Verbund: 05K2022 - NOVALIS: Innovative Beschleunigertechnologien für effiziente Strahlungsquellen - Thema: Anwendung von SIS-Mehrschichtstrukturen in der supraleitenden Hochfrequenztechnologie

Abstract

Ziel des vorliegenden Projektes war die konsequente Weiterentwicklung der supraleitenden Hochfrequenztechnologie hin zu praktisch einsetzbaren, leistungsgesteigerten SRF-Kavitäten durch die gezielte Optimierung und Skalierung von Dünnschicht- und Multilagenkonzepten über den bisherigen Stand hinaus. Aufbauend auf dem im Vorgängerprojekt verfolgten Ansatz wurden supraleitende Beschichtungen mit erhöhter Funktionalität entwickelt, wobei insbesondere Materialien mit höheren kritischen Temperaturen und Magnetfeldern sowie weiterentwickelte Supraleiter-Isolator-Supraleiter-(SIS)-Strukturen im Fokus standen. Ziel war es, die erreichbaren Beschleunigungsfelder weiter zu steigern und gleichzeitig die HF-Verluste signifikant zu reduzieren, was direkt mit einer Erhöhung der unbelasteten Kreisgüte Q0 einhergeht. Hierzu wurde die Atomlagenabscheidung (ALD) nicht nur zur präzisen Herstellung von Schichtsystemen im Bereich von etwa 10–100 nm weiterentwickelt, sondern auch hinsichtlich Reproduzierbarkeit, Homogenität auf komplex gekrümmten Oberflächen und Übertragbarkeit auf kavitätsnahe Geometrien optimiert. Ergänzend wurden die zugrundeliegenden physikalischen Modelle verfeinert und experimentell validiert, um die Auslegung der Schichtsysteme gezielt zu verbessern und deren Leistungsfähigkeit unter realistischen Betriebsbedingungen nachzuweisen. Ziel des Projektes war damit ein entscheidender Schritt von der grundlegenden Machbarkeitsdemonstration hin zur anwendungsnahen Implementierung dieser Technologien in zukünftigen Beschleunigerstrukturen.