近日,高能同步輻射光源(HEPS)加速器部高頻系統(tǒng)張沛研究團(tuán)隊(duì)研制的166 MHz超導(dǎo)腔和500 MHz超導(dǎo)腔在先進(jìn)光源技術(shù)研發(fā)與測試平臺(PAPS)成功完成了低溫下的垂直測試,結(jié)果優(yōu)于HEPS的設(shè)計(jì)指標(biāo),為下一步超導(dǎo)槽腔的研制和超導(dǎo)腔的批量制造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
測試結(jié)果表明:在4.2 K溫度下,166 MHz超導(dǎo)腔的加速電壓達(dá)到1.5 MV時(shí),其品質(zhì)因數(shù)Q0值超過3.8E+9;500MHz超導(dǎo)腔的加速電壓達(dá)到2.0 MV時(shí),其品質(zhì)因數(shù)Q0值超過3.0E+9。兩個頻段的超導(dǎo)腔均采用緩沖化學(xué)拋光(BCP)處理,測試結(jié)果均優(yōu)于HEPS的設(shè)計(jì)指標(biāo)。
166 MHz超導(dǎo)腔是國際上首臺用于加速光速粒子(beta=1)的四分之一波長(QWR)主動型超導(dǎo)腔,具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高階模式頻率低、微波功率高等挑戰(zhàn)。在2017-2019年HEPS-TF階段成功研制的超導(dǎo)原型腔的基礎(chǔ)上,新腔采用擴(kuò)大束管實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)高階模式深度抑制的全新設(shè)計(jì)方案,以滿足儲存環(huán)嚴(yán)格的阻抗要求。設(shè)計(jì)上,在保持腔結(jié)構(gòu)緊湊的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了高頻參數(shù)和機(jī)械參數(shù)的優(yōu)化;在制造過程中,與北京高能銳新公司的技術(shù)人員聯(lián)合攻關(guān),解決了大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)加工和焊接的一系列技術(shù)難題;在腔的后處理過程中,成功消除了復(fù)雜腔體結(jié)構(gòu)中酸液流速不均導(dǎo)致的酸洗紋路,大幅改善了超導(dǎo)腔的內(nèi)表面質(zhì)量。
500 MHz超導(dǎo)腔在BEPCII備用腔成功研制的基礎(chǔ)上,根據(jù)HEPS的要求進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化。與北京高能銳新公司的技術(shù)人員聯(lián)合攻關(guān),解決了大尺寸橢球腔沖壓、焊接等一系列技術(shù)難題;在腔的后處理過程中,與寧夏東方超導(dǎo)公司的技術(shù)人員進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān),通過細(xì)致的仿真計(jì)算和多輪實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,最終確定了優(yōu)化的酸洗結(jié)構(gòu),顯著改善了超導(dǎo)腔的內(nèi)表面質(zhì)量。
HEPS 166 MHz超導(dǎo)腔和500 MHz超導(dǎo)腔垂直測試結(jié)果
HEPS 166 MHz超導(dǎo)腔和500 MHz超導(dǎo)腔垂直測試結(jié)果
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