DE3608160C2 - - Google Patents

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DE3608160C2
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Juergen Dr. 7520 Bruchsal De Halbritter
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
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Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen supra­ leitender Hohlraumresonatoren nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.
Supraleitende Hohlraumresonatoren gewinnen zunehmend an Be­ deutung, weil deren Einsatz in Beschleunigern für ionisierte Teilchen hohe Wirkungsgrade ermöglichen.
Die meisten supraleitenden Hochfrequenzresonatoren basieren auf Nb, siehe z. B. "Applied Physics Letters", Vol. 16, No. 9, 1. Mai 1970, S. 333 bis 335). Da die Verluste in derartigen Resonatoren sehr gering sind, beobachtet man quantitativ und qualitativ neue Oberflä­ cheneffekte, die verantwortlich sind für die Ergebnisse von supraleitenden Resonatoren, die wesentlich abweichen von denen, die man für Resonatoren mit idealen Oberflächen erwar­ tet.
Die Güte supraleitender Hohlraumresonatoren hängt sehr stark von der Oberflächenqualität der Kavitäten ab.
  • - Nb-Resonatoren erlauben wegen der kritischen Temperatur von T C ≈ 9 K bei 4,2 K keine hohen Feldstärken und Hochfre­ quenzgüten (Habilitationsschrift von J. Halbritter, Univer­ sität und KfK, Karlsruhe, 1984, Seiten 102, 104, 124).
  • - Nb3Sn-Resonatoren haben zwar durch T C ≈ 18 K das Potential, hohe kritische Felder und Hochfrequenzgüte schon bei 4,2 K zu erreichen, zeigen aber eine schlechte Oberflächenquali­ tät (IEEE Trans. MAG-15 (1979) S. 21 ff, Kneisel, Stoltz, Halb­ ritter).
  • - NbN-Schichten auf Nioboberflächen sind aus J. Appl. Phys. 52 (1981) 921, Isagawa, bekannt. Hierbei wird das NbN auf der Oberfläche durch Sputtern aufgetragen, was jedoch eine schlechte Güte und niedrige Feldstärken bedingt, obwohl eine kritische Temperatur von T C ≈ 16 K erreicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von supraleitenden Hohlraumresonatoren mit ver­ besserter Oberflächenqualität für Hochfrequenzsupraleitung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 gegeben.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auch kompliziert geformte, supraleitende Hohlraumresonatoren mit NbN-beschich­ teten Kavitäten hergestellt werden können, wobei die Oberflä­ chenqualität des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge­ stellten NbN besser ist als die von NbN nach der Sputterme­ thode, von Nb oder Nb3Sn. Das Reinst-N2-Gas und die saubere Nb-Oberfläche vermeiden Inhomogenitäten im NbN. Das schnelle Abkühlen erhält die δ-NbN-Phase, was eine kritische Tempera­ tur von T C ≈ 17 K ergibt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten supraleitenden Hochfrequenzresonato­ ren weisen bei 4,2 K verbesserte Betriebswerte, wie Hochfre­ quenzgüte und Langzeitstabilität auf. Mit der Verwendung von Reinst-N2-Gas werden auch Verunreinigungen des Nb mit Sauer­ stoff vermieden, womit eine Herabsetzung des Restwiderstandes des Nb erreicht wird.
Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll das folgend beschriebene Beispiel dienen.
Die aus Nb gefertigten Hohlraumresonatoren werden in einem Ultra-Hochvakuum-Ofen (UHV-Ofen) auf 1800°C erhitzt, um den restlichen Sauerstoff aus einer Oberflächenschicht zu entfer­ nen. Die Temperatur wird auf ca. 1000°C heruntergefahren und der UHV-Ofen mit Reinst-N2-Gas geflutet, wobei das Nb an der Oberfläche mit dem N2 zu NbN reagiert, bis in eine von den Betriebsbedingungen (Zeitdauer) abhängigen Tiefe, hier z. B. ca. 0,1 µm. Anschließend erfolgt die gewollt rasche Abkühlung auf mindestens 50°C, wodurch die δ-NbN-Phase erhalten bleibt, die eine kritische Temperatur von T C ≈ 17 K er­ möglicht. Die Einstellung des Temperaturgradienten während der Abkühlphase kann z. B. durch kontrolliertes Einleiten des N2-Gases erfolgen, wobei dessen Einlaßtemperatur und der Druck im UHV-Ofen berücksichtigt werden.
Das Verfahren beschränkt sich nicht auf Hohlraumresonatoren aus Nb. Es können auch andere Nb-beschichtete oder Nb-haltige Materialien behandelt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen supraleitender Hohlraumresonatoren mit NbN-beschichteten Kavitäten, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest auf ihren inneren Oberflächen aus Nb bestehenden Hohlraumresonatoren einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 600°-1800°C unterzogen und die Nb-Oberflächen der Kavitäten mit reinstem N2 oder einem N2-Edelgasgemisch zur Reaktion in Kontakt gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Nb-Oberflächen der Kavitäten auf eine Temperatur bis 1800°C gebracht werden, danach
  • - die Temperatur auf einen Wert zwischen 700°C und etwa 1200°C eingestellt wird und bei dieser Temperatur
  • - der N2 oder das N2-Edelgasgemisch zur Reaktion mit den Nb-Oberflächen in Kontakt gebracht wird und
  • - nach der Reaktion eine schnelle Abkühlung auf eine Tem­ peratur unter 200°C eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schnelle Abkühlung auf eine Temperatur unter 200°C durch Fluten des Resonators mit kaltem N2 oder N2- Edelgasgemisch erfolgt.
DE19863608160 1986-03-12 1986-03-12 Verfahren zur herstellung supraleitender hohlraumresonatoren Granted DE3608160A1 (de)

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FR8616229A FR2595871A1 (fr) 1986-03-12 1986-11-21 Procede pour la fabrication d'une cavite resonnante supraconductrice comportant des cavites revetues de nbn
US07/024,830 US4857360A (en) 1986-03-12 1987-03-12 Process for the manufacture of NbN superconducting cavity resonators

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231073A (en) * 1987-11-18 1993-07-27 Massachusetts Institute Of Technology Microwave/far infrared cavities and waveguides using high temperature superconductors
US4996188A (en) * 1989-07-28 1991-02-26 Motorola, Inc. Superconducting microwave filter
US5347242A (en) * 1991-01-24 1994-09-13 The Furukawa Electric Co., Ltd. Superconducting accelerating tube comprised of half-cells connected by ring shaped elements
US20060019833A1 (en) * 2004-07-21 2006-01-26 Lewis Arthur J Superconductor electromagnetic transmitter device
DE102006021111B3 (de) * 2005-12-02 2007-08-02 Deutsches Elektronen-Synchrotron Desy Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern von Resonatoren
US7615385B2 (en) 2006-09-20 2009-11-10 Hypres, Inc Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics
US8903464B1 (en) * 2010-10-23 2014-12-02 Jefferson Science Associates, Llc Apparatus and process for passivating an SRF cavity
US8812068B1 (en) * 2011-10-20 2014-08-19 Jefferson Science Associates, LLC. Method of nitriding niobium to form a superconducting surface
US10932355B2 (en) * 2017-09-26 2021-02-23 Jefferson Science Associates, Llc High-current conduction cooled superconducting radio-frequency cryomodule
US11202362B1 (en) 2018-02-15 2021-12-14 Christopher Mark Rey Superconducting resonant frequency cavities, related components, and fabrication methods thereof
US11464102B2 (en) * 2018-10-06 2022-10-04 Fermi Research Alliance, Llc Methods and systems for treatment of superconducting materials to improve low field performance
CN113597081B (zh) * 2021-09-16 2023-07-25 中国科学院近代物理研究所 一种在超导腔内部对锡源进行局部加热的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4227153A (en) * 1978-07-26 1980-10-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pulse generator utilizing superconducting apparatus
US4229861A (en) * 1978-08-10 1980-10-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Material converger
JPS57111930A (en) * 1980-12-29 1982-07-12 Nagaoka Gijutsu Kagaku Daigaku Superconducting electron beam generator
WO1984003554A1 (en) * 1983-03-08 1984-09-13 Daido Oxygen Apparatus for producing high-purity nitrogen gas

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Publication number Publication date
DE3608160A1 (de) 1987-09-24
FR2595871A1 (fr) 1987-09-18
US4857360A (en) 1989-08-15

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