ERL超导腔高阶模吸收器的关键技术研究

当前，第四代光源正在世界范围内迅速发展。基于能量回收型直线加速器的ERL光源具备直线加速器束流品质好和环型加速器运行效率高的双重优势，且其特有的能量回收功能可大幅降低高频系统的造价。因此，ERL是第四代光源的热门选择，也是当前加速器领域的研究热点之一。但是，ERL光源的建造目前还面临着许多技术难关，其中就包括了强流超导腔上的高阶模吸收器的研制。其挑战和难点主要体现在：1）功率损耗高；2）频率范围宽；3）工作环境温度低（80K）。本项目拟开展ERL超导腔高阶模吸收器的研究，包括ERL超导腔的高阶模效应分析、高阶模吸收器的设计，以及满足低温、宽频工作条件的特殊微波吸收材料的制备和微波吸收片的加工成型等关键工艺的研究。本研究将攻克ERL超导腔高阶模吸收器研制的核心技术瓶颈，提升我国高阶模吸收器的研制水平，并将为我国ERL光源试验装置的成功建造奠定基础。

本项目开展了ERL超导腔高阶模吸收器的研究，包括ERL超导腔的高阶模效应分析、高阶模吸收器的设计，以及满足低温、宽频工作条件的特殊微波吸收材料的制备和吸波特性研究，并尝试了铁氧体与无氧铜基底的焊接，取得了初步成功。.通过计算和分析，对高阶模功率进行了估计，并找出了需要重点抑制的危险高阶模，同时完成了高阶模吸收器初步的物理结构设计；基于对微波吸收材料的广泛调研，确定采用一种新型的吸波材料——碳纳米管复合陶瓷或镍锌铁氧体，通过与宁波材料所合作，完成了粉体的制备、测试样片的加工，并自主建造测试平台，完成了样片吸波特性的测试和分析，得出结论：1）表明碳纳米管/镍锌铁氧体复合材料作为吸波材料具有较好的应用前景；2）碳纳米管复合的镍锌铁氧体材料在低温下仍能保持较好电导率的特性，恰好满足ERL超导腔高阶模吸收器的特殊要求。在此基础上，尝试了铁氧体片与无氧铜基底的焊接，并取得初步成功。.本研究从材料、焊接工艺等方面初步攻克了ERL超导腔高阶模吸收器研制的核心技术瓶颈，提升了我国高阶模吸收器的研制水平，并将为我国ERL光源试验装置的成功建造奠定基础。