加速器射频超导技术
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摘要: 带电粒子加速器(以下简称“加速器”)是人类探索微观世界的重要工具,除了用于高能物理研究以外,也广泛地扩展到工业生产、医疗卫生、材料科学、国防科技等诸多领域。目前的加速器,无论是周长27千米、发现希格斯粒子的大型强子对撞机(LHC),还是小型的医用直线加速器,大多采用射频加速腔来给带电粒子(电子、质子、重离子)补充能量,因此,射频加速腔相当于汽车的发动机。过去,射频加速腔多采用铜、铝等金属材料制成,这些材料的微波表面电阻(微波在导体内传播时,由于趋肤效应,电流会集中在导体的表面而发生损耗,这个损耗对应的电阻被称为微波表面电阻。)会导致射频加速腔产生功率损耗,大大降低了加速器的能量转换效率。因此,20世纪60年代,研究加速器的科学家和工程师们开始尝试采用超导材料(铌、铌三锡等)来制作射频加速腔,也就是超导腔。之后,与超导腔相关的加速器射频超导技术蓬勃发展,超导腔的性能不断提高,在全世界的大型加速器装置上得到了广泛的应用,射频超导技术也成为了加速器的核心技术之一,本文将对该技术做一个简要介绍。