I team della fisica degli acceleratori e i gruppi SRF di HZB stanno sviluppando un acceleratore lineare superconduttore con recupero di energia (Energy Recovery Linac) come parte del progetto bERLinPro. Accelera un intenso fascio di elettroni che può essere utilizzato per applicazioni come la generazione di una brillante radiazione di sincrotrone. Dopo l'uso, i fasci di elettroni vengono reindirizzati all'acceleratore lineare superconduttore, dove rilasciano quasi tutta la loro energia residua. Questa energia è quindi disponibile per accelerare nuovi grappoli di elettroni.

Un componente cruciale del progetto è la sorgente di elettroni. Gli elettroni vengono generati illuminando un fotocatodo con un raggio laser verde. L'efficienza quantistica, come viene chiamato, indica quanti elettroni emette il materiale del fotocatodo quando viene illuminato a una determinata lunghezza d'onda e potenza del laser. Gli antimonidi bialcali mostrano un'efficienza quantica particolarmente elevata nella regione della luce visibile. Però, i film sottili di questi materiali sono altamente reattivi e quindi molto sensibili, quindi funzionano solo a vuoto ultra-alto.

Un team HZB guidato da Martin Schmeißer, Dott. Julius Kühn, Il Dr. Sonal Mistry e il Prof. Thorsten Kamps hanno ora notevolmente migliorato le prestazioni del fotocatodo per renderlo pronto per l'uso con bERLinPro. Hanno modificato il processo di fabbricazione dei fotocatodi di cesio-potassio-antimonide su un substrato di molibdeno. Il nuovo processo offre l'elevata efficienza quantica e la stabilità desiderate. Gli studi hanno dimostrato che i fotocatodi non si degradano, anche a basse temperature. Questo è un prerequisito fondamentale per il funzionamento all'interno di una sorgente di elettroni superconduttori, dove il catodo deve funzionare a temperature molto al di sotto dello zero.

I fisici sono stati in grado di dimostrare questa prestazione con studi dettagliati:anche dopo il suo trasporto tramite il sistema di trasferimento del fotocatodo e l'introduzione nel fotoiniettore dell'SRF, l'efficienza quantica del fotocatodo era ancora circa cinque volte superiore a quella necessaria per ottenere la massima corrente del fascio di elettroni necessaria per bERLinPro.

"È stato raggiunto un importante traguardo per bERLinPro. Ora abbiamo i fotocatodi disponibili per generare il primo fascio di elettroni dal nostro fotoiniettore SRF a bERLinPro nel 2019, " afferma il prof. Andreas Jankowiak, capo dell'HZB Institute for Accelerator Physics.