Equipes da física do acelerador e dos grupos SRF do HZB estão desenvolvendo um acelerador linear supercondutor com recuperação de energia (Energy Recovery Linac) como parte do projeto bERLinPro. Ele acelera um feixe de elétrons intenso que pode ser usado para aplicações como a geração de radiação síncrotron brilhante. Depois de usar, os feixes de elétrons são direcionados de volta ao acelerador linear supercondutor, onde eles liberam quase toda a sua energia restante. Essa energia fica então disponível para acelerar novos feixes de elétrons.

Um componente crucial do projeto é a fonte de elétrons. Os elétrons são gerados iluminando um fotocátodo com um feixe de laser verde. A eficiência quântica, como é chamado, indica quantos elétrons o material do fotocátodo emite quando iluminado em um determinado comprimento de onda e potência do laser. Os antimonídeos bialcalis exibem eficiência quântica particularmente alta na região da luz visível. Contudo, filmes finos desses materiais são altamente reativos e, portanto, muito sensíveis, então eles só funcionam em ultra-alto vácuo.

Uma equipe do HZB liderada por Martin Schmeißer, Dr. Julius Kühn, O Dr. Sonal Mistry e o Prof. Thorsten Kamps melhoraram muito o desempenho do fotocátodo para torná-lo pronto para uso com o bERLinPro. Eles modificaram o processo de fabricação dos fotocátodos de antimoneto de césio-potássio em um substrato de molibdênio. O novo processo oferece a alta eficiência e estabilidade quântica desejadas. Estudos mostraram que os fotocátodos não se degradam, mesmo em baixas temperaturas. Este é um pré-requisito crítico para a operação dentro de uma fonte de elétrons supercondutores, onde o cátodo deve ser operado em temperaturas muito abaixo de zero.

Os físicos puderam comprovar esse desempenho com estudos detalhados:Mesmo após seu transporte pelo sistema de transferência de fotocátodo e introdução no foto injetor do SRF, a eficiência quântica do fotocátodo ainda era cerca de cinco vezes maior do que o necessário para atingir a corrente máxima de feixe de elétrons necessária para o bERLinPro.

"Um marco importante para o bERLinPro foi alcançado. Agora temos os fotocátodos disponíveis para gerar o primeiro feixe de elétrons de nosso fotoinjetor SRF no bERLinPro em 2019, "diz o Prof. Andreas Jankowiak, chefe do HZB Institute for Accelerator Physics.