超導現象早在上世紀初就被荷蘭科學(xué)家翁內斯(Heike Kamerlingh Onnes)發(fā)現了，但利用超導材料制造諧振腔的想法直到50年代才被科學(xué)家所提出。

超導體具有諸多奇特的物理性質(zhì)，如無(wú)阻載流的能力、一定的抗磁特性、宏觀(guān)量子相干特性等。而高溫超導材料具有其他材料無(wú)法相比的電、磁、熱等性能，可使應用系統的性能及可靠性大幅提高。因此，高溫超導技術(shù)也是世界高科技競爭的熱點(diǎn)。

超導體的工作溫度在低于其本身的超導臨界溫度時(shí)才會(huì )表現出其超導性能，因此超導體的應用要求嚴格的溫度條件限制。

超導諧振腔是超導組元的重要組成部分，用于補償或阻尼超導腔運行時(shí)由于洛倫茲力、束流負載效應、麥克風(fēng)效應等影響產(chǎn)生的頻率變化。

超導腔調諧器一般分為擠壓和拉伸兩種工作方式，對超導腔的形狀和剛性有一定的要求。通過(guò)改變腔體軸向長(cháng)度，即改變超導腔每個(gè)單元內部間隙來(lái)改變超導腔的頻率?？梢詫⒚總€(gè)單元簡(jiǎn)單比作電容，當兩極板間隙發(fā)生變化時(shí)，電容相應變化，從而改變諧振回路的諧振頻率。

超導腔的頻率失諧和不穩定會(huì )導致加速電場(chǎng)不穩定，使束流質(zhì)量下降，甚至導致不穩定性丟束，并且在失諧情況下需要發(fā)射機功率也會(huì )增大。

調諧器是超導系統的重要組成部分，用來(lái)控制超導腔的頻率，補償束流對腔頻率的影響。它主要由兩部分構成：機械調諧機構和壓電陶瓷調諧機構。機械調諧是慢調諧機構，調諧范圍大（幾百K赫茲），而壓電陶瓷調諧是快調諧機構，調諧范圍?。◣缀掌潱?。

大部分調諧器，特別是快調諧機構，需要工作在低溫、真空、輻射的惡劣環(huán)境中，既要保證調諧器低溫收縮變形后不被卡死，又要保證較高的調諧效率和調諧精度，因此頻率調諧系統的研制難度非常大，需要綜合考慮具體的腔型、工作環(huán)境、加速器運動(dòng)方式等。

快調諧機構利用的是壓電陶瓷的逆壓電效應，在外電場(chǎng)作用下，發(fā)生形變，形變與外電場(chǎng)強度大小成正比。

芯明天機械封裝壓電陶瓷，它的主要優(yōu)點(diǎn)是高分辨率、高動(dòng)態(tài)、大出力、兼容真空環(huán)境等，應用于1.3GHz超導腔中快調諧范圍為2.5kHz@T=2K，頻率分辨精度0.3~1.8Hz。

機械封裝壓電陶瓷與裸陶瓷相比，機械強度更高。工作在輻射、低溫、真空的環(huán)境，需要在2K左右低溫下產(chǎn)生位移運動(dòng)，因此高強度的機械封裝壓電陶瓷適合作為快調諧機構。

機械封裝壓電陶瓷的優(yōu)點(diǎn)：

1，易于安裝，有內螺紋、外螺紋、球頭、平頭可選；

2，高機械強度，將壓電陶瓷保護于內部；

3，可選閉環(huán)反饋傳感器，從而修正壓電陶瓷的遲滯與蠕變；

4，高動(dòng)態(tài)，壓電陶瓷在高頻振動(dòng)時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一定熱量使自身溫度升高，機械封裝可將熱量導出，且可在外殼體增加散熱片，提高壓電陶瓷的工作頻率；

5，可承受一定的拉力，機械封裝壓電陶瓷可承受一定拉力，而裸陶瓷不可承受拉力；

6，高可靠性，可承受一定側向力和彎曲力，而裸陶瓷不能；

7，抗干擾性，無(wú)磁不繡鋼外殼，可防止外界電場(chǎng)干擾。

快調諧用壓電陶瓷促動(dòng)器型號、參數舉例：

名稱(chēng)：壓電陶瓷促動(dòng)器

型號：60VS35

位移：80µm@300K

出力：25000N

負載力：35000N

拉力上限：4000N

工作溫度：可達2K

名稱(chēng)：壓電陶瓷促動(dòng)器

型號：40VS20

位移：38µm@300K

出力：4700N

拉力上限：700N

工作溫度：可達2K

快調諧壓電陶瓷促動(dòng)器控制器

快調諧的壓電控制器采用的是芯明天E01系列壓電控制器，可進(jìn)行模擬和數字控制，通信接口有串口、USB等，也可進(jìn)行鍵盤(pán)操作，可選擇單通道、雙通道或更多通道的控制。