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批量高品质因数1.3 GHz 9-cell超导腔通过专家组测试

超导腔 加速器 X射线自由电子激光装置
发布:2020-12-01 16:35:19     来源:中科院高能物理研究所

11月27日,中国科学院高能物理研究所组织对批量高品质因数1.3 GHz 9-cell超导腔进行了性能测试,来自北京大学、清华大学、中国科学院近代物理研究所的五位专家组成测试专家组,北京大学刘克新教授担任组长。

测试专家组首先听取了项目组的测试方案报告,对测试方法和测试仪器及装置进行了质询及检查,随后,现场测试了四只1.3 GHz 9-cell超导腔(编号分别为1300-N0051300-N0061300-N0071300-N010)在2 K温度下的品质因数-加速梯度(Q0-Eacc)曲线,结果显示所有腔的Q值为3.6-4.2×1010 @ 16 MV/m,加速梯度为22.5-24.9 MV/m。除了这次测试的四只9-cell腔,还有两只9-cell腔(1300-N0091300-N008)也在近期通过了专家测试,结果为3.7-4.0×1010 @ 16 MV/m。六只腔的平均Q值达到3.8×1010@16 MV/m,测试梯度在22.5 MV/m26.5 MV/m之间。

六只9-cell超导腔的性能均超过了上海硬X射线自由电子激光装置(SHINE)及美国直线相干光源二期项目(LCLS-II)的指标(2.7×1010@16 MV/m,加速梯度高于19 MV/m),也超过了美国直线相干光源二期能量升级项目(LCLS-II-HE)的指标(2.7×1010@21 MV/m),从公布的结果上看,Q值平均优于LCLS-II-HE掺氮超导腔。

高能所在国际上首次实现了1.3 GHz 9-cell超导腔的中温退火工艺,并在批量腔上获得成功,达到高品质因数超导腔的国际领先水平,这标志着高能所可以承接高Q值的1.3 GHz 9-cell超导腔的批量研发及制造。这是我国在加速器前沿领域取得的重大关键技术突破和创新成果,具有完全自主知识产权,为我国建设国际领先的高重频自由电子激光装置提供了创新性的方案。

中温退火超导腔的后处理工艺特性等在降低造价和高Q运行方面具有显著优势,可直接应用在新一代超导加速器中,也为我国设计和建造下一代高能环形正负电子对撞机(CEPC)、参与国际直线对撞机(ILC)等国际大科学工程合作奠定了重要基础。


导腔批量测试装配中

第二批中温退火1.3 GHz 9-cell超导腔垂直测试结果

第一批中温退火1.3 GHz 9-cell超导腔垂直测试结果

专家测试现场

测试专家组与部分项目成员合影

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