沿着放置费米实验室线性加速器的大厅走一走，你会看到被灯光照亮的高高的架子，像高档的自动售货机一样。但架子上放的不是零食和饮料，而是像闪闪发光的汽车电池一样的玻璃结构。这些被称为“Marx元件”的元件纵横排列整理，在过去的36个月里安装完成，使年久的费米实验室线性加速器（Fermilab Linac）得以更新，有助于其在即将到来的十年中保持卓越的性能。
5个新的Marx调制器（每个包含54个Marx单元）的安装标志着长达5年的线性加速器关键元件更新工程的完成。它们替代了自20世纪60年代以来为加速器元件供能的设备。
从2013年开始设计费米实验室Marx调制器系统的工程师Howie Pfeffer表示：“我们需要一个长期的替换。我们做了大量建模和实验来研究Marx结构是否可行。在此过程中，我们构建了许多具有较少元件数的电路，最后才致力于做完整的54元件调制器。每个电路都使我们在下一个电路上做了重要的调整。
大多数被馈送到加速器的能量都用于推进粒子。调制器的作用就是调节这些能量脉冲，在适当的时间和能量强度下，以一种有助于粒子束向前推进的方式影响它们。
在费米实验室，Marx调制器对从500万瓦特放大器中发出的脉冲施加影响，放大器的调制功率被用来加速费米实验室速线性加速器中的质子。这种特殊形状的波以每秒15次的脉冲速率推进质子束。
费米实验室“质子改进项目”负责人Bill Pellico表示：“粒子束能量必须是精确的，功率调节的主要任务是确保当粒子束加速通过线性加速器时，它们能够迅速稳定在我们想要的精度水平的千分之一以内。”他是
Pfeffer及其工程团队利用Marx调制器的光束调谐灵活性，在其脉冲方案中完美地填充了一个超快的350微秒脉冲，它具有特殊的形状，专门用于质子束注入线性加速器。他们还设计了调制器，以便在脉冲期间进行实时校正，确保其形状符合加速器的严格要求。这些机器学习功能使调制器能够利用过去的光束性能来改善脉冲生成。
Pellico说：“这可能是第一个带有实时脉冲整形反馈的高功率Marx调制器。”这种新型调制器改善了对粒子束能量的调节，也在旧式能耗较大的调制器的基础上节省了将近50%的功率。
Marx调制器用固态技术取代了曾经常用于模拟无线电和电视等真空管系统的技术。20世纪90年代，工业界开始使用Marx调制器。此后，科学家、工程师和技术人员开发出了许多用于粒子加速器的Marx调制器，充分利用其高效的能量利用和更好的束流调节等优点。
Pellico说：“我们加速器里很多老旧的管道已经过时。我们不会再买这类东西了。但直到现在，我们不仅没有一个新的系统，也没有可以根据需要通过打开或关闭不同元件来调制功率的系统。该设计将在未来的粒子加速器（既包括费米实验室的加速器，也包括其他的实验室和设施）供能方面将有诸多应用。”
这种易于维护的新系统使实验室能够产生易于控制的粒子束，这只是费米实验室更新其加速器设施所做努力的一部分。
Pfeffer表示：“费米实验室的科学计划完全依赖于这项工作。它责任重大。如果我们未能完成这项工作，任何地方都将不再有粒子束。因此，看到Marx调制器完整地安装和运行，这种感觉真好。感谢我们的人员将它们组装在一起，这是我们有生以来看到的最美妙的电路。”
