El primer Nb3 del mundo El acelerador de electrones de radiofrecuencia superconductora (SRF) Sn logró recientemente una aceleración estable del haz, alcanzando una energía máxima de 4,6 MeV con una corriente de haz de macropulso promedio superior a 100 mA.
Enfriado directamente por crioenfriadores en un novedoso diseño sin helio líquido (sin LHe), el Nb3 El acelerador de electrones Sn SRF fue desarrollado por investigadores del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia China de Ciencias (CAS) y el Laboratorio de Ciencia y Tecnología Energética Avanzada de Guangdong.
Los aceleradores SRF actualmente se basan en cavidades resonantes hechas de niobio (Nb) y se enfrían mediante inmersión en LHe (normalmente a 2K para las máquinas de electrones). Una de las principales actividades de los científicos de SRF es la fabricación de cavidades utilizando nuevos materiales con temperaturas de transición más altas que el niobio.
Entre los posibles nuevos materiales, el más popular es Nb3 Sn, cuya temperatura de transición superconductora es el doble que la del niobio metálico. Con gran potencial para impulsar el rendimiento de las cavidades de próxima generación, Nb3 La tecnología Sn SRF está a la vanguardia de la investigación SRF.
Desde que se inició la investigación sobre Nb3 Con tecnología Sn SRF en 2018, IMP ha desarrollado un proceso de producción integral que supera los desafíos de áreas que incluyen el sistema de deposición, los mecanismos de crecimiento y los procesos de recubrimiento de Nb3 Sn películas delgadas. El instituto completó la construcción del Nb3 libre de LHe refrigerado por conducción. Acelerador de electrones Sn SRF a principios de 2024.
La aceleración estable del haz de electrones en este acelerador es un logro que demuestra, por primera vez, la viabilidad de utilizar Nb3 Cavidades SRF de película delgada Sn tanto en instalaciones científicas a gran escala como en aceleradores industriales compactos. Esta tecnología puede reducir significativamente las cargas térmicas y aumentar la temperatura de funcionamiento de los aceleradores SRF de modo que se vuelvan viables esquemas de enfriamiento más simples sin LHe.
Además de reducir la demanda de sistemas criogénicos a gran escala y reducir los costos operativos de los aceleradores SRF, esta tecnología permitirá la miniaturización para promover aplicaciones industriales en campos como el tratamiento, preservación y esterilización de aguas residuales y la producción de isótopos médicos.
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
