基于先进薄膜技术与创新材料的下一代超导射频技术：面向加速器性能增强与能量前沿
加速器物理
2022-04-07 v1
摘要
超导射频（SRF）是未来粒子加速器的关键技术，如今依赖于超越块体铌的先进表面以实现性能与效率的飞跃。SRF 薄膜策略旨在通过使用高功能材料并满足所有必要功能，变革当前 SRF 技术。学界正部署三方面的研究主线以开发下一代基于薄膜的腔体。Nb on Cu 腔体被开发得在降低成本与更好热稳定性的同时，性能达到或超越块体 Nb。近期结果显示其加速场提升且 Q 斜率 急剧减小，表明了其在众多应用中的潜力。第二研究主线是开发涂覆可在更高温度运行或承受更高场强材料的腔体。Nb3Sn 用于 SRF 应用的优越性已通过原理验证确立。现需开展研究以借助新型沉积技术进一步发掘该材料并发挥其全部潜力。第三研究主线是通过多层涂层将 SRF 性能推至超导体自身能力之外。与此同时，需开展开发以提供适配薄膜腔体的高质量基底、冷却方案与低温模组设计。这三方面研究主线的近期成果表明，SRF 薄膜技术正处于技术革命的前夜。为使其实用化，需要学界积极支持与持续资助，以解决支撑材料沉积技术、表面与射频研究、以及放大与产业化相关技术挑战的基础性发展。借助专门且持续的投入，下一代基于薄膜的腔体将以高性能与高效率成为现实，在促进能源可持续科学的同时，实现更高亮度与更高能量。
引用
@article{arxiv.2204.02536,
title = {Next-Generation Superconducting RF Technology based on Advanced Thin Film Technologies and Innovative Materials for Accelerator Enhanced Performance and Energy Reach},
author = {A. - M. Valente-Feliciano and C. Antoine and S. Anlage and G. Ciovati and J. Delayen and F. Gerigk and A. Gurevich and T. Junginger and S. Keckert and G. Keppe and J. Knobloch and T. Kubo and O. Kugeler and D. Manos and C. Pira and T. Proslier and U. Pudasaini and C. E. Reece and R. A. Rimmer and G. J. Rosaz and T. Saeki and R. Vaglio and R. Valizadeh and H. Vennekate and W. Venturini Delsolaro and M. Vogel and P. B. Welander and M. Wenskat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.02536},
year = {2022}
}
备注
Contribution to Snowmass 2021