Криомодуль

Криомодуль , — это секция современного ускорителя частиц состоящая из RF (SRF) сверхпроводящих ускорительных полостей , которым необходимы очень низкие рабочие температуры , часто около 2 Кельвинов ). Криомодуль представляет собой сложный современный переохлажденный компонент, в котором пучки частиц ускоряются для научных исследований. Сверхпроводящие жидким резонаторы охлаждаются гелием .

Криомодульная секция ускорителя состоит из сверхпроводящих полостей, ускоряющих пучок, а также магнитной решетки , обеспечивающей фокусировку и управление.

Рекомендации по проектированию

Полости SRF, как правило, представляют собой тонкостенные конструкции, погруженные в ванну с жидким гелием с температурой от 1,6 до 4,5 К. Требуется тщательная инженерия, чтобы изолировать гелиевую ванну от внешней среды с комнатной температурой. Это достигается за счет:

Вакуумная камера, окружающая холодные компоненты, для устранения конвективной передачи тепла газами.
Многослойная изоляция, обернутая вокруг холодных компонентов. Эта изоляция состоит из десятков чередующихся слоев алюминизированного майлара и тонкого листа стекловолокна, который отражает инфракрасное излучение, проникающее сквозь вакуумную изоляцию от наружных стен с температурой 300 К.
Механические соединения с низкой теплопроводностью между холодной массой и вакуумным сосудом при комнатной температуре. Эти соединения необходимы, например, для поддержки массы гелиевого сосуда внутри вакуумного сосуда и для соединения отверстий в резонаторе РВЧ с каналом ускорителя. Оба типа соединений переходят от внутренних криогенных температур к комнатной температуре на границе вакуумной камеры. Теплопроводность этих деталей сведена к минимуму за счет небольшой площади поперечного сечения и их изготовления из материалов с низкой теплопроводностью, таких как нержавеющая сталь для вакуумной излучающей трубки и армированные волокнами эпоксидные смолы (G10) для механической поддержки. Вакуумная излучающая трубка также требует хорошей электропроводности на ее внутренней поверхности для распространения токов изображения луча, что достигается за счет медного покрытия толщиной около 100 мкм на внутренней поверхности.

Криомодуль Международного линейного коллайдера тестируется в Фермилабе ^[1]
Поперечное сечение криомодуля. Большая трубка в центре — это труба возврата газа гелия. Закрытая трубка под ней является осью балки.
Фланец криомодуля служит для соединения контрольно-измерительных проводов и кабелей.
Пример на основе ниобия девятиэлементной сверхпроводящей радиочастоты с частотой 1,3 ГГц , которая будет размещена вдоль оси пучка внутри криомодуля.