Il primo Nb3 al mondo L'acceleratore di elettroni a radiofrequenza superconduttiva (SRF) Sn ha recentemente raggiunto un'accelerazione stabile del fascio, raggiungendo un'energia massima di 4,6 MeV con una corrente media del fascio a macroimpulsi superiore a 100 mA.
Raffreddato direttamente da criorefrigeratori in un nuovo design privo di elio liquido (senza LHe), Nb3 L'acceleratore di elettroni Sn SRF è stato sviluppato dai ricercatori dell'Istituto di fisica moderna (IMP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) e dell'Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory.
Gli acceleratori SRF attualmente si basano su cavità risonanti costituite da niobio (Nb) e vengono raffreddati tramite immersione in LHe (tipicamente a 2K per le macchine elettroniche). Uno degli obiettivi principali degli scienziati SRF è la fabbricazione di cavità utilizzando nuovi materiali con temperature di transizione più elevate rispetto al niobio.
Tra i potenziali nuovi materiali, il più popolare è Nb3 Sn, la cui temperatura di transizione superconduttiva è doppia rispetto a quella del niobio metallico. Con un grande potenziale per aumentare le prestazioni delle cavità di prossima generazione, Nb3 La tecnologia Sn SRF è in prima linea nella ricerca SRF.
Da quando è iniziata la ricerca su Nb3 Tecnologia Sn SRF nel 2018, IMP ha sviluppato un processo di produzione completo che supera le sfide in aree quali il sistema di deposizione, i meccanismi di crescita e i processi di rivestimento di Nb3 Sn film sottili. L'istituto ha completato la costruzione del Nb3 senza LHe, raffreddato a conduzione Acceleratore di elettroni Sn SRF all'inizio del 2024.
L'accelerazione stabile del fascio di elettroni in questo acceleratore è un risultato che dimostra, per la prima volta, la fattibilità dell'utilizzo di Nb3 Cavità SRF a film sottile Sn sia in strutture scientifiche su larga scala che in acceleratori industriali compatti. Questa tecnologia può ridurre significativamente i carichi termici e aumentare la temperatura operativa degli acceleratori SRF in modo tale da rendere realizzabili schemi di raffreddamento senza LHe più semplici.
Oltre a ridurre la domanda di sistemi criogenici su larga scala e ad abbassare i costi operativi degli acceleratori SRF, questa tecnologia consentirà la miniaturizzazione per promuovere applicazioni industriali in campi quali il trattamento delle acque reflue, la conservazione e la sterilizzazione e la produzione di isotopi medici.
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
