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      國際首次實現鈮三錫超導電子加速器穩定載束

        

      近期,中國科學院近代物理研究所與東江實驗室在鈮三錫材料的射頻超導應用方面取得重要進展,研制的鈮三錫固體傳導冷卻超導電子加速器在國際上首次實現穩定載束。該加速器的研制先后得到國家重大科技基礎設施項目、國家自然科學基金委面上項目、中國科學院“青促會”、先進能源科學與技術廣東省實驗室科研平臺等項目的支持。

      來自中國科學院高能物理研究所、清華大學、北京大學、中國科學技術大學、四川大學、中國科學院大連化學物理研究所的專家組聽取了項目組的研制與測試報告,對固體傳導冷卻鈮三錫超導電子加速器進行了現場測試。加速后的電子束最高能量達到4.6MeV,宏脈沖流強超過100mA。

      鈮三錫材料的超導轉變溫度是金屬鈮的2倍,是下一代射頻超導新材料的主要突破方向,也是射頻超導領域的前沿研究熱點與競爭制高點。鈮三錫的應用可以顯著降低熱負載,提高射頻超導加速器的運行溫度,并簡化其系統復雜程度。不僅能夠降低超導加速器對大型低溫系統的需求和運維成本,而且能夠促進射頻超導加速器實現小型化和工業化應用。2018年起,近代物理所在國內率先開展鈮三錫射頻超導技術研究,實現了鈮三錫超導薄膜從設備、機理到工藝的全過程。2022年以后,團隊得到先進能源科學與技術廣東省實驗室科研平臺項目的支持,完成了鈮三錫射頻超導技術的系統集成應用關鍵技術突破,在國際上首次完成了固體傳導冷卻鈮三錫超導電子加速器的成功研制與穩定載束。

      此項成果為鈮三錫超導加速器的系統集成以及束流穩定加速提供了示范驗證,對于我國在下一代射頻超導技術領域實現從跟跑、并跑到引領的跨越具有重要的意義。有助于我國抓住射頻超導技術擺脫液氦束縛邁入實用化這一歷史機遇,占領工業加速器領域技術高峰。在廢水廢氣處理等環保領域、特種檢測設備等國家安全領域、同位素生產等醫療健康領域、保鮮殺毒等農業與生物領域具有廣闊的應用前景。

      本成果的預印本文章已在arXiv網站刊登,文章鏈接:https://arxiv.org/abs/2404.09187

      圖1 :專家組在加速器隧道內現場驗收

      圖2:固體傳導冷卻鈮三錫電子超導加速器

      圖3:法拉第桶測量宏脈沖流強為~180mA的穩定加速記錄


      (直線加速器中心????供稿)

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