Dans de nombreux projets d'accélérateurs, la technologie supraconductrice a été choisie car elle est économiquement plus avantageuse. Les cavités accélératrices sont réalisées en Niobium, matériau qui devient supraconducteur en dessous de sa température critique ( 9.2 K ). Pour le projet TESLA [1] ( collisionneur linéaire électron - positron de 500 GeV ), les cavités supraconductrices 9-cellules doivent en outre posséder un fort gradient accélérateur ( > 25 MV/m ). Les deux grandeurs qui caractérisent une cavité sont :
- le facteur de qualité Q₀ proportionnel à l'inverse de la résistance de surface ( Q₀ µ 1 / R_S )
- le champ accélérateur Eacc ( MV/m )

Cavité TESLA "9-cellules" ( f = 1300 MHz )

Ces résultats ont été obtenus suite aux améliorations apportées lors de préparation de la cavité:
- traitements thermiques pour éliminer l'hydrogène et l'oxygène ( purification du matériau )
- traitement chimique de la surface ( décapage par bain chimique ou électropolissage )
- rinçage à haute pression et conditionnement en salle blanche ( élimination des poussières )
Jusqu'à présent les champs accélérateurs de 40 MV/m n'étaient accessibles qu'après un polissage électrochimique de la cavité. A titre de comparaison, la méthode de décapage de surface par bain chimique, plus simple à mettre en oeuvre et moins onéreuse, ne permettait d'atteindre que des champs de l'ordre de 30 MV/m. Or, dernièrement nous avons obtenu 40 MV/m avec une cavité traitée par bain chimique ( voir courbe ci-dessous ). La compréhension de ce résultat atypique va nous permettre de mieux appréhender les phénomènes mis en jeu et, pourquoi pas, d'améliorer encore les performances des cavités jusqu'à la limite théorique de 50 MV/m.

Remarque : Pour obtenir la valeur de 40 MV/m, on voit sur la courbe qu'il faut étuver la cavité aux alentours de 110 °C pendant 60 heures. Ce phénomène a été observé pour la première fois au DAPNIA / SEA [2]. L'étuvage modifie les caractéristiques intrinsèques du supraconducteur et il s'avère nécessaire quel que soit le traitement chimique de la cavité ( polissage électrochimique ou bain chimique ).

[1] TESLA :
Téra Electron Volt
Energy
Superconducting
Linear
Accelerator

[2] Proceedings of the 6th European Particule Accelerator Conference Stockholm p. 1885 ( 1998 )