用于 ATLAS 和未来离子加速器的超导低β Nb₃Sn 腔
加速器物理
2025-10-06 v2
摘要
我们报告了一种用于加速离子的 Nb₃Sn 涂覆低β超导射频（SRF）腔。我们旨在将该腔应用于 ATLAS，这是阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）用于核物理研究的用户设施，研究离子束能量范围为 5–20 MeV/u。该 Nb₃Sn 涂覆腔为 145 MHz 四分之一波谐振腔，针对速度 β=v/c=0.08 的离子进行了优化，与相同频率和温度下的超导铌（Nb）腔相比，在 4.4 K 下向氦的射频（RF）损耗降低了约一个数量级。实验测得的场强是所有 Nb₃Sn 涂覆腔中迄今最高的之一，峰值表面磁场达到 105 mT。我们还提出了一种解决腔频率调谐问题的实用方案。由于 Nb₃Sn 的脆性，通过机械变形进行调谐一直是一个挑战，但利用一套针对 Nb 上薄膜 Nb₃Sn 特性量身定制的技术，我们可以在腔冷却后将其重复调谐至 ATLAS 主时钟频率，同时保持优异的性能特性。同样的 Nb₃Sn 腔技术对未来离子加速器具有广泛的益处。
引用
@article{arxiv.2509.17934,
title = {Superconducting Low-beta Nb$_3$Sn Cavity for ATLAS and Future Ion Accelerators},
author = {T. Petersen and G. Eremeev and B. Tennis and N. Tagdulang and Y. Zhou and M. Kedzie and B. Guilfoyle and Y. Xu and S. V. Kutsaev and R. Agustsson and E. Spranza and P. Davis and G. P. Zinkann and T. Reid and S. Posen and M. P. Kelly},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.17934},
year = {2025}
}