完成大型超导磁体低温测试平台关键设备500W@4.5K制冷机的调试任务，并成功制取液氦；自主研发的Nb3Sn固体传导冷却电子超导加速器在国际上首次实现稳定载束。近日，记者从东江实验室获悉，今年以来，东江实验室相继取得2项重大科技突破，前者是科学家们攻关被欧美垄断的先进超导磁体技术的关键科研装备、装置和设施，后者对我国在下一代射频超导技术领域实现从跟跑、并跑到引领的跨越具有重要的意义。
大型超导磁体低温测试平台关键设备500W@4.5K制冷机投入运行。
大型超导磁体低温测试平台将推动我国医疗科技事业创新发展
500W@4.5K制冷机是大型超导磁体低温测试平台的关键设备，而大型超导磁体低温测试平台是开展先进磁体技术研发的首要条件。
当前，先进超导磁体技术是一项被欧洲和美国垄断的先进技术，它主要依赖于高能粒子加速器、超强磁场装置、核聚变装置及核磁共振仪器等大科学装置和尖端科研仪器而发展，欧美在这些领域发展较早，形成了系统的研发体系，积累了丰富的超导磁体制造技术和工艺。
发展先进超导磁体技术对我国抢占科技制高点，保障相关应用产业孵化和发展有重大意义，对我国完善科技创新体系、提高产业化水平有巨大的促进作用。
近年来，我国针对先进磁体技术开展了一系列工作，取得了一定成果，但由于起步较晚，制造技术仍然处于发展阶段，虽然在个别领域取得较好的成绩，但总体处于追赶状态。
当前一段时间，我国的超导磁体技术处于从主要服务于基础科学研究向快速大量应用于商业及高新技术开发的重要转变阶段。
该平台主要参数和测试能力在国内同类装置中均处于领先地位。其制冷机制冷量超过500瓦，意味着它不仅能够支撑单台超导磁体的测试，同时能够支持由多台超导磁体组成的加速器样段的测试，且平台上筹建的测试终端有6个，在预冷技术和测试终端对磁体冷却状态的控制技术上达到国际上同类装置的先进水平，部分关键技术在国内独一无二。
大型超导磁体低温测试平台主要服务于加速器超导磁体的性能研究和技术研发，主要应用于惠州在建的两大科学装置超导磁体测试以及东江实验室“基于超导加速器技术的新一代重离子治疗装置”的技术研发。因平台具有很好的拓展性，未来可以根据超导磁体研发的需要对功能和基础设施进行调整，适应更多的科研项目需要。
500W@4.5K制冷机完成调试任务，不仅为基于超导加速器技术的新一代重离子治疗装置关键技术研究提供了坚实的技术支撑，同时也为推动我国医疗科技事业的创新发展奠定了基础。接下来，将对测试终端进行安装和调试，同时利用已经调试完成的制冷机进行超导磁体的研发测试任务，在技术上将主要利用该装置对先进超导磁体技术进行攻关。
Nb3Sn材料的应用能促进射频超导加速器小型化和工业化应用
近日，东江实验室与中国科学院近代物理研究所研制的Nb3Sn固体传导冷却电子超导加速器在国际上首次实现稳定载束，经现场测试，加速后的电子束最高能量达到4.6MeV，宏脉冲流强超过100mA。
据介绍，Nb3Sn材料的超导转变温度是金属铌的2倍，是下一代射频超导新材料的主要突破方向，也是射频超导领域的前沿研究热点与竞争制高点。它的应用可以显著降低热负载，提高射频超导加速器的运行温度，并简化其系统复杂程度，不仅能够降低超导加速器对大型低温系统的需求和运维成本，而且能够促进射频超导加速器实现小型化和工业化应用。
项目相关负责人介绍，2018年近代物理研究所在国内率先开展Nb3Sn射频超导技术研究，实现了Nb3Sn超导薄膜从设备、机理到工艺的全过程。2022年以后，团队得到东江实验室科研平台项目的支持，完成了Nb3Sn射频超导技术的系统集成应用关键技术突破，在国际上首次完成固体传导冷却Nb3Sn超导电子加速器的成功研制与稳定载束。
“此突破性成果为Nb3Sn超导加速器的系统集成以及束流稳定加速提供了示范验证，对于我国在下一代射频超导技术领域实现从跟跑、并跑到引领的跨越具有重要的意义。”上述负责人表示，它有助于我国摆脱液氦束缚抓住射频超导技术迈入实用化的历史机遇，占领工业加速器领域技术高峰，在废水废气处理等环保领域、特种检测设备等国家安全领域、同位素生产等医疗健康领域、保鲜杀毒等农业与生物领域具有广阔的应用前景。
文/图 惠州日报记者冯丽均
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