在中国散裂中子源的直线加速器系统中，有一类关键设备如同“微波心脏”，持续为粒子加速输送强大能量。2025年6月7日，这台关键设备——P波段大功率超构材料速调管顺利通过各项指标检测并完成验收，实现了国际首次突破。
“P波段”与“超构”的内涵
P波段大功率超构材料速调管主要用于产生大功率微波，是直线加速器中不可或缺的能量源。其中，“P波段”指速调管放大的频率为324MHz，处于P波段的频率范围。
“超构材料”并非指某种全新材料，而是在速调管的谐振腔中增加超构单元这一特殊结构。这种结构能使谐振腔体积显著减小，进而压缩整个速调管的空间尺寸，同时提升功率密度、降低制造成本。它就像一台“高效能量转换器”，先产生大功率微波，再为粒子加速提供关键能量支撑。
核心作用：为粒子加速“输送能量”
在散裂中子源的直线加速器中，被加速的粒子是负氢离子。速调管产生的微波能量通过波导传输至加速腔，作用于负氢离子，将微波能量转化为粒子的动能，从而提升粒子能量，推动其持续加速。
对比传统设备：体积更小，性能更优
传统648MHz速调管采用常规谐振腔，体积较大。而324MHz超构材料速调管尽管频率更低，但纵向长度更短，整体体积更小，实现了“小身材、大能量”的设计目标，在体积与性能的平衡上优势明显。
国产化突破：从“跟跑”到“替代”的跨越
为提升装置国产化率、降低成本，科研团队于2025年6月成功研制出324MHz超构材料大功率速调管。其性能指标与国外进口产品完全一致，而体积却减少了近50%。此外，团队在2024年还完成了648 MHz国产化速调管的研制。
面向未来，在散裂中子源二期工程中，所有速调管将全部替换为国产设备，彻底摆脱对进口设备的依赖。
从国际首次突破的超构材料速调管研制，到未来即将全面推进的国产化替代，P波段大功率超构材料速调管是我国大科学装置核心部件自主创新之路上的重要里程碑。它以更小的体积、更优的性能、更低的成本，为散裂中子源的高效运行提供保障，也为后续前沿科学研究拓展了更广阔的空间。
