18.07.2019

Bessere Supraleiter im Beschleuniger

Hochfrequenzkavitäten könnten mit Niobzinn bei höheren Temperaturen betrieben werden.

Zurzeit ist Niob das Material der Wahl, um supraleitende Hochfrequenz­kavitäten zu bauen. So werden sie für Beschleuniger-Projekte wie bERLinPro und BESSY-VSR eingesetzt, aber auch bei Freien Elektronen­lasern wie dem XFEL. Doch eine Beschichtung mit Niobzinn (Nb3Sn) könnte zu deutlichen Verbes­serungen führen. Denn supraleitende Hochfrequenz­kavitäten aus Niob müssen bei zwei Kelvin betrieben werden, was aufwändige Kryotechnik erfordert. Durch eine Beschichtung mit Nb3Sn könnten Kavitäten dagegen auch bei vier statt zwei 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.

Abb.: Diese Foto­montage zeigt eine Probe aus reinem Niob (li.) und eine...
Abb.: Diese Foto­montage zeigt eine Probe aus reinem Niob (li.) und eine Probe, die mit Niob­zinn beschichtet wurde. (Bild: HZB)

Ein Team um Jens Knobloch, der das Institut SRF – Wissenschaft und Technologie – am Helmholtz Zentrum Berlin 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 in der Schweiz, am TRIUMF in Kanada und am HZB in Berlin statt. „Wir haben die kritischen Magnetfeld­stärken von supra­leitenden Nb3Sn-Proben in statischen und Hoch­frequenz-Feldern gemessen“, sagt Sebastian Keckert.

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.

HZB / JOL

Weitere Infos

Weiterbildung

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie
TUM INSTITUTE FOR LIFELONG LEARNING

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie

Vom eintägigen Überblickskurs bis hin zum Deep Dive in die Technologie: für Fach- & Führungskräfte unterschiedlichster Branchen.

ContentAd

Kleinste auf dem Markt erhältliche Hochleistungs-Turbopumpe

Kleinste auf dem Markt erhältliche Hochleistungs-Turbopumpe

Die HiPace 10 Neo ist ein effizienter, kompakter Allrounder für den Prüfalltag, der geräuscharm und besonders energieeffizient ist.

Meist gelesen

Themen