El fotomontaje muestra una muestra de sólidos, niobio puro antes del recubrimiento (izquierda), y recubierto con una fina capa de Nb3Sn (derecha). Crédito:HZB
En fuentes modernas de sincrotrón y láseres de electrones libres, Los resonadores de cavidad de radiofrecuencia superconductores pueden suministrar haces de electrones con una energía extremadamente alta. Estos resonadores están construidos actualmente con niobio puro. Ahora, una colaboración internacional ha investigado las ventajas potenciales que podría ofrecer un recubrimiento de niobio y estaño en comparación con el niobio puro.
En el presente, El niobio es el material de elección para construir resonadores de cavidad de radiofrecuencia superconductores. Estos se utilizarán en proyectos en el HZB como bERLinPro y BESSY-VSR, pero también para láseres de electrones libres como XFEL y LCLS-II. Sin embargo, una capa de niobio-estaño (Nb 3 Sn) podría conducir a mejoras considerables.
Los resonadores de cavidad de radiofrecuencia superconductores fabricados con niobio deben funcionar a 2 Kelvin (-271 grados Celsius), lo que requiere una ingeniería criogénica costosa y complicada. A diferencia de, una capa de Nb 3 Sn podría hacer posible operar resonadores a 4 Kelvin en lugar de 2 Kelvin y posiblemente soportar campos electromagnéticos más altos sin que la superconductividad colapse. En el futuro, esto podría ahorrar millones de euros en costos de construcción y electricidad para grandes aceleradores, ya que el costo de enfriamiento sería sustancialmente menor.
Un equipo dirigido por el Prof. Jens Knobloch, quien dirige el Instituto SRF en HZB, ha llevado a cabo pruebas de muestras superconductoras recubiertas con Nb 3 Sn por la Universidad de Cornell, ESTADOS UNIDOS, en colaboración con colegas de EE. UU., Canadá, y Suiza. Los experimentos tuvieron lugar en el Instituto Paul Scherrer, Suiza, en TRIUMF, Canadá, y el HZB.
"Medimos las intensidades críticas del campo magnético de Nb superconductores 3 Muestras de Sn en campos estáticos y de radiofrecuencia, "dice Sebastian Keckert, primer autor del estudio, que está haciendo su doctorado como parte del equipo de Knobloch. Combinando diferentes métodos de medición, pudieron confirmar la predicción teórica de que el campo magnético crítico de Nb 3 Sn en campos de radiofrecuencia es más alto que en campos magnéticos estáticos. Sin embargo, el material recubierto debe mostrar un nivel de campo magnético crítico mucho más alto en un campo de radiofrecuencia. Por lo tanto, Las pruebas también han demostrado que el proceso de recubrimiento utilizado actualmente para la producción de Nb 3 Sn podría mejorarse para aproximarse más a los valores teóricos.
