Realization for 4K operation using Nb superconducting cavity and advanced superconducting technology

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26610076
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 吉田 光宏 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (60391710)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 加速器 / 超伝導

Outline of Annual Research Achievements

超伝導加速空洞の適用範囲は、近年急速に広がっており、国外では大型の放射光等が既に運用されている状況である。しかし高電界の Nb超伝導加速器では 1.5K冷却という大きな問題がある。
本研究では、従来1.5Kでしか運用できなかったNb超伝導加速空洞を 4Kで運用、つまり液体Heまたは4K機械式冷凍機で直接運用可能にするための研究開発を行う。これによりNb超伝導加速空洞の最大の問題であった液体Heの蒸発冷却という冷凍機の負荷を大幅に緩和する事ができる。
しかし今までNbより転移温度の高い物質を高電界の超伝導加速空洞に使用する試みは失敗している。そこで実績のあるNb表面は保持しつつ、超伝導の物性を良く理解し、近接効果、NIS冷却、異常表皮効果の抑制などの最先端技術を導入し、全く新しいNb超伝導加速空洞を創生する。
平成２９年度に、他機関との協力によりさらに転移温度の高いNbNを用いて、近接効果により表面のTcやQ値を向上させるための評価を行った。このためにCPWを用いた共振器タイプウェハー植えの超伝導空洞のQ値の評価についても、共同利用のプロセス装置を利用する事で品質の良いパターニングができ、これの評価を行う事ができた。さらにTE01の空洞の端板のを交換し、これから換算した評価も行い、4K での高いQ値を得る事ができた。