高能物理研究所射頻超導與低溫研究中心（加速器中心）和北京高能銳新科技有限責任公司工程技術人員經過兩年多的聯合持續攻關，自主研發了CiADS質子加速器和中國散裂中子源二期升級項目的核心設備之一——雙Spoke超導腔，攻克并掌握了包括超導腔物理設計、加工工藝、表面處理及測試技術在內的核心技術。2019年12月底，325 MHz雙Spoke超導腔樣腔研制攻關圓滿結束。
325 MHz雙Spoke超導腔在2K垂直測試下加速梯度Eacc達到14.8 MV/m，對應Q0為1.16×1010，且對應峰值磁場最高達129mT，這一成果已是目前國際上雙Spoke超導腔性能的最高水平。本次垂測的結果顯示，在中國散裂中子源二期項目當前的初步設計方案中，雙Spoke腔的設計運行梯度為7.3MV/m，并且在該梯度下Q0為2.3×1010且無明顯輻射劑量，完全滿足散裂二期項目的需求。
針對減小Ep/Eacc，雙Spoke超導腔在設計時進行了優化，其可以在最大程度上減小運行時發生場致發射的風險；此外，科研人員在腔上還設置了100mm的大口徑清洗口，創新性地使用了彎轉耦合口設計，保證了充分的焊后表面處理和高壓水清洗，以及避免了在超導腔水平測試和運行時，耦合器的陶瓷窗由于場致發射電子沉積擊穿而損壞。值得一提的是，該腔在采用了滾磨拋光的后處理工藝后，有效提高了腔的品質因數，這也是在國際上首次將滾拋工藝應用于半波長型超導腔。
雙Spoke超導腔的研制成功，是質子超導加速腔研發的又一重要進展，它為CiADS項目和中國散裂中子源二期升級項目奠定了十分重要的基礎。
325 MHz 雙Spoke超導腔垂直測試結果
雙Spoke超導腔
即將進入杜瓦進行垂測的雙Spoke腔 |
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