超导射频腔垂直测试系统研制

摘要

微观世界的每一次重大发现都离不开粒子的加速后的高能粒子打碎另一种粒子，随着粒子研究的深入，对粒子加速的能量和亮度都提出了越来越高的要求。超导体因其特殊的性能被引用到加速器高频腔中，经过多年的发展，超导射频加速腔技术已经日趋成熟。本文主要开展用于中?结构高梯度超导加速腔的性能测试的垂直测试系统研究。本文以中科院高能物理研究所预制研究的1.3GHz超导腔为背景，介绍了超导腔设计的原则以及腔中场的分布，同时穿插讲述了超导的基本知识，衡量超导腔性能的主要参数以及如何推导这些参数。有了这些超导知识和参考参数，文中详细介绍了如何设计超导腔的垂直测试系统。硬件测试系统主要有液氦低温系统、减压降温系统、功率源系统、低电平控制系统、报警系统等等，着重讨论了这些测试子系统是如何设计并承担完成测试任务，又如何作为一个整体有条不紊的工作。对于其中的低电平控制系统，还详细分析了其中部分电路设计。硬件的工作离不开软件的支持，测试系统主要用LabVIEW软件通过GPIB卡来控制各种仪器采集必要的数据然后处理显示，整套系统能很好的完成测试工作。超导腔的垂直测试是超导腔技术研究的一个重要组成部分，是目前世界上通用的超导腔性能测试手段之一。本文所研究的1.3GHz超导腔垂直测试系统将是国内第一个能满足工程应用目的的垂直测试系统，是我国超导加速器事业发展的重要技术储备。