中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 近日，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(xiàn)穩(wěn)定載束。

圖為固體傳導冷卻鈮三錫電子超導加速器

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(shù)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(xiàn)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。

圖為法拉第桶測量宏脈沖流強為~180mA的穩(wěn)定加速記錄

據(jù)介紹，鈮三錫材料的超導轉(zhuǎn)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(tǒng)復雜程度。不僅能夠降低超導加速器對大型低溫系統(tǒng)的需求和運維成本，而且能夠促進射頻超導加速器實現(xiàn)小型化和工業(yè)化應用。

2018年起，中國科學院近代物理研究所在國內(nèi)率先開展鈮三錫射頻超導技術(shù)研究，實現(xiàn)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(shù)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(shù)的系統(tǒng)集成應用關鍵技術(shù)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(wěn)定載束。

此項成果為鈮三錫超導加速器的系統(tǒng)集成以及束流穩(wěn)定加速提供了示范驗證，對于我國在下一代射頻超導技術(shù)領域?qū)崿F(xiàn)從跟跑、并跑到引領的跨越具有重要意義。有助于我國抓住射頻超導技術(shù)擺脫液氦束縛邁入實用化這一歷史機遇，占領工業(yè)加速器領域技術(shù)高峰。在廢水廢氣處理等環(huán)保領域、特種檢測設備等國家安全領域、同位素生產(chǎn)等醫(yī)療健康領域、保鮮殺毒等農(nóng)業(yè)與生物領域具有廣闊的應用前景。

圖為專家組在加速器隧道內(nèi)現(xiàn)場驗收