第一臺原型超導電子直線加速器是美國斯坦福大學在1964年建造的，它是在銅上鍍鉛的3腔結(jié)構(gòu)，將電子從80keV加速到了500keV，加速梯度約3MV/m。后來他們又建造了一臺，其加速梯度為3.8MVlm，可將電子能量加速到6.6MeV，平均流強50uA，能散度約10-3，射頻功耗僅4W。
    在電子超導直線加速器的發(fā)展中，它還常同其他類型的電子加速器結(jié)合在一起，從而大大提高了它們的性能、指標，推進了它們的發(fā)展。在本書第十章的電子回旋加速器中，就將介紹兩臺美國在20世紀70年代建造的，采用超導電子直線加速器的電子回旋加速器。一臺是斯坦福大學的利用38.5MeV超導直線加速器，將注入能量為7MeV的電子束經(jīng)2次加速后使能量達到84MeV，并再增加軌道數(shù)可達280MeV的電子回旋加速器。它在CW運行下的平均流強可達20～100uA。另一臺是美國伊利諾伊大學的電子回旋加速器。它采用12MeV超導電子直線加速器，將注入的3MeV電子束經(jīng)6次加速后達到72MeV能量，這些電子回旋加速器都采用了超導電子直線加速器而使加速能量、流強和品質(zhì)大幅得到提高。
    現(xiàn)在以一臺在1994年投入運行的美國著名的杰斐遜國家加速器實驗室（JLab）建造的1.497GHz連續(xù)波（CW）運行、平均流強為50uA的4GeVCEBAF超導電子直線加速器為例，來介紹超導電子直線加速器，其整個裝置見圖9.32。它由兩臺400MeV的超導電子直線加速器主加速器和軌道上的偏轉(zhuǎn)、束流部件組成。電子束每轉(zhuǎn)一圈經(jīng)兩臺加速器后共加速兩次，能量增益為800MeV，經(jīng)過5圈后即達到4GeV的能量，電子由100keV的電子槍進入其后的一臺作為注入器的45MeV超導電子直線加速器，再進入兩臺400MeV加速器。注入器和兩臺主加速器分別由18組腔和總共320個加速腔組成，每個加速腔均為5單元的橢圓形腔，其形狀、加速電場和等效電路見圖9.33。它的加速腔由鈮材制成放在2K的低溫容器中。每個腔的有效加速長度為0.5m，由一臺5kW的速調(diào)管供給射頻功率，平均加速場梯度為5MV／m，能量增益為2.5MeV，Q0＝2.4×109。橢圓形腔體形狀的優(yōu)化除滿足工作頻率等設計要求外，還應使得腔表面處的磁場Hs低于臨界磁場值，電場Es對腔軸上加速電場平均值Ea的比值即Hs/Ea和Es/Ea低，從而使運行時不至于出現(xiàn)失超和電子發(fā)射等不穩(wěn)定狀態(tài)。多單元腔的色散、模式等特性，可用本章前面介紹的多單元耦合腔鏈等效電路進行分析和研究。
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