In moderne synchrotronbronnen en vrije-elektronenlasers, supergeleidende radiofrequente holteresonatoren zijn in staat elektronenbundels van extreem hoge energie te voorzien. Deze resonatoren zijn momenteel gemaakt van puur niobium. Nu heeft een internationale samenwerking de mogelijke voordelen onderzocht die een niobium-tin coating kan bieden in vergelijking met puur niobium.

Momenteel, niobium is het materiaal bij uitstek voor de constructie van supergeleidende radiofrequente holteresonatoren. Deze worden gebruikt in projecten bij de HZB zoals bERLinPro en BESSY-VSR, maar ook voor vrije-elektronenlasers zoals de XFEL en LCLS-II. Echter, een coating van niobium-tin (Nb ₃ Sn) tot aanzienlijke verbeteringen kunnen leiden.

Supergeleidende radiofrequente holteresonatoren gemaakt van niobium moeten worden gebruikt bij 2 Kelvin (-271 graden Celsius), wat dure en gecompliceerde cryogene engineering vereist. In tegenstelling tot, een coating van Nb ₃ Sn zou het mogelijk kunnen maken om resonatoren op 4 Kelvin te laten werken in plaats van 2 Kelvin en mogelijk hogere elektromagnetische velden te weerstaan ​​zonder dat de supergeleiding instort. In de toekomst, dit kan miljoenen euro's aan bouw- en elektriciteitskosten besparen voor grote versnellers, aangezien de kosten van koeling aanzienlijk lager zouden zijn.

Een team onder leiding van prof. Jens Knobloch, aan het hoofd van het SRF Instituut bij de HZB, heeft nu tests uitgevoerd met supergeleidende monsters gecoat met Nb ₃ Sn door Cornell University, VS, in samenwerking met collega's uit de VS, Canada, en Zwitserland. De experimenten vonden plaats in het Paul Scherrer Instituut, Zwitserland, bij TRIUMF, Canada, en de HZB.

"We hebben de kritische magnetische veldsterkten van supergeleidend Nb . gemeten ₃ Sn-samples in zowel statische als radiofrequentievelden, " zegt Sebastiaan Keckert, eerste auteur van de studie, die promoveert als onderdeel van het Knobloch-team. Door verschillende meetmethoden te combineren, ze waren in staat om de theoretische voorspelling te bevestigen dat het kritische magnetische veld van Nb ₃ Sn in radiofrequentievelden is hoger dan die voor statische magnetische velden. Echter, het gecoate materiaal zou een veel hoger kritisch magnetisch veldniveau moeten vertonen in een radiofrequentieveld. Dus, de tests hebben ook aangetoond dat het coatingproces dat momenteel wordt gebruikt voor de productie van Nb ₃ Sn kan worden verbeterd om de theoretische waarden beter te benaderen.