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超構“心” 國力造！國際首支P波段大功率超構材料速調管研制成功

2025/06/10

2025年6月7日，由中國散裂中子源（CSNS）加速器射頻團隊牽頭，國力股份聯合電子科技大學電子科學與工程學院段兆云研究小組、CEPC速調管團隊共同研制的國際首支緊湊型P波段大功率超構材料速調管，以全指標達標的卓越表現一次通過驗收！這一成果標志著我國在大功率速調管創新研究基礎上實現又一次重大突破。

國產替代：從“跟跑”到“領跑”的國力征程

超構材料速調管的成功，是國力股份在射頻器件國產化長征中的又一里程碑，更是中國大科學裝置“全鏈條自主可控”的縮影：

2020年，我們突破技術壁壘，成功研制國內首支650MHz連續被速調管，一舉填補我國在該領域的技術空白；

2023年我們成功研制出國內首只648MHz速調管，并在2024年獲得了散裂中子源升級改造項目的26根648MHz速調管訂單；

2024年，我們在650MHz速調管基礎上運用高效率技術成功研制出650MHz高效率速調管，效率達到78.5%，實現國際上實際運行效率最高的速調管；

2025年，經過四載技術積淀與無數次實驗攻關，運用超構材料技術研制出國際首支P波段超構材料速調管即324MHz的超構材料速調管，標志著我國在該技術領域已實現全球領跑！這充分證明中國已具備從基礎理論突破到工程實踐的全鏈條自主創新能力。

在CSNS一期工程中，國力股份已助力實現加速器核心設備100%國產化，其氫閘流管性能比肩國際頂尖水平。

如今，超構材料速調管將于2026年9月正式裝備CSNS二期工程，助推束流功率從100千瓦躍升至500千瓦，為新材料、新能源等前沿研究提供“中國動力源”。

國之重器的心臟：我們如何煉成“中國引擎”？

P波段大功率速調管，是中國散裂中子源直線加速器的“動力心臟”。它如同粒子束流的“超能引擎”，將電能轉化為高頻微波能量，驅動粒子以近光速轟擊靶核產生中子。此前，這類高端器件被海外企業完全壟斷，采購成本高昂且存在斷供風險。

2021年，國力股份與中國科學院高能物理研究所、電子科技大學組成聯合攻關團隊，向這一“卡脖子”技術發起沖鋒。我們突破三大核心壁壘：

1.超構諧振腔設計：全球首次將超構材料加載于324MHz大功率速調管，通過電磁場局域增強效應，在保持3.0MW峰值功率（脈沖寬度650μs、重復頻率25Hz）的同時，實現腔體結構微型化；

2.極限制造工藝：國力研究院速調管團隊攻克高精度電子槍裝配、納米級表面處理等12項工藝難題，確保百萬瓦級功率下48小時連續穩定運行；

3.材料基因突破：開發特種復合陶瓷金屬化技術，耐高溫抗輻射性能超越國際同類產品30%，為裝置壽命提供“鎧甲級”防護。

歷經4年攻堅，這支“中國引擎”終以體積減半、功率密度翻倍、成本降低的卓越性能震撼問世。中科院高能所副所長王生評價：“這是P波段速調管技術質的飛躍，更彰顯了中國高端制造的體系化創新能力！”

超構材料速調管的成功驗收，絕非終點，而是國力股份賦能大國重器的新起點。

國力股份始終牢記習總書記的“四個面向”的囑托-堅持面向世界科技前沿，持續深耕超構材料與真空電子技術的深度融合，不斷挑戰功率極限、效率巔峰與微型化邊界。

從依賴進口到全球首創，從奮力追趕到并駕齊驅乃再到引領超越，國力股份的每一步創新足跡，都深刻見證了中國高端制造業從無到有、從有到精、從精至強的崛起之路，以實實在在的“國力創造”，定義未來！

超構材料

超構材料（Metamaterial），被譽為21世紀最具顛覆性的材料科學之一。它并非天然物質，而是通過人工設計的微納結構單元周期性排列，形成自然界不存在的特殊電磁屬性。簡單來說，它像一位“電磁魔術師”：通過精妙調控材料內部結構，可實現對電磁波的折射、吸收、增強等特性的自由定制。此次應用于速調管的超構材料諧振腔，正是利用這一原理——在傳統金屬腔體中嵌入人工微結構，使電磁場能量高度聚焦于微型空間。這不僅將腔串體積壓縮50%，更大幅提升功率密度與能效比，為速調管小型化、高性能化開辟全新路徑。

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GLVAC

昆山國力大功率器件工業技術研究院有限公司(以下簡稱:國力研究院)成立于2016年,國力研究院主要從事速調管、磁控管、閘流管、射線管等真空大功率器件的研發。未來，國力研究院也將整合產學研資源,立足電真空器件發展需要,持續建設科技研發平臺,開展關鍵技術開發和產品創新合作,實施科技成果的轉化,為國家大科學工程貢獻一份力量！