制冷光电阱极在连续波 SRF 注入腔中的多物理场分析
加速器物理
2025-08-28 v2 应用物理
摘要
本文评估了制冷的铜光电阱在与直接热接触集成的连续波超导射频注入腔中的热态。这种光电阱布局正在 DESY 开发，且最近在射频测试中实现了纪录性的 50 MV/m 轴向电场，标志着一个重要的里程碑。为了解决 picosecond 激光的热效应，我们首先开发了一个 two-temperature 模型来描述制冷温度下发射表面的温度，并对其进行数值求解。随后，我们提出了一个描述 bulk photocathode 的 one-temperature 模型，耦合注入腔的电磁模型。对于当前的注入腔设计，我们预测激光对腔内在质量因子的内在影响可忽略不计，取而代之的是铜阴极的制冷稳定性成为主要的运行限制。为克服制冷挑战，我们提出了改进的 cathode plug 配置。对于提议的几何结构，多物理场分析确认在 nominal 2 W 激光功率下性能稳定，这足以在乐观的量子效率假设下实现 100 pC 束流在 1 MHz 的运行。更高的激光负载将受益于进一步的专门制冷分析。
引用
@article{arxiv.2508.11764,
title = {Multiphysics Analysis of Cryogenically Cooled Photocathode in a CW SRF Injector cavity},
author = {Dmitry Bazyl and Klaus Floettmann and Elmar Vogel and Igor Zagorodnov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.11764},
year = {2025}
}