Nb3Sn薄膜超伝導加速空洞のための革新的Nb3Sn成膜技術の確立

Nb3Sn薄膜超导加速腔创新Nb3Sn薄膜沉积技术的建立

• 批准号: 22K18130
• 负责人: 井藤 隼人
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18130/
• 关键词: 超伝導加速空洞; ニオブスズ; 成膜; 核生成; 結晶成長; Nb3Sn

近年、Nb超伝導加速空洞に代わる空洞として注目を浴びているNb3Sn超伝導加速空洞は、Nb空洞内でSnとSnCl2を加熱蒸発させて空洞内面にNb3Sn膜を形成することで製作される。本研究では、Nb表面に予めSn膜を形成することで、従来SnCl2蒸気で行われていたNb3Sn核生成よりも高密度な核生成を行い、その後に形成されるNb3Sn膜をより平滑度良く、かつ超伝導特性の良い膜とすることを目的とする。本年度は①Nbサンプルに対するSn膜形成試験と、その後にサンプル表面にNb3Sn膜を形成するための②小型Nb3Sn成膜炉の構築を実施した。①Nb超伝導加速空洞に用いられるNb板材から15mm角のサンプルを切り出し、化学研磨、鏡面研磨、アニールを施すことで清浄表面のNbサンプルを準備した。準備したサンプルに対して、NIMSのスパッタリング装置を用いてSn膜を形成する試験を行った。スパッタの出力、時間を調整することで、サンプルに約100nmのSn膜を形成することに成功した。また、超伝導加速空洞のような複雑な形状の表面に対してSn膜を形成するために、KEK PFのNEGコーティング装置でのNb/Snスパッタリング試験も進めている。②サンプルを用いたNb3Sn成膜試験を行うために、小型管状炉の立ち上げを行った。炉心管は1100度以上の高温に耐えられるようにHBチューブを用いた。真空排気系はドライポンプとターボ分子ポンプで構築し、到達真空度は5E-4Pa程度である。加熱試験で1100度で安定して運転できることを確認した。現在は炉心管内でSnを積極的に蒸発させるための追加ヒーター導入の検討を行っている。

In recent years, NB super-guided accelerated cavities have been replaced by cavities and cavities. NB 3SN super-guided accelerated cavities, Sn SnCl2 in Nb cavities and Nb3Sn films on the inner surface of the cavities have been formed. In this study, the formation of Sn film on the surface of Nb, SnCl2 steaming, Nb3Sn nucleation, high density nucleation, Nb3Snfilm smoothness and superconductivity. This year, the 1Nb film formation is very important, and the Nb3Sn film formation on the surface is very important. 2 small Nb3Sn film-forming furnaces are used in this year. The 1Nb superconductor accelerates the cavity by using the Nb plate, the 15mm angle, the chemical grinding, the surface cleaning, the Nb surface, the surface preparation. We are going to use Sn diaphragm to form a new line of equipment. After a lot of effort, time, and time, the 100nm and Sn membranes were formed to achieve success. The Sn film on the surface of the superconducting acceleration cavity is formed in the shape of the superconducting acceleration cavity. The KEK PF NEG device is used to improve the performance of the device. 2. Make sure that the Nb3Sn film is formed, and that the vertical wall of the small-sized tubular furnace is installed. The core tube of the furnace is above 1100 degrees Celsius and is resistant to high temperature. The furnace core tube is used at high temperature, HB temperature, temperature and temperature. The vacuum discharge system is based on the temperature of the vacuum, the temperature of the molecule, the temperature of the vacuum, the degree of 5E-4Pa. Add 1100 degrees to validate. Please check your confirmation. Now, in the furnace core tube, the Sn is very active in the process of steaming.

项目成果

Nb3Sn超伝導加速空洞のための新規成膜手法の開発

Nb3Sn超导加速腔新沉积方法的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 井藤 隼人