科學(xué)導(dǎo)報(bào)訊 1月1日，筆者從中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所獲悉，該所自主研制的我國(guó)首套銅鈮復(fù)合腔高穩(wěn)定超導(dǎo)加速單元成功通過(guò)各項(xiàng)測(cè)試，標(biāo)志著我國(guó)面向高可靠應(yīng)用的銅鈮復(fù)合超導(dǎo)腔技術(shù)取得突破性進(jìn)展。

一直以來(lái)，超導(dǎo)直線加速器在高通量的中子源、中微子源、繆子源等兆瓦級(jí)高功率離子束應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，傳統(tǒng)純鈮超導(dǎo)腔在長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性方面存在不足，制約其發(fā)展。

針對(duì)上述問(wèn)題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了新的復(fù)合材料技術(shù)路線，歷經(jīng)5年多時(shí)間成功攻克銅鈮界面材料難以互溶、復(fù)雜曲表面覆高品質(zhì)厚銅層等多個(gè)技術(shù)難題，有力推動(dòng)了射頻超導(dǎo)技術(shù)與增材制造技術(shù)的深度融合。

該超導(dǎo)加速單元由9支半波長(zhǎng)形銅鈮復(fù)合超導(dǎo)腔組成。在4.2K（1K=-272.15℃）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(chǎng)、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)等各項(xiàng)性能顯著優(yōu)于純鈮超導(dǎo)腔加速單元。

一方面，研發(fā)團(tuán)隊(duì)充分驗(yàn)證了復(fù)合材料在提高超導(dǎo)加速器運(yùn)行穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢(shì)；另一方面，與依賴(lài)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)。它能夠在4.2K液氦環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，大幅降低了超導(dǎo)加速單元的制冷成本，為超導(dǎo)加速器的工業(yè)化應(yīng)用提供了更為經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù)方案。

據(jù)介紹，該成果將有力提升我國(guó)在超導(dǎo)加速器領(lǐng)域的技術(shù)水平，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?xún)r(jià)比、高可靠性技術(shù)方案。