[发明专利]一种铜铌复合射频超导谐振腔的制备方法

权利要求书

1.一种铜铌复合超导谐振腔的制备方法，包括下述步骤：

1）制备纯铌超导腔；

2）纯铌超导腔内外表面处理：对步骤1）制备的纯铌超导腔内外表面依次进行机械抛光、清洗液清洗、超声波超纯水清洗、酸液抛光、清除材料表面的残酸；

3）纯铌超导腔外表面铌铜间共晶键结合结构的制备：

a、在纯铌超导腔外表面电铸金属过渡层：

b、在所述金属过渡层的金属表面电铸铜；

c、将铌-过渡层金属-铜层真空高温退火，通过过渡金属在铜和铌层产生原子间共晶键结合；

4）在步骤3）制备的超导腔外表面的铜层上电铸厚铜层；

5）对步骤4）制备得到的超导腔外表面精加工，即得所述铜铌复合超导谐振腔；

所述步骤3）中的步骤a中，所述金属过渡层中的金属选自下述任意一种：镍、银和金，所述金属过渡层的厚度为10微米-500微米；

所述步骤3）中的步骤b中，所述铜厚度为50微米-500毫米；

所述步骤3）中的步骤c中，所述退火的温度在600-800度，时间为3-10小时，退火真空度低于1E-2Pa。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述纯铌超导腔的铌层厚度为0.5-4mm；所述纯铌超导腔为横磁场模式超导腔和/或横电磁场模式超导腔。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，所述清洗液清洗采用酒精、丙酮等清洗液清洗；

所述步骤2）中，所述超声波超纯水清洗的时间为30-60分钟；所述超声波超纯水清洗采用的是电阻率为18.2MΩ*cm的超纯水和清洗剂的混合液，其中，清洗剂为Micro90，质量浓度为1%-2%；所述混合液的温度为60℃；

所述步骤2）中，所述酸液抛光的厚度大于150微米；所述酸液抛光使用的酸液是质量浓度依次为48%、69%和84%的氢氟酸、硝酸和磷酸，体积比为1:1:2的混合酸液；酸洗温度低于20摄氏度；

所述步骤2）中，所述清除材料表面的残酸采用30-60分钟超声波超纯水清洗。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，所述内外表面处理结束后，超导腔外表面依次还进行喷砂和反镀电清洗处理。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述步骤3）中，电铸金属过渡层和铜层时，要求超导腔内表面要完全密封保护，使纯铌超导腔内部空间与外部环境隔绝，避免纯铌超导腔的内表面被污染，影响超导腔的射频超导性能。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中，铌-过渡层金属-铜层真空高温退火要求：保证超导腔清洗洁净，并在退火炉中安全放置支稳，退火炉真空达标后，按2℃/分钟升温至500℃保温15分钟，再按原梯度升温至设定的退火温度600-800度，保温3-10小时，按2℃/分钟降温至80℃出炉。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述步骤4）中，所述厚铜层的厚度为2-12mm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述步骤3）和步骤4）中，电铸过渡金属层和铜层时要求超导腔内空间填充超纯水，实现洁净保护和镀件沉挂；电铸过程要实时晃动腔体并定时观察质量、测量镀层厚度，以保证铜铌复合超导腔最终的射频超导性能、机械稳定性和热导性能。

9.权利要求1-8中任一项所述方法制备得到的铜铌复合超导谐振腔。