Il fotomontaggio mostra un campione di solido, niobio puro prima del rivestimento (a sinistra), e rivestito con un sottile strato di Nb3Sn (a destra). Attestazione:HZB
Nelle moderne sorgenti di sincrotrone e laser a elettroni liberi, i risonatori superconduttori a cavità a radiofrequenza sono in grado di fornire fasci di elettroni con energia estremamente elevata. Questi risonatori sono attualmente costruiti con niobio puro. Ora una collaborazione internazionale ha studiato i potenziali vantaggi che un rivestimento niobio-stagno potrebbe offrire rispetto al niobio puro.
Attualmente, il niobio è il materiale di scelta per la costruzione di risonatori a cavità a radiofrequenza superconduttori. Questi saranno utilizzati in progetti presso l'HZB come bERLinPro e BESSY-VSR, ma anche per laser a elettroni liberi come XFEL e LCLS-II. Però, un rivestimento di niobio-stagno (Nb 3 Sn) potrebbe portare a notevoli miglioramenti.
I risonatori a cavità a radiofrequenza superconduttori in niobio devono funzionare a 2 Kelvin (-271 gradi Celsius), che richiede un'ingegneria criogenica costosa e complicata. In contrasto, un rivestimento di Nb 3 Sn potrebbe consentire di far funzionare risonatori a 4 Kelvin invece di 2 Kelvin e possibilmente resistere a campi elettromagnetici più elevati senza che la superconduttività collassi. Nel futuro, questo potrebbe far risparmiare milioni di euro in costi di costruzione ed elettricità per grandi acceleratori, poiché il costo del raffreddamento sarebbe notevolmente inferiore.
Un team guidato dal Prof. Jens Knobloch, che dirige l'Istituto SRF presso HZB, ha ora effettuato test su campioni superconduttori rivestiti con Nb 3 Sn dalla Cornell University, STATI UNITI D'AMERICA, in collaborazione con i colleghi degli USA, Canada, e Svizzera. Gli esperimenti hanno avuto luogo presso l'Istituto Paul Scherrer, Svizzera, al TRIUMF, Canada, e HZB.
"Abbiamo misurato le intensità critiche del campo magnetico del superconduttore Nb 3 Campioni di Sn sia in campo statico che a radiofrequenza, "dice Sebastian Keckert, primo autore dello studio, che sta facendo il suo dottorato come parte del team di Knobloch. Combinando diversi metodi di misurazione, sono stati in grado di confermare la previsione teorica che il campo magnetico critico di Nb 3 Sn nei campi a radiofrequenza è maggiore di quello per i campi magnetici statici. Però, il materiale rivestito dovrebbe mostrare un livello di campo magnetico critico molto più elevato in un campo a radiofrequenza. Così, i test hanno inoltre dimostrato che il processo di rivestimento utilizzato attualmente per la produzione di Nb 3 Sn potrebbe essere migliorato per avvicinarsi più da vicino ai valori teorici.
