Världens första Nb3 Sn supraledande radiofrekvenselektronaccelerator (SRF) uppnådde nyligen stabil strålacceleration och nådde en maximal energi på 4,6 MeV med en genomsnittlig makropulsstråleström över 100 mA.
Kyls direkt av kryokylare i en ny vätske-heliumfri (LHe-fri) design, Nb3 Sn SRF elektronaccelerator har utvecklats av forskare från Institute of Modern Physics (IMP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) och Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory.
SRF-acceleratorer förlitar sig för närvarande på resonanshåligheter gjorda av niob (Nb) och kyls via LHe-nedsänkning (vanligtvis till 2K för elektronmaskiner). En stor strävan för SRF-forskare är kavitetstillverkning med nya material med högre övergångstemperaturer än niob.
Bland potentiella nya material är det mest populära Nb3 Sn, vars supraledande övergångstemperatur är dubbelt så hög som metalliskt niob. Med stor potential att öka prestandan för nästa generations kaviteter, Nb3 Sn SRF-teknik är i framkant av SRF-forskningen.
Sedan det startade forskningen om Nb3 Sn SRF-teknologi under 2018 har IMP utvecklat en omfattande produktionsprocess som övervinner utmaningar från områden inklusive avsättningssystem, tillväxtmekanismer och beläggningsprocesser av Nb3 Sn tunna filmer. Institutet slutförde konstruktionen av den ledningskylda LHe-fria Nb3 Sn SRF elektronaccelerator i början av 2024.
Stabil elektronstråleacceleration i denna accelerator är en prestation som för första gången visar möjligheten att använda Nb3 Sn tunnfilm SRF-hålrum i både storskaliga vetenskapliga anläggningar och kompakta industriella acceleratorer. Denna teknik kan avsevärt minska termiska belastningar och höja driftstemperaturen för SRF-acceleratorer så att enklare LHe-fria kylsystem blir genomförbara.
Förutom att minska efterfrågan på storskaliga kryogena system och sänka driftskostnaderna för SRF-acceleratorer, kommer denna teknologi att möjliggöra miniatyrisering för att främja industriella tillämpningar inom områden som rening av avloppsvatten, konservering och sterilisering och medicinsk isotopproduktion.
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
