Lag från acceleratorfysiken och SRF -grupperna vid HZB utvecklar en supraledande linjär accelerator med energiåtervinning (Energy Recovery Linac) som en del av bERLinPro -projektet. Det accelererar en intensiv elektronstråle som kan användas för applikationer som att generera lysande synkrotronstrålning. Efter användning, elektronbuntarna riktas tillbaka till den supraledande linjära acceleratorn, där de släpper ut nästan all återstående energi. Denna energi är sedan tillgänglig för att accelerera nya elektronbuntar.

En avgörande del av designen är elektronkällan. Elektroner genereras genom att belysa en fotokatod med en grön laserstråle. Kvanteffektiviteten, som det kallas, indikerar hur många elektroner fotokatodmaterialet avger när det belyses vid en viss laservåglängd och effekt. Bialkali -antimonider uppvisar särskilt hög kvanteffektivitet i området för synligt ljus. Dock, tunna filmer av dessa material är mycket reaktiva och därför mycket känsliga, så de fungerar bara vid ultrahögt vakuum.

Ett HZB -team under ledning av Martin Schmeißer, Dr Julius Kühn, Dr Sonal Mistry och prof. Thorsten Kamps har nu kraftigt förbättrat fotokatodens prestanda för att göra den klar att användas med bERLinPro. De modifierade tillverkningsprocessen för fotokatoderna av cesium-kalium-antimonid på ett molybden-substrat. Den nya processen ger önskad hög kvanteffektivitet och stabilitet. Studier visade att fotokatoderna inte försämras, även vid låga temperaturer. Detta är en kritisk förutsättning för drift inom en superledande elektronkälla, där katoden måste drivas vid temperaturer långt under noll.

Fysikerna kunde demonstrera denna prestanda med detaljerade studier:Även efter dess transport via fotokatöverföringssystemet och introduktion i fotoinjektorn i SRF, fotokatodens kvanteffektivitet var fortfarande cirka fem gånger högre än nödvändigt för att uppnå den maximala elektronstrålström som behövs för bERLinPro.

"En viktig milstolpe för bERLinPro har nåtts. Vi har nu fotokatoderna tillgängliga för att generera den första elektronstrålen från vår SRF -fotoinjektor på bERLinPro 2019, "säger professor Andreas Jankowiak, chef för HZB Institute for Accelerator Physics.