面向中速度的超导半波共振器高梯度性能提升：表面处理与 trapped flux 缓解
加速器物理
2026-03-16 v1
摘要
Facility for Rare Isotope Beams（FRIB）正在开展一项改进超导射频半波共振器（SRF HWR）性能的工作，目前在该设施运行着 220 个此类共振器。我们的目标是在加速梯度（Ea）为 12 MV/m 时实现内在品质因数（Q0）> = 2E10。FRIB 生产的共振器采用缓冲化学抛光（BCP）处理。首次对 electropolishing（EP）和 post-EP 低温烘焙（LTB）FRIB HWR 进行试验后，我们能够在更高梯度（15 MV/m，受击穿限制）下实现更高的高梯度品质因数，但 Q0 仍未达到我们的目标。发现 Dewar 测试期间的 trapped 磁通是 Q0 降低的来源。为减少 trapped flux，采用了三种策略：（i）添加局部磁屏蔽（LMGS）来补充围绕 Dewar 的“全局”磁屏蔽，以减少环境磁场；（ii）进行“均匀冷却”（UC）以减少热电电流；（iii）使用补偿线圈通过主动场消除（AFC）进一步降低环境场。LMGS 虽改善了 Q0，但不足以达到目标。采用 UC 和 AFC 后，我们超出了目标，达到 Ea = 12 MV/m 时 Q0 = 2.8E10。
关键词
引用
@article{arxiv.2510.19076,
title = {Improved high-gradient performance for medium-velocity superconducting half-wave resonators: Surface preparation and trapped flux mitigation},
author = {Yuting Wu and Kenji Saito and Alex Taylor and Andrei Ganshyn and Chris Compton and Ethan Metzgar and Kyle Elliott and Laura Popielarski and Sam Miller and Sang-hoon Kim and Spencer Combs and Taro Konomi and Ting Xu and Walter Hartung and Wei Chang and Yoo-Lim Cheon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.19076},
year = {2026}
}
备注
20 pages, 17 figures, submitted to Phys Rev Accel Beams