射频超导腔用高纯铌板的力学性能与微观组织演变

射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术,高纯铌板主要用于制造射频超导腔直线加速器用谐振腔,其性能与组织将直接影响射频超导腔的加工难度与腔体质量。本文对高纯铌板进行不同方式轧制变形,并对其进行热处理,随后测试其力学性能,结合高纯铌板的微观组织以及织构与断口形貌分析,研究高纯铌板在不同轧制变形下的力学性能与微观组织演变。结果表明:高纯铌材在轧制变形中,晶面择优由{111}向{100}转动,晶向择优依据变形方式的不同由〈112〉分别转为〈100〉与〈110〉,晶面或晶向的择优转变会影响高纯铌板的再结晶方式产生。在拉应力载荷下,轧制方式可改变高纯铌板的Schmid因子分布与断裂行为;经不同的轧制变形时,高纯铌板可产生微孔聚集型断裂、滑移剪切型断裂及混合型断裂。

多胞超导射频腔整腔调谐场平坦度模拟研究

简述了用于分析多胞超导射频腔场平坦度调节的微扰理论,推导了场平坦度的理论计算方法。针对超导腔微小范围内的纵向拉伸/挤压,进行理论计算分析与结构-电磁多物理场模拟计算以求得变形前后腔体场平坦度及其变化趋势,所得结果表明:理论分析结果与仿真计算结果基本一致,进一步深入验证了该微扰理论的有效性。在多胞超导射频腔的加工制造、运行过程中的关键环节,国际上广泛采用的两种方法—包括预调谐过程中的“先单胞后整腔”和运行时腔体调谐过程中“整腔拉伸/挤压”方法,基于分析结果,这两种方法正确性和合理性均在理论上得以验证。在超导射频腔腔型设计的第一阶段—单胞优化设计过程中加入结构-电磁多物理场分析,可使腔型优化设计过程更加高效,结果表明:优化后的单胞(包括端胞和中间胞)的频率敏感度应尽可能接近或相等,以保证在腔变形期间始终保持较好的场平坦度。

射频超导腔性能测量平台的设计与实现

射频超导腔的无载品质因数Q 0和加速梯度E a是评价腔性能的重要指标;为了得到铌溅射超导腔的性能参数,研制了一套射频超导腔性能测量平台,实现Q 0和E a的测量;测量平台由单腔低温柜和超导腔性能测量设备:信号源、功率计和数据采集卡组成;PLC控制真空计、压力传感器、温度传感器和步进电机等设备监测、控制单腔低温柜内的4.2 K低温环境和超导腔的调谐与功率耦合;超导腔性能测试程序基于图形化编程语言LabVIEW开发,由计算机远程操作测试过程;通过接受信号源和功率计的USB通讯接口传送的数据以及采集PCI总线上数据采集卡的信号,经过数据处理后实时显示测量值和Q 0和E a的测试结果,并存入数据库随时调用;测量结果表明,测量平台实现了对铌溅射射频超导腔的性能评价,性能参数达到了设计要求。

射频超导腔束管用无缝铌管工艺研究

传统射频超导腔用铌管是采用焊接管或冲压管,存在诸多缺点。因此研制了一种制备无缝铌管的新工艺。新工艺的要点是,采用轴向镦粗和轴向拔长与间歇锻造相结合的冷锻加工方式,有效地控制了加工过程中气体元素的污染而对铌管残余电阻率比率(RRR)的影响。采用800℃,1h退火工艺保证管材具有晶粒尺寸大而均匀的再结晶组织。新工艺制备的无缝铌管的RRR值和综合力学性能均达到或超过了射频超导腔用铌管的技术指标。新工艺无缝铌管的性能比焊接管和冲压管优异,制造成本比焊接法和冲压法低,生产效率要高。

一种射频超导腔用高纯铌锭的锻造方法

专利申请号：2017107509887公布号：CN107470530A申请日：2017.08.28公开日：2017.12.15申请人：西北有色金属研究院本发明公开了一种射频超导腔用高纯铌锭的锻造方法,该方法为：（1）对射频超导腔用高纯铌铸锭进行机械加工；（2）切割高纯铌铸锭，得到高纯铌坯料；（3）高纯铌坯料进行真空退火处理；

工业射频超导腔用高纯铌锭制备工艺综述

介绍了C、N、H、O和Ta杂质质量分数对金属铌残余电阻率(RRR)的影响关系,认为要获得RRR值大于300的铌锭,C、N、O质量分数需小于20×10^(-6),H质量分数需小于2×10^(-6),Ta质量分数需小于500×10^(-6);对碳热还原法和铝热还原法制备铌坯的工艺进行了比较,认为射频超导腔用高纯铌原料必须以铝热还原法制备。同时,重点介绍了2种精炼铌锭的方式:电子束悬浮区域熔炼有利于制备单晶高纯铌,但由于单晶铌中位错密度较高,因而不易获得高RRR值的高纯铌锭;工业中更常见的熔炼方式为电子束熔炼,并发现熔炼次数越多,N、O、H质量分数越低,但经过2次电子束熔炼后,C质量分数不再降低,而坩埚直径越大,RRR值越大。今后,在工业射频超导腔用铌锭制备方面,越来越倾向于利用电子束熔炼技术获取直径更大、晶粒尺寸也更大的高纯铌锭。

超导腔束管耦合器耦合度研究

利用超导腔束管耦合器具有轴对称结构的特点 ,使用 SUPERFISH程序对其耦合度进行数值分析 ,给出了束管耦合器内导体位置与耦合度的关系曲线 ,并根据等效电路的分析结果 ,结合超导腔光阴极注入器的实验参数 ,给出束管耦合器的设计参数。

PKU-SCAF 1.3GHz超导腔超流氦冷却循环设计及运行温度优化

超导腔的BCS表面电阻是温度的指数函数,降低超导腔工作温度可以减少超导腔的射频功率损失,但同时制冷设备的效率也会急剧降低。本文以北京大学超导加速器实验装置(PKU-SCAF)1.3GHz的9壳型超导加速腔为例,对1.3GHz超导腔采用的压力为3.13kPa的饱和态超流氦冷却循环方案及运行温度进行了分析研究。从提高超流氦冷却系统的制冷系数、降低超导腔的动态损耗出发,通过对5种超流氦冷却循环方案以及超流氦冷却循环的效率和超导腔低温系统的能耗进行数值模拟和分析,得出了适合PKU-SCAF主超导腔的最佳工作温度为1.95K。

光阴极注入器型能量回收射频加速器

光阴极注入器型能量回收射频加速器 (PERL)是新一代加速器 ,在高平均功率自由电子激光和下一代高亮度光源等研究中有很好的应用前景。分析了PERL的强流与高平均功率特性 ,对注入器输出束流品质的要求及光阴极注入器、超导加速腔等关键技术进行了研究 ,设计分析了一种特殊结构的高压DC Gun光阴极注入器 ,能有效地提高DC加速腔中的加速场强 ,当高压为 1MV和加速场达到 10MV/m时 ,产生的电子束流能够基本满足PERL应用要求。同一超导加速段中的束流加速和能量回收的数值模拟计算结果表明 ,能获得高效率电子束流能量回收效果。

BEPCⅡ超导腔失效分析

以北京正负电子对撞机(BEPCII)超导腔为例,通过监测运行中超导腔的主要参数,如腔压、输入功率、调谐角等,并与理论计算相比较的方法,对超导腔失效常见的几种原因,包括:高频系统硬件故障、束流丢失以及调谐器机械运动不畅等,进行了分析,重点解决了调谐器机械运动不畅导致超导腔失效这一比较复杂的问题。这些分析为减少BEPCII高频故障,增加BEPCII运行可靠性提供了重要参考。

1.3 GHz超导腔磁通排出效应研究

设计并搭建了一套高精度的磁场测量和补偿系统,并结合中国科学院高能物理研究所(IHEP)的2K超导腔垂直测试平台对1.3 GHz单加速间隙超导腔的磁通排出效应开展了实验研究:利用研制的磁场测量和补偿系统能够精密地测量超导腔赤道位置磁场,并能够将磁场补偿至小于5.0×10-8 T;并对超导腔不同表面温度梯度下的磁通排出效应进行了测量分析;对钉扎了磁场的超导腔进行了射频性能测试,研究了超导腔电阻对磁通钉扎的敏感度,以及在不同电场梯度下超导腔的表面电阻变化情况。结果表明,研制的高精度磁场测量和补偿系统能够满足超导腔磁通排出研究的需求;高的超导腔表面温度梯度有利于磁通的排出;磁通钉扎电阻的敏感度随着加速电场梯度的增加而增大,导致超导腔的性能下降。此实验研究也为后续超导腔的研制奠定了一定基础。

腹腔镜超声在经皮射频消融术治疗肝肿瘤中的应用价值

目的探讨腹腔镜超声在经皮射频消融术治疗肝肿瘤中的应用价值。方法 31例不能耐受开腹手术的肝癌患者,常规超声均无法经皮定位病灶,行经皮射频消融术时术中均在腹腔镜超声下引导穿刺,并动态观察手术进程。结果 31例肝癌患者均在腹腔镜超声引导下完成经皮射频消融术。其中7例为术前CT或MRI发现而常规超声无法扫查的膈顶部病灶,3例为术前未发现小病灶,1例排除术前MRI诊断的假阳性病灶。31例肝癌患者腹腔镜手术顺利,无术中死亡,术后未出现出血、感染等并发症,5例出现一过性发热,4例出现恶心,3例出现轻微腹痛。术后随访6个月内无1例复发。结论腹腔镜超声可检出术前影像学检查遗漏的肝癌小病灶、定位常规超声盲区处肝癌病灶并引导经皮射频消融术。腹腔镜超声可以辅助完成不能耐受开腹手术、常规经皮超声又无法定位治疗的肝癌患者的经皮射频消融治疗。

提高射频超导加速腔性能的表面干式处理研究

射频超导谐振腔以其优越性在加速器领域起到了常温加速腔无法替代的作用.超导腔的表面特性直接影响到加速腔的性能.为进一步提高超导腔的加速性能,北京大学利用超高真空氩离子清洗技术发展了一种超导腔表面的干式处理方法.与传统的湿处理方法(化学抛光BCP和电抛光EP)相比,干式处理方法具有其特有的优点,有可能成为一种新的超导腔表面处理方法,对提高加速腔的性能起到推动作用.进一步的研究正在进行之中.

射频超导腔的低温烘烤研究

射频超导腔在高场下的Q-slope严重影响到高加速梯度的获得.研究表明100-150℃低温烘烤(Bake)对改善超导腔的Q-slope有比较好的效果.本文在大量超导腔Bake实验的基础上,对Bake进行了系统的研究。研究结果显示,电抛光(EP)超导腔经过Bake后,平均加速梯度和高Q值(1×1010)时的加速梯度均增加3.5MV/m以上,最大加速梯度时的Q值得到增加,Q-slope得到改善.对Bake温度的研究表明,在最佳Bake温度范围内,高的Bake温度能得到相对高的Q值.对比化学抛光(BCP)和EP超导腔可知,要得到好的加速性能,需要60～80μm的EP.超过10-15μm的BCP会使EP超导腔品质下降.用氧扩散模型对Bake作出了解释.

多单元超导腔场平滑度调谐器的设计与测试

为了纠正多单元中β射频超导腔在制造过程中由于加工误差和焊接收缩引起的场频率偏移,参照超导腔特性和场平滑度调谐原理设计了多单元超导腔场平滑度调谐器,根据超导腔场平滑度的测试要求搭建了测试系统,并将调谐器用于多单元中β射频超导腔场平滑度的调制过程。测试和实验结果表明:多单元中β射频超导腔场平滑度调谐器可以成功用于超导腔场平滑度的调制。

前进中的嘉兴学院生物与化学工程学院

嘉兴学院至今已有95年办学历史。学校校址位于闻名遐迩的革命圣地南湖之畔——浙江省嘉兴市。嘉兴地处长三角中心的杭嘉湖平原，毗邻、上海、杭州、苏州，经济繁荣，交通发达，人文荟萃，素有“丝绸之府、鱼米之乡、文化之邦”美称。

Habib 4X双极射频辅助腹腔镜肝切除术的临床研究

腹腔镜肝切除术越来越多应用于临床。腔镜手术具有创伤小、术后恢复快、住院时间短、手术切口美观等特点，易为临床医生和患者接受。然而，腔镜手术仍面临许多挑战，而术中出血则是腹腔镜肝切除术中转开腹最主要的原因。术中出血量及输血量与术后并发症发生率显著相关。Habib4X双极射频辅助腹腔镜肝切除术能明显减少术中出血，降低术后并发症发生率。2013年12月至2015年12月，郑州大学附属肿瘤医院成功实施Habib4X双极射频辅助腹腔镜肝切除术24例，效果满意，现报道如下。

高RRR值铌管多次拉伸工艺研究

铌是用来制作超导加速谐振腔的最好的金属。射频超导用RRR值(残余电阻率)铌管传统方法采用焊接或冷锻加工生产,但是存在诸多缺点,因此研制了一种无缝铌管的新工艺,通过合理的锻造工艺、轧制工艺、多次拉伸工艺及热处理工艺,从而对铸锭晶粒进行彻底的破碎和再结晶,最终得到晶粒尺寸<60μm、且均匀一致的等轴晶组织,进而得到超导加速谐振腔用高RRR值铌管。

β=0.45,f=350MHz Spoke腔的设计

近几年来 ,低 β超导腔 (例如spoke型 ,re entrant型 ,CH型 )作为质子或者离子在中低能段的加速结构成为研究的热点 .许多实验结果表明spoke腔在低能段是很好的选择 ,在中能段跟椭球腔相比也很具有竞争实力 ,为此 ,北京大学开展了 β =0 .4 5 ,频率为 35 0MHz的spoke型质子超导加速腔研究 .本文详细阐述了这种腔的结构及电磁场的设计 ,从射频参数Q ,r/Q ,最大表面电磁场和加速效率的计算结果来看 ,它具有很好的加速性能 .