中新網北京1月1日電 (記者 孫自法)記者1月1日從中國科學院近代物理研究所獲悉，中國首套銅鈮復合腔高穩定超導加速單元，近日由該所自主研制成功并通過各項測試，標志著中國面向高可靠應用的銅鈮復合超導腔技術研究取得突破性進展。
業內專家稱，這一重要成果將加速提升中國在超導加速器領域的技術水平，可為基于射頻超導加速器的大科學裝置建設提供高性價比、高可靠性的技術方案。
研制成功的中國首套銅鈮復合腔高穩定超導加速單元腔串集成。中國科學院近代物理研究所 供圖最新研制成功的中國首套銅鈮復合腔高穩定超導加速單元由9支半波長型銅鈮復合超導腔組成，在4.2K(約零下269攝氏度)的低溫測試環境中，其銅鈮復合超導腔的平均表面峰值電場達到35兆伏每米(MV/m)，平均腔體頻率洛倫茲失諧系數和平均腔體頻率氦壓敏感系數分別降至約—4.9赫茲每平方兆伏每米(Hz/<MV/m>²)和—2.9赫茲每毫巴(Hz/mbar)，是原純鈮超導腔單元對應值的50%和15%，各項性能顯著優于原純鈮超導腔加速單元。
中國科學院近代物理研究所項目團隊介紹說，一直以來，超導直線加速器在高通量中子源、高通量中微子源、高通量繆子源等兆瓦級高功率離子束應用中具有顯著優勢。然而，傳統純鈮超導腔的長期運行穩定性和可靠性不足，一直是制約其發展的關鍵因素。
針對這一難題，項目團隊提出新的復合材料技術路線，歷經5年多持續努力，終于攻克銅鈮界面材料難以互溶、復雜曲表面覆高品質厚銅層等多個技術難關，實現有力推動射頻超導技術與增材制造技術的深度融合。
本項研究成果，一方面充分驗證其在提高超導加速器運行穩定性方面的顯著優勢，另一方面，與依賴昂貴2K(約零下271攝氏度)液氦系統進行制冷的傳統純鈮超導腔相比，銅鈮復合腔超導加速單元也展現出在運行環境適應性和成本控制方面的優勢。
銅鈮復合腔與傳統純鈮腔超導加速單元穩定性參數對比。中國科學院近代物理研究所 供圖項目團隊表示，他們研制成功的中國首套銅鈮復合腔高穩定超導加速單元，能夠在4.2K(約零下269攝氏度)液氦環境穩定運行，可大幅降低超導加速單元的制冷成本，從而能為超導加速器的工業化應用提供更為經濟且高效的技術方案。(完)