【仪表网 研发快讯】中国科学院上海高等研究院在上海光源科学中心组织召开了“高加速梯度高品质因数1.3 GHz超导加速模组”测试鉴定会。1.3 GHz超导加速模组是X射线自由电子激光和粒子对撞机等大科学装置的核心关键设备。中国科学院上海高等研究院自主攻克了超导加速模组系列重大关键技术，实现了超越现有国际最高水平的射频性能，标志着我国在超导加速技术领域取得了重大进展。
专家组现场测试表明，该超导加速模组在连续波模式166.05 MV腔压下稳定工作，八腔均为20 MV/m，2K总热负载为104.9 W，模组品质因数Q0为4.0×1010；模组在连续波模式223.77 MV腔压下稳定工作，2K总热负载为194.9 W，模组品质因数Q0为3.4×1010；模组在连续波模式241.31 MV腔压下稳定工作，2K总热负载为236.4W，模组品质因数Q0为3.2×1010；模组在占空比10%脉冲模式247.55 MV腔压下稳定工作；模组在所有测量工况下均无场致发射。
专家组认为，中国科学院上海高等研究院研制的中温烘烤工艺1.3 GHz超导加速模组(8×9-cell腔)的加速梯度和品质因数，以及高功率输入耦合器射频老炼功率等性能，满足了强流连续波电子加速器超导加速模组的要求。该模组的总腔压和品质因数超过了国际上已有同类型超导加速模组的水平。该模组的成功研制，为建设高品质因数强流超导加速器进一步奠定了坚实的基础，也为其在高品质因数、高加速梯度超导加速器上的应用提供了可能性。
中国科学院上海高等研究院承担了上海市市级科技重大专项“硬X射线自由电子激光关键技术研发及集成测试”和国家重大科技基础设施“硬X射线自由电子激光装置”的超导加速器建设。基于前期建立起的超导腔表面处理平台(无锡平台)、模组总装和测试平台，从2021年起，模组团队攻克了腔串超净组装、模组总装集成、整机消磁、快速降温和老炼测试中遇到的诸多技术难题，形成了一套完整的组装规范流程，先后研制出BCP工艺八腔模组样机、高Q工艺八腔模组样机、注入器单腔模组和ABBA型八腔模组和主加速器L1段掺氮八腔模组CM01，同时培养了一支高水平的技术队伍。本次测试的高加速梯度高品质因数超导加速模组安装了八支全国产超导腔，八套国产高功率输入耦合器以及国产超导磁铁、低温恒温器等关键部件。超导加速模组2024年7月在中国科学院上海高等研究院完成总装，并交至测试平台开展射频性能水平测试。
该超导加速模组的成功研制，为我国正在建设及规划中的多个重大科技基础设施，如上海硬X射线自由电子激光装置、深圳中能高重复频率X射线自由电子激光装置、未来高能环形正负电子对撞机等超导加速模组的研制和批量生产提供强有力的技术支撑。
该超导加速模组由张江实验室立项，中国科学院上海高等研究院承担研制，研制过程中得到了上海市市级科技重大专项“硬X射线自由电子激光关键技术研发及集成测试”、国家重大科技基础设施“上海硬X射线自由电子激光装置”、国家自然科学基金杰出青年科学基金等项目的支持。
测试鉴定专家组由来自中国科学院高能物理研究所、中国科学院近代物理研究所、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院上海高等研究院、北京大学、清华大学、中国科学技术大学、中国工程物理研究院应用电子学研究所及深圳综合粒子设施研究院的12位专家组成。中国科学院高能物理研究所潘卫民研究员担任鉴定专家组组长。
图1 水平测试隧道内的1.3 GHz超导加速模组
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