2025年4月21-28日,中國科學技術(shù)大學國家同步輻射實驗室韋業(yè)龍團隊自主研制的C波段球形脈沖壓縮器順利完成了第一階段的高功率測試,達到了國內(nèi)C波段球形脈沖壓縮器的最高測試功率水平。
直線加速器中行波加速管的填充時間通常是幾百ns,而速調(diào)管產(chǎn)生的微波脈沖長達幾個μs,其中只有幾百ns用于加速電子,造成微波脈沖利用效率較低。脈沖壓縮器是一種高功率微波器件,能夠?qū)⑺僬{(diào)管產(chǎn)生的長達幾個μs的長脈沖壓縮為幾百ns的短脈沖,同時獲得數(shù)倍的功率增益,因此也叫做能量倍增器。脈沖壓縮器可有效解決速調(diào)管輸出功率有限以及輸出脈沖利用效率低的問題,大幅降低微波系統(tǒng)的造價成本。在諸多類型的脈沖壓縮器中,球形脈沖壓縮器因其結(jié)構(gòu)緊湊、表面場小、運行穩(wěn)定等特點,在國內(nèi)外大型直線加速器中得到廣泛應用。
C波段球形脈沖壓縮器是浙江產(chǎn)業(yè)光源(金華籌建)注入器預研項目的關(guān)鍵部件,通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計有效降低了表面場強(重點改善耦合口區(qū)域表面場分布),并創(chuàng)新性地采用耦合口與球形腔體分體式水冷系統(tǒng)的工藝設(shè)計方案,有效降低打火概率。
在第一階段高功率測試中,經(jīng)過測量標定后,該脈沖壓縮器的輸入功率為8.7 MW,輸出峰值功率為53.9 MW,是國內(nèi)C波段球形脈沖壓縮器的最高測試功率水平,實現(xiàn)了6.2倍的峰值功率增益,達到了國際同類脈沖壓縮器的先進水平。測試期間,脈沖壓縮器各項指標,包括真空、水路等均運行穩(wěn)定,相關(guān)測試工作在中國科學院高能物理研究所東莞研究部南方光源測試平臺上開展。本階段研究成果為國內(nèi)外脈沖壓縮器技術(shù)領(lǐng)域提供了關(guān)鍵性技術(shù)儲備,目前該脈沖壓縮器第二階段的高功率測試正按計劃推進。
?該項目得到了中國科學院百人計劃新率先行動B類人才(KJ2310007003)、校創(chuàng)新團隊培育基金(WK2310000114)以及中國科學院國際杰出學者項目(2025PD0102)資助。

C波段球形脈沖壓縮器高功率測試現(xiàn)場

C波段球形脈沖壓縮器的第一階段高功率測試結(jié)果