高能物理研究所射頻超導(dǎo)與低溫研究中心（加速器中心）和北京高能銳新科技有限責(zé)任公司工程技術(shù)人員經(jīng)過兩年多的聯(lián)合持續(xù)攻關(guān)，自主研發(fā)了CiADS質(zhì)子加速器和中國散裂中子源二期升級項(xiàng)目的核心設(shè)備之一——雙Spoke超導(dǎo)腔，攻克并掌握了包括超導(dǎo)腔物理設(shè)計(jì)、加工工藝、表面處理及測試技術(shù)在內(nèi)的核心技術(shù)。2019年12月底，325 MHz雙Spoke超導(dǎo)腔樣腔研制攻關(guān)圓滿結(jié)束。 

　　325 MHz雙Spoke超導(dǎo)腔在2K垂直測試下加速梯度Eacc達(dá)到14.8 MV/m，對應(yīng)Q₀為1.16×10¹⁰，且對應(yīng)峰值磁場最高達(dá)129mT，這一成果已是目前國際上雙Spoke超導(dǎo)腔性能的最高水平。本次垂測的結(jié)果顯示，在中國散裂中子源二期項(xiàng)目當(dāng)前的初步設(shè)計(jì)方案中，雙Spoke腔的設(shè)計(jì)運(yùn)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(xiàng)目的需求。  

　　針對減小Ep/Eacc，雙Spoke超導(dǎo)腔在設(shè)計(jì)時進(jìn)行了優(yōu)化，其可以在最大程度上減小運(yùn)行時發(fā)生場致發(fā)射的風(fēng)險；此外，科研人員在腔上還設(shè)置了100mm的大口徑清洗口，創(chuàng)新性地使用了彎轉(zhuǎn)耦合口設(shè)計(jì)，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(dǎo)腔水平測試和運(yùn)行時，耦合器的陶瓷窗由于場致發(fā)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(zhì)因數(shù)，這也是在國際上首次將滾拋工藝應(yīng)用于半波長型超導(dǎo)腔。 

　　雙Spoke超導(dǎo)腔的研制成功，是質(zhì)子超導(dǎo)加速腔研發(fā)的又一重要進(jìn)展，它為CiADS項(xiàng)目和中國散裂中子源二期升級項(xiàng)目奠定了十分重要的基礎(chǔ)。 

325 MHz 雙Spoke超導(dǎo)腔垂直測試結(jié)果 

雙Spoke超導(dǎo)腔 

即將進(jìn)入杜瓦進(jìn)行垂測的雙Spoke腔