强流质子束具有从基本粒子物理、材料到生命科学广泛的应用范围。为了满足人类对强流质子束的迫切需求，目前，国际上正在设计、计划和建造一系列大科学装置，包括欧洲的ESS、Fermi实验室的PIP-Ⅱ、MSU的FRIB、国际联合提出的IFMIF、放射性核束装置EURISOL、加速器驱动次临界系统CADS、IBS的RISP等项目，极大地推动了中低β超导加速结构在世界范围迅速发展。基于不同的应用需求，国际上开展了多种不同几何结构、频率、加速间隙数量的超导腔研制，其中基于TEM电磁波模式，1/2波长的超导腔成为强流质子、重离子加速装置普遍选用的超导加速结构。　　2011年，中国科学院启动了战略先导科技专项—未来先进核裂变能-加速器驱动嬗变系统(ADS)，平均流强10mA、能量25MeV的强流质子超导直线加速器是其重要组成部分。ADS经理部在加速器低能注入段部署了两条技术路线，分别是InjectorⅠ和InjectorⅡ，用以开展ADS的关键技术攻关和技术路线的选择。注入器Ⅰ采用工作频率为325MHz、国际上尚无研究的极低β超导spoke腔，其优点是频率与主加速器一致，不存在注入器与主加速器的变频问题;注入器Ⅱ采用工作频率为162.5MHz的HWR腔，后面将与325MHz主加速器接轨。由于极低β超导spoke腔在国际上从未研究过，其研制成功与否尚不确定，为保证ADS先导专项在规定时间内完成预期目标，并确定技术路线，我们作为备选方案，开始了325MHzβ=0.12超导HWR腔研究。　　本论文深入而全面研究了325MHzβ=0.12超导HWR腔，其目的是可用于中国ADS注入器Ⅰ。实际上，“低β、高梯度、高稳定性”超导HWR腔的研制属于国际前沿性的热点问题，且频率为325MHHzβ=0.12的HWR腔尚未有成功研制经验，在设计、加工和后处理等方面具有国际前沿性和技术挑战性。本论文通过腔型结构选择、电磁场优化设计、机械优化设计、加工制造、后处理和性能测试等全方位尝试，终于成功研制了国际上第一支325MHzβ=0.12的超导HWR腔，并达到了设计指标。　　本论文根据ADS注入器Ⅰ加速器物理设计的要求，研究了粒子动力学特点，首先完成了325MHz HWR腔的高频优化设计，二次电子倍增效应仿真分析，优化得到与国际同类超导腔水平相当的RF参数，满足高梯度、高Q的超导腔高频性能要求。通过机械结构设计，选择合理腔体壁厚，优化加强筋设计，满足腔的机械强度、洛伦兹失谐、麦克风效应、氦压灵敏度、调谐范围等要求，保证腔的机械强度和运行时的机械稳定性。　　与加工厂家合作，反复论证、优化制造工艺，并攻克加工中的技术难点，掌握了关键制造工艺，成功完成了325MHz超导HWR腔的研制，并提升了国内企业加工能力，特别是超导腔相关的研发能力。　　利用高能所共建的后处理基地和低温测试平台，对325MHz HWR腔进行了后处理和性能测试。垂测结果满足设计要求，在4.2K温区，加速梯度Eacc=7MV/m时，超导腔无载品质因数Q0=1.4×109，最大加速梯度Eacc=16.5MV/m时，Q0=2.1×108，该测试结果与同类超导腔的国际先进水平相当。　　综上，本论文首次系统研究了325MHzβ=0.12超导HWR腔，包括超导腔的设计、加工制造、表面处理和性能测试，在结构选择、高频优化、工艺设计、垂测方法等方面取得了创新性成果。325MHzβ=0.12超导HWR腔的选题和成功研制具有工程实际意义和广泛的应用前景，为今后我国强流质子、重离子超导加速器提供新的选择途径，奠定了更坚实的成功基础。