中温热处理提升高梯度 SRF 腔体性能的进一步改进

对 1.3 GHz TESLA 型腔体在 250{\deg}C 至 350{\deg}C 超高真空条件下的热处理称为中温或 mid-T 热处理。在 various 实验室中，这些处理对超导射频 (SRF) 腔体的结果在 $Q_0$ 随加速电场强度 $E_{acc}$ 的依赖关系中表现出三项主要特征：首先，与基线处理相比，在 2K 条件下可观察到 $Q_0$ 显著提升至 $5\cdot10^{10}$；其次，随着加速梯度 $E_{acc}$ 的增大，$Q_0$ 可提升至约 16至 20 MV/m 附近，这一现象称为 anti-Q-slope；第三项中温热处理相对于基线处理的观察是常规情况下最大梯度 $E_{acc}$ 降低。DESY 在 350{\deg}C 进行 3 小时的中温热处理或在 300{\deg}C 进行 20 小时的中温热处理后报告出现高场-Q斜率 (HFQS)。我们根据炉子的温度轮廓计算了有效氧气扩散长度 $l$。在本文后续研究中，对三个具有扩散长度 $l$ 超过 1700 nm 且显示 HFQS 的单胞腔体进行了额外的所谓 low-T 烘烤，烘烤时间为 24-48 小时，温度为 120{\deg}C 至 130{\deg}C。随后可重复的 Q(E) 性能结果表明，low-T 烘烤程序如同在经历 EuXFEL 配方的电场-后续 low-T 处理的腔体一样治疗了 HFQS。如本文后续所述，在 16 MV/m 处超过 $3\cdot10^{10}$ 的 Q 值以及 32至 40 MV/m 的加速梯度已被实现。