伝導冷却によるニオブスズ薄膜超伝導加速空洞を用いた電子ビーム加速

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の最終的な目標は、ニオブスズ薄膜超伝導加速空洞の超低振動伝導冷却を実現し、新規設計・製作したクライオモジュールを用いて世界初のビーム加速を実証することである。これまで一部で限定的に使用されてきた超伝導空洞技術を広く社会に普及させるために、半導体分野や粒子線治療及び放射 性医薬品製造等の産業および医療応用を実現するための基幹技術の確立を目指す。本研究で鍵となるのが冷却手法の大転換であり、従来の液体ヘリウム浸漬冷却に代わり小型冷凍機を用いて熱伝導のみで冷却する。本年度はニオブスズ空洞の伝導冷却下でのRF試験を最終ゴールとして設定し、その前段階としてニオブ製の円筒を用いた冷却手法の検討から取り組んだ。他研究所などが取り入れている、空洞にニオブ製の鍔を電子ビーム溶接する手法と、KEKが提案する銅製クランプで覆う方法とで比較検討を行い、銅クランプの手法でも前者と比べ遜色なく冷却できることを確認した。その後、通常のニオブ空洞を用いた伝導冷却試験を実施し4.3Kまで冷却できることを確認し、またヒーターを用いたRF発熱模擬試験を行い、発熱量と空洞温度の関係を調べた。続いて、KEK内で成膜されたニオブスズ空洞を実際に伝導冷却しRF試験を実施した。これは日本で初の実施例となる。