项目正式启动——大科学装置用“高功率高可靠速调管研制平台”

大科学装置是通过较大规模投入和工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，实现重要科学技术目标的大型设施。其科学技术目标必须面向国际科学技术前沿，为国家经济建设、国防建设和社会发展做出战略性、基础性和前瞻性贡献。

改革开放以来，我国的各项事业蓬勃发展。作为国家持续发展的支撑条件，我国正在建立宏大的创新体系。建立科技基础条件平台是国家创新体系建设中的重要内容，大科学装置则是国家科技基础条件平台的重要组成部分。

2020年5月上旬，中国科学院空天信息创新研究院大科学装置用高功率高可靠速调管研制平台项目在北京怀柔正式开工建设。

高功率速调管可为大科学装置提供高能微波，是大科学装置的关键组成部分。该项目瞄准高能对撞机、可控热核聚变装置、同步辐射光源、X射线自由电子激光、散裂中子源以及子午工程等大科学装置对速调管的需求，规划建设高性能速调管研制中心、系统物理参量监测诊断中心、高性能阴极研发中心和高性能速调管科研楼，将建成大科学装置用高功率高可靠速调管的设计条件、测试平台及完备的制管工艺线。

该项目于2017年由国家发展改革委批复立项，是“十三五”科教基础设施项目“北京怀柔综合性国家科学中心协同创新交叉研究平台”建设内容之一，由空天院(原电子学研究所)承建。该项目规划新建建筑面积2.75万平方米，将具备频率覆盖P~G波段、峰值功率100MW、连续波功率1MW的大科学装置用速调管研制能力，满足当前已建和在建大科学装置的需求;到2030年，新增19种型号速调管，达到国际先进水平。

什么是速调管?

利用周期性调制电子注速度来实现振荡或放大的一种微波电子管。它首先在输入腔中对电子注进行速度调制,经漂移后转变为密度调制,然后群聚的电子块与输出腔隙缝的微波场交换能量，电子将动能交给微波场,，完成振荡或放大。

速调管的分类：

按照电子行进的轨迹，速调管分为直射速调管和反射速调管两类，通常将直射速调管简称为速调管。

直射速调管

直射速调管在结构上包括以下几部分：电子枪、谐振腔、调揩系统、各腔之间的漂移管、能量耦合器、收集极和聚焦系统。具有两个谐振腔的速调管称为双腔速调管;具有两个以上谐振腔者称为多腔速调管。

双腔速调管

双腔速调管仅有两个谐振腔，即输入腔和输出腔。由电子枪产生的电子注首先到达输入腔隙缝。输入的微波信号经能量耦合器送进输入腔，在谐振腔隙缝外形成微波信号电压。在这里，电子注受到微波场的速度调制，然后进入无场漂移管。在漂移过程中电子发生群聚，在电子注内形成密度调制。密度调制的电子注与输出腔隙缝的微波场进行能量交换，电子把能量交给微波场，完成放大或振荡的功能。

反射速调管

用来产生微波振荡的单腔速调管。它的特点是结构简单，工作可靠，体积小，重量轻，电压低，可机械调谐和电子调谐，参数随环境温度变化小，抗辐射能力强。反射速调管输出功率为10毫瓦至2.5瓦，工作频率在800兆赫至220吉赫之间，机械调谐范围为1%～15%(毫米波管达40%)，电子调谐范围为0.1%～1.0%。效率为20%～30%。反射速调管在结构上包括阴极、谐振腔、反射极和能量耦合器等部分。

大科学装置的建设和利用与一般的科学仪器及装备有很大的不同，也有别于一般的基本建设项目，这些特殊点主要是：

(1)科学技术意义重大，影响面广且长远，同时建设规模和耗资大，建设时间长;

(2)技术综合、复杂，需要在建设中研制大量非标设备，具有工程与研制的双重性;

(3)其产出是科学知识和技术成果，而不是直接的经济效益，建成后要通过长时间稳定的运行、不断的发展和持续的科学活动才能实现预定的科学技术目标;

(4)从立项、建设到利用的全过程，都表现出很强的开放性、国际化的特色。

作为承担我国大科学装置建设和运行的主要力量，中国科学院先后建设和运行了北京正负电子对撞机及北京同步辐射装置、合肥同步辐射装置、兰州重离子加速器与冷却储存环装置、上海光源装置等一批大科学装置，为我国基础科学研究和经济社会发展中发挥了重要作用。这些大科学装置是国家为解决重大科技前沿、国家战略需求中的战略性、基础性和前瞻性科技问题，谋求重大突破而投资建设的大型研究设施，是国家基础设施的重要组成部分。

发达国家科技创新体系的经验和我国大科学装置的发展实践表明：作为一个国家科研基础设施水平和装备制造能力的集中体现，大科学装置是支撑基础科学前沿研究和多学科交叉前沿研究的公共平台，其建设和运行水平标志着一个国家核心、原始创新能力的高低。大科学装置已经成为现代科学技术诸多领域取得突破的必要条件，为促进经济社会全面、协调、可持续发展和国家安全提供必不可少的科技基础设施，是建立具有强大国际竞争力的国家大型科研基地的重要条件，并成为众多高新技术的源泉和高新技术产业的摇篮。

新闻来源：中国科学院空天信息创新研究院、百度