超导射频腔高加速场下品质因数退化的起始模型

本文提出了一个模型，用于解释超导射频（SRF）腔在高加速电场下品质因数降低（即所谓的Q-drop）的起始。腔赤道处磁通穿透的表面势垒的击穿被认为是决定Q-drop起始的关键事件。我们采用了Buzdin和Daumens [1998 Physica C 294: 257]先前分析的最坏情况——具有低首次磁通穿透场Hp的三角形沟槽。该方法同时考虑了沟槽的几何形状和通过金兹堡-朗道参数κ表征的局部污染，因此所提出的模型允许对一种效应相对于另一种效应进行新的比较。该模型预测，当单独改变粗糙度或污染时，Hp的降低是等效的，因此光滑但肮脏的表面限制腔性能的程度与粗糙但清洁的表面大致相同。当两者结合时，污染加剧了粗糙度的负面影响，反之亦然。为了用实际数据测试该模型，通过缓冲化学抛光和电抛光制备了样品，并使用触针轮廓仪获得了角度分布。根据这些数据，通过对合理κ值的角度分布进行积分，生成了由简单磁通流产生的表面电阻随磁场变化的曲线。这表明粗糙度和污染的综合效应确实将Q-drop起始场降低了约30%，并且污染对Q-drop的贡献与粗糙度相当。后一点可能被SRF腔研究忽视，因为通过光谱工具进入腔内部非常困难，而光学图像已变得普遍。该模型被扩展以拟合腔测试数据，这表明污染物导致的超导能隙减小也可能在Q-drop中起作用。