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《中国原子能科学研究院》 2000年
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超导RFQ模型腔的铌溅射研究和V_3Si超导膜材制作工艺

张焱  
【摘要】:本文简要地介绍了有关射频超导谐振腔的设计、加工和表面处理工 艺技术以及超导材料等重要问题。为北京放射性核束装置计划设计了一个 超导四分之一波谐振腔,计算了144兆赫QWR1.5吉赫单室球腔的射 频参数。在参加北京大学溅射铌四分之一波谐振腔的研制和直流偏压溅射 装置的设计、铌溅射膜样品的测量,以及LNL磁控溅射1.5吉赫超导单 室球腔的装置改进、溅射实验、表面处理工艺研究和超导腔射频性能测量 等工作中,对溅射铌超导腔的一些技术问题进行了探讨。 在超导RFQ模型腔的铌溅射研究中,编写了专门计算RFQ复杂表 面溅射膜沉积情况的软件,结合不锈钢和铜靶的溅射实验,形成了比较简 单的四靶溅射方案,完成了纯铌靶的设计。虽然在磁控溅射实验中通过调 节溅射气压和靶的位置可以使RFQ表面均匀地沉积铌膜,但样品测量的 结果表明,铌溅射膜的质量不足以溅射超导RFQ腔。根据RFQ腔的结构 特点设计了溅射靶的旋转机构,通过降低溅射气压和靶的旋转,经过有限 几次溅射实验就使整个模型RFQ腔表面铌溅射膜的均匀性和质量接近射 频四极超导腔的溅射要求。 作为一种很有潜力的超导腔表面材料,在LNL对V_3Si超导膜材的 制备技术和工艺进行了大量实验研究。利用金属钒靶和半导体硅靶的对溅 射实验,以及纯钒靶在硅烷气体环境中反应溅射实验中都得到了V_3Si超 导膜,但溅射样品需要较高温度的真空热处理并且磁控溅射的V_3Si超导 膜在射频超导性能测量中表现出非常高的残余表面电阻。实验研究转入热 扩散V_3Si膜,各种基片上磁控溅射的钒膜以及纯钒金属样品在硅烷气体 环境中的高温热处理实验得到了性能非常好的V_3Si超导膜。以此为基 础,设计并安装了用以热扩散V_3Si超导腔的实验装置。
【学位授予单位】:中国原子能科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TL503.2

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