1．5GHz锯材超导腔的研制

介绍铌材超导腔的研制进展，重点讨论了国产铌腔的材料改性，以及相应的超导腔性能的改进．叙述了１．５ＧＨｚ铌腔的腔形设计，分析了铌材的射频性能和机械性能，制定了铌腔制作与后处理的特定工艺．最后给出了１．５ＧＨｚ铌材超导腔的低温实验结果．     

1．5GHz锯材超导腔的研制

介绍铌材超导腔的研制进展，重点讨论了国产铌腔的材料改性，以及相应的超导腔性能的改进．叙述了１．５ＧＨｚ铌腔的腔形设计，分析了铌材的射频性能和机械性能，制定了铌腔制作与后处理的特定工艺．最后给出了１．５ＧＨｚ铌材超导腔的低温实验结果．     

射频超导腔加速性能的改进

 为提高超导加速腔的加速梯度和Q值，改进了薄膜型超导腔的加速性能。研究证明，对于铜铌溅射腔，在无氧铜衬底和铌膜之间加入NbN 层可以提高铌膜的超导转变温度，改善晶格结构；对纯铌超导腔提出了改进方法，在传统的纯铌超导腔表面制备多层的超导-绝缘-超导复合膜可以屏蔽Nb腔表面的界面场，提高超导腔的临界磁场，从而提高了铌腔的加速梯度。     

射频超导腔加速性能的改进

为提高超导加速腔的加速梯度和Q值，改进了薄膜型超导腔的加速性能。研究证明，对于铜铌溅射腔，在无氧铜衬底和铌膜之间加入NbN 层可以提高铌膜的超导转变温度，改善晶格结构；对纯铌超导腔提出了改进方法，在传统的纯铌超导腔表面制备多层的超导-绝缘-超导复合膜可以屏蔽Nb腔表面的界面场，提高超导腔的临界磁场，从而提高了铌腔的加速梯度。     

北京大学国产大晶粒铌材超导腔的性能研究

大晶粒铌材是射频超导领域的研究热点之一. 采用大晶粒铌材的射频超导谐振腔, 其后处理工艺可以大大简化. 北京大学对此进行了深入细致的研究, 自主研制了采用国产大晶粒铌材的射频超导腔, 对这些超导腔进行了简单的表面处理, 包括标准的化学抛光(BCP)和120℃低温烘烤处理, 未进行非常复杂的电抛光处理, 低温性能测试结果表明其低温超导性能优越, 大晶粒1.3GHz超导腔的加速梯度达到了43.5MV/m, 为我国超导加速器的国产化打下了基础.     

北京大学国产大晶粒铌材超导腔的性能研究

大晶粒铌材是射频超导领域的研究热点之一.采用大晶粒铌材的射频超导谐振腔,其后处理工艺可以大大简化.北京大学对此进行了深入细致的研究,自主研制了采用国产大晶粒铌材的射频超导腔,对这些超导腔进行了简单的表面处理,包括标准的化学抛光(BCP)和120.C低温烘烤处理,未进行非常复杂的电抛光处理,低温性能测试结果表明其低温超导性能优越,大晶粒1.3GHz超导腔的加速梯度达到了43.5MV/m,为我国超导加速器的国产化打下了基础.     

改进铜铌溅射型QWR超导腔性能的探讨

通过直流偏压二级溅射方法，在无氧铜腔体表面溅射一层铌膜，研制了铜铌溅射型射频超导1/4波长谐振腔(quarter wave resonator,QWR)，该腔主要用于重离子的加速，是北京放射性核束装置中后加速部分的预研项目.目前国际上很多实验室都在研究进一步提高铜铌溅射型QWR超导腔的性能，通过多种方法的实验研究，发现在无氧铜衬底与铌膜之间加入一层氮 化铌（NbN）薄膜，可以使得表面铌膜的超导温度转变点由原来的8.8K提高到了接近9.6K ，该方法有可能成为提高QWR腔加速性能的重要途径，目前进一步研究正 关键词： 溅射 QWR超导腔 氮化铌NbN 超导温度     

1.3 GHz超导腔的电化学青铜法铌三锡镀膜技术

由于射频超导腔具有高品质因数Q₀,大束流孔径等诸多优势,已被加速器行业广泛应用。目前纯铌腔的性能已经接近理论极限,使用Nb₃Sn薄膜腔代替纯铌腔是突破这一限制的有效手段。铌三锡具有较高的超导转变温度和过热磁场,理论预期可以大幅度提高SRF腔体工作温度和加速梯度。目前,Nb₃Sn薄膜制备技术蓬勃发展,其中锡蒸汽扩散法已经比较成熟,已制备出初步满足工程需求的铌基铌三锡薄膜射频超导腔。但是由于反应温度在1100℃以上,锡蒸汽扩散法无法摆脱纯铌基底,因此不可避免地在机械稳定性、导热性等方面有缺陷,难以满足未来高可靠性加速器的应用。青铜法广泛应用于铌三锡线缆的制备,热处理温度不高于700℃,具有制备铜基铌三锡镀膜腔的潜力。此外,电化学镀膜与其他方式相比,具有成本低、反应过程容易控制、常温常压等明显优势。本工作将上述两种工艺结合起来,研究了电化学方式在1.3 GHz铌基超导腔上镀青铜前驱体,之后热处理合成铌三锡薄膜腔。垂测结果表明,4.2 K下的薄膜腔本征Q₀为6×10⁸左右且仍具很大提升...     

超导腔垂直测量系统中的磁屏蔽

简要介绍空间磁场对纯铌超导加速腔性能的影响,以及在超导腔垂直测量时对空间磁场进行有效屏蔽的方法.由于多数磁性材料对应力和温度变化非常敏感,而且国内缺乏在低温下相关磁屏蔽材料性能的数据,为此对8种国产铁磁和软磁材料在低温下的初始磁导率进行了测量,并给出了相应的测试结果.最后介绍了作者研制的1.3GHz超导腔垂直测量低温恒温器内置式磁屏蔽装置及其性能.     

铜铌溅射型低β超导腔的研制及初步实验

超导谐振腔是超导加速器的关键部件.用于重离子超导加速器的低β加速腔的最佳选择是四分之一波长谐振腔(QWR).目前,利用无氧铜为基底,溅射一层几微米厚的铌膜,可以获得极好的超导性能和加速离子性能.但是,四分之一波长谐振腔的内表面复杂,溅射均匀的铌膜比较困难.针对此难题,发展了一种多参数可调节的溅射方法,在640×φ220的大型腔体内,成功地生成了一层均匀的、超导性能优异的铌膜.超导腔的低温实验表明铌膜的性能良好.     

700MHz单cell超导腔洛伦兹力失谐分析

着重论述了超导腔的洛伦兹力失谐,并对704MHz/β=0.45单cell纯铌超导腔进行了静态洛伦兹力失谐分析和动态洛伦兹力失谐分析,对增加其机械稳定性的方式方法进行了讨论和计算,给出了其相应的加固方案.     

溅射方法干式处理超导加速腔表面的研究与分析

详细研究了利用超高真空氩离子清洗技术发展的一种超导铌腔表面的“干式”处理方法,从微观和宏观角度分析了溅射处理对铌的表面特性和对超导腔性能的影响.与传统的“湿式”处理方法(化学抛光BCP和电抛光EP)相比,干式处理方法具有结构简单、容易控制、没有污染等优点,是一种很有潜力的超导腔处理方法,可以提高超导腔的性能. 关键词： 超导加速腔 溅射 形貌分析 残留电阻比RRR     

1.3 GHz超导腔的掺氮实验

为了大幅度提高纯铌超导腔的品质因数,从而降低其使用功耗,选择对超导腔进行高温氮掺杂处理。立足国内外大型加速器的需求,中国科学院高能物理研究所首先开展了1.3 GHz 1-cell超导腔的研究,包括常规处理以及氮掺杂实验,并且对掺杂前后的结果进行了分析、对比。结果表明,通过掺氮,两只1.3 GHz 1-cell细晶粒纯铌超导腔的品质因数均获得了显著提升,同时在超导腔低温垂直测试中观察到了比较明显的反常的品质因数随加速梯度变化的曲线,即"anti-Q-slope"现象。     

BEPCⅡ国产500 MHz超导腔运行综述

北京正负电子对撞机二期(BEPCⅡ),国产500 MHz超导腔经过紧张的安装调试于2017年10月正式投入带束流运行。首先对此国产超导腔两次降温调试的相关参数进行了监测和对比分析;其次研究了通过高功率老练的方法改善超导腔的品质因数,并实时监测超导腔老练过程中的辐射剂量;最后对超导腔的带束流运行情况进行了介绍分析。结果表明:BEPCⅡ国产500 MHz超导腔虽然放置了6年,但是状态良好,通过高功率老练能够降低超导腔的辐射剂量,改善其性能,完全满足束流运行要求。     

单畴钇钡铜氧块材高Q值谐振腔研究

 在对高Q值的微波谐振腔的研究中, 尤其是对低温超导谐振腔（超导铌腔）的研究取得了很大的进展，生产加工技术也日趋成熟,而用高温超导材料来制备高Q值的谐振腔还不成熟。从高温超导体的表面电阻，生成方法，物质的微观结构等方面进行分析，实验中，通过一个端面用单畴YBCO块材代替无氧铜，在50K时谐振腔Q值就增加到原来的5倍，在20K时全部用单畴YBCO谐振腔，Q值有望达到铜腔的70倍，谐振腔的性能有明显的提高。     

BEPCⅡ超导腔静态热负荷和无载品质因数Q_0的测量

超导腔的静态热负荷和无载品质因数是表征超导腔低温恒温器以及超导铌腔性能好坏的最重要参数.BEPCⅡ超导腔采用的是液氨浸泡冷却方式,对两个超导腔在测试站分别进行了降温调试,在超导腔达到超导状态并稳定运行后,对其静态热损耗进行了测定.此外,超导腔Q_0的测量主要是采用热力学的方法测量其高频损耗然后经计算得出Q_0.介绍了BEPCⅡ超导腔静态热负荷和无载品质因数的测量原理及方法,并且给出了两个超导腔在不同高频加速电压下的测试结果.此测试结果已作为BEPCⅡ超导腔验收测试的重要依据.     

BEPCⅡ超导腔静态热负荷和无载品质因数Q0的测量

超导腔的静态热负荷和无载品质因数是表征超导腔低温恒温器以及超导铌腔性能好坏的最重要参数. BEPCⅡ超导腔采用的是液氦浸泡冷却方式, 对两个超导腔在测试站分别进行了降温调试, 在超导腔达到超导状态并稳定运行后, 对其静态热损耗进行了测定. 此外, 超导腔Q₀的测量主要是采用热力学的方法测量其高频损耗然后经计算得出Q₀. 介绍了BEPCⅡ超导腔静态热负荷和无载品质因数的测量原理及方法, 并且给出了两个超导腔在不同高频加速电压下的测试结果. 此测试结果已作为BEPCⅡ超导腔验收测试的重要依据.     

超导腔的热击穿和超导铌材料RRR值的无损测量

介绍超导腔热击穿原理 ;讨论了超导体热击穿磁场与超导材料 RRR值之间的定量关系 ;同时介绍一种非常实用的超导腔体 RRR值的测量方法涡流法无损测量原理及其实现方法 ;最后给出了国内外两种典型超导铌材料 RRR值的比较测量结果     

射频超导技术与ERL技术新进展

射频超导谐振腔可以工作在连续波或长宏脉冲模式. 射频超导技术已发展为加速各种带电粒子束的重要手段. 射频超导技术发展的前期受材料性能、腔的处理以及加工安装水平等的限制. 经过几十年的不断改进, 射频超导技术获得了重大突破. 射频超导腔应用到超导加速器上并成功运行, 积累了腔的质量控制工艺和工业化制备的大量经验. 近期国际上面对未来大科学装置项目, 在射频超导技术方面进行了大量的研发工作, 主要包括提高超导腔加速梯度的新腔型研究和采用新型材料(大晶粒铌材)超导腔的研究. 能量回收直线加速器(ERL)技术是近年来获得发展的重要加速器技术. ERL具有高效、节能、稳定性好、低辐射水平等优势, 被越来越多地应用到先进光源和自由电子激光装置中.     

DC-SC光阴极注入器的束载实验的调试进展

 北京大学射频超导实验室设计了新型超导光电子枪——DC-SC光阴极注入器，目标是为自由电子激光平台提供能量在2~3MeV，脉宽小于10ps，脉冲重复频率为81.25MHz，平均流强约为1mA的低发射度电子束。现在已经建成了DC-SC光阴极注入器实验平台，包括激光驱动光阴极系统，Pierce直流高压加速结构，1.3GHz 1＋1/2纯铌超导腔，恒温器低温系统，4.5kW连续波微波系统，1/16分频与同步控制系统，束流诊断系统和能量分析系统等。并且完成了超导腔的静态实验，直流加速结构也经过了100μA低电流测试。实验结果符合设计要求，整体调试后即可以进行束载实验。