氢离子辐照后处理等离子体金属及其对真空击穿行为的影响
加速器物理
2025-03-24 v1
摘要
在高电场下，加速器结构中的真空击穿是一个临界性挑战。在受氢离子辐照或高束流损失的环境中，例如在射频四极体(RFQ)中，来自真空的残余烃类会导致金属表面积聚碳污染物。受电子束诱导裂纹的条件下，这些碳污染物会降低表面的电场承载性能。本研究通过探讨氢离子束低能辐照后对金属电极进行氧气等离子体清洁(OPC)的效果，旨在减少表面碳污染。对不同金属(铜铍合金(CuBe2)、无氧铜(Cu-OFE)和不锈钢(SS316LN))进行OPC处理后，测试电极在直流脉冲系统中的电场性能，并与未辐照电极和未进行OPC处理的辐照电极进行比较。研究表明，OPC显著减少了碳污染，使辐照材料能够实现与原始表面相当的电场性能。此外，观察到不锈钢样品的表面化学发生变化，增强了材料承受高电场能力，减少真空放电事件。值得注意的是，经OPC处理的SS316LN电极的性能超过未处理电极，表明等离子体处理在延长加速器组件运行性能方面具有潜力。
引用
@article{arxiv.2503.17360,
title = {Plasma treated metals after H- irradiation and its effect on vacuum breakdown behaviour},
author = {C. Serafim and S. Calatroni and F. Djurabekova and M. C. Giordano and M. Himmerlich and V. Bjelland and C. Kouzios and P. Costa Pinto and A. T. Perez-Fontenla and W. Wuensch and A. Grudiev and S. Sgobba},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.17360},
year = {2025}
}
备注
Submitted to Physical Review Accelerators and Beams, 17/03/2025