作者:倪思洁 来源:中国科学报 发布时间:2020/6/19 18:09:59
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环形正负电子对撞机关键部件研制获新进展

 

6月18日,记者从中国科学院高能物理研究所获悉,在国家重点研发计划“高能环形正负电子对撞机(CEPC)相关的物理和关键技术预研究”等项目的支持下,CEPC加速器部分的关键设备研制取得了多项成果:一是650 兆赫兹(MHz)双单元(2-cell)超导腔垂直测试达标;二是1300 MHz超导腔成功获得高品质因数和高加速梯度;三是高梯度加速结构完成工艺测试。

CEPC是2012年中国科学家提出的关于未来高能对撞机的设想方案,用以研究希格斯粒子及相关科学问题,寻找超出“标准模型”的新物理的线索。2018年,CEPC的《概念设计报告》正式发布。按照概念设计,CEPC将是一个埋在地下100多米处的周长100公里的“大环”。

最近,CEPC的650 MHz 2-cell超导腔在北京大学重离子物理研究所成功完成了掺氮后的垂直测试,测试结果表明,在2开尔文温度下,加速梯度每米22兆伏时,超导腔的品质因数(Q)超过了6×1010,比CEPC的垂测指标4×1010高出50%以上,与国际领先水平相当。

CEPC的主环计划采用240个650 MHz 2-cell超导腔。早在2018年5月,CEPC项目组就曾完成了650 MHz 2-cell超导腔的首次垂直测试。

与此同时,CEPC的1300MHz超导腔成功获得了高品质因数和高加速梯度。

相关人员介绍,CEPC增强器还要采用96个1300 MHz 9-cell超导腔。目前,国内在建的上海硬X射线自由电子激光(SHINE)包括了600个同样的超导腔,高能物理所为其研制的四只9-cell腔样机成为该项目首批达标交付的超导腔。通过中温烘烤/退火等新技术,1300 MHz 1-cell超导腔的品质因数达到3.5×1010(加速梯度每米30兆伏时),这个结果也与国际上的最前沿研究水平站在了同一起跑线上,为CEPC增强器超导腔的研制奠定了基础。

此外,作为直线加速器的关键部件,CEPC的S波段常温高梯度加速结构也于日前完成工艺测试,并通过验收。该加速结构采用弧形腔、内水冷方案,并在国内S波段首次采用了单口输入双馈跑道型耦合器。高梯度加速结构老练、运行的达标,为CEPC常温直线加速器加速结构打下了坚实的基础,也为高能同步辐射光源(HEPS)S波段加速结构的设计积累了宝贵的经验。

在高功率测试中,科研人员采用能量倍增系统对其进行了加速梯度的测量,测得该加速结构对应的加速梯度达到了每米33兆伏。目前,在3米长S波段加速结构中,仅韩国浦项加速器实验室达到了每米30兆伏的加速梯度,因此,该项目研制的S波段常温高梯度加速结构达到了国际先进水平。

 高梯度加速结构测试现场(中科院高能物理所供图)

 
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