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6月7日，被譽(yù)為“超級顯微鏡”的國家大科學(xué)裝置——中國散裂中子源（以下簡稱“CSNS”）關(guān)鍵設(shè)備研制迎來重大突破，國際首支緊湊型P波段大功率超構(gòu)材料速調(diào)管，在中國科學(xué)院高能物理研究所東莞研究部通過各項(xiàng)指標(biāo)測試，順利完成驗(yàn)收。

這標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從依賴進(jìn)口到自主創(chuàng)新的關(guān)鍵跨越，彰顯了我國在高端射頻器件研發(fā)領(lǐng)域的核心實(shí)力，并為大科學(xué)裝置、醫(yī)療及其他工業(yè)領(lǐng)域具體應(yīng)用開拓了廣闊前景。

“P波段大功率速調(diào)管”是CSNS關(guān)鍵核心設(shè)備之一，用于將電功率轉(zhuǎn)化為高頻微波功率，為直線加速器中的粒子束流提供能量和動力。中國散裂中子源科學(xué)中心加速器技術(shù)部副主任劉華昌比喻道：“速調(diào)管相當(dāng)于汽車引擎，將化學(xué)燃料轉(zhuǎn)化為機(jī)械動能，驅(qū)動汽車前進(jìn)?！?/p>

此前，這種設(shè)備國內(nèi)尚無研發(fā)和制造能力，全部依賴進(jìn)口，為這臺“國之重器”的后續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行帶來了一系列的影響。

2021年以來，CSNS加速器射頻團(tuán)隊(duì)聯(lián)合電子科技大學(xué)段兆云研究小組、中國科學(xué)院高能物理研究所環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)（CEPC）速調(diào)管團(tuán)隊(duì)，及昆山國力電子科技股份有限公司研究院速調(diào)管研究室，共同開展了P波段324MHz速調(diào)管的研制。

項(xiàng)目組首次提出采用“諧振腔加載超構(gòu)材料技術(shù)”設(shè)計(jì)324MHz大功率速調(diào)管，經(jīng)過4年多技術(shù)攻關(guān)，在昆山國力電子科技股份有限公司完成加工制造，日前在CSNS現(xiàn)場完成設(shè)備高功率測試，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在峰值2.5MW功率順利通過48小時長期穩(wěn)定性測試，并順利通過專家組驗(yàn)收，計(jì)劃于2026年9月正式上線。

中國科學(xué)院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源二期工程總指揮王生介紹，該速調(diào)管應(yīng)用超構(gòu)材料等前沿技術(shù)，在主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平的前提下，腔串結(jié)構(gòu)體積相比國外同類裝置減少約50%，不但降低了造價，而且為P波段大功率速調(diào)管技術(shù)帶來質(zhì)的飛躍。

近年來，CSNS不斷提升自主創(chuàng)新能力，開展了大量關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，并取得了重要進(jìn)展，通過與國內(nèi)高科技企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，還成功研制了氫閘流管和金屬陶瓷四極管等設(shè)備，性能達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

目前，CSNS加速器關(guān)鍵核心設(shè)備已全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，不僅擺脫了對進(jìn)口技術(shù)的依賴，還顯著降低了成本，同時帶動了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。此外，CSNS一期工程中的相關(guān)設(shè)備中子導(dǎo)管、費(fèi)米中子斬波器、中子極化器等自主化研制均取得突破。

（圖片來源：東莞松山湖高新區(qū)）