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近日，中國科學院近代物理研究所自主研制的我國首套銅鈮復合腔高穩(wěn)定超導加速單元成功通過各項測試，標志著面向高可靠應用的銅鈮復合超導腔技術研究取得了重要進展。這一成果有望為基于射頻超導加速器的大科學裝置建設提供高性價比、高可靠性的技術方案。

該超導加速單元由9支半波長型銅鈮復合超導腔組成。在4.2 K的低溫測試環(huán)境中，銅鈮復合超導腔的平均表面峰值電場達到35 MV/m，平均腔體頻率洛倫茲失諧系數(shù)和平均腔體頻率氦壓敏感系數(shù)分別降至約-4.9 Hz/（MV/m）²和-2.9 Hz/mbar，是原純鈮超導腔單元對應值的50%和15%，各項性能優(yōu)于原純鈮超導腔加速單元。

超導直線加速器在高通量中子源、高通量中微子源、高通量繆子源等兆瓦級高功率離子束應用中具有優(yōu)勢。針對傳統(tǒng)純鈮超導腔的長期運行穩(wěn)定性和可靠性不足的問題，該團隊提出了新的復合材料技術路線，攻克了銅鈮界面材料難以互溶、復雜曲表面覆高品質(zhì)厚銅層等技術難關，推動了射頻超導技術與增材制造技術的深度融合。研究驗證了銅鈮復合腔超導加速單元在提高超導加速器運行穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢；與依賴昂貴2K液氦系統(tǒng)進行制冷的傳統(tǒng)純鈮超導腔相比，銅鈮復合腔超導加速單元展現(xiàn)出在運行環(huán)境適應性和成本控制方面的優(yōu)勢。

銅鈮復合腔超導加速單元能夠在4.2 K液氦環(huán)境穩(wěn)定運行，有望大幅降低超導加速單元的制冷成本，為超導加速器的工業(yè)化應用提供更經(jīng)濟且高效的技術方案。

銅鈮復合腔高穩(wěn)定超導加速單元腔串集成