DE2308176A1 - SUPRAL CONDUCTIVE DEVICE FOR OPERATION WITH HIGH FREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELDS - Google Patents

SUPRAL CONDUCTIVE DEVICE FOR OPERATION WITH HIGH FREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELDS

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DE2308176A1
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resonator
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Bernhard Dr Hillenbrand
Hans Martens
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06Cavity resonators
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

Supraleitfähige Einrichtung zum Betrieb mit hochfrequenten elektromagnetischen FeldernSuperconductive device for operation with high-frequency electromagnetic fields

Sie Erfindung betrifft eine supraleitfähige Einrichtung zum Betrieb mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern einer Frequenz von mehr als 10 MHz mit wenigstens einer hochfrequente Ströme führenden supraleitenden Oberfläche.You invention relates to a superconducting device for Operation with high-frequency electromagnetic fields with a frequency of more than 10 MHz with at least one superconducting surface carrying high-frequency currents.

Supraleitfähige Einrichtungen zum Betrieb mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern einer Frequenz von mehr als 10MHz können in der Technik vielfältige Anwendung finden. Sie können insbesondere als Resonatoren und Separatoren für Teilchenbeschleuniger oder als Hochfrequenzresonatoren zu anderen Zwecken, beispielsweise als Frequenznormale, eingesetzt werden und dabei insbesondere als Hohlraumresonatoren oder wendeiförmige Resonatoren ausgebildet sein. Supraleitende Hohlraumresonatoren werden etwa im Frequenzbereich von 1 bis 15 GHz, supraleitende wendeiförmige Resonatoren im Bereich um 100 MHz betrieben. Zur Führung der mit den hochfrequenten elektromagnetischen Feldern verbundenen hochfrequenten Ströme wird bei diesen Einrichtungen die Supraleitfähigkeit von Oberflächenschichten ausgenutzt. Da die Eindringtiefe "-etej/ hochfrequenten Ströme und Felder in die supraleitende Oberfläche nur sehr gering ist, beispielsweise nur etwa 300 bis 400 % beträgt, ist die Beschaffenheit der dünnen, stromführenden Oberflächenschicht für die Funktionsfähigkeit der supraleitfähigen Einrichtung von ausschlaggebender Bedeutung. Insbesondere hängen der Hochfrequenz-Oberflächenwiderstand, und damit beispielsweise bei Resonatoren die Güte Q, und das Unter Einwirkung von hochfrequenten Wechselfeldern gemessene kritische Magnetfeld H_Superconducting devices for operation with high-frequency electromagnetic fields with a frequency of more than 10 MHz can be used in many different ways in technology. In particular, they can be used as resonators and separators for particle accelerators or as high-frequency resonators for other purposes, for example as frequency standards, and in particular be designed as cavity resonators or helical resonators. Superconducting cavity resonators are operated in the frequency range from 1 to 15 GHz, superconducting helical resonators in the range around 100 MHz. In these devices, the superconductivity of surface layers is used to guide the high-frequency currents associated with the high-frequency electromagnetic fields. Since the penetration depth "-etej / high-frequency currents and fields into the superconducting surface is only very small, for example only about 300 to 400 % , the nature of the thin, current-carrying surface layer is of decisive importance for the functionality of the superconducting device High-frequency surface resistance, and thus the quality Q in resonators, for example, and the critical magnetic field H_ measured under the influence of high-frequency alternating fields

wesentlich vom physikalischen Zustand der Oberfläche ab.depends significantly on the physical condition of the surface.

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Dies ist gerade beim Betrieb von supraleitenden Einrichtungen Bit hohen Frequenzen, insbesondere im Frequenzbereich von mehr als 10 MHz, von Bedeutung, da die durch den Oberflächenwiderstand bedingten Verluste ungefähr proportional zum Quadrat der Frequenz ansteigen. Ein hohes kritisches Magnetfeld H ac ist insbesondere deshalb wichtig, um die supraleitfähigen Einrichtungen zum Betrieb mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern mit möglichst hoher Hochfrequenzleistung bei gleichzeitig niedrigem Oberflächenwiderstand betreiben zu können. Wird nämlich das kritische Magnetfeld H überschritten, so steigen die Verluste stark an und der Oberflächenwiderstand nimmt erheblich zu und das elektromagnetische Feld bricht zusammen. Um ein hohes kritisches Magnetfeld Hn und niedrige Oberflächenwiderstände zu erreichen, ist man bestrebt, möglichst glatte und von Verunreinigungen freie Oberflächen zu schaffen. An jeder Inhomogenität der Oberfläche, insbesondere an Spitzen, können nämlich elektrische und/oder magnetische Feldüberhöhungen auftreten, die eine Reihe von im einzelnen noch nicht vollständig geklärten Wirkungen auslösen, welche wiederum zuThis is particularly important when operating superconducting devices with high bit frequencies, in particular in the frequency range of more than 10 MHz, since the losses caused by the surface resistance increase approximately proportionally to the square of the frequency. A high critical magnetic field H ac is particularly important in order to be able to operate the superconducting devices for operation with high-frequency electromagnetic fields with the highest possible high-frequency power and, at the same time, low surface resistance. If the critical magnetic field H is exceeded, the losses increase sharply and the surface resistance increases considerably and the electromagnetic field collapses. In order to achieve a high critical magnetic field H n and low surface resistances, efforts are made to create surfaces that are as smooth as possible and free of contamination. At every inhomogeneity of the surface, in particular at tips, electrical and / or magnetic field increases can occur, which trigger a number of effects that have not yet been fully clarified in detail, which in turn lead to

ac einer Herabsetzung des kritischen Feldes Hn und zu einer Erhöhung des Oberflächenwiderstandes führen. Zur Glättung und Reinigung der Oberflächen werden chemische und elektrochemische Polierverfahren und insbesondere bei Nioboberflachen auch Glühverfahren verwendet. Durch letztere soll neben einer Reinigung der Nioboberflache durch Entgasen auch ein Kornwachstum des Niobs erreicht werden, um die Zahl der Korngrenzen an der Nioboberfläche herabzusetzen. Ferner können bei Niobhohlraumresonatoren besonders hohe Güten und kritische Magnetfelder dadurch erreicht werden, daß man die den Resonatorhohlraum begrenzende Oberfläche durch anodische Oxidation mit einer Nioboxidschicht versieht. Durch die Oxidation der Oberfläche wird dabei die für die Supraleitung wirksame Resonatoroberfläche von der eigentlichen Oberfläche weg in eine tiefer liegende, reinere Nlobschicht verlegt.ac lead to a reduction in the critical field H n and an increase in the surface resistance. Chemical and electrochemical polishing processes are used to smooth and clean the surfaces, and also annealing processes, especially for niobium surfaces. In addition to cleaning the niobium surface by degassing, the latter is also intended to achieve grain growth of the niobium in order to reduce the number of grain boundaries on the niobium surface. Furthermore, in the case of niobium cavity resonators, particularly high qualities and critical magnetic fields can be achieved by providing the surface delimiting the resonator cavity with a niobium oxide layer by means of anodic oxidation. As a result of the oxidation of the surface, the resonator surface that is effective for superconductivity is moved away from the actual surface into a deeper, purer layer of nlob.

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Gleichzeitig dient die Nioboxidschicht als Schutzschicht für diese tiefer liegende wirksame Oberfläche ("Physics Letters" 34 A (1971), Seiten 439 bis 440).At the same time, the niobium oxide layer serves as a protective layer for this deeper-lying effective surface ("Physics Letters "34 A (1971), pp. 439-440).

Ferner ist es bekannt, daß-beispielsweise bei Niobhohlraumresonatoren vom TMq1Q- oder vom HEMq1^-Typ offenbar infolge von durch Oberflächenstörungen bedingten elektrischen Feldüberhöhungen an der Resonatoroberfläche der Effekt auftreten kann, daß trotz Erhöhung der dem Resonator zugeführ-■ten Leistung von einer bestimmten Grenze an die vom Resonator aufgenommene Leistung nicht mehr ansteigt und eine bestimmte elektrische Feldstärke an der Resonatoroberfläche zunächst nicht überschritten wird. Eine Verbesserung ist bekanntlich dadurch möglich, daß der Resonator einige Zeit lang mit dieser zunächst nicht zu überschreitenden elektrischen Feldstärke bzw. Leistung belastet wird. Nach einiger Zeit steigt dann die vom Resonator aufgenommene Leistung sowie die elektrische Feldstärke an der Resonatoroberfläche weiter an, bis schließlich die kritische MagnetfeldstärkeIt is also known that, for example in niobium cavity resonators of the TMq 1 Q or of the HEMq 1 ^ type, as a result of excessive electric field increases on the resonator surface caused by surface disturbances, the effect can occur that despite an increase in the power supplied to the resonator a certain limit to the power absorbed by the resonator no longer increases and a certain electric field strength at the resonator surface is initially not exceeded. As is known, an improvement is possible if the resonator is loaded for some time with this electrical field strength or power, which is not initially to be exceeded. After some time, the power absorbed by the resonator and the electric field strength on the resonator surface continue to rise until finally the critical magnetic field strength

H überschritten wird und ein sogenannter magnetischer Zusammenbruch erfolgt. Offenbar werden bei der erwähnten Behandlung, die auch unter der Bezeichnung "Processing" bekannt ist, Spitzen oder Vorsprünge an der Resonatoroberfläche abgebaut. Unter Umständen kann es bei einer solchen Behandlung vorteilhaft sein, während der Behandlung etwas gasförmiges Helium in den Resonator einzulassen. Offenbar werden unter diesen Bedingungen die Heliumatome durch die aus den Spitzen an der Resonatoroberfläche infolge Feldemission austretenden Elektronen ionisiert und auf die emittierende Oberfläche hin beschleunigt, wo sie beim Auftreffen die Spitzen einebnen. Nach einer derartigen Behandlung, die gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden kann, und nach deren Beendigung das Heliumgas aus dem Resonator wieder abgepumpt wird, werden in der Regel reproduzierbare Werte für die erreichbare kritische Feldstärke Hc ac und dieH is exceeded and a so-called magnetic breakdown occurs. Obviously, in the treatment mentioned, which is also known under the designation “processing”, peaks or projections on the resonator surface are broken down. Under certain circumstances it can be advantageous in such a treatment to let some gaseous helium into the resonator during the treatment. Obviously, under these conditions, the helium atoms are ionized by the electrons emerging from the tips on the resonator surface as a result of field emission and accelerated towards the emitting surface, where they level the tips when they strike. After such a treatment, which can optionally be repeated several times, and after which the helium gas is pumped out of the resonator again, reproducible values for the achievable critical field strength H c ac and the

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unbelastete Güte Q0 erreicht. Der eigentliche Betrieb der in dieser Weise vorbehandelten Resonatoren erfolgtunloaded quality Q 0 reached. The resonators pretreated in this way are actually operated

-Q Ultrahochvakuum von.beispielsweise 10 v Torr innerhalb der Resonatoren ("Applied Physics Letters" 13 (1968), Seiten 390 bis 391 und "Proceedings of the 8 International Conference on High-Energy Accelerators - CERN 1971", Genf 1971, Seiten 51 bis 58 und 253 bis 257).-Q Ultra-high vacuum of, for example, 10 v Torr within the resonators ("Applied Physics Letters" 13 (1968), pages 390 to 391 and "Proceedings of the 8 International Conference on High-Energy Accelerators - CERN 1971", Geneva 1971, pages 51 to 58 and 253 to 257).

Aufgabe der Erfindung ist es, bei supraleitfähigen Einrichtungen zum Betrieb mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern einer Frequenz von mehr als 10 MHz mit wenigstens einer hochfrequente Ströme führenden supraleitenden Oberfläche die kritische magnetische Feldstärke H ac weiter zuThe object of the invention is to further increase the critical magnetic field strength H ac in superconducting devices for operation with high-frequency electromagnetic fields having a frequency of more than 10 MHz with at least one superconducting surface carrying high-frequency currents

erhöhen.raise.

Dies wird erfindungsgemäfi dadurch erreicht, daß die hochfrequente Ströme führende supraleitende Oberfläche beim Betrieb der Einrichtung wenigstens teilweise mit gasförmigem Helium in Kontakt steht, dessen Gasdruck kleiner als der untere Grenzdruck für die Gasentladung und größer als 10 Torr ist.This is achieved according to the invention in that the high-frequency Currents carrying superconducting surface during operation of the device at least partially with gaseous Helium is in contact, the gas pressure of which is less than the lower limit pressure for the gas discharge and greater than 10 Torr is.

Unter "Betrieb" der Einrichtung ist dabei nicht eine Vorbehandlung zu verstehen - eine solche Vorbehandlung gehört zur Herstellung der Einrichtung - sondern der normale Betrieb, bei welchem die supraleitfähig© Einrichtung ihrem bestimmungsgemäßen Zweck entsprechend eingesetzt wird. Überraschenderweise hat sich nun herausgestellt, daß beim Betrieb solcher Einrichtungen mit Heliumgas im genannten Druckbereich wesentlich höhere kritische Magnetfelder H_ac erreicht werden können als beim Betrieb unter ultrahochvakuum. Dies gilt selbst dann, wenn die supraleitfähigen Einrichtungen, insbesondere Resonatoren, der vorstehend erwähnten Vorbehandlung durch Belastung unter Vakuum oder Heliumgas unterzogen worden waren. Der erfindungsgemäß"Operation" of the device is not to be understood as a pretreatment - such a pretreatment is part of the manufacture of the device - but normal operation in which the superconductive device is used for its intended purpose. Surprisingly, it has now been found that the operation of such facilities can be reached by helium gas much higher critical magnetic fields H_ ac pressure range specified as the operation under ultra high vacuum. This applies even if the superconducting devices, in particular resonators, had been subjected to the aforementioned pretreatment by loading under vacuum or helium gas. According to the invention

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anzuwendende Heliumgasdruck muß kleiner sein als der untere Grenzdruck für die Gasentladung, also kleiner als der Druck, bei dessen überschreiten von tieferen Drucken her eine Gasentladung einsetzen würde. Eine Gasentladung würde nämlich zum Zusammenbruch des elektromagnetischen Feldes in der supraleitfähigen Einrichtung führen. Der untere Grenzdruck für die Gasentladung, der insbesondere von den in der Einrichtung herrschenden elektrischen Feldern abhängt, kann im Einzelfalle in einfacher Weise durch Messung ermitteltThe helium gas pressure to be used must be less than the lower limit pressure for the gas discharge, i.e. less than the pressure if it were exceeded, a gas discharge would set in at lower pressures. A gas discharge would namely lead to the collapse of the electromagnetic field in the superconducting device. The lower limit pressure for the gas discharge, which depends in particular on the electrical fields prevailing in the device determined in individual cases in a simple manner by measurement

-5 werden. Ferner soll der Heliumgasdruck größer als 10 Torr sein. Bei niedrigeren Drucken konnten nämlich keine Erhöhungen des kritischen Magnetfeldes H„ beobachtet werden. Im übrigen soll der jeweilige Gasdruck bei der jeweiligen Betriebstemperatur der supraleitfähigen Einrichtung vorhanden sein, die beispielsweise bei supraleitenden Niobresonatoren in der Regel bei etwa 1,4 bis 1,5 K liegt.-5 become. Furthermore, the helium gas pressure should be greater than 10 Torr. This is because no increases could be achieved at lower pressures of the critical magnetic field H "can be observed. In addition, the respective gas pressure should be at the respective Operating temperature of the superconducting device must be present, for example in the case of superconducting niobium resonators is usually around 1.4 to 1.5 K.

Wenn man nicht die gesamte stromführende supraleitende Oberfläche der Einrichtung mit Heliumgas in Kontakt bringen will, sollte man vorzugsweise diejenigen Stellen der Oberfläche unter Heliumgas halten, an denen erfahrungsgemäß der Zusammenbruch der magnetischen Feldstärke einsetzt. In der Regel wird nämlich die kritische Feldstärke zunächst in einem kleineren Bereich der Oberfläche überschritten, beispielsweise an Stellen mit etwas höherem Oberflächenwiderstand. Diese Bereiche werden dann normalleitend und können, da in ihnen erhöhte Verluste unter Wärmeentwicklung auftreten als Keime für die Ausbreitung des normalleitenden Zustandes über die ganze supraleitfähige Einrichtung wirken.If one does not bring the entire current-carrying superconducting surface of the device into contact with helium gas you should preferably keep those areas of the surface under helium gas where experience has shown the collapse of the magnetic field strength begins. As a rule, the critical field strength is the first exceeded in a smaller area of the surface, for example in places with a slightly higher surface resistance. These areas then become normally conductive and can, as there are increased losses in them, with the development of heat occur as germs for the propagation of the normally conducting state over the entire superconducting device.

Um eine Gasentladung mit Sicherheit zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Heliumgasdruck höchstens die Hälfte bis ein Drittel des unteren Grenzdruckes für die Gasentladung beträgt. Ein in der Regel besonders vorteilhafter Bereich für den Heliumgasdruck liegt zwischen etwaIn order to avoid a gas discharge with certainty, it is particularly advantageous if the helium gas pressure is at most is half to a third of the lower limit pressure for the gas discharge. Usually a particularly advantageous one The range for the helium gas pressure is between approximately

- 6 409836/0483 - 6 409836/0483

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—■5—4· 5·10 und 10 Torr. Besonders günstig ist es, wenn die- ■ 5—4 · 5 x 10 and 10 torr. It is particularly favorable if the hochfrequente Ströme führende supraleitende Oberfläche aus Niob besteht. Das ohnehin bei Betrieb unter Ultrahochvakuum schon sehr hohe kritische Hagnetfeld H von Ni oboberflächen wird nämlich durch den Kontakt mit dem Heliumgas weiter erhöht. Natürlich kann auch die gesamte supraleitfähige Einrichtung, beispielsweise der ganze Resonatorkörper, aus Niob bestehen.High-frequency currents carrying superconducting surface is made of niobium. The already very high critical magnetic field H of Ni oboberflächen when operating under ultra-high vacuum is namely further increased by the contact with the helium gas. Of course, the entire superconducting device, for example the entire resonator body, can also consist of niobium.

Ferner hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß sich ein Betrieb unter Heliumgas auch dann im Sinne einer . . Erhöhung des kritischen Magnetfeldes H auswirkt, wenn die hochfrequente Ströme führende supraleitende Nioboberflache mit einer Nioboxidschicht, vorzugsweise einer Niobpentoxidschicht, bedeckt ist.Furthermore, it has surprisingly been shown that operation under helium gas is then also in the sense of a. . Increasing the critical magnetic field H affects when the High-frequency currents carrying superconducting niobium surface is covered with a niobium oxide layer, preferably a niobium pentoxide layer.

Bei bestimmten supraleitfähigen Einrichtungen, insbesondere bei Resonatoren und Separatoren für Teilchenbeschleuniger, kann nun allerdings der Fall eintreten, daß Heliumgasatome stören würden, wenn sie etwa den ganzen von den stromführenden Oberflächen begrenzten Innenraum eines Hohlraumresonators ausfüllen würden. Die diesen Innenraum durchfliegenden beschleunigten Teilchen könnten dabei nämlich die Heliumatome ionisieren und würden selbst abgebremst werden. In solchen Fällen kann man jedoch derart verfahren, daß man entlang der Teilchenbahn, wie bisher üblich, einen Vakuumraum vorsieht und wenigstens einen Teil der hochfrequente Ströme führenden supraleitenden Oberfläche von dem ihr benachbarten Vakuumraum durch eine Trennwand aus elektrisch nichtleitendem Material abtrennt, das einen möglichst kleinen dielektrischen Verlustfaktor besitzt. Das gasförmige Helium befindet sich dann zwischen dieser Trennwand, die in einen Hohlraumresonator beispielsweise in Form eines Rohres eingeschoben sein kann, und der supraleitenden Oberfläche.With certain superconducting devices, in particular with resonators and separators for particle accelerators, However, the case can now arise that helium gas atoms would interfere if they were to fill the entire interior space of a cavity resonator, which is bounded by the current-carrying surfaces. The accelerated particles flying through this interior could namely the helium atoms ionize and would be slowed down themselves. In such cases, however, one can proceed as follows: that a vacuum space is provided along the particle path, as has been customary up to now, and at least part of the superconducting surface of which carries high-frequency currents separates the neighboring vacuum space by a partition made of electrically non-conductive material, one of them has the lowest possible dielectric loss factor. The gaseous helium is then located between these Partition wall, which in a cavity resonator, for example in Shape of a tube can be inserted, and the superconducting surface.

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Außer auf das kritische Magnetfeld H_ kann sich das mit der supraleitenden Oberfläche in Kontakt befindliche Heliumgas auch auf den Hochfrequenzoberflächenwiderstand der supraleitenden Oberfläche im Sinne einer Widerstandsverringerung günstig auswirken. Dies hat beispielsweise gelegentlich bei Resonatoren, die unterhalb ihres kriti-Except for the critical magnetic field H_, this can also affect helium gas in contact with the superconducting surface also affects the high-frequency surface resistance have a beneficial effect on the superconducting surface in terms of reducing resistance. This has for example occasionally with resonators that are below their critical

QAQA

sehen Magnetfeldes H betrieben werden, wiederum einesee magnetic field H operated, again one

Erhöhung der unbelasteten Güte Q0 zur Folge.Increase in the unloaded quality Q 0 .

Anhand einiger Figuren und Beispiele soll die Erfindung noch näher erläutert werden.The invention is intended to be based on a few figures and examples will be explained in more detail.

Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Niobhohlraumresonator vom TM010-Typ.Fig. 1 shows in section a niobium cavity resonator of the TM 010 type.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Hohlraumresonator mit Pumpen- und Wellenleiteranschlüssen. Figuren 3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei denen die stromführenden supraleitenden Oberflächen ganz oder teilweise durch Trennwände von einem benachbarten Vakuumraum getrennt sind. Fig. 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur kleine Teile der stromführenden supraleitenden Oberflächen mit Heliumgas in Kontakt stehen.Fig. 2 shows schematically a cavity resonator with pump and waveguide connections. Figures 3 and 4 show different embodiments of the Device according to the invention, in which the current-carrying superconducting surfaces are completely or partially covered by partition walls are separated from an adjacent vacuum space. Fig. 5 shows schematically a further embodiment of a Device according to the invention, in which only small parts of the current-carrying superconducting surfaces with helium gas stay in contact.

Der in Fig. 1 dargestellte Niobhohlraumresonator vom TM010-Typ ist in einem Stück aus massivem Niob durch Drehen herausgearbeitet. Er arbeitet im X-Band bei einer Frequenz von 9t5 GHz. Der Innenraum 1 des Hohlraumresonators ist 15 mm lang und hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durfamesser von 25 mm. Die in den Innenraum 1 führenden Kanäle 2 und 3 sind 19 bzw. 16 mm lang und haben einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 12 mm. Mittels der Flansche 4 und 5 ist der Resonator im Betrieb über ebenfalls aus Niob bestehende Koppelteile ohne Zwischenschaltung von kalten, vakuumdichten Mikrowellenfenstern anThe niobium cavity resonator of the TM 010 type shown in FIG. 1 is machined in one piece from solid niobium by turning. It works in the X-band at a frequency of 9 to 5 GHz. The interior 1 of the cavity resonator is 15 mm long and has a circular cross-section with a diameter of 25 mm. The channels 2 and 3 leading into the interior 1 are 19 and 16 mm long and have a circular cross-section with a diameter of 12 mm. By means of the flanges 4 and 5, the resonator is on during operation via coupling parts also made of niobium without the interposition of cold, vacuum-tight microwave windows

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X-Bandwellenleiter, beispielsweise aus Kupfer, angeschlossen. Während des Betriebs ist der Resonator vorteilhaft ständig über die Wellenleiter mit einer Ultrahochvakuumpumpe, beispielsweise einer Turbomolekularpumpe, verbunden. Wenn die supraleitenden Oberflächen des Innenraums 1 und der Kanäle 2 und 3 des Hohlraumresonators, die beim Betrieb hochfrequente Ströme führen, mit gasförmigem Helium in Kontakt gebracht werden sollen, kann dies in einfacher Weise dadurch geschehen, daß auf der Vorpumpenseite der Turbomolekularpumpe gasförmiges Helium zugeführt wird. Dies ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. An beiden Seiten des in dieser Figur mit 11 bezeichneten Hohlraumresonators sind Wellenleiter 12 und 13 angeschlossen. Mit 14 ist ein Hochfrequenzgenerator bezeichnet. Die Pumpleitung 15 führt zu einer Turbomolekularpumpe 16, die wiederum über eine Leitung 17 mit einer Vorpumpe 18 verbunden ist. In die Leitung 17, d.h. also auf der Vorpumpenseite der Turbomolekularpumpe 16, mündet eine Heliumzuführungsleitung 19· Am Ende des Wellenleiters 13 befindet sich eine Meßeinrichtung 20. Im Betrieb befindet sich ferner der Hohlraumresonator 11 zusammen mit den angrenzenden Teilen der Wellenleiter in einem in Fig. 2 nicht dargestellten Kryostaten, der flüssiges Helium enthält, dessen Temperatur durch Abpumpen auf etwa 1,5 K erniedrigt wird. Läßt man beispielsweise durch die Leitung 19 soviel gasförmiges Helium pro Zeiteinheit einströmen, das sich infolge der Saugwirkung der Vorpumpe 18 in der Leitung 17 ein Heliumgasdruck von etwa 0,5 Torr einsteilt und beträgt das Druckverhältnis zwischen der Vorpumpen- und der Hochvakuumseite der Turbomolekularpumpe 16 etwa 100 bis 200, so erhält man innerhalb des auf einer Temperatur von etwa 1,5 K befindlichen Hohlraumresonators 11 einen Heliumgasdruck von etwa 2,5 bis 5-1Ο"3 Torr.X-band waveguide, for example made of copper, connected. During operation, the resonator is advantageously permanently connected to an ultra-high vacuum pump, for example a turbo molecular pump, via the waveguide. If the superconducting surfaces of the interior 1 and the channels 2 and 3 of the cavity resonator, which carry high-frequency currents during operation, are to be brought into contact with gaseous helium, this can be done in a simple manner by supplying gaseous helium on the forepump side of the turbo-molecular pump . This is shown schematically in FIG. Waveguides 12 and 13 are connected to both sides of the cavity resonator designated by 11 in this figure. With a high frequency generator 14 is designated. The pump line 15 leads to a turbo molecular pump 16, which in turn is connected to a backing pump 18 via a line 17. A helium supply line 19 opens into the line 17, that is to say on the forepump side of the turbo-molecular pump 16. At the end of the waveguide 13 there is a measuring device 20. 2 cryostat, not shown, which contains liquid helium, the temperature of which is lowered to about 1.5 K by pumping out. If, for example, so much gaseous helium is allowed to flow in through line 19 per unit of time that a helium gas pressure of about 0.5 Torr is established in line 17 as a result of the suction effect of backing pump 18, and the pressure ratio between the backing pump and the high vacuum side of the turbo molecular pump 16 is about 100 to 200, a helium gas pressure of about 2.5 to 5-1Ο "3 Torr is obtained within the cavity resonator 11, which is at a temperature of about 1.5 K.

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Im folgenden sollen die Verbesserungen näher erläutert werden, die an verschiedenen Exemplaren des in Fig. 1 dargestellten Hohlraumresonators bei Betrieb mit Heliumgas innerhalb des Resonatorhohlraums erreicht wurden.In the following, the improvements are to be explained in more detail, which on various examples of the in FIG cavity resonator shown were achieved when operating with helium gas within the resonator cavity.

Ein Exemplar des aus massivem Niob gedrehten Hohlraumresonators wurde zunächst unter Ultrahochvakuum bei 19000C entgast und anschließend in einer Lösung aus 50 Vol.-% konzentrierter Salpetersäure und 50 Vol.-96 40#-iger Flußsäure beginnend bei einer Temperatur von 5°C in mehreren Schritten chemisch poliert. Insgesamt wurde dabei eine Oberflächenschicht mit einer Dicke von etwa 100 /u abgetragen. Anschließend wurde der Resonator in eine etwa 6»5 #-ige (Gew.-#) wäßrige Wasserstoffperoxidlösung getaucht und dann mit destilliertem Wasser gespült. In feuchtem Zustand wurde der Resonator dann unter Verwendung von Indiumdichtungen mit den Flanschen und den Wellenleitern verbunden. Zur Evakuierung wurde die Turbomolekularpumpe eingeschaltet. Nach einer Pumpdauer von etwa 30 Stunden, während welcher der Resonator mehrfach auf eine Temperatur von 1000C aufgeheizt worden war, wurde der Resonator auf die Temperatur des flüssigen Heliums von 4,2 K abgekühlt. Anschließend wurde durch Abpumpen des Heliums aus dem Kryostaten die Temperatur auf etwa 1,4 K erniedrigt. Dann wurde der Mikrowellengenerator eingeschaltet und die dem Hohlraumresonator zugeführte Leistung stetig gesteigert. Die Energieaufnahme des Hohlraumresonators war dabei zunächst durch Elektronenprozesse, wie Feldemission und das sogenannte "multipactoring", auf einen Wert beschränkt,, der einer magnetischen Flußdichte von etwa 75 mT entspricht. Eine Steigerung der Leistung am Resonatoreingang hatte nach Erreichen dieses Wertes zunächst keine weitere Steigerung der Feldstärke im Resonator zur Folge. Diese Begrenzung konnte durch eine Vorbehandlung aufgehoben bzw. unterdrückt werden, welche darin bestand, daß der evakuierteA copy of the rotated solid niobium cavity was degassed first under ultra-high vacuum at 1900 0 C and then concentrated in a solution of 50 vol .-% nitric acid and 50 parts by volume of 96 40 # hydrofluoric acid starting at a temperature of 5 ° C in chemically polished in several steps. Overall, a surface layer with a thickness of about 100 / u was removed. The resonator was then immersed in an approximately 6-5 # (wt .- #) aqueous hydrogen peroxide solution and then rinsed with distilled water. When wet, the resonator was then connected to the flanges and waveguides using indium gaskets. The turbo molecular pump was switched on for evacuation. After a pumping time of about 30 hours, during which had been heated, the resonator multiple times to a temperature of 100 0 C, the resonator was cooled to the temperature of liquid helium of 4.2 K. The temperature was then lowered to about 1.4 K by pumping the helium out of the cryostat. Then the microwave generator was switched on and the power supplied to the cavity resonator was steadily increased. The energy absorption of the cavity resonator was initially limited by electron processes such as field emission and so-called "multipactoring" to a value that corresponds to a magnetic flux density of about 75 mT. An increase in the power at the resonator input did not initially result in any further increase in the field strength in the resonator after this value had been reached. This limitation could be canceled or suppressed by a pretreatment, which consisted in evacuating the person

A09836/0483 " 1° ~A09836 / 0483 " 1 ° ~

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Resonator zunächst etwa eine Stunde lang unter Vakuum und. anschließend einige Minuten unter Heliumgas mit einem Gasdruck von 10 Torr mit langsam steigender Leistung derait betrieben wurde, daß die elektrische Feldstärke im Resonator ständig in der..Nähe ihres jeweiligen Grenzwertes lag. Nach dieser Vorbehandlung wurde das Heliumgas wieder aus dem Resonatorhohlraum abgepumpt und dieser evakuiert.Resonator first under vacuum and for about an hour. then a few minutes under helium gas with a gas pressure of 10 Torr with slowly increasing power derait was operated so that the electric field strength in the resonator is constantly in the vicinity of its respective limit value lay. After this pretreatment, the helium gas was pumped out of the resonator cavity and this was evacuated.

Bei dem sich an diese Vorbehandlung anschließenden Normal-In the normal treatment that follows this pretreatment

_q „in betrieb mit einem Vakuum von etwa 10 bis 10 Torr im Resonatorhohlraum konnte die Energiezufuhr rasch, und ohne daß eine Begrenzung durch mit der elektrischen Feldstärke zusammenhängende Prozesse eintrat, solange gesteigert werden, bis beim Erreichen einer kritischen magnetischen Plußdichte Bß von etwa 128 mT das Feld zusammenbrach. Anschließend wurde Heliumgas mit einem Druck von etwa 2,5* 10 Torr in den Resonatorhohlraum eingelassen. Mit dieser Heliumgasfüllung wurde nun überraschenderweise eine kritische magnetische Flußdichte von etwa 150 mT erreicht. Durch Einlassen und Abpumpen von Heliumgas konnte zwischen den beiden kritischen magnetischen Flußdichten von 128 mT und 150 mT reproduzierbar hin- und hergeschaltet werden. Dabei waren bei dem rascher erfolgenden Einlaß des Heliums jeweils nur Bruchteile einer Sekunde zur Änderung der kritischen magnetischen Flußdichte erforderlich, während beim Abpumpen wegen der etwas längeren Abpumpzeit der "Umschaltvorgang" etwa 10 bis 15 Sekunden in Anspruch nahm. Dieses Ergebnis zeigt deutlich, daß durch Inkontäktbringen der hochfrequente Ströme führenden supraleitenden Oberflächen des Resonators mit gasförmigem Helium die kritische magnetische Flußdichte In operation with a vacuum of about 10 to 10 Torr in the resonator cavity, the energy supply could be increased rapidly, and without being limited by processes associated with the electric field strength, until a critical positive magnetic density B ß of about 128 was reached mT the field collapsed. Helium gas was then admitted into the resonator cavity at a pressure of about 2.5 * 10 7 Torr. With this helium gas filling, a critical magnetic flux density of about 150 mT has now surprisingly been achieved. By letting in and pumping out helium gas, it was possible to switch back and forth reproducibly between the two critical magnetic flux densities of 128 mT and 150 mT. When the helium was admitted more quickly, only a fraction of a second was required to change the critical magnetic flux density, while the "switching process" took about 10 to 15 seconds during pumping due to the somewhat longer pumping time. This result clearly shows that the critical magnetic flux density is brought into contact with the superconducting surfaces of the resonator carrying high-frequency currents with gaseous helium

on anon on

B0 und damit auch das kritische Magnetfeld Hc beträchtlich gegenüber dem Betrieb unter Vakuum erhöht werden kann.B 0 and thus also the critical magnetic field H c can be increased considerably compared to operation under vacuum.

Andere Exemplare des in Fig. 1 dargestellten Resonators wurden aus feinkörnigem Niob mit einer mittleren KorngrößeOther examples of the resonator shown in FIG. 1 were made of fine-grain niobium with a medium grain size

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von etwa 0,2 mm herausgedreht und dann ohne jede Wärmebehandlung lediglich nach dem in "Physics Letters" 37 A (1971), Seiten 139 bis 140 bzw. in der deutschen Offenlegungsschrift 2 027 156 beschriebenen Verfahren elektropoliert, wobei eine etwa^ 200 /um starke Oberflächenschicht abgetragen wurde. Anschließend wurde die Resonatorinnenfläche zunächst nach dem in "Physics Letters" 34 A (1971), Seiten 439 bis 440, beschriebenen Verfahren in einer NH,-Lösung anodisch oxidiert und dann die Oxidschicht wieder in 50#-iger Plußsäure aufgelöst. Diese Behandlung, d.h.. Oxidieren und Ablösen der Oxidschicht wurde mehrfach wiederholt. Ein Resonator wurde dann mit blanker Innenfläche, ein anderer mit anodisch oxidierter Oberfläche nach entsprechaiden Spülungen mit den Wellenleitern verbunden und dann in gleicher Weise weiterbehandelt, wie bereits erläutert wurde. Auch diese Resonatoren zeigten nach der erläuterten Vorbehandlung bei Betrieb unter Vakuum kritische magnetische Flußdichten von etwa 130 mT, die nach dem Einlassen von gasförmigem Helium in den Resonatorhohlraum sogar auf etwa 160 mT anstiegen. Dies ist bei Resonatoren, die nicht einmal einer Wärmebehandlung unterzogen wurden, ein erstaunlich hoher Wert.of about 0.2 mm and then, without any heat treatment, merely according to that in "Physics Letters" 37 A (1971), pages 139 to 140 or in the German Offenlegungsschrift 2 027 156 described method electropolished, a surface layer of about ^ 200 / µm thick was removed. Then the inner surface of the resonator initially by the method described in "Physics Letters" 34 A (1971), pages 439 to 440, in an NH, solution oxidized anodically and then redissolved the oxide layer in 50 # plus acid. This treatment, i.e. Oxidation and detachment of the oxide layer were repeated several times. A resonator was then made with a bare inner surface, a others with anodically oxidized surface according to the same Rinses connected to the waveguides and then treated further in the same way, as has already been explained. After the pretreatment explained, these resonators also showed critical magnetic properties when operated under vacuum Flux densities of about 130 mT, which after the admission of gaseous helium into the resonator cavity even to about 160 mT rose. This is astonishing for resonators that haven't even been heat treated high value.

Die unbelastete Güte Q lag bei den verschiedenen Messungen, die jeweils knapp unterhalb der kritischen magnetischen Flußdichte Bn erfolgten, jeweils zwischen etwa 3 ΊΟ3 The unloaded quality Q in the various measurements, which were made just below the critical magnetic flux density B n , was in each case between about 3 3

Q CQ C

und 5*10 . Ob der Resonatorhohlraum mit Heliumgas gefüllt oder evakuiert war, hatte dabei keinen wesentlichen Einfluß. In einigen Fällen konnte dagegen die unbelastete Güte Q0 beispielsweise von einem Wert von 8,2·10 unter Vakuum auf einen Wert von 4,7·109 bei Heliumgasfüllung gesteigert werden.and 5 * 10. Whether the resonator cavity was filled with helium gas or evacuated had no significant influence. In some cases, however, the unloaded quality Q 0 could be increased, for example, from a value of 8.2 · 10 9 under vacuum to a value of 4.7 · 10 9 under a helium gas filling.

Die Figuren 3 und 4 stellen schematisch zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung dar, die sich ins- Figures 3 and 4 schematically represent two embodiments of the device according to the invention, which are in particular

- 12 409836/0483 - 12 409836/0483

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besondere für Resonatoren eignen, die bei Teilchenbeschleunigern Anwendung finden sollen. In beiden Figuren ist jeweils ein Hohlraumresonator 21 bzw. 31 an Rohre 22 und bzw. 32 und 33 angeflanscht, in welchen in Richtung der Pfeile 24 bzw. 34- ein Teilchenstrahl eines Beschleunigers verläuft. Diese Rohre und die innen liegenden Räume 25 bzw. 35 der Resonatoren sind evakuiert und durch Trennrohre bzw. 36 von einem Teil der hochfrequente Ströme führenden supraleitenden Oberfläche des Resonators (Fig. 3) oder von der ganzen supraleitenden Oberfläche des Resonators (Fig. 4) abgetrennt. Der Raum 27 bzw. 37 zwischen den jeweiligen Resonatoroberflächen und den Trennrohren 26 bzw. 36 ist mit gasförmigem Helium gefüllt, welches über Leitungen 28 bzw. 38 zugeführt werden kann. Die Teilchenstrahlen können bei diesen Anordnungen durch die Resonatoren hindurchtreten, ohne mit Heliumatomen zusammenzutreffen. Wel'cheder in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen im speziellen Fall vorteilhaft anzuwenden ist, richtet sich insbesondere nach dem Verlauf der elektrischen Feldstärke innerhalb des Resonatorhohlraums und nach den Eigenschaften der supraleitenden Oberflächen. Die Trennrohre bzw. Trennwände werden vorzugsweise in solchen Bereichen angeordnet, in denen die elektrische Feldstärke noch möglichst klein ist. Das Material für die Trennwände, beispielsweise können Gläser, Quarze oder synthetische Stoffe in Frage kommen, muß elektrisch nichtleitend sein und einen möglichst geringen dielektrischen Verlustfaktor tgti haben, damit es die Güte des Resonators möglichst wenig beeinträchtigt. Bei größeren elektrischen Feldstärken muß auch die Durchschlagsfestigkeit des Materials hinreichend groß sein. Wirken größere elektrische Feldstärken am Ort der Trenn wände oder Trennrohre in deren Längsrichtung, so kann es ferner vorteilhaft sein, die Trennwände oder Trennrohre bauchig zu gestalten, so daß sie schräg zum elektrischen Feld stehen und der Potentialabfall über die Trennwand möglichst klein ist. Die Trennwände können verhältnismäßigparticularly suitable for resonators that are to be used in particle accelerators. In both figures, a cavity resonator 21 or 31 is flanged to tubes 22 and or 32 and 33, in which a particle beam of an accelerator runs in the direction of arrows 24 and 34-. These tubes and the internal spaces 25 and 35 of the resonators are evacuated and separated from part of the superconducting surface of the resonator (Fig. 3) or from the entire superconducting surface of the resonator (Fig. 4) by separating pipes or 36. severed. The space 27 and 37 between the respective resonator surfaces and the separating tubes 26 and 36 is filled with gaseous helium, which can be supplied via lines 28 and 38, respectively. With these arrangements, the particle beams can pass through the resonators without encountering helium atoms. Which of the embodiments shown in FIGS. 3 and 4 is advantageously to be used in the special case depends in particular on the course of the electric field strength within the resonator cavity and on the properties of the superconducting surfaces. The dividing tubes or dividing walls are preferably arranged in those areas in which the electric field strength is still as small as possible. The material for the walls, such as glasses, quartz or synthetic substances can be considered must be electrically non-conductive and the lowest possible dissipation factor tgti have to make it little affects the quality of the resonator as possible. With greater electrical field strengths, the dielectric strength of the material must also be sufficiently high. Act larger electric field strength at the location of the partition walls or separating pipes in the longitudinal direction thereof, it may further be advantageous to design the partitions or separating pipes bulbous, so that they are inclined to the electric field and the potential drop over the partition wall is as small as possible. The partitions can be proportionate

409836/0483 - 13 -409836/0483 - 13 -

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dünn ausgebildet sein, da bei einem Heliumgasdruck von etwabe made thin because at a helium gas pressure of about

-3 -Q-3 -Q

10 Torr und einem Vakuum von etwa 10 * Torr auf die10 Torr and a vacuum of about 10 * Torr on the

ο Trennwand nur ein Druck von etwa "1 mg/cm wirkt.ο Only a pressure of about "1 mg / cm acts on the partition wall.

Fig. 5 zeigt schließlich schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur verhältnismäßig kleine Teile der hochfrequente Ströme führenden supraleitenden Oberfläche beim Betrieb mit Heliumgas in Kortakt stehen, die zudem noch außerhalb des Hauptteils des Resonators liegen. Der in Fig. 5 dargestellte Resonator 41 ist über supraleitende Rohre 42 und 43 an normalleitende oder supraleitende Wellenleiter 44 und 45 angeschlossen, über welche ihm Mikrowellenenergie zugeführt wird. Innerhalb der supraleitenden Rohre 42 und 43 sind vakuumdichte Mikrowellenfenster 46 und 47 angebracht, die den durch die Leitung 48 evakuierten Innenraum 49 des Resonators 41 gegen die Endteile der supraleitenden Rohre 42 und 43 und die Wellenleiter 44 und 45 abschließen, über die Wellenleiter 44 und 45 wird beim Betrieb gasförmiges Helium mit einem Druck zwischen etwa 10 und 10 Torr zugeführt, das dann mit den Endteilen der supraleitenden Rohre 42 und 43 in Kontakt steht. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die Endteile der supraleitenden Rohre oder die Wellenleiter, falls diese supraleitend sind, ein besonders niedriges kritisches Hagnetfeld aufweisen und die Auslösung des magnetischen Feldzusammenbruches, beispielsweise in Verbindung mit Feldüberhöhungen, an diesen Endteilen erfolgt. Durch das gasförmige Helium kann nämlich auch an diesen Endteilen das kritische Magnetfeld erhöht werden.Finally, FIG. 5 schematically shows an embodiment a device according to the invention in which only relatively small parts of the high-frequency currents carry superconducting surface are in cortact when operated with helium gas, which is also outside the main part of the resonator. The resonator 41 shown in Fig. 5 is via superconducting tubes 42 and 43 to normal conducting or superconducting waveguides 44 and 45 connected via which microwave energy is supplied to him will. Within the superconducting tubes 42 and 43 vacuum-tight microwave windows 46 and 47 are attached, the the inner space 49 of the resonator 41 evacuated through the line 48 against the end parts of the superconducting tubes 42 and 43 and the waveguides 44 and 45 complete over the waveguides 44 and 45 are in operation gaseous helium at a pressure between about 10 and 10 torr which is then in contact with the end portions of the superconducting tubes 42 and 43. Such an arrangement is advantageous, for example, when the end parts of the superconducting tubes or the waveguides, if these are superconducting, have a particularly low critical magnetic field and trigger the magnetic Field collapse, for example in connection with field increases, takes place at these end parts. Through the gaseous This is because helium can also increase the critical magnetic field at these end parts.

Worauf die günstige Wirkung des Heliumgases auf die supraleitenden .Oberflächen im einzelnen beruht, konnte bisher noch nicht genau aufgeklärt werden. Ebenso wie die starke Erhöhung der kritischen Feldstärke sind auch die raschenIt has not yet been possible to clarify exactly what the beneficial effect of helium gas on the superconducting surfaces is based on. Just like the strong increase in the critical field strength, the rapid ones are also rapid

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Änderangen der kritischen magnetischen Feldstärke inner-. halb von wenigen. Sekunden und noch kürzeren Zeiten in Abhängigkeit vom Einlassen und Abpumpen des Heliums völlig überraschend. Auf keinen Fall handelt es sich um eine Verbesserung der elektrischen Isolationswirkung des Vakuums innerhalb der Resonatoren durch das Heliumgas, wie sie etwa bei supraleitenden Wechsel- und Drehstrom-Changes in the critical magnetic field strength within. half of a few. Seconds and even shorter times depending on the intake and pumping out of the helium completely surprised. In no case is it an improvement in the electrical insulation effect of the Vacuum inside the resonators due to the helium gas, as is the case with superconducting alternating and three-phase

_p kabeln für Heliumgas mit einem Druck zwischen 10 und_p cables for helium gas with a pressure between 10 and

—S
10 Torr durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 217 bekannt ist. Der Feldzusammenbruch erfolgt nämlich bei den untersuchten Resonatoren nicht durch elektrische überschlage infolge mangelnder Durchschlagsfestigkeit des Vakuums, sondern eindeutig durch Überschreiten der jeweiligen kritischen magnetischen Flußdichte. Eine Erhöhung dieser kritischen Flußdichte wäre auch durch eine Verbesserung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit des Vakuums nicht zu erklären.
—S
10 Torr is known from German Offenlegungsschrift 2 217. The field collapse in the examined resonators does not occur through electrical flashover due to insufficient dielectric strength of the vacuum, but clearly through exceeding the respective critical magnetic flux density. An increase in this critical flux density could not be explained by an improvement in the dielectric strength of the vacuum.

6 Patentansprüche
5 Figuren
6 claims
5 figures

- 15 409836/0483 - 15 409836/0483

Claims (6)

VPA 73/7525VPA 73/7525 - 15 -- 15 - PatentansprücheClaims (i J Supraleitfähige Einrichtung zum Betrieb mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern einer Frequenz von mehr als 10 MHz mit wenigstens einer hochfrequente Ströme führenden supraleitenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequente Ströme führende supraleitende Oberfläche beim Betrieb der Einrichtung wenigstens teilweise mit gasförmigem Helium in Kontakt steht, dessen Gasdruck kleiner als der untere Grenzdruck für die Gasent-(i J Superconducting device for operation with high frequency electromagnetic fields with a frequency of more than 10 MHz with at least one high-frequency currents leading superconducting surface, characterized in that the high-frequency currents leading superconducting Surface is at least partially in contact with gaseous helium during operation of the device, the gas pressure of which less than the lower limit pressure for gas discharge -5
ladung und größer als 10 Torr ist.
-5
charge and is greater than 10 Torr.
2. Supraleitfähige Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heliumgasdruck höchstens die Hälfte bis ein Drittel des unteren Grenzdrucks für die Gasentladung beträgt.2. Superconductive device according to claim 1, characterized characterized in that the helium gas pressure is at most half to a third of the lower limit pressure for the gas discharge amounts to. 3. Supraleitfähige Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heliumgasdruck zwischen 5·10 J und 10 * Torr beträgt.3. Superconductive device according to claim 1 or 2, characterized in that the helium gas pressure is between 5 · 10 J and 10 * Torr. 4. Supraleitfähige Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequente Ströme führende supraleitende Oberfläche aus Niob besteht.4. Superconducting device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the superconducting surface carrying high-frequency currents consists of niobium. 5. Supraleitfähige Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequente Ströme führende supraleitende Oberfläche mit einer Nioboxidschicht bedeckt ist.5. Superconductive device according to claim 4, characterized in that the high-frequency currents leading superconducting surface is covered with a niobium oxide layer. 6. Supraleitfähige Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der hochfrequente Ströme führenden supraleitenden Oberfläche6. Superconductive device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least part of the high frequency currents carrying superconducting surface - 16 ^ 409636/0483 - 16 ^ 409636/0483 VPA 73/7525VPA 73/7525 - 16 -- 16 - von einem benachbarten Vakuumraum durch eine Trennwand aus. elektrisch nichtleitendem Material mit möglichst geringem dielektrischem Verlustfaktor getrennt istjund das gasförmige Helium sich zwischen dieser Trennwand und der supraleitenden Oberfläche befindet. from an adjacent vacuum space through a partition . the gaseous helium istjund electrically non-conductive material separated with a minimum of dielectric loss factor is located between said partition and the superconductor surface. 409836/0483409836/0483
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918049A (en) * 1987-11-18 1990-04-17 Massachusetts Institute Of Technology Microwave/far infrared cavities and waveguides using high temperature superconductors
US5610567A (en) * 1994-04-25 1997-03-11 Southeastern Universities Research Assn., Inc. Superconducting radiofrequency window assembly

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