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。     

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。     

Recent progress on RF superconducting cavities

RF superconducting （SRF） cavities can work in continuous wave mode or long pulse mode. SRF technology has been developing rapidly since the end of the last century. RF superconducting technology is widely used in particle accelerators around the world. As the key elements, research on superconducting cavities is carried out worldwide. Besides Europe, the United States and Japan, many countries have already started SRF projects, such as Canada, India, Korea, etc. Great improvements on SRF technology have been made in China in recent years. Progress in SRF cavities is introduced in this paper.     

Lorentz detuning and tuning system study of 3+1/2cell DC-SC photo-injector for PKU-FEL

A 3+1/2cell DC-SC photo-injector for PKU-FEL facility is under development,which is an upgrade design of the successful 1+1/2cell DC-SC photo-injector. The Lorentz detuning and tuning structure for the 3+1/2cell superconducting cavity is presented in this paper. The Lorentz force detuning coefficient is 1.2Hz/(MV/m)² with double stiffening rings for the half cell and single stiffening rings between the adjacent TESLA cells. With the special stiffening structure, the 3+1/2cell whole cavity needs only one tuner. The influences of the tuning on frequency shift, field flatness and average gradient are discussed in this paper. The simulation results show that the stiffening rings' design is successful.     

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.     

北京大学高功率相干Terahertz光源设计

给出北京大学射频超导组拟建的准单色、高平均功率、波长可调的相干THz光源的系统设计. 该装置是根据相干扭摆器自发辐射原理, 采用自主原创的DC-SC超导光阴极注入器提供的高品质电子束经过磁压缩单次通过扭摆器产生0.25—0.5THz之间的光. 该装置提供的THz光具有波长连续可调、功率高、相干性好、单色性好、线偏振等特点, 为生物、医学、材料科学、通信等领域提供强有力的研究工具.     

高TC超导谐振器微波特性研究

 研究了高Tc超导谐振器的微波特性特别是表面电阻Rs和磁场穿透深度λ,给出了Rs随温度变化的曲线以及穿透深度的测量结果。实验中采用了由YBa₂Cu₃O₇薄膜和蓝宝石片构成的平行板谐振器。     

Magnetic property improvement of niobium doped with rare earth elements

A new idea is proposed by the PKU group to improve the magnetic properties of the Type-II superconductor niobium.Rare earth elements like scandium and yttrium are doped into ingot niobium during the smelting processes. A series of experiments have been done since 2010. The preliminary testing results show that the magnetic properties of niobium materials have changed with different doping elements and proportions while the superconductive transition temperature does not change very much. This method may increase the superheating magnetic field of niobium so as to improve the performance of the niobium cavity, which is a key component of SRF accelerators. A Tesla-type single-cell cavity made of scandium-doped niobium is being fabricated.     

提高射频超导加速腔性能的表面干式处理研究

射频超导谐振腔以其优越性在加速器领域起到了常温加速腔无法替代的作用. 超导腔的表面 特性直接影响到加速腔的性能. 为进一步提高超导腔的加速性能，北京大学利用超高真空氩 离子清洗技术发展了一种超导腔表面的干式处理方法. 与传统的湿处理方法(化学抛光BCP和 电抛光EP)相比，干式处理方法具有其特有的优点，有可能成为一种新的超导腔表面处理方 法，对提高加速腔的性能起到推动作用. 进一步的研究正在进行之中. 关键词： 射频超导 表面处理 溅射 抛光     

PKU-FEL设计的初步考虑

 北京大学在其超导加速器装置PKU-SCAF的基础上将建成一个红外自由电子激光实验平台PKU-FEL。它可以提供高稳定度、高平均功率、高谱纯度、ps脉冲的自由电子激光。给出了PKU-FEL的初步设计方案。