【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】中國科學(xué)院上海高等研究院在上海光源科學(xué)中心組織召開了“高加速梯度高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組”測(cè)試鑒定會(huì)。1.3 GHz超導(dǎo)加速模組是X射線自由電子激光和粒子對(duì)撞機(jī)等大科學(xué)裝置的核心關(guān)鍵設(shè)備。中國科學(xué)院上海高等研究院自主攻克了超導(dǎo)加速模組系列重大關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了超越現(xiàn)有國際最高水平的射頻性能，標(biāo)志著我國在超導(dǎo)加速技術(shù)領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。
 

　　專家組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，該超導(dǎo)加速模組在連續(xù)波模式166.05 MV腔壓下穩(wěn)定工作，八腔均為20 MV/m，2K總熱負(fù)載為104.9 W，模組品質(zhì)因數(shù)Q0為4.0×1010；模組在連續(xù)波模式223.77 MV腔壓下穩(wěn)定工作，2K總熱負(fù)載為194.9 W，模組品質(zhì)因數(shù)Q0為3.4×1010；模組在連續(xù)波模式241.31 MV腔壓下穩(wěn)定工作，2K總熱負(fù)載為236.4W，模組品質(zhì)因數(shù)Q0為3.2×1010；模組在占空比10%脈沖模式247.55 MV腔壓下穩(wěn)定工作；模組在所有測(cè)量工況下均無場(chǎng)致發(fā)射。
 

　　專家組認(rèn)為，中國科學(xué)院上海高等研究院研制的中溫烘烤工藝1.3 GHz超導(dǎo)加速模組(8×9-cell腔)的加速梯度和品質(zhì)因數(shù)，以及高功率輸入耦合器射頻老煉功率等性能，滿足了強(qiáng)流連續(xù)波電子加速器超導(dǎo)加速模組的要求。該模組的總腔壓和品質(zhì)因數(shù)超過了國際上已有同類型超導(dǎo)加速模組的水平。該模組的成功研制，為建設(shè)高品質(zhì)因數(shù)強(qiáng)流超導(dǎo)加速器進(jìn)一步奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為其在高品質(zhì)因數(shù)、高加速梯度超導(dǎo)加速器上的應(yīng)用提供了可能性。
 

　　中國科學(xué)院上海高等研究院承擔(dān)了上海市市級(jí)科技重大專項(xiàng)“硬X射線自由電子激光關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及集成測(cè)試”和國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“硬X射線自由電子激光裝置”的超導(dǎo)加速器建設(shè)?；谇捌诮⑵鸬某瑢?dǎo)腔表面處理平臺(tái)(無錫平臺(tái))、模組總裝和測(cè)試平臺(tái)，從2021年起，模組團(tuán)隊(duì)攻克了腔串超凈組裝、模組總裝集成、整機(jī)消磁、快速降溫和老煉測(cè)試中遇到的諸多技術(shù)難題，形成了一套完整的組裝規(guī)范流程，先后研制出BCP工藝八腔模組樣機(jī)、高Q工藝八腔模組樣機(jī)、注入器單腔模組和ABBA型八腔模組和主加速器L1段摻氮八腔模組CM01，同時(shí)培養(yǎng)了一支高水平的技術(shù)隊(duì)伍。本次測(cè)試的高加速梯度高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)加速模組安裝了八支全國產(chǎn)超導(dǎo)腔，八套國產(chǎn)高功率輸入耦合器以及國產(chǎn)超導(dǎo)磁鐵、低溫恒溫器等關(guān)鍵部件。超導(dǎo)加速模組2024年7月在中國科學(xué)院上海高等研究院完成總裝，并交至測(cè)試平臺(tái)開展射頻性能水平測(cè)試。
 

　　該超導(dǎo)加速模組的成功研制，為我國正在建設(shè)及規(guī)劃中的多個(gè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，如上海硬X射線自由電子激光裝置、深圳中能高重復(fù)頻率X射線自由電子激光裝置、未來高能環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)等超導(dǎo)加速模組的研制和批量生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
 

　　該超導(dǎo)加速模組由張江實(shí)驗(yàn)室立項(xiàng)，中國科學(xué)院上海高等研究院承擔(dān)研制，研制過程中得到了上海市市級(jí)科技重大專項(xiàng)“硬X射線自由電子激光關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及集成測(cè)試”、國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“上海硬X射線自由電子激光裝置”、國家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
 

　　測(cè)試鑒定專家組由來自中國科學(xué)院高能物理研究所、中國科學(xué)院近代物理研究所、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、中國科學(xué)院上海高等研究院、北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所及深圳綜合粒子設(shè)施研究院的12位專家組成。中國科學(xué)院高能物理研究所潘衛(wèi)民研究員擔(dān)任鑒定專家組組長。
 

圖1 水平測(cè)試隧道內(nèi)的1.3 GHz超導(dǎo)加速模組