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     

国产铌材超导腔的研制和实验

通过对国产铌腔的研制和探索，掌握了超导腔的计算制造和实验研究的关键技术，进行铌材性后获得了铌腔后处理的特定工艺，在２．５Ｋ温度时，国产铌腔的加速梯度超过１０ＭＶ／ｍ，品质因素１０＾９。     

1.5GHz铌腔RF超导的实验研究

北京大学重离子所自1988年开始“超导腔”课题的研究工作,经过三年不懈努力获得了重大进展,受到国内外同行与专家的好评。本文详述了此课题的实验准备工作及低温超导物理实验过程,总结了RF(射频)超导实验技术、微波及锁相测量技术、腔体的后处理技术、计算机模拟设计及计算机控制、数据获取与处理等有关工作的进展和成果。目前,1.5GHz铌腔在CW模式的低温超导实验中获得了8.6MV/m(Q_o=6.5×10~8)的加速梯度,并在2K温度时,测得Q_o=8×10~9,这些实验结果达到了当前国际上的先进水平。     

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。     

1.5GHz铌材超导腔的研制

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,制定一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。     

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     

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.     

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.     

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．     

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     

低维超导的实验进展

超导自发现以来, 已成为凝聚态物理领域最重要的方向之一. 近年来, 低维材料制备技术的进步使得一维或二维的超导特性实验研究成为可能. 本文在简要介绍超导现象的基础上, 重点回顾了近些年二维超导薄膜和一维超导纳米线的制备和电输运研究, 以及在低维超导体中发现的相移、近邻效应、铁磁超导相互作用和高温超导等新奇的现象, 并对该领域的进一步发展做出了展望.     

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.     

吸收材料对超导高频腔高次模抑制的实验研究

束流粒子通过加速腔的基模加速,以达到所需的能量值. 由于腔本身的多谐性,束流在超导腔里面会激发起高次模,其中其电场分布对粒子加速起到负面作用的,称之谓有害高次模,减小或抑制有害高次模是加速腔研究的一个重要环节,利用铝模型腔对超导腔的高次模抑制进行研究,给出测量结果,研究表明:铁氧体是很好的微波吸收材料,对于所研究的超导腔内的高次模有着良好的吸收效果.     

超导腔垂直测试数字化自激励环路研制

介绍北京大学垂直测试系统的数字化自激励环路系统,重点分析了实际测试中避免多单元（cell）超导腔模式串扰的方法以及偏离四倍频采样对信号幅度和相位的影响。该系统运行稳定可靠,可有效区分1.3 GHz 9-cell超导腔$ {\rm{{\text{π}}}} $模与$ 8{\rm{{\text{π}}}}/9 $模,解决了多cell超导腔测试中模式串扰问题。分析了超导腔自激励环路在垂直测试中的应用,介绍了北京大学垂直测试系统的数字化自激励环路,采用上下变频方案的射频前端和包括有限脉冲响应滤波器的数字算法,系统简洁扩展性强。重点分析了实际测试中避免多cell超导腔模式串扰的方法以及偏离四倍频采样对信号幅度和相位的影响。在多种不同频率超导腔的垂直测试中该系统运行稳定可靠,可有效区分1.3 GHz 9-cell超导腔$ {\text{π}} $模与$ 8{\rm{{\text{π}}}}/9 $模,解决了多cell超导腔测试中模式串扰问题。     

铜铌稀合金超薄膜的弱局域电性

在 4.2到 2 5K范围内测量了 2 0纳米稀掺杂铜铌超薄膜 (Cu99Nb1 ,Cu95 Nb5 )的电阻及磁导随温度的变化 ,没有观察到超导的迹象 ,而且样品的磁导都表现出典型的弱局域性质 .通过与理论的拟合 ,得到描述弹性散射 ,非弹性散射 ,自旋 轨道散射和磁散射的特征磁场和特征迟豫时间 .Cu95 Nb5 的各种特征迟豫时间均比Cu99Nb1 的小 .铌的加入不仅很大地影响了杂质引起的电子 电子散射 ,同时也是导致样品的弹性散射时间与自旋 轨道散射时间之比τ0 /τso偏离Abrikosov Gorkov关系的主要原因     

用于超导实验的背场磁体研制

在进行超导材料特性、交流损耗测量等超导实验时,需要为实验提供大小可变、均匀性好的背景磁场。文中对自行研制的背场磁体进行了测试研究,发现选择性对组合铜线圈供电能够提供合适的磁场,满足实验的要求。     

深度抑制的超导高频腔研究

参照KEKB 509MHz超导腔,同时考虑到许多方面因素的影响,为北京正负电子对撞机改造工程改频设计了一个500MHz超导腔,并且对腔的一些性能进行了模拟计算,同时利用铝模型腔对一些主要参数进行了测量和校核.