具有高热稳定性的多金属传导冷却超导射频腔
仪器与探测器
2020-06-24 v2 加速器物理
摘要
超导射频腔在现代粒子加速器中常用于应用与基础研究。此类腔体通常由高纯块体 Nb 制成，并在约 2 K 的液氦浴中冷却。使用液氦制冷机运行粒子加速器的体积、成本与复杂性，使得当前腔体技术不利于在工业型加速器中使用。我们研制了一种由低温制冷机传导冷却的多金属 1.495~GHz 椭球腔。该腔体内表面（暴露于射频场）具有约 2 m 厚的 NbSn 层，沉积于约 3 mm 厚的块体 Nb 壳上，外表面通过电镀沉积有厚度 mm 的块体 Cu 壳。采用一块 1.27 cm 厚的螺栓固定 Cu 板，将腔体赤道与标称制冷量 2 [email protected] K 的 Gifford-McMahon 低温制冷机二级相连。该腔体最初在 4.3 K 液氦中测试，达到约 36 mT 的峰值表面磁场，品质因数为 。由低温制冷机冷却的腔体实现了约 29 mT 的峰值表面磁场，相当于 6.5 MV/m 的加速梯度，并能在腔体内耗散高达 5 W 的情况下以连续波模式运行 1 小时而无任何热击穿。该结果代表了超导加速器腔体技术的范式转变。
引用
@article{arxiv.2001.10924,
title = {Multi-metallic conduction cooled superconducting radio-frequency cavity with high thermal stability},
author = {G. Ciovati and G. Cheng and U. Pudasaini and R. Rimmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.10924},
year = {2020}
}