Healing Gradient Degradation in Nb3Sn SRF Cavities Using a Recoating Method
针对 Nb3Sn SRF 腔因机械应力导致的性能退化问题，提出单步气相扩散再涂覆 Sn 的方法，可显著恢复腔体已损失的性能。
2024-04-30 physics.acc-ph
Study on high order modes in a beta=0.09 srf hwr cavity for 100 ma proton acceleration
目前，人们对基于超导技术的连续波强流质子和氘直线加速器的需求日益增长，以更好地支持各个科学领域。到目前为止，对于电流大于10 mA甚至100 mA的离子束在低β非椭圆超导射频腔中产生的高阶模的研究还很少。北京大学最近设计并制造了一个β =0.09的162.5MHz重水堆腔，用于研究100mA左右束流加速的关键物理问题。本文重点研究了该腔中HOM诱导功率。采用时域解算和频域本征模谱方法计算了100 mA束流通过重水堆SRF腔引起的非相干束流能量损失。并分析了在考虑制造误差的情况下，这种腔体相干激发的可能性。
2017-02-13 physics.acc-ph
Stable CW Operation of Nb$_3$Sn SRF Cavity at 10 MV/m using Conduction Cooling
超导射频（SRF）加速腔是一种用于紧凑型、高功率、MeV级加速器的有前途的技术，为工业、医学、国家安全和科学中的广泛潜在应用提供连续束流操作。然而，SRF腔体传统上使用复杂且昂贵的低温基础设施进行冷却，这一直是在小规模系统中采用这种强大技术的重大障碍。随着高性能Nb $_3$ Sn涂层SRF腔体的最新进展和低温冷却器的引入，可以在4.2 K以下提供交钥匙式传导冷却，现在可以克服这一障碍。在康奈尔大学，我们已经开发了一个原型设置，利用商业制冷机提供必要的冷却操作的2.6 GHz的铌$_3$锡涂层SRF腔。我们现在已经证明了在加速场高达10 MV/m的情况下，在连续模式下的首次稳定运行，品质因数Q $_0$ = 4x 10 $^9$，从而实现了使交钥匙SRF成为现实的重要里程碑。
2020-02-26 physics.acc-ph
Tests Of The Extended Range SRF Cavity Tuners For The LCLS-II-HE Project*
LCLS-II HE超导直线加速器通过同时支撑多条波荡器线，可以产生多能束流。这可以通过在离频失谐模式下使用腔SRF调谐器来实现。在费米实验室的验证低温恒温器（vCM）和CM 1中，在2 K下对这种离频操作方法进行了测试。在这两种情况下，调谐器实现了-565 $\pm$ 80 kHz的频移。本研究将讨论腔频率在每一个步骤，因为它是组装在低温制冷剂串，最后当它被测试在2 K。跟踪谐振腔频率有助于使调谐器达到这种大的频移。将介绍装配过程中调谐器设置的具体步骤。
2022-08-12 physics.acc-ph
Feasibility Study on SRF Cavity Improvement by Doping Method
本文提出了一种改善铌腔射频特性的新思路。稀土元素如钪和钇在冶炼过程中被掺杂到铌锭中。从2010年开始进行了一系列的实验，初步测试结果表明，不同的掺杂元素和掺杂比例，铌材料的磁性能发生了变化，而磁转变温度几乎没有变化。然后熔化掺有钪的大铌锭。测量了RRR和机械性能。这种方法可以提高超导加速器的过热磁场，降低铌的表面电阻，从而改善超导加速器的关键部件铌腔的性能。用掺钪铌制作了单胞腔。
2013-11-12 physics.acc-ph
SRF Cavity Emulator for PIP-II LLRF Lab and Field Testing
对于任何可以利用高功率RF系统和RF腔的硬件仿真的新加速器，LLRF和RF系统开发过程中有许多阶段。LLRF开发、台架测试、控制系统开发和已安装系统的测试必须在SRF腔体可用于测试之前进行。PIP-II直线加速器有三个频率的SRF腔，162.5 MHz，325 MHz和650 MHz和一个简单的模拟仿真器的设计已被选择，可以满足腔的带宽要求，提供调谐误差，以模拟所有类型的腔的洛伦兹力失谐和颤噪。该仿真器设计采用石英晶体，带宽为65 Hz，中频约为4 MHz，在650 MHz时Q值约为1.3 x 10^7。本文将讨论该仿真器的设计和测试结果。
2022-10-18 physics.acc-ph
Review of the application piezoelectric actuators for SRF cavity tuners
本文综述了压电致动器在超导射频腔调谐器中的应用，涵盖不同工作环境及对寿命和可靠性的要求，并介绍了开发可靠致动器的项目。
2023-05-11 physics.acc-ph
First experience with He conditioning of an SRF photoinjector
超导射频（SRF）光注入器性能的最新进展为可靠的高亮度连续波电子源的发展开辟了一个新的时代。虽然SRF电子枪成为最有前途的技术之一，但SRF环境与复杂光电阴极的兼容性仍然是现代加速器科学的前沿。SRF腔在低温下操作，提供对光阴极性能非常有益的超高真空（UHV）环境。然而，将光电阴极保持在室温下同时被保持在低温下的腔壁包围的必要性为SRF枪的设计和操作造成了额外的复杂性。用于光电阴极的复杂且挥发性的化合物很有可能污染SRF腔的表面。当沉积时，这样的化合物可能产生冷电子发射中心，这降低了SRF枪的性能。这种情况下，将需要发展的原位处理技术恢复SRF腔的性能。本文介绍了在布鲁克海文国家实验室（BNL）使用现有的SRF光注入器的成功实施和应用的腔恢复的He调理方法的结果。该方法已被证明是非常有效的，并导致了显着改善的BNL枪的性能。
2022-04-28 physics.acc-ph
PI Loop Resonance Control for Dark Photon Experiment at 2 K Using a 2.6 GHz SRF Cavity
针对Dark SRF实验第二阶段中2 K下2.6 GHz SRF腔因微音效应等出现的频率失谐问题，采用配备三个压电致动器的PI环路稳定发射腔频率并匹配接收腔频率，还通过仿真计算了积分时间。
2023-07-19 physics.acc-ph
Uncertainty of data obtained in SRF cavity vertical test
超导射频腔体的垂直测试是一种常用的实验方法。以美国Jefferson实验室（JLab）的经验为例，迄今为止，已经在500多个不同的腔体上进行了上千次垂直测试[1]。JLab的大多数测试遵循[1]中所述的方法，但由于使用了错误的算法，计算的品质因数以及梯度的所有不确定性都不准确。本文应用第一性原理方法对实验数据进行了不确定度分析，并在典型实验条件下与文献[1]的结果进行了比较。
2013-10-15 physics.acc-ph
Nb3Sn coating of SRF cavity by co-sputtering from a composite target
Old Dominion University（老道明大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）
通过共溅射和退火工艺在超导腔内壁制备Nb3Sn薄膜，实现接近最高报道的超导转变温度17.78 K，并提升射频性能。
2026-02-03 physics.acc-ph
A temperature-mapping system for multi-cell SRF accelerating cavities
超导射频（SRF）腔温度分布（T-map）系统由精确定位在腔外壁上的温度计阵列组成，能够检测微小的温度升高，是研究SRF腔品质因数（Q 0）的有力工具。康奈尔大学开发了一种新的多细胞T-映射系统。该系统有近2000个温度计，覆盖康奈尔ERL项目的7单元SRF腔。采用了一种新的复用方案，以减少线的数量。温度增量Δ T的分辨率达到1 mK。用T-map系统测试了TESLA几何形状的9细胞腔。通过将Δ T转换为功率损耗和品质因数，发现当加速梯度增加到15 MV/m以上时，对于这种腔，大部分表面损耗由第一个单元产生。通过对有无热斑的Q值的比较，发现热斑对腔壁的加热使腔的Q值降低了约1.65倍。热点上的功率损耗约占总功率的40%。显示腔体内部的表面特性（例如剩余电阻率）的有效且直观的方法将被示出。
2015-08-07 physics.acc-ph
SRF cavity geometry optimization for the ILC with minimized surface e.m. fields and superior bandwidth
ILC的主直线加速器由基于TESLA设计的九个单元腔组成。为了便于达到更高的梯度，我们重新设计了腔体形状。这导致表面电场与加速场之比（Es/Ea）和磁场与加速场之比（Bs/Ea）都减小，与几种当前设计相比。加速模式的带宽也被优化。这种新的形状，我们称之为新的低表面场（NLSF）设计，承担与一郎，再入和LSF设计的比较。
2009-06-19 physics.acc-ph
Higher order mode damper for low energy RHIC electron cooler SRF booster cavity
为了提高RHIC在10 GeV/核子以下重离子束流的亮度，低能RHIC电子冷却器（LEReC）目前正在BNL调试。LEReC的直线加速器设计用于提供1.6 MeV至2.6 MeV的电子束，均方根dp/p小于5e-4。该直线加速器采用704 MHz超导射频（SRF）加速腔，加速电压高达2.2 MeV。在这种低能量和非常苛刻的能量扩展要求下，腔中高阶模（HOM）的控制变得至关重要，需要仔细评估以确保对光束的影响最小。在本文中，我们报告的HOM阻尼器的多物理设计，以满足该腔体的能量传播的要求，以及实验结果的HOM阻尼器的腔体和没有。
2019-03-01 physics.acc-ph
Cooling Dynamics Through Transition Temperature of Niobium SRF Cavities Captured by Temperature Mapping
超导加速腔的冷却动力学对于在SRF腔中获得非常高的品质因数变得特别重要。已有的研究表明，腔体快速冷却时的品质因数比腔体缓慢冷却时的品质因子高。已经发现，这是由于在超导转变期间快速冷却允许更好的磁场排出的事实。在本文中，我们描述的第一个实验中，所有周围的腔的温度被映射在腔冷却过程中通过过渡温度，证明存在两种不同的过渡动力学：一个尖锐的超导正常的导电过渡在快速冷却过程中，有利于通量驱逐和成核相变在缓慢冷却过程中，这导致充分通量捕获。
2015-04-20 physics.acc-ph
High gradients at SRF photoinjector cavities with low RRR copper cathode plug screwed to the cavity back wall
本研究首次实验证实后壁拧接铜阴极塞的L波段SRF光电注入器腔可实现约55 MV/m及以上轴上峰值场梯度，为连续波高梯度光电注入器研发奠定重要基础。
2023-10-04 physics.acc-ph
Performance Enhancement of Medium-Temperature Baked Niobium SRF Cavity by Surface Contamination Removal
本文研究通过化学处理去除中温烘烤铌超导射频腔表面污染物的方法，显著提升了腔的品质因数和失超场，解决了真空炉烘烤导致的性能限制问题。
2025-09-17 physics.acc-ph
Obvious and non-obvious aspects of digital Self-Excited-Loops for SRF cavity control
本文回顾Delayen式自激环路在开环、幅度稳定和相位稳定模式下的关键特性，并对比原始模拟电路与数字CORDIC实现变体，探讨其对延迟、稳定性和弹性的影响。
2025-10-16 physics.acc-ph
Apparatus and method for plasma processing of SRF cavities
描述了一种用于超导射频（SRF）腔的内表面的等离子体蚀刻的设备和方法。加速器SRF腔体形成为由块状铌制成的可变直径圆柱形结构，用于粒子加速场的谐振产生。由于自由基的耗尽而导致的蚀刻速率不均匀性已经通过气流入口和内电极的同时移动而被克服。确定了减小同轴圆柱射频等离子体反应器等离子体不对称性的有效内电极形状，并采用腔体加工方法实现。该处理是通过轴向移动内电极和气体流入口，以逐步的方式建立分段等离子体柱。测试结构是由与标准SRF腔相似尺寸的钢制成的药盒腔。采用分段等离子体产生方法，对变直径圆柱结构上的等离子体表面反应进行了实验验证。丸盒腔填充有铌环形和盘型样品，并测量这些样品的蚀刻速率。
2015-11-13 physics.acc-ph
Challenges and opportunities of srf theory for next generation particle accelerators
我们提出一个利用现代非平衡超导理论建立强电磁场下超高频腔理论性能极限的方案。这些理论将用于计算srf腔的主要性能参数：品质因数Q及其对场幅度、温度和频率的依赖性，这将允许我们理解SRF腔性能可以从现有技术的当前状态推进多远。假定品质因数由在非常不同的长度尺度上操作的多个机制确定，我们将解决非线性表面电阻、腔中捕获的涡流的RF损耗、材料缺陷和表面形貌的影响以及通过表面纳米结构化、杂质管理和多层来提高SRF性能的机会的相互关联的问题。为了提高下一代粒子加速器的性能，我们提出了以下的理论研究方向：1。建立强射频场作用下非平衡超导体的Q极限、非线性表面电阻和剩余电阻机制。2.建立超高频击穿场极限、动态过热场及其与频率、温度和杂质浓度的关系。3.超高频腔中强射频迈斯纳电流驱动的超快涡旋的俘获涡旋和极端动力学引起的损耗。4.腔体表面纳米结构、多层膜和杂质管理优化超临界流体性能。
2022-03-15 physics.acc-ph
Influence of material parameters on the performance of niobium based superconducting RF cavities
Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Raja Ramanna Centre for Advanced Technology（罗阇·兰纳高级技术中心）
研究了铌基超导射频腔性能受材料参数的影响，发现纯度规范可能过于严格，且低纯度材料可适用于特定应用。
2018-02-05 physics.acc-ph
Superconducting RF cavity R&D for future accelerators
高β超导射频（SRF）椭圆腔正在为几个加速器项目开发，包括X项目，欧洲XFEL和国际直线对撞机（ILC）。费米实验室最近建立了一个广泛的基础设施，为未来的加速器SRF腔的研发，包括腔表面处理和测试和腔组装成低温模块。本文综述了近年来世界各国在SRF腔体研究与开发方面所做的努力，以及费米实验室SRF腔体研究与开发在全球项目背景下的进展。
2009-10-22 hep-ex physics.acc-ph
Accelerated Lifetime Test of The SRF Dressed Cavity/Tuner System for LCLS II HE Project
离频失谐方法正在考虑应用于LCLS-II-HE超导直线加速器中，以产生用于同时支持多个波荡器线的多能量电子束[1]。调谐器的设计已经改变，以提供大约3倍的频率调谐范围。离频操作（OFO）的工作要求规定腔室每月至少调谐两次。该规范要求调谐器的寿命比LCLS-II要求增加20倍。在FNAL的HTS上对带有调谐器的LCLS-II HE装饰腔进行了加速寿命测试。将详细分析调谐器的压电和步进电机致动器的磨损和性能的影响。此外，还将提供冷却至2 K并压缩2.6 mm约2000次循环时，经修整的腔波纹管的寿命测试结果。
2022-08-08 physics.acc-ph
Medium-Grain Niobium SRF Cavity Production Technology for Science Frontiers and Accelerator Applications
本研究提出从锻造退火坯料直接切片制备亚毫米级中晶粒铌圆片的低成本方法，验证了其洁净表面与可靠力学性能，探讨了其在科学（脉冲模式高场梯度）与工业（连续波模式高Q0值）前沿粒子加速器中的应用前景。
2022-03-11 physics.acc-ph
Control algorithm tests using a virtual CW SRF cavity
新一代粒子加速器广泛采用超导腔，对新的设计提出了更高的要求。LLRF控制系统，包括由于机械扰动引起的失谐控制，必须满足更严格的规范，并且其设计已经获得越来越多的相关性。Helmhoz Zentrum Berlin等公司一直致力于开发仿真和硬件在环工具，以促进控制算法的测试。这项工作的主要目标是使用现有的腔模型在CW模式下，特斯拉腔，包括Saclay风格的压电调谐器，和仿真工具，比较和测试不同的控制策略集中在失谐减少，特别是颤噪。设计过程包括使用基于Matlab/Simulink的纯仿真环境，其中的数学模型包括腔模型，LLRF控制系统和失谐控制策略，考虑到上述致动器。不同的控制策略被认为是RF和机械部分：扰动减少基于PID的反馈回路，自适应前馈算法，和自抗扰技术（ADRC）。其目的是不同的算法与不同的扰动的性能比较，通过使用现实的腔模型，其中包括洛伦兹力失谐，来自低温模块的微音等。仿真环境允许包括其他影响作为非同位控制问题。
2019-10-18 physics.acc-ph
Testing of the 2.6 GHz SRF Cavity Tuner for the Dark Photon Experiment at 2 K
针对暗光子实验中2.6 GHz SRF腔的频率匹配需求，研发了基于压电致动器的调谐器，通过添加带贝氏垫圈的黄铜杆优化受力，并完成了2 K下的测试。
2023-07-19 physics.acc-ph
Electron Bunch Train Excited Higher-Order Modes in a Superconducting RF Cavity
基于高阶模（HOM）的腔内束流诊断方法在超导射频（SRF）加速器中得到了有效和方便的应用。我们最近的研究表明，束团训练激发HOM谱中的束谐波，其具有比本征HOM峰高得多的信噪比，也可以用于束诊断。本文介绍了我们在北京大学直流同步辐射场（DC-SRF）光注入器和同步辐射场（SRF）直线加速器上进行的关于束团训练激发高阶矩的理论模型和实验研究。
2016-08-12 physics.acc-ph
Cryogenic rf test of the first plasma etched SRF cavity
等离子体刻蚀有可能成为超导射频（SRF）腔体的替代加工技术。一种用于等离子体蚀刻SRF腔的内表面的设备和方法。为了测试等离子体蚀刻对腔射频性能的影响，使用1497 MHz单单元SRF腔。对单电池腔进行机械抛光，之后进行缓冲化学蚀刻，并在低温下进行射频测试以进行基线测试。然后对该腔体进行等离子体处理。通过以步进方式轴向移动内电极和气流入口以建立分段等离子体处理来完成处理。之后在低温下对腔体进行射频测试。射频测试和表面条件的结果。
2016-05-20 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.plasm-ph
The low level radio frequency control system for DC-SRF photo-injector at Peking University
北京大学设计并建造了一套低水平射频（LLRF）控制系统，用于2K工作的DC-SRF光注入器。除连续波外，脉冲射频和脉冲光束也具有很好的稳定性，幅度和相位的稳定度分别达到0.13%和0.1°。值得注意的是，当腔在发生器驱动谐振腔（GDR）和自激回路（SEL）驱动时，系统工作得很好，后者在测量腔的性能方面是有用的。
2014-05-06 physics.acc-ph
Ultimate bunch length and emittance performance of an MeV ultrafast electron diffraction apparatus with a DC gun and a multi-cavity SRF linac
提出了一种基于直流光电子枪和具有多个独立控制的加速和聚束腔的SRF直线加速器的高重复频率MeV能量超快电子衍射仪的设计。该设计是基于现有的康奈尔光电注入器，它可以很容易地应用到所提出的研究结果。使用粒子跟踪模拟结合多目标遗传算法优化，我们探索最小的束长度，发射度，和探针光斑尺寸可实现的。我们目前的结果为两个频闪条件（单电子每脉冲）和$10^5$电子/束，这可能是适合于单次拍摄衍射图像。在频闪的情况下，由多腔聚束和加速提供的灵活性允许纵向相空间线性化而无需更高次谐波场，从而在样品处提供亚fs聚束长度。鉴于低发射率光电发射条件下，这些小束长度可以保持与探针的横向尺寸在一微米尺度和以下。在每个脉冲$10^5$电子的情况下，我们模拟了最先进的5D亮度条件：均方根聚束长度为10 fs，归一化发射度为3 nm，同时现在允许重复频率高达1.3 GHz。最后，为了帮助设计新的基于SRF的UED机器，我们模拟了所使用的腔的数量和可实现的聚束长度和发射度之间的权衡。
2022-02-28 physics.acc-ph
Validation of the 650 MHZ SRF tuner on the low and high beta cavities for PIP-II at 2 K*
PIP-II直线加速器将包括36个β =0.61和24个β =0.92 650 MHz 5单元椭圆SRF腔。每个腔体将配备一个调谐系统，该系统由用于粗调频率的双杠杆慢调谐器和用于微调频率的压电致动器组成。β =0.61和β =0.92谐振腔将使用相同的调谐器。测试的结果，腔调谐器系统的β =0.61将首次提出。
2022-08-12 physics.acc-ph
Development of a cryocooler conduction-cooled 650 MHz SRF cavity operating at ~10 MV/m cw accelerating gradient
用于粒子加速的SRF腔通常浸没在4.2 K及以下的液氦浴中操作。虽然这种冷却配置对于大型科学加速器装置在实际上和经济上是可行的，但对于用于工业应用（例如废水、污泥、烟道气等的处理）的较小加速器可能不是这样。我们描述了一种在没有液氦的情况下操作SRF腔的方法，这种方法可以用来构造电子束源，用于电子辐照的工业应用（1-10 MeV电子能量）。在这个过程中，一个椭圆形的单电池650 MHz的铌锡涂层铌腔耦合到一个封闭的循环4 K制冷机使用高纯度铝热链接。低温冷却器从腔体传导地提取热量（RF耗散），而不需要腔体周围的液氦。我们目前的结构细节，这种制冷机的传导冷却技术和系统的实验，已经证明了~10 MV/m的cw梯度的腔。通过直接按比例增加腔长和制冷机数量，该技术将为工业应用提供1-10 MeV的完整范围的电子能量。
2021-08-20 physics.acc-ph physics.ins-det
Coaxial multi-mode cavities for fundamental SRF research in an unprecedented parameter space
针对TEM模式腔研究滞后的问题，设计了同轴多模腔，支持基模和高次谐波测试，以揭示射频频率对损耗机制的影响，并给出首次性能测量。
2020-10-05 physics.acc-ph
First demonstration of a cryocooler conduction cooled superconducting radiofrequency cavity operating at practical cw accelerating gradients
我们展示了实际的加速梯度超导射频（SRF）加速器腔与制冷机传导冷却，冷却技术，不涉及传统的液氦浴的复杂性。首先提出了一种能够传导冷却椭圆单元SRF腔的设计。实现这种设计，一个单一的细胞650 MHz的Nb 3Sn腔耦合使用高纯度铝热链接到4 K的脉冲管制冷机产生加速梯度高达6.6 MV/m，在100%的占空比。实验是在一个简单的真空容器中进行的，完全没有循环液体制冷剂的腔室制冷机组件。我们预计，这种低温冷却技术将使SRF技术访问感兴趣的加速器研究人员谁缺乏访问全栈氦低温系统。此外，该技术可以导致基于SRF的紧凑型高平均功率电子束源，用于环境保护和工业应用。这种SRF紧凑型加速器的概念。
2020-07-08 physics.acc-ph physics.ins-det
Analysis of post wet chemistry heat treatment effects on Nb SRF surface resistance
目前超导射频（SRF）腔体的研究主要集中在如何降低基于SRF的加速器的构造和操作成本以及开发新的或改进的腔体处理技术上。品质因数的增加是材料表面电阻降低的结果。最近对由中等纯度的铌锭制成并在超高真空感应炉中在1400 ℃下热处理的1.5 GHz单电池腔进行了测试，结果表明，在峰值磁场为90 mT时，2.0 K下的剩余电阻约为1毫微欧姆，品质因数随磁场增加而增加，最高可达5 × 10 ^10。在这方面的贡献，我们提出了一些调查的起源的扩展Q0增加，通过多次HF冲洗，氧抛光和热处理的所有Nb腔。
2013-10-30 physics.acc-ph
Field-dependent surface resistance of a superconducting RF cavity caused by surface impurity
由于表面电阻随场的变化而引起的Q斜率问题一直困扰着人们。本文将谐振腔的Q斜率与表面处理联系起来，提出了一个表面杂质模型来解释谐振腔表面电阻随场的变化。十八个空腔测试结果进行了分析，以检查模型。这些腔体通过不同的配方进行处理：氮掺杂; BCP和HF冲洗;具有120°C烘烤的EP;以及没有120°C烘烤的EP。这些空腔的性能通常由空腔品质因数与加速梯度或表面磁场曲线（Q 0与Eacc或Q 0与B）的关系表示，包括所有类型的Q斜率，例如低场Q斜率、中场Q斜率和反Q斜率。数据拟合相当成功;拟合结果将显示出来。该模型可用于评价表面处理的有效性。最后讨论了高Q值高梯度SRF腔的制作方法。
2015-08-17 physics.acc-ph
Multi-mode Analysis of Surface Losses in a Superconducting Microwave Resonator in High Magnetic Fields
本文提出一种多模态分解方法，揭示了NbTi超导射频腔在强磁场中品质因数退化主要源于垂直于磁场的端盖表面，为ADMX等实验采用混合SRF腔替代铜腔提供了可能。
2022-08-24 physics.acc-ph
New Exclusion Limit for Dark Photons from an SRF Cavity-Based Search (Dark SRF)
我们使用两个最先进的高品质因数超导射频（SRF）腔进行了第一次"光穿透墙”（LSW）搜索暗光子，并报告了其探路者运行的结果。我们新的实验设置使灵敏度比以前的搜索，并涵盖了新的暗光子参数空间的改进。我们设计了精密的校准和测量协议，以利用Dark SRF的高$Q$设置。使用腔在$1.3 \ \text{GHz}$操作，我们建立了一个新的排斥限制动力学混合小{ $ε= 1.6\times 10^{-9}$ }，并提供了世界上最好的约束暗光子在$2.1\times 10^{-7} \ \text{eV} - 5.7\times10^{-6} \ \text{eV}$质量范围。我们的结果是SRF腔在LSW设置中的启用作用的第一个概念验证，有足够的机会进一步改进。此外，我们的数据设置了一个有竞争力的实验室为基础的限制标准模型光子质量的纵向光子偏振搜索。
2023-01-27 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
High-Q operation of SRF cavities: The potential impact of thermocurrents on the RF surface resistance
对于许多新的加速器应用，超导射频（SRF）系统是使能技术。特别是对于CW应用，人们正在花费大量的努力来最小化铌腔的功率耗散（表面电阻）。从2009年开始，我们提出了一种通过执行热循环来降低剩余电阻的方法[1]，这是一种在初始冷却到约20K后加热腔并再次冷却的过程。在随后的研究[2]中，该技术被用于将剩余阻力控制在2倍以上。据推测，冷却期间的热电流产生额外的捕获磁通量，影响腔品质因数。在这里，我们提出了一个更广泛的研究，包括两个额外的通带模式的测量，并确认效果。在本文中，我们还讨论了支持这一主张的模拟。虽然腔LHe槽系统的布局是圆柱对称的，我们表明，材料参数的温度依赖性的结果在一个非对称的电流分布。因此，可以在RF表面处生成显著量的磁通量。
2015-03-04 physics.acc-ph
Impact of Nitrogen and Oxygen Interstitials on Niobium SRF Cavity Performance
The University of Chicago（芝加哥大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本研究通过实验和表征发现，氮杂质在16 MV/m下比氧更有效降低铌SRF腔体的表面电阻，同时O和N杂质对降低电阻有加成效应。
2026-01-21 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Stable Acceleration of a LHe-Free Nb3Sn demo SRF e-linac Based on Conduction Cooling
中科院近物所团队针对CiADS项目需求，研制了基于传导冷却的无液氦Nb₃Sn演示型SRF电子加速器，通过多制冷机协同控温实现稳定加速，验证了该类薄膜腔的工程应用可行性与工业前景。
2024-04-14 physics.acc-ph
Fermilab experience of post-annealing losses in SRF niobium cavities due to furnace contamination and the ways to its mitigation: a pathway to processing simplification and quality factor improvement
研究了高温处理后高压水冲洗对超导射频（SRF）铌腔的影响。目的是通过消除材料去除步骤后炉处理，同时保持或改善RF性能，提供典型腔体处理序列的成本有效的替代方案。在800- 1000 ℃的温度范围内，对不同条件的起始基底进行了研究：大颗粒和细颗粒，电抛光（EP）和离心桶抛光（CBP）到镜面光洁度。一个有趣的晶粒尺寸上的performance. Cavity结果和样品表征的影响表明，炉污染物导致腔性能差，并找到了一个实用的解决方案，以防止表面污染。无污染腔体的剩余电阻值约为1 nOhm或更低。这些结果导致更经济有效的处理和改进的RF性能，并且与CBP结合，开辟了无酸处理的潜在途径。
2013-05-16 physics.acc-ph
Tuner control system of spoke012 SRF cavity for C-ADS injector I at IHEP
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of High Energy Physics, CAS（中国科学院高能物理研究所）
本文介绍了一种新型SRF腔调谐控制系统在IHEP C-ADS注入器I的cryomodule I上的应用，实现了电磁机械耦合共振下的调谐相位误差控制，展示了初步实验结果。
2016-06-02 cs.SY eess.SY hep-ex
SNS Superconducting Cavity Modeling -Iterative Learning Control
SNS SRF系统使用脉冲束操作。为了使SRF系统跟踪重复参考轨迹，设计了一个反馈和一个前馈控制器。反馈控制器的作用是保证闭环系统的稳定性，前馈控制器的作用是提高系统对重复参考轨迹的跟踪性能和抑制重复干扰。随着迭代次数的增加，误差减小。
2000-08-18 physics.acc-ph
Plasma Processing Of SRF Cavities at Jefferson Lab: Experiment Results and Simulation Insight
本文研究了杰斐逊实验室中SRF腔的等离子体处理，通过氩氧和氦氧混合气体实验及COMSOL模拟，探究了最小点火功率并优化了利用高阶模式频率点燃等离子体的关键参数。
2025-10-31 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Processing of Large Curved Surfaces for SRF Cavity Modification
铌的等离子体表面改性是替代湿法刻蚀超导射频（SRF）腔的一种很有前途的方法。基于Cl 2/Ar等离子体蚀刻的技术的发展必须解决影响蚀刻速率和表面粗糙度的几个关键参数，并最终确定腔性能。这包括工艺对RF发生器的频率、气体压力、功率水平、驱动（内部）电极配置以及等离子体处理期间气体混合物中的氯浓度的依赖性。为了演示在非对称非平面几何形状中的表面层去除，我们使用简单的圆柱形腔体，其具有在圆柱体上对称分布的8个端口。端口用于诊断等离子体参数，并作为待蚀刻样品的保持器。蚀刻速率与内电极的形状、射频（RF）电路元件、Cl 2/Ar气体混合物中的氯浓度、反应物种的停留时间和腔体的温度高度相关。使用具有可变半径的圆柱形电极，大表面环形样品和直流偏置实施在外部电路中，我们已经证明了相当大的平均蚀刻速率，并概述了优化等离子体性能的可能性，相对于最大的表面处理效果。
2014-11-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Extracting superconducting parameters from surface resistivity by using inside temperatures of SRF cavities
射频超导体的表面电阻取决于表面温度、剩余电阻和各种超导体参数，如能隙和电子平均自由程，这些参数可以通过测量不同温度的氦浴中SRF腔的品质因数Q0来确定。对于任何腔体几何形状，表面电阻都可以从Q0计算出来，但是当只知道氦浴的温度时，确定表面的温度并不是微不足道的。传统上，它是近似的腔的内表面上的表面温度是相同的氦浴的温度。这是在表面上的小RF场处的良好近似，但是为了确定Rs的场依赖性，不能限制于小的场损失。在这里，我们展示了以下内容：（1）如何使用计算机模拟来确定内部温度Tin，从而可以使用Rs（Tin）来提取超导参数。计算机代码结合了众所周知的程序，HEAT代码和SRIMP代码。(2)假设表面温度与氦浴的温度相同，会产生多大的误差？事实证明，在典型情况下，在高RF场下，该误差至少为10%。
2014-05-16 physics.acc-ph
Preliminary design of a Cavity Tuner for Superconducting Radio-Frequency Cavity
本文提出一种用于超导射频腔的新型调谐器，通过电磁线圈驱动机械调谐并耦合外部谐振腔，实现快速、亚毫赫兹高精度及宽范围调谐，简化结构并提升可靠性。
2025-04-23 physics.acc-ph
SRF Cavity Fabrication and Materials
叙述了高梯度超导腔体材料的工艺和冶金要求。高纯铌作为制造超导加速腔的首选金属，应满足精确的规格要求。氧、氮、碳等间隙杂质含量必须低于10μg/g。氢含量应保持在2μg/g以下，以防止在某些冷却条件下Q值降低。材料应无可能引发热击穿的缺陷（异物夹杂物或裂纹和层压）。缺陷可以通过质量控制方法检测，例如涡流扫描，并通过许多特殊方法进行识别。传统的和替代的腔的制造方法进行了审查。传统上，铌腔是由铌片通过深拉形成半电池，然后进行修整加工和电子束焊接（EBW）来制造的。半电池的焊接是一个精细的过程，需要中间清洁步骤和仔细选择焊接参数，以实现接头的完全熔透。赤道焊缝尤为关键。焊接结构的一个挑战是严格的机械和电气公差。这些可以通过半电池上的机械和射频测量的组合以及通过仔细跟踪焊接收缩来保持。所建立的工艺流程适用于大批量生产。质量保证管理的主要方面。另一种腔体制造方法是从锭切割圆盘并通过深拉和EBW产生腔体。在35-45 MV.m-1水平的加速梯度可以通过应用电抛光（EP）处理来实现。
2015-01-28 physics.acc-ph
HOM-Damping Studies in a Multi-Cell Elliptical Superconducting RF Cavity for the Multi-Turn Energy Recovery Linac PERLE
本文针对多周向能量回收直线加速器PERLE的5单元椭圆超导射频腔，分析优化了多种同轴HOM耦合器设计，通过仿真验证了宽带阻尼性能与热行为，确保高效提取HOM功率以抑制束流不稳定性和低温热负载。
2024-09-20 physics.acc-ph
Gridded RF Gun Design for SRF Linac Applications
本研究设计了一款用于Nb₃Sn传导冷却10 MeV SRF直线加速器的栅极射频电子枪，集成于250 keV注入器首腔，束流2 mA，导流系数测量与设计吻合，束流匹配注入器可避免SRF腔电流截获。
2024-09-11 physics.acc-ph physics.ins-det
Field Emission Analysis in SRF Cavities for PIP-II Using GEANT4
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本研究针对PIP-II项目SRF腔的场发射问题，通过Geant4模拟分析FE诱导辐射，结合辐射诊断提升准确性与探测器定位，以优化腔体制备、组装及测试，保障交付无FE的低温模块。
2025-11-19 physics.acc-ph
Insight into SRF cavity performance from simulations of Nb's surface oxide dissolution and diffusion
TRIUMF（特里姆夫实验室）；Department of Physics and Astronomy, University of Victoria（维多利亚大学物理与天文系）
本研究通过模拟Nb表面氧化物的溶解与扩散，揭示氧掺杂对Nb迈斯纳屏蔽电流的影响，建立了氧扩散剖面与SRF腔超导性能的定量关联框架。
2026-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Enhancement in Quality Factor of SRF Niobium Cavities by Material Diffusion
超导射频腔体的品质因数的增加是通过在处理步骤期间使表面电阻最小化来实现的。表面电阻是与温度无关的残余电阻和与温度/材料相关的Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）电阻的总和。高温热处理通常会降低体铌中的杂质浓度，从而降低残余电阻。BCS部分可以通过选择性地掺杂非磁性杂质来减少。当钛或氮在内腔表面热扩散时，在腔中观察到品质因数的增加，称为Q上升。
2014-08-26 physics.acc-ph
