idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
Supraleitende Hochfrequenzkavitäten können Elektronenpakete in modernen Synchrotronquellen und Freien Elektronenlasern mit extrem hoher Energie ausstatten. Zurzeit bestehen sie aus reinem Niob. Eine internationale Kooperation hat nun untersucht, welche Vorteile eine Beschichtung mit Niob-Zinn im Vergleich zu reinem Niob bietet.
Zurzeit ist Niob das Material der Wahl, um supraleitende Hochfrequenzkavitäten zu bauen. So werden sie für Projekte wie bERLinPro und BESSY-VSR eingesetzt, aber auch bei Freien Elektronenlasern wie dem XFEL oder dem LCLS-II.
Doch eine Beschichtung mit Niobzinn (Nb3Sn) könnte zu deutlichen Verbesserungen führen. Denn supraleitende Hochfrequenzkavitäten aus Niob müssen bei 2 Kelvin (-271 Grad Celsius) betrieben werden, was aufwändige Kryotechnik erfordert. Durch eine Beschichtung mit Nb3Sn könnten Kavitäten dagegen auch bei 4 statt 2 Kelvin betrieben werden und zudem möglicherweise höhere elektromagnetische Felder aushalten, ohne dass die Supraleitung zusammenbricht. In Zukunft könnte das bei großen Beschleunigern Millionen Euro in Bau- und Stromkosten sparen, da der Aufwand für die Kühlung deutlich geringer ist.
Ein Team um Prof. Dr. Jens Knobloch, der das SRF-Institut am HZB leitet, hat nun in Zusammenarbeit mit Kollegen aus den USA, Kanada und der Schweiz Tests mit supraleitenden Proben durchgeführt, die an der Cornell University, USA, mit Nb3Sn beschichtet wurden. Die Experimente fanden am Paul-Scherrer-Institut, Schweiz, am TRIUMF, Kanada, und am HZB statt.
„Wir haben die kritischen Magnetfeldstärken von supraleitenden Nb3Sn-Proben in statischen und Hochfrequenz-Feldern gemessen“, sagt Sebastian Keckert, Erstautor der Studie, der im Team von Knobloch promoviert. Durch die Kombination verschiedener Messverfahren konnten sie die theoretische Vorhersage bestätigen, dass das kritische Magnetfeld von Nb3Sn in Hochfrequenz-Feldern höher ist als das für statische Magnetfelder. Allerdings sollte das beschichtete Material im Hochfrequenz-Feld noch ein sehr viel höheres kritisches Magnetfeld aufweisen.
Somit haben die Tests auch gezeigt, dass der aktuell verwendete Beschichtungsprozess zur Herstellung von Nb3Sn weiterentwickelt werden könnte, um den theoretischen Werten noch näher zu kommen.
Die Arbeit wird auf dem Cover der Fachzeitschrift „Superconductor Science and Technology“ , (2019), angezeigt. Critical fields of Nb3Sn prepared for superconducting cavities; S. Keckert, T. Junginger, T. Buck, D. Hall, P. Kolb, O. Kugeler, R. Laxdal, M. Liepe, S. Posen , T. Prokscha, Z. Salman, A. Suter and J. Knobloch
doi:10.1088/1361-6668/ab119e
Die Fotomontage zeigt eine Probe aus reinem Niob (links) und eine Probe, die mit Nb3Sn beschichtet w ...
HZB
None
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Studierende, Wissenschaftler
Physik / Astronomie
überregional
Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte
Deutsch
Die Fotomontage zeigt eine Probe aus reinem Niob (links) und eine Probe, die mit Nb3Sn beschichtet w ...
HZB
None
Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.
Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).
Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.
Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).
Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).
