超導(dǎo)腔是加速器的“發(fā)動機(jī)”，在建和未來的大型加速器裝置如對撞機(jī)、同步輻射光源、自由電子激光、中子源等無一例外地采用超導(dǎo)腔來加速電子、質(zhì)子、重離子等各種帶電粒子，因而，高品質(zhì)因數(shù)(Q)和高加速梯度(Eacc)的超導(dǎo)腔成為了全世界加速器領(lǐng)域的研究熱點，也是環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)(CEPC)預(yù)研的加速器關(guān)鍵技術(shù)之一。

在中科院高能所射頻超導(dǎo)與低溫研究中心的部署下，負(fù)責(zé)CEPC 650MHz超導(dǎo)腔研制任務(wù)的沙鵬等人經(jīng)過多年的不懈努力，CEPC 650 MHz高性能超導(dǎo)腔在國內(nèi)首次成功實現(xiàn)了大尺寸(頻率小于1GHz)超導(dǎo)腔的中溫退火、電化學(xué)拋光等多項關(guān)鍵技術(shù)，從2021年底至今，已在多只650 MHz single-cell超導(dǎo)腔樣機(jī)上獲得成功，取得了優(yōu)異的垂直測試結(jié)果(@ 2.0 K)：經(jīng)過高加速梯度工藝處理后，3只650 MHz single-cell超導(dǎo)腔的加速梯度均超過了30 MV/m，最高達(dá)到了37.5 MV/m;而經(jīng)過高Q值工藝處理后，在22 MV/m的加速梯度下，3只超導(dǎo)腔的Q值均超過了8×10^10，比CEPC的垂測指標(biāo)(4×10^10)高出了一倍以上。

以上測試結(jié)果創(chuàng)造了國內(nèi)大尺寸超導(dǎo)腔品質(zhì)因數(shù)和加速梯度的最高記錄，在國際上也與美國費米實驗室的650 MHz single-cell超導(dǎo)腔并駕齊驅(qū)，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

本項研究得到了先進(jìn)光源研發(fā)與測試平臺(PAPS)、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委、王貽芳科學(xué)家工作室和高能所創(chuàng)新項目的資助和支持。

650 MHz single-cell超導(dǎo)腔垂直測試結(jié)果

650 MHz single-cell超導(dǎo)腔的中溫退火

650 MHz single-cell超導(dǎo)腔的電化學(xué)拋光