Milepæl for bERLinPro:Fotokatoder med høj kvanteeffektivitet

Hold fra acceleratorfysikken og SRF -grupperne på HZB udvikler en superledende lineær accelerator med energigenvinding (Energy Recovery Linac) som en del af bERLinPro -projektet. Det fremskynder en intens elektronstråle, der kan bruges til applikationer som at generere strålende synkrotronstråling. Efter brug, elektronbundterne ledes tilbage til den superledende lineære accelerator, hvor de frigiver næsten al deres resterende energi. Denne energi er derefter tilgængelig for at accelerere nye elektronbundter.

En afgørende komponent i designet er elektronkilden. Elektroner genereres ved at belyse en fotokatode med en grøn laserstråle. Den kvanteeffektivitet, som det kaldes, angiver, hvor mange elektroner fotokatodematerialet udsender, når det belyses ved en bestemt laserbølgelængde og effekt. Bialkali -antimonider udviser særlig høj kvanteeffektivitet i området med synligt lys. Imidlertid, tynde film af disse materialer er meget reaktive og derfor meget følsomme, så de fungerer kun ved ultrahøjt vakuum.

Et HZB -team ledet af Martin Schmeißer, Dr. Julius Kühn, Dr. Sonal Mistry og prof. Thorsten Kamps har nu i høj grad forbedret fotokatodens ydeevne for at gøre den klar til brug med bERLinPro. De ændrede fremstillingsprocessen for fotokatoderne af cæsium-kalium-antimonid på et molybdæn-substrat. Den nye proces leverer den ønskede høje kvanteeffektivitet og stabilitet. Undersøgelser viste, at fotokatoderne ikke nedbrydes, selv ved lave temperaturer. Dette er en kritisk forudsætning for drift inden for en superledende elektronkilde, hvor katoden skal drives ved temperaturer langt under nul.

Fysikerne var i stand til at demonstrere denne præstation med detaljerede undersøgelser:Selv efter transporten via fotokatodeoverføringssystemet og introduktion til fotoinjektoren i SRF, fotokatodens kvanteeffektivitet var stadig omkring fem gange højere end nødvendigt for at opnå den maksimale elektronstråle-strøm, der er nødvendig for bERLinPro.

"En vigtig milepæl for bERLinPro er nået. Vi har nu fotokatoderne til rådighed til at generere den første elektronstråle fra vores SRF photoinjector på bERLinPro i 2019, "siger prof. Andreas Jankowiak, leder af HZB Institute for Accelerator Physics.