射頻超導(dǎo)諧振腔可以工作在連續(xù)波或長宏脈沖模式．射頻超導(dǎo)技術(shù)已發(fā)展為加速各種帶電粒子束的重要手段．射頻超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的前期受材料性能、腔的處理以及加工安裝水平等的限制，經(jīng)過幾十年的不斷改進(jìn)，射頻超導(dǎo)技術(shù)獲得了重大突破．射頻超導(dǎo)腔應(yīng)用到超導(dǎo)加速器上并成功運行，積累了腔的質(zhì)量控制工藝和工業(yè)化制備的大量經(jīng)驗，近期國際上面對未來大科學(xué)裝置項目，在射頻超導(dǎo)技術(shù)方面進(jìn)行了大量的研發(fā)工作，主要包括提高超導(dǎo)腔加速梯度的新腔型研究和采用新型材料（大晶粒鈮材）超導(dǎo)腔的研究，能量回收直線加速器（ERL）技術(shù)是近年來獲得發(fā)展的重要加速器技術(shù)．ERL具有高效、節(jié)能、穩(wěn)定性好、低輻射水平等優(yōu)勢，被越來越多地應(yīng)用到先進(jìn)光源和自由電子激光裝置中．

　1 射頻超導(dǎo)與ERL的優(yōu)勢

　　射頻超導(dǎo)諧振腔最大的優(yōu)越之處在于它可以工作在連續(xù)波（CW）模式或長宏脈沖模式下，提供高的加速梯度［1】，超導(dǎo)腔的表面電阻比銅腔的小5個量級，其品質(zhì)因數(shù)Qo -般大于109，采用高純材料制成的射頻超導(dǎo)腔，由于其剩余電阻很小，在2K以下超低環(huán)境中Qo能夠超過1010．即使計入液氦制冷系統(tǒng)消耗的功率，同樣規(guī)模的超導(dǎo)腔的總功耗也只有銅腔的幾百分之一．RF加速結(jié)杓會影響束的品質(zhì)，如能散度、發(fā)射度、束暈、最大流強(qiáng)等等，要得到好的束流品質(zhì)，對加速器提出了非常高的要求，超導(dǎo)腔高的加速梯度能減少腔的數(shù)目，縮短了CW加速器的長度．由于超導(dǎo)腔壁損耗極小，腔形易優(yōu)化，超導(dǎo)腔束孔大，減弱了束腔相互作用，未來光源要求高品質(zhì)電子束具有低的電子束發(fā)射度、高亮度、高相干性和超短時間結(jié)構(gòu)．光陰極電子槍加上超導(dǎo)直線加速器可以提供高品質(zhì)電子束．而高光子通量需要高流強(qiáng)電子束，僅僅是使用直線加速器需要非常大的電力資源．能量回收直線加速器（ERL）技術(shù)解決了上述問題．圖1是ERL的原理圖，與波蕩器作用產(chǎn)生自由電子激光輸出后，電子束返航注入主加速器，在減速相位把電子束的動能轉(zhuǎn)換為微波能量，用于加速新的電子束．ERL可使自由電子激光的能量轉(zhuǎn)換效率有幾倍到幾十倍的提高，并使輻射防護(hù)和微波功率源的投資大幅度地降低，因此，采用ERL技術(shù)，不僅可以大幅降低高頻系統(tǒng)的造價和主耦合器的功率負(fù)擔(dān)，提高效益／投資比，還具有高效、節(jié)能、穩(wěn)定性好、低輻射水平的特點．由于ERL技術(shù)的優(yōu)勢，采用ERL技術(shù)已成為新光源發(fā)展的一個趨勢。