子。现正在积极寻找与私营部门合作建造一台基于加速器的高流强硼中子俘获治疗设备（2.5 MeV质子，直流电流为50毫安）的机会。还在改进俄罗斯Obninsk处的一台2.5 MeV的质子加速器，目标上是将束流电流提高到5 mA d.c.，用于能源部防止扩散项目计划下的BNCT临床实验。
最后，在纳米加工（电子学和纳米技术研究与开发感兴趣）方面，LBNL有了用于离子束印记、单个原子设备控制、材料更改、表面工程和薄膜合成的独特的一套综合资源。他们的目标是进一步开发这些能力，以创造出产生超小高精度结构所需要的工具和工艺，和推动量子计算机的研制。
一项具有前途的工作将像这个一样的微型高频驱动离子源与使电子中性化的源结合起来，以避免多聚焦离子束纳米加工中损坏分辨率的电荷在靶上形成。加州大学伯克利分校Tsu-Jae King教授领导的这个项目就是IBT合作方式和他们超越加速器科学的技术应用的一个例子。
合作与实验资源
像其他AFRD计划一样，IBT处于资源丰富和多学科的环境中。特别引人注意的是加州大学伯克利分校的校园和相当多的资源、先进光源部X射线光学材料科学部中心和国家电子显微中心。这些提供合作的机会，并促进快速进展。另外，多年来，他们在IBT开发了大批的实验台和实验设备来开展他们的工作。要详细了解实现将来这些各种各样梦想和战略进展方面的技术细节，几个IBT计划小组和有关的工作有自己的网址：
SNS FES（散裂中子源）
IBT计划与工程部和LBNL其他的机构密切合作，设计和调试SNS具有挑战性的“前端”系统。2002年完成前端系统后，团组的部分人员仍然保留，目前正在从事两项与SNS有关加速器技术方面的工作：低电平高频控制系统和负氢离子源的开发。
Plasma and Ion-Source Technology（等离子体和离子源技术）
该组开发加速器离子源，并将它们应用到纳米加工这样的挑战中，另外开发“纳米管”（紧凑性中子产生器）技术，纳米管似的使用范围从国土安全（例如探测货物中隐藏的爆炸物或核物质）到试验和开发聚变核电厂的材料。
Plasma Applications （等离子体应用）
采用等离子体技术将在表面和改变材料是这个获得R&D100奖组的主要工作。左上图显示的是他们设计的用来在溶敷高质量薄膜时从等离子体中滤除大粒子的磁性管。
Boron Neutron Capture Therapy （硼中子俘获治疗）
治疗其他一些难处理的癌症，特别是多形性神经胶质母细胞瘤的一种有希望的方法，BNCT依靠一个丰富的超热（粉肠低的能量）中子源。IBT计划完全适用于支持BNCT或用紧凑性的加速器或中子管进行试验。他们还继续保持长期对以中子束或重离子束为基础的布拉格（Bragg）峰值放射线疗法的兴趣。
超导磁铁
磁场永远都是更高的磁铁是建造未来高能加速器和改进当今加速器的关键。这个计划提供一般有益于整个领域，也有益于像LHC目前这样的工程和未来的一些项目例如谬子对撞机/中微子或LHC改进。
现代加速器的性能要求继续逼迫磁铁技术的极限。束流能量要求越来越高是高能物理的不变目标；特别是改进项目，更高能量的机器必须安装在现有的隧道里，因此要获得最大磁场要有额外费用。他们计划的重点是超导材料、电缆和磁铁。他们在工作中与其他地方的同事和工业部门进行广泛合作，属于能源部超导磁铁总计划予以协调的一部分。美国超导磁铁计划的研究在射界上居领先地位，为世界上其他的计划所羡慕。
他们的计划于上世纪七十年代初制订，当时加速器的超导磁铁仍是一项非常年轻的技术。他们制造二极磁铁和四极磁铁，支持像ESCAR（实验超导加速器环）、ESABEL和超大型超导对撞机（SSC）这样的工程，为SSC（虽然未曾建造）成功地将6.6T对撞机二极磁铁实现产业化，在实验加速器型的磁铁中磁场高达10T。10T约为像铌钛这样可延展超导体的极限，所以在九十年代初，他们改为铌锡，并开始开发更适于这些材料的新的磁铁设计和制造技术。他们认为18T对于用Nb3Sn设计工具制造的加速器类型的磁铁来说是个合理的目标。Nb3Sn设计工具导致对性能问题的空前了解。
最近他们成功地试验了世界上第一块由铌锡材料制造的工作磁场为16T的二极磁铁。该磁铁HD1如左图所示。 这是在继续执行开发先进的高磁场加速器磁铁计划中最近取得的成就。在开发导致空前了解性能问题的设计工具中，也取得重大进展。
他们在材料和磁铁设计方面的工作的总目标简单：就是研制出高能物理对撞机中使用的任何时候磁场都更强的磁铁。当然，要实现这样的目标要许多年的工作。
在提高超导材料最新的技术发展水平、使其形成电缆和设计制造磁铁的同时，他们强调对导体和磁铁加工技术采取有成本效益的方法。这也是将来新的和改进的加速器的重要方面。
10多年来，Nb3Sn一直是LBNL磁铁计划的基础。虽然他们在几个磁场越来越高的磁铁中使用过 – 1996年为13.5T，2001年为14.3T – 但最近获得的16T大大增强了他们的信心，牢固确定了用于加速器应用的这一物质的可行性。新开始的美国LHC加速器研究计划（LARP）为LBNL的磁铁计划注入了额外的推动力。LARP很大一部分是专门致力于为未来亮度改进开发技术；LBNL负责LARP的磁铁部分。虽然最初版本的LHC像上面说的使用NbTi，但是改进需要更大孔径和高梯度与好磁场质量结合，以及允许辐射引起的发热，只有用Nb3Sn才能做到。
除高磁场二极磁铁和四极磁铁在粒子加速器中的明显应用之外，提高高磁场和大的力极端条件下的极限有益于这项技术的其他应用，如用于光源和磁共振成像系统的超导插入设备。
材料研发和能源部导体开发计划
导体研究包括降低临界电流（Ic）的下降的布线工作；新导体的布线设计技术像电源在管内；优化剩余电阻率比和临界电流密度（Jc）的热处理研究和检查横向张力对临界电流下降的效应和张力下降与导体亚结构的关系。LBNL还为其他磁铁和电缆开发计划提供大力布线支持。
加速器用的超导磁铁传统上由多丝的NbTi制成。使其变为超导的热处理工艺使其变得柔软，这样就能编织成电缆，然后绕在铁芯上性车工内磁铁。然而，这个相当容易使用的物质正接近性能极限。LHC的磁铁代表NbTi最后的应用。对于需要磁场在10T以上的应用，美国加速器磁铁计划的重点是放在Nb3Sn上，使它们成为超导的热处理也使它们变脆，所以在搞新材料外，还必须开发制造磁铁的新技术。
认识到需要进一步开发Nb3Sn后，美国能源部的高能物理处于2000年1月搞了一个导体开发计划，目标是为下一代高能物理对撞机和改进现有对撞机所需要的高磁场磁铁提供有成本效益的高性能超导体。
该计划由LBNL和美国国家实验室和大学代表组成的委员会进行管理，在非常短的时间内取得了出色的进展。这个适当予以经费支持的计划在头两年将电流密度提高了50%，达到3,000 A/mm2的目标。导体由牛津仪器超导技术公司生产，其潜力几乎立即在HD-1中实现，磁场达16T，他们现在正改进其性能的几个方面，然后必须达到产业化的规模，以降低造价。
磁铁：最近的成就和将来的方向
过去几年来，LBNL的磁铁计划在磁铁加工和材料开发方面已经过几个关键的阶段。最近成功地测试了HD-1磁铁，磁场达到16T。“模型”磁铁计划由导体研究和亚尺寸机械模型的工作给予支持。该计划正在顺利执行中，2003年完成两项测试，2004年计划完成更多项目（取决于经费支持）。亚尺寸模型将用来测试支撑结构设计、新线圈几何学和电缆设计。如果新的材料像Nb3Al，MgB2或高温超导体Bi-2212有足够的数量并具有好的特性，那么就用它们来制造线圈，并在亚尺寸模型中进行测试。
计算机辅助设计复制图显示
IRQ2，为LHC相互作用点改进提出的四极磁铁的设计。这是他们在D20中使用的像这个一样的余弦-θ几何学的一个例子，这是他们用易脆的超导材料制造磁铁最早获得的成功之一；他们正在对不同类型的磁铁进行各种其他线圈几何学的实验。
最近的经验表明亚尺寸模型提供了一种评审新的支撑结构设计和加工技术的有效手段。加上动力的模型可用来测试新的导体和电缆设计。FY01财政年度搞的亚尺寸磁铁计划已经成为支持磁铁开发计划的普遍深入活动。其中一项工作是研究易于加工和/或更适合易脆超导体的新颖的磁铁几何学，这是他们磁铁工作的一个重要部分。
他们还研究支持高磁场磁铁开发的辅助性的问题。例如，与工业部门合作，他们正在就造价、导体的性能改进和安装问题进行工作。每年，他们至少提出一个小公司发明研究建议，并提供几个其他建议。
开发非现场核磁共振用的超导磁铁是由LBNL管理的种子进行的研发项目。该磁铁将由加州大学伯克利分校材料科学部Alex Pines领导的研究组使用。为LBNL提出的直线加速器/基于激光的超速X射线装置（LUX）是LDRD的另一个项目，旨在提高超导波荡器的最先进水平。以便提供高通亮硬X射线，可调波长。
