能源关系着国家安全、社会稳定和经济的可持续发展,因此世界各国都在为寻找新的可持续发展的清洁能源而努力。核能是世界公认的清洁能源,世界各国的核电装机容量与日俱增。如此众多的核电设施带来了乏燃料后处理问题。中国是核电大国,但铀资源的储藏量较低,为提高铀资源的利用率同时解决乏燃料的后处理问题,我国研发了加速器驱动先进核能系统,该系统可将铀资源利用率提高到95%以上,核废料总量降至乏燃料的4%以下,放射寿命由数十万年缩减到约500年,对我国能源战略以及核工业的发展有重要意义。强流连续波超导质子加速器是加速器驱动先进核能系统的基础,射频超导腔是超导加速器的关键部件,现有的基于纯铌腔的射频超导加速器技术在流强、稳定性与成本之间存在较大矛盾。采用铜基镀铌薄膜超导射频腔不仅可以解决上述矛盾,而且有望使加速器在4.2 K的环境下稳定运行。因此镀铌腔是未来射频超导加速器的发展趋势。本文采用直流偏压二极溅射方法在铜表面进行溅射镀铌,研究了衬底温度、工件负偏压以及真空度对铜表面铌薄膜组织结构的影响规律,同时开展了铜射频腔内表面铌薄膜制备技术的研究。采用二极溅射在无氧铜表面制备的铌薄膜随衬底温度的提高,其表面粗糙度和膜层厚度增加,表面杂质含量降低;随工件负偏压的提高,铌薄膜表面粗糙度、厚度及杂质含量均减少;随真空度的提高,铌薄膜厚度增加,表面粗糙度与杂质含量先降低后增加。采用二极溅射在射频腔上制备了可覆盖整个腔体内表面的铌薄膜,研究表明:内导体膜层的表面粗糙度与膜层厚度普遍高于外导体,杂质含量普遍低于外导体;腔体底部膜层的杂质元素含量低于腔体内其余位置的杂质含量。无氧铜射频腔内表面的铌薄膜在温度降至4K条件下,均具有超导转变。除外导体顶部外,其它铌薄膜的超导转变温度均达到9.3 K,与纯铌块体相当。