Д. С. БАЗЫЛЬ, С. В. МАЦИЕВСКИЙ

Научный руководитель – Е. ТАМАШЕВИЧ1

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

1DESY, Гамбург

ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕФЕКТОВ
ПОВЕРХНОСТИ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ РЕЗОНАТОРОВ ТИПА TESLA
В УСКОРИТЕЛЬНОМ ЦЕНТРЕ DESY

Процесс изготовления сверхпроводящих резонаторов типа TESLA, является технологически сложным из-за высоких требований к качеству поверхности изготавливаемых резонаторов. Качество поверхности резонатора на прямую влияет на основные характеристики ускоряющей структуры, такие как добротность Q и ускоряющий градиент E. Дефекты могут вызывать локальные выходы из сверхпроводящего состояния ниобия, в свою очередь, данное явление может приводить к такому нежелательном явлению, как квенч, которое приводит к ухудшению характеристик резонатора. С целью выявления дефектов на внутренних стенках резонаторов, в DESY создается система их выявления и измерения, которая описана в данной статье.

Первый этап представляет собой оптическую оценку поверхности. Он реализуется с помощью автоматической системы [1], которая делает снимки поверхности внутри резонатора с определенным, заданным шагом. Координаты в которых был сделан снимок поверхности, фиксируются, что позволяет в дальнейшем легко выявить местоположение, где был сделан снимок. Принципиальная схема показана на Рис. 1.

Рис. 1. Система оптической инспекции поверхности

Рис. 2. Дефект

С помощью снимков высокого разрешения, полученных с помощью этой системы можно выявлять дефекты визуально. Пример найденного дефекта показан на Рис. 2. Однако данная система пригодна только для получения первичной информации о дефекте, такой как продольный размер и местоположение.

Данные о поперечных размерах получают с помощью метода силиконовых реплик [2]. В те координаты внутренней поверхности резонатора, где был выявлен дефект, вносится силикон в жидком состоянии, с целью получения силиконовой реплики. После того, как силикон приобретает твердое состояние, его извлекают и проводят исследование данной реплики, содержащей на своей поверхности профиль дефекта, с помощью микроскопии. Примеры результатов инспектирования дефектов на поверхностях сверхпроводящих резонаторов, полученных в комбинации описанных двух методик показаны на Рис. 3:

Рис. 3. Результат исследования одного из выявленных дефектов

Описанная технология показала себя, как надежный способ изучения геометрических размеров дефектов. Эти размеры необходимы для последующего удаления дефектов с внутренней поверхности.

Список литературы

1.  Materials and surface aspects in the development of SRF Niobium cavities
https://cds. cern. ch/record/1472363/files/EuCARD-BOO-2012-001.pdf

2.  A. Navitski, E. Elsen, et al., // "R&D ON CAVITY TREATMENTS AT DESY TOWARDS THE ILC PERFORMANCE GOAL" Proceedings of SRF2013, Paris, France