BEPCⅡ超导腔静态热负荷和无载品质因数Q0的测量
超导体的实验操作指南
超导体的实验操作指南引言：超导体是一种在极低温下具有零电阻特性的材料，具有广泛的应用前景。
本文将介绍超导体的实验操作指南，帮助读者了解超导体实验的基本原理和操作技巧。
一、实验前的准备工作1. 温度控制：超导体实验需要在极低温下进行，通常在液氮温度（-196℃）以下。
确保实验室内的温度稳定，并使用恰当的冷却设备，如液氮罐或制冷机。
2. 实验装置：准备好超导体样品、电源、电流计、磁场探测器等实验装置，并确保其正常工作。
3. 安全措施：超导体实验涉及到极低温和高电流，务必遵守实验室的安全规定，佩戴防护手套和护目镜等个人防护设备。
二、超导体样品的制备1. 材料选择：根据实验需求选择合适的超导体材料，如铜氧化物、铁基超导体等。
购买或制备纯净的样品，并确保其结构和成分符合实验要求。
2. 样品处理：根据实验目的，对超导体样品进行适当的处理，如磨削、切割、烧结等。
确保样品表面光滑、无氧化物和杂质。
3. 样品尺寸：根据实验设计，将超导体样品制备成适当的尺寸和形状。
通常可以采用线圈、薄片或粉末等形式。
三、超导体实验的基本原理1. 零电阻特性：超导体在低温下会出现零电阻现象，电流可以在超导体内部自由流动。
这是由于超导体中的电子形成了库珀对，通过库珀对散射来消除电阻。
2. 进入超导态：将超导体样品置于低温环境中，通常通过液氮或液氦冷却。
当样品温度降至超导转变温度以下，超导体进入超导态。
3. 磁场排斥效应：超导体在超导态下对磁场具有排斥效应，即磁场会被超导体排斥出样品内部。
这是由于超导体内部形成的库珀对对磁场产生抗磁性响应。
四、超导体实验的操作技巧1. 电流注入：使用电源将电流注入超导体样品，通常通过电流计控制注入的电流大小。
注意在注入电流前，确保样品已经进入超导态。
2. 磁场探测：使用磁场探测器测量超导体样品内部的磁场分布。
可以采用霍尔效应、SQUID等方法进行磁场测量，并记录磁场强度和分布图像。
3. 温度控制：保持实验室内的低温稳定，并记录样品的温度变化。
物理前沿讲座 马燕飞
北京正负电子对撞机重大改造工程超导腔恒温器静态热负荷分析摘要: 北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)采用了频率为500 MHz的单cell超导纯铌腔作为加速腔。
通过有限元分析的方法对超导腔恒温器各部件进行热模拟和分析，并将模拟分析结果与超导腔的水平测试结果进行比较验证，确认数值分析结果为可信的，且得出对备用超导腔恒温器设计、加工和运行具有指导意义的结果。
关键词: BEPCII 超导腔恒温器热负荷1、引言北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)采用了2个频率为500 MHz的单cell超导纯铌腔作为加速腔，BEPCII超导纯铌腔在1．2×105Pa，4．4 K的饱和液氦浸泡的环境下工作，超导腔恒温器的作用即是为超导腔的正常工作提供必要和稳定的低温环境，恒温器的静态热负荷是评价恒温器设计好坏的一个很重要的指标。
由于超导腔恒温器结构复杂，温度区间跨度大，传热计算过程中涉及到的材料物性参数随温度变化大，因此理论计算有一定难度。
有限元理论的发展和成熟为解决这类复杂几何结构和边界条件的问题提供了有力的工具，而有限元分析软件ANSYS以其功能强大、使用方便、结果可靠、效率高等优点在结构分析和热分析方面得到了广泛的应用［1－2］。
本文通过ANSYS平台对超导腔恒温器的各主要部件进行了模拟和分析。
2超导腔恒温器静态热负荷分析如图1所示为BEPCII超导腔及其恒温器的三维设计图，纯铌腔放置在一个由真空隔绝的290 L液氦容器中，液氦容器外有一个液氮冷却的80 K冷屏，最外层为室温真空筒。
液氦池和80 K液氮冷屏由8个支撑座支撑在外壳真空筒上;液氦池和80 K冷屏均有多层绝热材料包扎以减少热辐射。
在真空度比较高的情况下，气体分子的平均自由程相比对对流换热的特征尺度至少具有相同的数量级，这样对流换热难以开展或者说非常微弱，所以可以忽略对流换热的影响，因此恒温器的静态热负荷主要包括以下几部分:通过功率耦合器、支撑结构、束流管、输入输出接口及信号测量线等部件的传导漏热，以及通过辐射屏及多层绝热系统(MLI)的辐射漏热。
超导磁体低温恒温器冷屏设计与测试
thermal shield can be fast cooled to 80K by forced flow of liquid nitrogen, and the thermosyphon
effect formed in liquid nitrogen pipes makes the thermal shield operate steady in temperature range
超导 磁 体 低 温 恒 温 器 的 简 化 结 构 如 图 1 所 示。
目标温度,从而影响增加超导磁体的运行风险。 为了
超导磁体冷屏为一个中空圆柱体,位于超导磁体与杜
论证冷屏降温至目标温度的可行性,需要评估制冷量
瓦之间,通过支撑结构固定在外杜瓦上。 为了进一步
与冷屏热负荷之 间 的 关 系。 同 时 需 要 论 证 冷 屏 上 冷
steady by the automatic circulation of cooling medium during the operation of cryostat.
收稿日期:2020-12-07;修订日期:2021-02-03
基金项目:国家自然科学基金青年基金( NO. 52007183) 。
4
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- T )
4
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l = 3. 45 × 10 - 3 ·T / P
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式中:l 为气体 分 子 的 平 均 自 由 程,cm;T 为 气 体
温度,此处取 层 间 温 度 最 高 温 度 300 K 与 最 低 温 度
75 K 的平均值 188 K;P 为层间绝对 压 强,10 - 4 Pa;计
( 1 Institute of Plasma Physics, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031 , China)
BEPCⅡ超导插入四极磁体冷却流程的数值分析---精品资料
第41卷第1期原子能科学技术Vo l.41,N o.1 2007年1月Atomic Ener gy Science and T echno logy Jan.2007 BEPCⅡ超导插入四极磁体冷却流程的数值分析王莉,杜宏鹏,杨光达,刘孝坤,邢志辉,贾林祥(哈尔滨工业大学低温与超导技术研究所,黑龙江哈尔滨150001)摘要:按北京正负电子对撞机重大改造工程(BEP CⅡ)计划,为压缩束团尺寸、提高探测器的分辨率以及粒子识别能力,在南对撞区分别安装1对强聚焦超导插入四极磁体(SCQ)和1台超导螺线管探测器磁体(SSM)。
本文针对1对超导插入四极磁体的冷却,采用数值模拟的方法给出了SCQ磁体分别采用超临界氦流和过冷氦流两种冷却方式下冷却流程的热力参数,通过对模拟结果的分析,给出了适合该超导插入四极磁体的冷却方式和正常运行的热力参数。
还给出了该低温系统关键设备之一的过冷器的设计方法以及设计参数。
关键词:低温系统;超导插入四极磁体;过冷器;冷却流程中图分类号:T L503.91文献标识码:A文章编号:1000-6931(2007)01-0089-05Numerical Analyses on Cooling Processof Supercondu cting Insertion Q uadrupole Magnets for BEPCⅡWANG Li,DU H ong-peng,YANG Guang-da,LIU Xiao-kun,XING Zh-i hui,JIA Lin-xiang(I ns titute of Cr y ogenics and S up er cond uctivity T echnology,H ar bin I nstitute of T echnology,H ar bin150001,China)Abstract:A pair of superconducting insertion quadrupole magnets(SCQ),and a super-conducting soleno id m agnets(SSM)w er e used in the Beijing Electro n-Positron Co llider Upgrade(BEPCⅡ)in order to reduce the leng th o f the beam,and to increase distinguish and iden.TIF;%95%95ication ability o f the particle.A cry ogenic plant of500W at4.5 K w as to be built for the operation of the superconducting magnets.The paper described the cooling pro cess for the SCQ and SSM m ag nets.Tw o kinds of co oling schem es fo r SCQ magnets,supercritical helium co oling and subcoo led liquid helium coo ling,w ere com pared by numerical metho d.T herm al param eters o f tw o kinds o f cooling pr ocess w ere pro vided.Finally,the design of the subcooler,one of key com ponents was presen-ted.Key words:cryog enic sy stem;superconducting insertion quadrupole m ag net;sub-coo ler;cooling pro cess收稿日期:2006-01-14;修回日期:2006-03-25基金项目:BE PCⅡ低温系统工程设计资助项目(EDQQ25500317)作者简介:王莉(1971)),女,河南开封人,教授,博士,低温工程专业北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPC Ⅱ)计划在第1对撞区安装1对超导插入四极聚焦磁体(SCQ)以及1台高性能的超导螺线管探测器磁体(SSM ),以通过降低对撞点处B 函数的振幅来增加正负电子碰撞亮度、碰撞几率和提高探测性能。
BEPCⅡ超导腔低温氦制冷压缩机压力控制
气压 力控 制 气 压 力和 排 气压 力 的 控 制 方 Ｌ 法 ，并通 过 Ｂ Ｐ Ｉ 温 系统的 实 际运 行 情况对研 究 结论进 行验 证 。 Ｅ Ｃ Ｉ低
关键 词 ：螺杆 压缩机 ；ＰＤ控 制 器 ；Ｐ Ｃ Ｅ Ｃ Ｉ Ｉ Ｌ ；Ｂ Ｐ Ｉ；超 导腔 中 图分 类 号 ：Ｔ ６ ３ Ｂ ６ 文献 标识 码 ：Ａ
ｉ ｎ ＢＥＰ Ｉ ． Ｃ Ｉ
Ｋｅ ｙｗｏ ｄ ｒ ｓ： Ｓ ｒ ｗ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｒ ｃ ｅ ｏ ｒｓｏ ；ＰＩ ｏ ｔｏｌｒ Ｄ ｃ ｎ ｒｌｅ ；ＰＬ Ｃ； ＢＥＰ Ｉ ＲＦ ｃ ｖｔ Ｃ Ｉ ；Ｓ ａ ｉ ｙ
前
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机 气体 压力 控制 对 于超导 腔低 温系统 的稳 定运 行是
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收 稿 日期 ：２ ０ －９２ ０ ６０ —７
作 者 简 介 ：张 兴 起 （９Ｏ １８一
的研 究 。
） ，男 ，硕 士研 究 生 ，现 在 中 国科 学 院高 能 物 理 研 究 所 从 事 Ｂ Ｐ Ⅱ低 温 制 冷 机 控 制 系 统 ＥＣ
ｏ ｅｒ ｅ ａｏ ａ ｅ ｎ Ｐ Ｃ ｐ ｏ ｒｍ ａ ｅ ｎ ｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｈ ｎ ｖ ｒ ｉ ｙ ｐ ａ ｔ ｌｏ ｅ ａｉｎ ｏ ｈ ｒ ｇ ｎ ｃ ｓ ｓｅ ｆｒｒｆ ｇ ｒｔｒｂ ｓ ｄ ｏ Ｌ ｒｇ ａ ｈ ｓｂ ｅ ｒｐ ｓｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｆ ｄ ｂ ｒ ｃｉａ ｐ ｒｔｏ ｆｔ ｅ ｃ ｏ ｅ ｉ ｙ ｔｍ ｉ ｉ ｅ ｃ ｙ
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维普资讯
Ｃ ２ ５ Ｂ和 Ｃ ２ ５ Ｂ来 调节 ，当压缩 机 缓 冲罐压 力 Ｖ ２０ Ｖ ２５ 变 化 时 ，一 部分 高压 氦 气通 过 ２个旁 通 阀从 压缩 机 排 气 １ 回压缩 机 吸气 １ ３返 ３，同 时旁 通 阀的 动作会 引 起 压缩 机转 速 的相应 变 化 ，对 压缩 机缓 冲罐 的压 力 也 起调 节作 用 。 压 缩机 排气 压 力控 制 回路 Ｐ ２ ５ Ｂ的工 作 过程 Ｃ １０
BEPCⅡ超导插入四极磁体冷却流程的数值分析
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｍ ｒ ｃ ｌＡｎａ ｙ ｅ ｎ Ｃｏ ｌｎｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｌ ｓ ｓｏ ｏ ｉ ｏ ｅ ｓ
Ｕｐ ｒ ｄ （ ｇ ａ ｅ ＢＥＰ Ｃ１ １）ｉ ｒ ｅ ｏ ｒ ｄ ｃ ｈ ｎ ｔ ｆ ｈ ｅ ｍ ，ａ ｄ ｔ ｃ ｅ ｓ ｉｔｎ ｕ ｓ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅｌ ｇ ｈ ｏ ｅｂ ａ ｅ ｔ ｎ ｏ ｉ ｒ ａ ｅ ｄ ｓ ｉ ｇ ｉｈ ｎ
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Ｗ ＡＮＧ ｉ Ｌ ，ＤＵ ｏ ｇ ｐ ｎ Ｈ ｎ — ｅ ｇ，ＹＡ ＮＧ ａ ｇ ｄ ，ＬＩ Ｘｉｏ ｋ ｎ，ＸＩ Ｇｕ ｎ — ａ Ｕ ａ — ｕ ＮＧ ｈ — ｕ ，ＪＡ ｎ ｘａ ｇ Ｚ ｉ ｉ Ｉ Ｌｉ－ ｉｎ ｈ
ｐ ｏ ｅ ｓｆ ｒｔ ｅＳ ｒ ｃ ｓ ｏ ｈ பைடு நூலகம்ＣＱ ｎ Ｓ ｍａ ｎ ｔ． Ｔｗｏ ｋｎ ｓ ｏ ｏ ｌ ｇ ｓ ｈ ｍｅ ｏ ＣＱ ｇ ａ ｄ Ｓ Ｍ ｇ ｅ ｓ ｉ ｄ ｆｃ ｏｉ ｃ ｅ ｓｆ ｒ Ｓ ｎ ｍａ —
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Ｂ Ｐ Ｅ ＣⅡ超 导 插 入 四 极 磁 体 冷 却 流 程 的 数 值 分 析
高中物理实验测量超导材料的临界温度与临界电流的实验方法
高中物理实验测量超导材料的临界温度与临界电流的实验方法在研究超导材料的特性及其应用领域时，测量临界温度和临界电流是非常重要的实验方法之一。
本文将介绍一种高中物理实验中测量超导材料临界温度与临界电流的实验方法，以帮助学生更好地理解和掌握超导材料的基本特性。
实验器材准备：1. 超导材料样品2. 温度计或温度传感器3. 高精度电流表4. 直流电源5. 低温容器（如液氮容器）实验步骤：1. 样品制备：首先，准备一个适当大小的超导材料样品，可以是超导薄膜、超导线或其他形式的超导材料。
确保样品的表面干净光滑，避免污染对测量结果的干扰。
2. 临界温度测量：a. 将样品置于低温容器中：使用液氮或其他低温介质，将样品置于低温容器中，确保样品能够达到超导状态所需的低温环境。
等待样品温度稳定。
b. 连接温度计：将温度计或温度传感器与样品接触，并固定在样品表面。
确保温度计能够准确测量样品的温度。
c. 监测温度变化：打开温度计，并记录样品随时间的温度变化。
当温度开始急剧下降并稳定在一个值时，这个值即为临界温度。
d. 记录结果：将温度计示数或温度传感器输出的数据记录下来，得到临界温度值。
3. 临界电流测量：a. 准备电路：将样品与直流电源和电流表相连，组成一个完整的电路。
确保电路连接正确，且所有连接处接触良好，防止电流测量误差。
b. 施加电流：逐渐增加直流电源的电流输出，同时通过电流表监测样品中流过的电流。
在电流逐渐增加的过程中，观察样品的电阻变化。
c. 测量临界电流：当样品的电阻急剧下降至几乎为零时，此时的电流即为临界电流。
记录电流表示数或输出的电流值。
实验注意事项：1. 安全：在进行低温实验时，必须严格遵守安全操作规程，注意防护措施，避免因液氮或其他低温介质造成的物理伤害或冷烫伤。
2. 精确度：选择高精度的温度计和电流表，以确保实验结果的准确性和可靠性。
3. 数据记录：实验过程中务必详细记录温度计示数和电流表示数，以备后续数据分析和实验结果总结。
稳态平板法绝热材料导热系数的测定
实验一 稳态平板法测定绝热材料导热系数实验一、实验目的1．巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定绝热材料导热系数 的实验方法和技能。
2. 测定试验材料的导热系数。
3．确定试验材料导热系数与温度的关系。
二、实验原理导热系数是表征材料导热能力的物理量。
对于不同的材料，导热系数是各不相同的，对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。
各种材料的导热系数都用实验方法来测定，如果要分别考虑不同因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种实验设备上进行。
稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定实验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。
实验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的导热量Q 和平板两面的温差Δt 成正比，和平板的厚度δ成反比，以及和导热系数λ成正比的关系来设计的。
我们知道，通过薄壁平板(壁厚小于十分之一的壁长和壁宽)的稳定导热量为Q =F t ⋅∆⋅δλ〔w 〕 （1—1）测试时，如果将平板两面温差Δt=t R -t L 、平板厚度δ、垂直热流力向的导热面积F 和通过平板的热流量Q 测定以后，就可以根据下式得出导热系数，Ft Q ⋅∆⋅=δλ 〔w/m ℃〕 （1—2） 需要指出，上式所得的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为：)(21L R t t t +=〔℃〕 （1—3） 在不同的温度和温差条件下测出相应的λ值，然后按λ值标在λ一t 坐标图内，就可以得出)(t f =λ的关系曲线。
三、实验装置及测量仪器稳态平板法测定绝热材料导热系数的电器连接图和实验装置如图1—1和图1—2所示。
被试验材料做成两块方形薄壁平板试件，面积为300× 300[mm 2]，实际导热计算面积F 为200× 200[mm 2]，平板厚度δ[mm]。
平板试件分别被夹紧在加热器的上下热面和上下水套冷面之间。
超导能带结构测量实验中的仪器操作步骤
超导能带结构测量实验中的仪器操作步骤超导材料一直以来都是材料科学研究的焦点之一。
超导能带结构测量实验是研究超导材料性质的重要方法之一，通过该实验可以了解超导能带的形成机制以及导电性能的变化。
本文将介绍超导能带结构测量实验的仪器操作步骤。
1. 准备工作在进行实验之前，首先需要准备实验所需的仪器和材料。
常用的仪器包括超导电磁振荡器和能谱仪，材料则包括超导材料样品和伴随材料。
2. 样品制备超导材料样品的制备是实验的关键步骤之一。
样品的制备需要严格控制材料的纯度和晶体结构。
通常情况下，我们可以通过溶解法、气相沉积法或者机械合成法制备超导材料样品。
3. 样品处理在样品制备完成之后，需要对样品进行一系列的处理步骤，以确保样品的质量和稳定性。
处理步骤可以包括退火、化学处理和表面处理等，具体的处理方法根据实验需求而定。
4. 仪器连接将准备好的超导材料样品连接到超导电磁振荡器和能谱仪上。
连接之前需要先将仪器进行初始化设置，并确保各个部件都处于正常工作状态。
5. 仪器调试在连接完成之后，需要对仪器进行调试，以确保仪器的准确性和稳定性。
调试过程可以包括对仪器的电压、电流和频率进行调节，并进行相应的校准工作。
6. 实验操作在仪器调试完成之后，可以开始进行实验操作。
实验操作的具体步骤根据不同的超导能带结构测量方法而有所不同。
例如，可以通过施加外加磁场或者改变样品温度来观察超导能带的结构。
7. 数据处理实验操作完成之后，需要对实验得到的数据进行处理和分析。
数据处理可以包括对数据的滤波、拟合和曲线绘制等步骤，以提取出超导能带结构的相关信息。
8. 结果呈现最后，将处理和分析得到的结果进行呈现。
结果呈现可以采用图表、图片和文字等形式，以直观地展示超导能带结构的特征和变化趋势。
超导能带结构测量实验是一项复杂而精密的实验，需要仔细准备和仔细操作，以确保实验结果的准确性和可靠性。
通过实验，可以深入了解超导材料的性质和行为，进一步推动超导材料科学的发展。
超导材料的热电冷却性能测试与分析方法
超导材料的热电冷却性能测试与分析方法引言超导材料是一类具有极低电阻的材料，其在低温下表现出超导现象。
超导材料的热电冷却性能是指其在电流通过时能够产生冷却效果的能力。
热电冷却技术是一种能够实现高效制冷的技术，具有广泛的应用前景。
本文将介绍超导材料热电冷却性能的测试与分析方法。
一、热电冷却性能测试方法1. 电阻测量法电阻测量法是最常用的测试超导材料热电冷却性能的方法之一。
该方法通过测量超导材料在不同温度下的电阻值来评估其热电冷却性能。
在测试过程中，需要将超导材料置于低温环境中，然后通过施加不同大小的电流来测量其电阻值。
通过绘制电阻-温度曲线，可以得到超导材料的临界温度和临界电流等重要参数，进而评估其热电冷却性能。
2. 热电冷却效率测量法热电冷却效率是评估超导材料热电冷却性能的重要指标之一。
热电冷却效率可以通过测量超导材料在给定温度差下产生的冷却功率与输入电功率之比来计算。
在测试过程中，需要将超导材料置于热源和冷源之间，并施加电流通过材料。
通过测量冷却功率和输入电功率，可以计算得到热电冷却效率。
该方法可以直接评估超导材料的制冷效果，是一种较为直观的测试方法。
二、热电冷却性能分析方法1. 热电冷却性能参数分析在对超导材料的热电冷却性能进行分析时，需要对一些重要的性能参数进行评估。
例如，临界温度是指超导材料在低温下开始表现出超导现象的温度，是评估超导材料制冷性能的重要指标之一。
临界电流是指超导材料在临界温度下能够通过的最大电流，也是评估超导材料制冷性能的重要指标之一。
此外，还可以对超导材料的制冷功率、制冷效率等指标进行分析，以全面评估其热电冷却性能。
2. 热电冷却机理分析超导材料的热电冷却性能与其内部的电子结构和能带结构密切相关。
因此，通过对超导材料的电子结构和能带结构进行分析，可以揭示其热电冷却机理。
例如，可以通过密度泛函理论等计算方法，计算得到超导材料的电子态密度和能带结构，进而分析电子在材料中的输运过程和热电转换效率。
650MHz双cell超导腔冷氦气降温过程的非稳态数值计算
650MHz双cell超导腔冷氦气降温过程的非稳态数值计算李梅; 常正则; 李少鹏; 葛锐【期刊名称】《《低温工程》》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】9页(P1-9)【关键词】加速器; 超导腔; 氦气; 降温; 仿真计算【作者】李梅; 常正则; 李少鹏; 葛锐【作者单位】中国科学院高能物理研究所北京 100049; 中国科学院粒子加速物理与技术重点实验室北京 100049; 中国科学院高能物理研究射频超导与低温研究中心北京100049【正文语种】中文【中图分类】TL53; TB661 引言超导腔是现代超导加速器的核心先进部件，可在单位长度上为束流提供更高的加速电压和高频功率，同时可节省设备占用的空间。
超导腔的降温过程具有独特的要求：残余应力释放要求降温速率，热应力要求最大温差不超过某一值。
此外，超导腔在实际带束运行时，难以通过测温元器件直接测量腔壁温度，因此无法通过壁温直接对流场入口参数进行反馈调节。
过去通常是采用超导腔外侧氦槽或法兰的壁温予以近似，当超导腔最终完全浸入液氦并达成传热稳态时，这种方法误差不大，尚且可行。
但在降温过程中，传热处于非稳态过程且超导腔周围的流场并不均匀，使用近似测温的方法与超导腔实际壁温误差较大，不能准确的反映超导腔壁面的实际温度分布，也难以指导降温过程中的入口参数选取。
科研人员往往需要结合经验手动调节入口参数，并且为了保证超导腔的壁面温差不过大，通常保守地延长降温时间，降温过程时常达到数天之久，效率较低。
国内外对超导腔传热方面的仿真计算研究较少，边琳等[1]对BEPCⅡ超导腔进行降温调试，当超导腔达到超导状态并稳定运行后，测定了其静态热损耗。
Jensch K 和Petersen B[2-3]采用一维非稳态软件对TTF，XFEL和TESLA直线加速器中的恒温器超导腔进行模拟计算，得到ACC1-ACC4液氦供和回气温度、质量流量与降温时间的曲线。
Duchesne P等人[4]通过CST Microwave Studio (MWS)软件对ESS 362 MHz 0.50β超导腔进行设计优化计算，得到电磁分布图。
射频超导腔性能测量平台的设计与实现
射频超导腔性能测量平台的设计与实现李爱玲; 郑健; 周立鹏; 彭朝华; 陆泽【期刊名称】《《计算机测量与控制》》【年(卷),期】2019(027)011【总页数】4页(P54-57)【关键词】射频超导腔; 无载品质因数; 加速梯度; LabVIEW【作者】李爱玲; 郑健; 周立鹏; 彭朝华; 陆泽【作者单位】中国原子能科学研究院北京 102413【正文语种】中文【中图分类】TL503.60 引言串列升级工程超导增能段的设计指标为2 Mev/q，核心部件由4个四分之一波长的铜基铌溅射射频超导腔组成，谐振频率150.4 MHz，β= 0.1[1]。
在铜基腔上溅射一层很薄的铌膜，大约4～5 μm，当铜铌腔处在4.2 K的低温环境中，铌膜处于超导态，用很小的射频功率就能在腔内建立较高梯度的高频电磁场。
在超导腔安装到加速器上之前，需要对腔的超导性能进行准确测量，以确定是否达到预期设计目标，为此建立了一套性能测量平台，对射频超导腔重要参数无载品质因数Q0和加速梯度Ea的进行评价，要求超导态下 Q0达到108以上才能满足要求。
由于射频超导腔的频带带宽很窄，品质因数不能直接测量，而是通过测量功率再进行计算得到，再由品质因数计算得到加速梯度。
在测量过程中，超导腔处于过耦合状态时，获取射频超导腔的前行功率Pf、反射功率Pr、pick-up信号，并计算得到pick-up信号功率Pt、射频超导腔的损耗Pc、衰减时间常数τ、无载品质因数Q0、有载品质因数QL和加速电场梯度Ea等参数，要求性能测量系统实时性高、稳定可靠且有很高的精度。
基于测量平台的应用需求，射频超导腔性能测量过程由计算机控制，远程操作测试过程；图形化编程语言LabVIEW开发应用软件，界面图形化，程序修改方便；采集的数据经处理后用曲线直观实时显示测试结果，并存入数据库随时调用。
1 射频超导腔性能测量平台简介测量平台由单腔低温柜和超导腔性能测量设备组成，结构如图1所示。
短稳标准高Q值超导腔的研究
短稳标准高Q值超导腔的研究王暖让;吴琼;杨仁福;年丰;高连山【摘要】针对频率标准用超导腔的设计,通过理论分析及编程计算得到了影响微波腔指标的参数,并对不同温度下微波腔的品质因数(Q值)进行计算得到了温度变化曲线,通过此曲线可以确定达到指标所需要的温度.所设计的微波腔参数为:工作模式为TM010模式,直径D为60mm,高度1为50mm,频率为4.4GHz,Q值在液氦温度4.2K时达到3.9 × 107,在减压降温到2 K时达到1.9×109,实验结果与计算结果吻合.%To design a superconducting cavity with high quality factor for frequency standard, the parameters that affect the ability of the cavity are all achieved through theory analysis and computer program.A curve through which the temperature can be achieved for the aim is got through calculating the quality factor in different temperature.The parameters of cavity are as follows: the mode is TM010, the diameter is 60 mm, the height is 50 mm, the frequency is 4.4 GHz, the quality factor is 3.9 × 107 and 1.9 × 109 when the tem perature is 4.2 K and 2 K, respectively, which is close to the calculation.【期刊名称】《计量学报》【年(卷),期】2011(032)001【总页数】5页(P70-74)【关键词】计量学;频率标准;振荡器;低温学;超导腔;品质因数【作者】王暖让;吴琼;杨仁福;年丰;高连山【作者单位】北京无线电计量测试研究所,北京,100854;北京无线电计量测试研究所,北京,100854;北京无线电计量测试研究所,北京,100854;北京无线电计量测试研究所,北京,100854;北京无线电计量测试研究所,北京,100854【正文语种】中文【中图分类】TB9391 引言超导腔稳频器(SCSO)具有极高的Q值(107～1011)及非常小的温度系数，因而其短期频率稳定度远远超过了传统原子钟(氢钟、铷钟、铯钟等)，可以达到10-15～10-16/t (1 s<t <1 000 s)[1,2]，是当前最高的短稳(1 s<t <100 s)标准。
静加热试验标准
静加热试验标准静加热试验是一种用于测试材料的性能的试验方法。
它通过在材料上施加静态载荷并在此同时进行加热，来测试材料的热变形和断裂行为。
这种试验方法对于研究材料的热膨胀、热软化、热断裂以及热强度都有重要意义。
静加热试验的标准主要是由国家或国际机构制定的。
在国内，静加热试验的标准主要是由中国国家标准化管理委员会制定的。
这些标准包括《金属材料静加热试验方法》（GB/T 228.1-2010）、《塑料材料静加热试验方法》（GB/T 1634.1-2008）以及《高分子材料静加热试验方法》（GB/T 1040.1-2006）等。
静加热试验的试验装置包括加热系统、载荷系统、测温系统和控制系统。
加热系统负责将材料加热至所需的温度；载荷系统负责在材料上施加静态载荷；测温系统负责测量材料的温度；控制系统负责控制加热系统、载荷系统和测温系统的工作。
在进行静加热试验时，需要注意以下几点：1.需要确定试验的温度范围和温度升降速率。
一般来说，温度范围应该覆盖材料的转变温度以及材料的加工温度范围。
温度升降速率则应该符合材料的热传导率、热膨胀系数以及材料的热容。
2.需要确定试样的尺寸和形状。
一般来说，试样的尺寸应该符合材料的性质和应用要求。
对于某些材料，试样的形状可能会对试验结果产生影响，因此还需要确定试样的形状。
3.需要确定试验的载荷水平和载荷速率。
载荷水平是指在试验过程中施加的载荷的大小。
载荷速率是指在试验过程中载荷的升降速率。
这两个因素都可能会对试验结果产生影响，因此需要适当地调整。
4.需要考虑试验的时间因素。
一般来说，试验时间应该足够长，以便能够充分反映材料的性能。
但是，如果试验时间过长，可能会导致材料的热变形过大，从而影响试验结果的准确性。
因此，在进行静加热试验时，需要根据材料的特性和试验目的确定合适的试验时间。
5.需要确定试验的控制模式。
一般来说，静加热试验可以采用恒温控制模式或恒速控制模式。
在恒温控制模式下，试验装置会自动调节加热系统的工作，使材料保持在所需的恒定温度；在恒速控制模式下，试验装置会自动调节加热系统的工作，使材料以所需的恒定速率升温。
低beta超导腔体的测试研究开题报告
低beta超导腔体的测试研究开题报告一、研究背景和意义低Beta超导腔体是超导加速器的核心部件之一，其性能直接影响加速器的整体性能。
低Beta超导腔体的测试工作是保证其性能的重要环节，在开发和建设超导加速器的过程中具有重要意义。
目前，国内外对低Beta超导腔体测试的研究和应用已经取得了一些进展，但存在一些问题，如测试精度不高、测试结果不稳定等，亟需深入研究和探索解决方案。
二、研究目的本研究旨在通过对低Beta超导腔体测试方法进行探索和研究，提高测试精度和稳定性，为超导加速器的建设和开发提供技术支持。
三、研究内容和方法1. 研究低Beta超导腔体测试中存在的问题和挑战，明确测试目标和要求。
2. 分析和研究不同类型的低Beta超导腔体测试方法，在已有的测试基础上，提出改进和优化的方案，探索新的测试方法。
3. 借助模拟软件对测试方案进行模拟分析，确定测试参数。
4. 利用低Beta超导腔体实验样品进行实验测试，验证测试方案的可行性和准确性。
5. 分析测试数据，对测试结果进行综合评价和分析。
四、研究进展和预期结果目前已经完成了研究低Beta超导腔体测试中存在的问题和挑战的初步调研。
下一步计划是对现有测试方法进行分析和研究，提出改进和优化方案，并在模拟软件中进行模拟分析。
预计研究可以提出更加准确和稳定的低Beta超导腔体测试方案，为超导加速器的建设和开发提供技术支持。
五、研究意义和应用前景本研究可以提高低Beta超导腔体测试的精度和稳定性，为超导加速器的建设和开发提供技术支持和保障。
同时，研究成果也可以为其他超导器件的测试提供参考和借鉴，具有一定的应用前景和市场价值。
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Chinese Physics C(HEP&NP)Vol.32, ,Mar.,2008
BEPC
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( 100049)
.BEPC , , , . , Q0 Q0. BEPC , .
BEPC .
BEPC
1
, , BEPC 500MHz cell , , . , . . Q , , , , , , BEPC .
2
BEPC KEKB . 290L , 80K , µ , [1]. : (Coupler) .
, , , 85%, ±1% . , , , KAPTON . Q , 1.25bara, ±3mbar
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BEPC Q0 167∆t(s)×1.498
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P static=∆V(L)×3600(s)
P C×R S/Q0
=
V2
rf
/W / / /W
168Chinese Physics C(HEP&NP)Vol.32
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4LIU Ya-Ping.Collation Table of Liquide Helium Level and Volume for BEPCII Superconducting Cavity.Internal Re-port of Cryogenic Group,Institute of High Energy Physics, CAS,China,2006.6(in Chinese)
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5Hasan Padamsee,Jens Knobloch,Tom Hays.RF Supercon-ductivity for Accelerators.Cornell University,Ithaca,New York.1998
Measurements of Static Heat Loss and Unloaded Q0
on the BEPC SRF Cavities
BIAN Lin LI Shao-Peng1)LIU Ya-Ping
(Institute of High Energy Physics,CAS,Beijing100049,China)
Abstract The static heat loss and unloaded Q0are the most important values for both the cryogenic and the RF systems.The BEPC SRF cavity operates in a liquid helium bath contained in a vacuum insulated,liquid nitrogen cooled radiation shielded vessel.During the horizontal test at the test station,thermodynamic method is used to measure and calculate the static loss and Q0value of the SRF cavity.This paper has briefly introduced the method and process to measure the static loss and Q0value of the SRF cavity.The results under different experimental conditions are presented as important data for acceptance test of the SRF cavity.
Key words BEPC ,cryogenic,SRF cavity,heat loss,unloaded Q0。