环形正负电子对撞机：物理、技术以及现状(12) 作者：靳松娄

图10CEPC主环上的低温单元设计图。整个系统利用液氦冷却稳定在2K的低温，以保持650MHz超导高频腔正常工作

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高效速调管是CEPC所需的另一个关键技术。速调管产生大功率微波，并以其在高频系统中建立起强电场，以加速粒子束团。目前，百千瓦量级的连续波速调管功率仅在60% ，也就是说有近一半的能量将在速调管部分损失。因此， CEPC项目开展了高效速调管的研究，可使速调管的输出功率和工作效率提高到800kW及80%以上。为达到这一目标，研制中，不仅在关键技术上有着新的突破，还将提出新的理论和方法。速调管作为最重要的微波电真空器件之一，不仅用于加速器领域的大科学工程，在国防科技和工业领域也有非常广泛的应用，如雷达、通讯广播等。

磁铁对CEPC对撞机和探测器都极端重要。在对撞机上，磁铁系统负责将束流粒子约束在预期轨道内，调控束流束团的几何，并最终实现高亮度的对撞。在探测器上，磁铁系统包括有大体积的螺线管磁铁和前端安装的反螺线管系统。前者保证了物理事例中径迹动量的准确测量，而后者则保证了对撞机的高亮度运行。 CEPC项目研究涉及多种磁铁系统，其技术要求和技术难点各不相同，其中包括增强器磁铁、主环磁铁、对撞区磁铁，以及质子对撞机高场磁铁等等。图11显示了目前CEPC主环上的几种主要磁铁的设计截面图。目前，增强器磁铁重点开展了最低工作磁场为30G的高精度低场二极磁铁的研制。这一工作在国内外均属于首次，研制过程中一些全新方案、工艺、乃至磁场测量将被采用，这将为同类磁铁的研制奠定基础。主环磁铁研制的一个重要方向为高精度永磁二极铁的研制。目前，世界上大型加速器工程所采用的均为电磁铁，其优点在于控制的便捷，然而从另一方面，则需要电源及电功率为其配套。因此，永磁铁研究的开展不仅可以降低磁铁系统的造价，也将大幅节省对撞机的运行费用。本课题的开展中将需要对一系列难点攻关，如对永磁材料抗辐射性能进行系统的研究，实现在较大范围内对永磁磁铁场强的调节，对永磁材料的温度系数进行精细的补偿等。此外，该磁铁的研究将以双孔径磁铁为基准开展，即一块磁铁可以同时满足两个束线的使用，其孔径间距仅为几十厘米，这不仅降低了磁铁的造价，也将使对撞机本身的结构更加紧凑，从而降低隧道的尺度。高场磁铁是高能质子对撞机的核心组件，其磁场强度直接决定了质心能量。