Primeiro acelerador de elétrons supercondutor de radiofrequência Nb₃Sn atinge aceleração estável
O Nb3 Acelerador de elétrons Sn SRF. Crédito:IMP O primeiro Nb3 do mundo O acelerador de elétrons supercondutores de radiofrequência (SRF) alcançou recentemente uma aceleração de feixe estável, atingindo uma energia máxima de 4,6 MeV com uma corrente média de feixe de macropulso superior a 100 mA.
Resfriado diretamente por criocoolers em um novo design livre de hélio líquido (livre de LHe), o Nb3 O acelerador de elétrons Sn SRF foi desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) e do Laboratório de Ciência e Tecnologia de Energia Avançada de Guangdong.
Os aceleradores SRF atualmente dependem de cavidades ressonantes feitas de nióbio (Nb) e são resfriados por imersão em LHe (normalmente até 2K para máquinas de elétrons). Uma das principais atividades dos cientistas da SRF é a fabricação de cavidades usando novos materiais com temperaturas de transição mais altas que o nióbio.
Entre os possíveis novos materiais, o mais popular é o Nb3 Sn, cuja temperatura de transição supercondutora é duas vezes maior que a do nióbio metálico. Com grande potencial para aumentar o desempenho das cavidades da próxima geração, o Nb3 A tecnologia Sn SRF está na vanguarda da pesquisa SRF.
Desde que iniciou a pesquisa sobre Nb3 Tecnologia Sn SRF em 2018, a IMP desenvolveu um processo de produção abrangente que supera desafios de áreas que incluem sistema de deposição, mecanismos de crescimento e processos de revestimento de Nb3 Sn filmes finos. O instituto concluiu a construção do Nb3 livre de LHe resfriado por condução Acelerador de elétrons Sn SRF no início de 2024.
A aceleração estável do feixe de elétrons neste acelerador é uma conquista que demonstra, pela primeira vez, a viabilidade da utilização de Nb3 Cavidades SRF de filme fino Sn em instalações científicas de grande escala e aceleradores industriais compactos. Esta tecnologia pode reduzir significativamente as cargas térmicas e aumentar a temperatura de operação dos aceleradores SRF, de modo que esquemas de resfriamento mais simples sem LHe se tornem viáveis.
Além de reduzir a demanda por sistemas criogênicos em larga escala e diminuir os custos de operação dos aceleradores SRF, esta tecnologia permitirá a miniaturização para promover aplicações industriais em áreas como tratamento de águas residuais, preservação e esterilização e produção de isótopos médicos.
