Supra HF
R&D SACM
Supra HF

Différents types de cavités développées au SACM:

Généralités

Thématique et contexte du projet L’utilisation de cavités supraconductrices pour accélérer des faisceaux de particules apporte de nombreux avantages, notamment en terme de rendement, et de compacité des structures pour les cycles utiles élevés. Les défis à relever sont l’obtention de gradients accélérateurs élevés (E/acc > 40 MV/m) pour réduire la longueur totale des linacs, l’amélioration du coefficient de surtension (Q0 > 1010) pour diminuer les dissipations thermiques, et d’une façon générale réduire les coûts de fabrication et de mise en œuvre. C’est un travail à la fois fondamental et technologique : mieux connaître l’origine physique des limitations du supraconducteur a permis d’améliorer régulièrement les performances des cavités supraconductrices. Une approche des autres verrous technologiques (techniques de fabrication, contraintes propres à une application donnée) est également faite. Localisation l'essentiel des recherches se font à Saclay

Collaboration France (CEA, CNRS), Italie (INFN), Cern, Desy (Allemagne), KEK (Japon) ; CEBAF, FNAL, LANL (USA)

 

Approche scientifique

Moyens d'investigation - modélisation des phénomènes physique mis en jeu en supraconductivité HF (phénomènes dissipatifs, émission de champ) ; - conception de cavités prototypes pour protons, électrons, …(traitements thermiques, traitements de surfaces…) ; - tests des cavités, caractérisation des matériaux supraconducteurs.

Instruments Laboratoire de traitement de surface, salle blanche, un laboratoire de caractérisation, un laboratoire de dépôts en couches minces, bancs de test HF en cryostat vertical, installation d’un banc d’essai horizontal pour cavités supraconductrices équipées de coupleur de puissance (Cryholab).

Spécificités Recouvrement important entre la recherche fondamentale et les développements technologiques.

 

Contribution de l'Irfu

Responsabilités scientifiques et techniques R&D amont, rôle d’expert pour les nouveaux projets Services

 
Supra HF

Microphotographie d'une surface de niobium en contraste interférentiel après un traitement chimique. La rugosité de la surface obtenue nous a conduit à développer un traitement d'électropolissage produisant des surfaces plus lisses.

Etats et perspectives

Dates importantes 1986 : création du laboratoire 1993 : 20 MV/m reproductibles 1998 : Q0 ~ 2,1011 2000 : 42 MV/m sur une cavité électropolie (collaboration Cern-Desy-Cea) 2001 : 40 MV/m sur une cavité polie chimiquement à Saclay, installation et cablage de Cryholab 2003 : test d’une cavité à 5-cellules et 700 MHz dans Cryholab

Etat au 31 décembre 2009 Technologie bien maîtrisée avec des progrès réguliers et importants R&D en déclin mais concentrée sur quelques sujets originaux. Le regroupement géographique du SACM qui a imposé un déménagement des équipements lourds a obligé à arrêter tous les équipements de tests en 2008-2009. De plus, le maintien des installations de chimie et salle blanche à l'Orme des merisiers, compliquera sensiblement le protocole de préparation des tests et ralentira la rotation des tests.

Perspectives Amélioration systématique des performances grâce à la mise en oeuvre d'un banc d'électropolissage et étude des phénomènes sous-jacents. Compréhension de l'effet "étuvage" en meilleure connaissance de la physique de la supraconductivité RF. Développement d'une nouvelle famille de supraconducteurs composites (nanomatériaux) pour les applications "après le niobium".

Bilan scientifique et technique Implication dans le R&D générique pour tous les projets (performances des cavités supra) + R&D particulière aux divers projets

Faits marquants

http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast.php?t=fait_marquant&id_ast=2686

http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast.php?t=fait_marquant&id_ast=2353

 Contact S. CHEL, C. Antoine

 

Maj : 26/11/2009 (422)

 

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