近日，中國科學(xué)院近代物理研究所自主研制的我國首套銅鈮復(fù)合腔高穩(wěn)定超導(dǎo)加速單元成功通過各項(xiàng)測(cè)試，標(biāo)志著面向高可靠應(yīng)用的銅鈮復(fù)合超導(dǎo)腔技術(shù)研究取得了重要進(jìn)展。這一成果有望為基于射頻超導(dǎo)加速器的大科學(xué)裝置建設(shè)提供高性價(jià)比、高可靠性的技術(shù)方案。
該超導(dǎo)加速單元由9支半波長型銅鈮復(fù)合超導(dǎo)腔組成。在4.2 K的低溫測(cè)試環(huán)境中，銅鈮復(fù)合超導(dǎo)腔的平均表面峰值電場達(dá)到35 MV/m，平均腔體頻率洛倫茲失諧系數(shù)和平均腔體頻率氦壓敏感系數(shù)分別降至約-4.9 Hz/（MV/m）2和-2.9 Hz/mbar，是原純鈮超導(dǎo)腔單元對(duì)應(yīng)值的50%和15%，各項(xiàng)性能優(yōu)于原純鈮超導(dǎo)腔加速單元。
超導(dǎo)直線加速器在高通量中子源、高通量中微子源、高通量繆子源等兆瓦級(jí)高功率離子束應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。針對(duì)傳統(tǒng)純鈮超導(dǎo)腔的長期運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性不足的問題，該團(tuán)隊(duì)提出了新的復(fù)合材料技術(shù)路線，攻克了銅鈮界面材料難以互溶、復(fù)雜曲表面覆高品質(zhì)厚銅層等技術(shù)難關(guān)，推動(dòng)了射頻超導(dǎo)技術(shù)與增材制造技術(shù)的深度融合。研究驗(yàn)證了銅鈮復(fù)合腔超導(dǎo)加速單元在提高超導(dǎo)加速器運(yùn)行穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢(shì)；與依賴昂貴2K液氦系統(tǒng)進(jìn)行制冷的傳統(tǒng)純鈮超導(dǎo)腔相比，銅鈮復(fù)合腔超導(dǎo)加速單元展現(xiàn)出在運(yùn)行環(huán)境適應(yīng)性和成本控制方面的優(yōu)勢(shì)。
銅鈮復(fù)合腔超導(dǎo)加速單元能夠在4.2 K液氦環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行，有望大幅降低超導(dǎo)加速單元的制冷成本，為超導(dǎo)加速器的工業(yè)化應(yīng)用提供更經(jīng)濟(jì)且高效的技術(shù)方案。
銅鈮復(fù)合腔高穩(wěn)定超導(dǎo)加速單元腔串集成
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