A fotomontagem mostra uma amostra de sólido, nióbio puro antes do revestimento (esquerda), e revestido com uma fina camada de Nb3Sn (direita). Crédito:HZB
Em fontes síncrotron modernas e lasers de elétrons livres, ressonadores supercondutores de cavidade de radiofrequência são capazes de fornecer feixes de elétrons com energia extremamente alta. Esses ressonadores são atualmente construídos em nióbio puro. Agora, uma colaboração internacional investigou as vantagens potenciais que um revestimento de nióbio-estanho pode oferecer em comparação ao nióbio puro.
Atualmente, o nióbio é o material de escolha para a construção de ressonadores supercondutores de cavidades de radiofrequência. Estes serão usados em projetos no HZB, como bERLinPro e BESSY-VSR, mas também para lasers de elétrons livres, como o XFEL e o LCLS-II. Contudo, um revestimento de nióbio-estanho (Nb 3 Sn) pode levar a melhorias consideráveis.
Ressonadores de cavidade de radiofrequência supercondutores feitos de nióbio devem ser operados a 2 Kelvin (-271 graus Celsius), que requer engenharia criogênica cara e complicada. Em contraste, um revestimento de Nb 3 Sn pode tornar possível operar ressonadores a 4 Kelvin em vez de 2 Kelvin e possivelmente suportar campos eletromagnéticos mais altos sem o colapso da supercondutividade. No futuro, isso poderia economizar milhões de euros em custos de construção e eletricidade para grandes aceleradores, já que o custo do resfriamento seria substancialmente menor.
Uma equipe liderada pelo Prof. Jens Knobloch, que dirige o Instituto SRF no HZB, já realizou testes de amostras supercondutoras revestidas com Nb 3 Sn pela Cornell University, EUA, em colaboração com colegas dos EUA, Canadá, e Suíça. Os experimentos aconteceram no Instituto Paul Scherrer, Suíça, no TRIUMF, Canadá, e o HZB.
"Medimos as intensidades críticas do campo magnético do Nb supercondutor 3 Amostras Sn em campos estáticos e de radiofrequência, "diz Sebastian Keckert, primeiro autor do estudo, que está fazendo seu doutorado como parte da equipe Knobloch. Ao combinar diferentes métodos de medição, eles foram capazes de confirmar a previsão teórica de que o campo magnético crítico de Nb 3 Sn em campos de radiofrequência é maior do que em campos magnéticos estáticos. Contudo, o material revestido deve exibir um nível de campo magnético crítico muito mais alto em um campo de radiofrequência. Assim, os testes também mostraram que o processo de revestimento utilizado atualmente para a produção de Nb 3 Sn pode ser melhorado a fim de se aproximar mais dos valores teóricos.
