高能加速器用大功率微波窗镀膜工艺研究

大功率微波窗是加速器、电真空器件和微波系统的常用器件，也是关键部件，比如定向耦合器陶瓷窗、波导隔离窗和速调管输出窗等，特别是大功率输出窗是研制高功率速调管的关键技术之一，目前我们主要依靠进口，即便国外主要生产大功率微波窗的厂家，产品质量也有差异。从加速器运行统计情况来看，由于微波窗打坏造成速调管寿命终了的比例占总损坏速调管的1/3强。微波窗镀膜工艺的好坏，直接决定了陶瓷窗质量的高低。因此，对大功率陶瓷窗镀膜工艺进行研究从而生产出高质量的微波窗一直是大功率速调管和微波技术发展的重要课题之一，世界各大实验室都给予了很高的关注。高能所正在研制大功率速调管，最终目标是高性能指标和全部器件国产化，并已建立200MW大功率谐振环实验平台。本项目对微波窗镀膜工艺进行分析和二次电子倍增效应研究，然后基于高功率谐振环实验装置平台对影响微波窗的品质与性能的因素进行分析,推动国内相关微波窗技术的发展。

陶瓷输出窗是速调管研制中的几大关键部件之一，从速调管运行多年的情况来看，由于输出窗打坏造成管子寿命终了的比例占总损坏管子的1/3 强，且高功率输出窗在大功率微波功率源中一直是限制管子提高功率的一大因素，其品质的好坏直接影响速调管寿命，它也是发展大功率速调管的一大障碍。微波窗镀膜工艺的好坏，直接决定了陶瓷窗质量的高低。因此，本课题对大功率陶瓷窗镀膜工艺和二次电子倍增效应进行理论研究，并进行了相关实验分析。. 课题首先在国产高功率微波窗的基础上，结合进口微波窗的设计，对国产微波窗进行优化设计分析，完善理论模型和计算机模拟程序。通过广泛的调研和国际国内交流，探索外磁场作用下大功率微波窗的物理设计与技术方案。广泛调研国内外大功率微波窗的运行情况，并对其进行详细分类整理分析，对影响陶瓷窗品质的主要因素与造成微波输出窗损坏的原因进行研究，在此基础上形成微波窗优化设计方案。分析比较国内外不同陶瓷材料的性能参数与不同镀膜工艺，广泛选材，在严格工艺规范下，在国内协作单位完成微波窗样窗的加工制造。以大功率谐振环为实验平台，通过对微波窗的高功率实验，研究各种场型条件以及不同功率下陶瓷窗的运行情况。通过安装在谐振环系统内的摄像头、温度探测仪与光谱分析仪研究陶瓷窗片随着谐振环功率以及表面温度的提高所产生的现象，对高功率实验时窗表面的打火闪光情况进行光谱分析。. 高能所正在研制大功率速调管，两支国产65MW速调管已经在BEPCII直线加速器运行了1万小时以上，运行温度，研制初期其陶瓷窗仍为进口材料，最终目标是高性能指标和全部器件国产化。高能所200MW谐波谐振环现已运行稳定，控制和连锁实施完备，可对陶瓷窗进行实验并采集数据。本项目对微波窗镀膜工艺进行分析和并研究了陶瓷窗镀膜后的二次电子倍增效应，然后利用高功率谐振环实验装置平台对影响微波窗的品质与性能的因素进行分析，推动国内相关微波窗技术的发展。