在中國散裂中子源的直線加速器系統中，有一類關鍵設備如同“微波心臟”，持續為粒子加速輸送強大能量。2025年6月7日，這臺關鍵設備——P波段大功率超構材料速調管順利通過各項指標檢測并完成驗收，實現了國際首次突破。

“P波段”與“超構”的內涵

P波段大功率超構材料速調管主要用于產生大功率微波，是直線加速器中不可或缺的能量源。其中，“P波段”指速調管放大的頻率為324MHz，處于P波段的頻率范圍。

“超構材料”并非指某種全新材料，而是在速調管的諧振腔中增加超構單元這一特殊結構。這種結構能使諧振腔體積顯著減小，進而壓縮整個速調管的空間尺寸，同時提升功率密度、降低制造成本。它就像一臺“高效能量轉換器”，先產生大功率微波，再為粒子加速提供關鍵能量支撐。

核心作用：為粒子加速“輸送能量”

在散裂中子源的直線加速器中，被加速的粒子是負氫離子。速調管產生的微波能量通過波導傳輸至加速腔，作用于負氫離子，將微波能量轉化為粒子的動能，從而提升粒子能量，推動其持續加速。

對比傳統設備：體積更小，性能更優

傳統648MHz速調管采用常規諧振腔，體積較大。而324MHz超構材料速調管盡管頻率更低，但縱向長度更短，整體體積更小，實現了“小身材、大能量”的設計目標，在體積與性能的平衡上優勢明顯。

國產化突破：從“跟跑”到“替代”的跨越

為提升裝置國產化率、降低成本，科研團隊于2025年6月成功研制出324MHz超構材料大功率速調管。其性能指標與國外進口產品完全一致，而體積卻減少了近50%。此外，團隊在2024年還完成了648 MHz國產化速調管的研制。

面向未來，在散裂中子源二期工程中，所有速調管將全部替換為國產設備，徹底擺脫對進口設備的依賴。

從國際首次突破的超構材料速調管研制，到未來即將全面推進的國產化替代，P波段大功率超構材料速調管是我國大科學裝置核心部件自主創新之路上的重要里程碑。它以更小的體積、更優的性能、更低的成本，為散裂中子源的高效運行提供保障，也為后續前沿科學研究拓展了更廣闊的空間。