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第427章 新问题的出现(1/3)

    京城,西郊,IhEp高能物理研究所。

    这里的地下,运行着中国第一台正负电子对撞机bEpc。

    在一间堆满了图纸和磁带的档案室里,林远见到了丁院士。他是中国加速器物理的泰斗,也是SSmbSteady-state microbung,稳态微聚束理论的坚定支持者。

    “林远,你想造工厂里的光源?”丁院士看着林远的方案,摘下眼镜,擦了擦。

    “是的。KbbF晶体产能太低,一年长不出几块。我需要一种能无限量产、波长可调、功率巨大的深紫外光源。”

    “SSmb是唯一的路。”丁院士指着墙上的原理图。

    “传统的同步辐射光源,电子是随机分布的,发出的光是非相干的,功率低。而自由电子激光FEL,电子是一次性通过,光强但不可持续。”

    “SSmb结合了两者。它利用激光对电子束进行调制,把连续的电子流,切成一个个微小的电子束团。”

    “这些束团的长度,正好是光波长193nm或13.5nm的整数倍。”

    “当它们通过磁场时,所有电子同相位辐射,光强是传统光源的一亿倍!”

    “理论很完美。”丁院士叹了口气,“但工程是地狱。”

    “清华大学和我们在德国的mLS储存环上做过验证实验,证明了原理。但要变成工业设备,有三座大山。”

    第一座山,超导高频腔SRF cavity的加工精度。

    第二座山,电子束流的“发射度Emittance”保持。

    第三座山,低温系统的工业化集成。

    “只要有一座翻不过去,这就是个只会烧钱的铁疙瘩。”

    江州,特种装备制造车间。

    林远没有被吓退。他把丁院士团队请到了江州,并调集了江钢最顶尖的焊接工人和机械师。

    摆在他们面前的,是制造加速器的核心心脏超导高频腔。

    它由高纯铌制成,形状像一串糖葫芦。电子在里面被微波电场加速,获得能量。

    “铌材纯度要求:RRR剩余电阻率比> 300。”王海冰拿着检测报告,“我们从宁夏东方钽业搞到了材料,纯度没问题。”

    “问题是焊接。”

    “超导腔由两个半杯形状的铌板冲压而成,然后对焊。”

    “焊缝必须平整到微米级。任何微小的焊瘤、气孔,在低温超导状态下,都会成为发热点,导致超导失超,整个系统瞬间瘫痪。”

    “我们试了电子束焊接Ebw。”王海冰指着废品区的一堆银色金属,“焊缝内表面总是有微小的凸起。”

    “用机械打磨?”林远问。

    “不行。铌太软,机械打磨会嵌入杂质。”

    “那就用电化学抛光。”

    丁院士给出了方案。

    “氢氟酸 + 硫酸,比例1:9。通电,让铌表面原子溶解。”

    “但是,这对流场控制要求极高。如果酸液流动不均匀,表面就会出现橘皮。”

    一套全封闭的自动Ep抛光机被搭建起来。

    剧毒的混酸在管道中循环。

    “电流密度:50 mA\/cm2。”

    “温度:30度。”

    “流速:5 m\/s。”

    第一次尝试。

    失败。表面粗糙度Ra = 200nm。不合格要求<100nm。

    “原因找到了。”汪韬分析了流体模型,“腔体是曲面,阴极棒是直的。导致各处电场分布不均。”

    “我们需要仿形阴极。”

    “设计一个形状和腔体完全匹配的阴极棒!而且要能旋转!”

    一周后。

    改进后的阴极投入使用。

    抛光结束。

    内表面光亮如镜。

    Ra = 50nm。

    “合格了!”

    腔体造好了,接下来是往里面注入电子。

    这需要一个光阴极电子枪。

    用激光轰击光阴极材料如砷化镓,打出电子。

    “林董,出问题了。”李振声教授看着示波器上的波形,眉头紧锁。

    “电子束的发射度太大了。”

    “什么意思?”

    “简单说,就是电子队伍散了。”

    “电子带负电。当一团高密度的电子被打出来时,它们之间有巨大的库仑斥力。”

    “这会导致电子团在飞行过程中迅速膨胀、发散。”

    “如果电子团散了,就无法在SSmb环里形成微聚束,也就发不出相干光。”

    “我们需要把它们压回去。”

    “怎么压?”

    “用磁场。”李振声在白板上画了一个复杂的磁路图。

    “螺线管透镜。”

    “在电子枪出口,加一个强磁场,
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