An alternative scheme for stiffening SRF cavities by plasma spraying

Abstract

Stiffening of bulk niobium SRF cavities is mandatory for reducing the frequency shift induced by Lorentz forces at high accelerating gradients. Experimental and computational data previously reported show that with the actual scheme (i.e. EB welded stiffening rings) the frequency shift of TESLA 9 cells SRF cavities is higher than the cavity bandwidth above Eacc=28 MV/m. We propose a new stiffening method, using a Plasma Sprayed Copper Layer (PSCL) onto bulk niobium cavities. As compared to the actual technique, this method offers several advantages (simplicity, reliability...). The first experimental data obtained with monocell cavities produced by this method demonstrate the efficiency of cavities stiffening with plasma spraying. Thermal and mechanical properties measured on niobium samples with a PSCL are also presented. These data will allow us choose the plasma spraying process suitable for achieving the best cavities performances.

Investigación de las características de adherencia sobre matrices de embutición de acero f-1110, y análisis mediante ensayos de emisión acústica, de recubrimientos de níquel-óxidos y carburos cerámicos aplicados por proyección térmica, y de las carac

“…La implantación consiste en introducir átomos (iones de alta energía), proyectando partículas energéticas o bombardeando iones a baja presión acelerados que chocan contra la superficie del sustrato sólido En los procesos de combustión se utiliza la energía química de gases comburente y combustible para calentar el material a proyectar, figura 1.49, [16,20,25,112].…”

“…El cañón es alimentado con un flujo continuo de gas (Ar, H 2 , helio He, N 2 ) en un medio relativamente inerte el cual es ionizado por el arco DC y es comprimido y acelerado por el cañón, de tal forma que sufriendo una expansión volumétrica sale como un flujo gaseoso o chorro de plasma, a través de una tobera a altas velocidades y temperaturas > 9727 ºC. Luego el material de capa es introducido en forma de polvo o de alambre en el chorro de plasma donde es fundido y acelerado hacia el sustrato, según un proceso de rápida solidificación las partículas que impactan a altas velocidades absolutas (200 -500 m/s), van formando un recubrimiento con excelentes características de adherencia, cohesión, densidad interna y espesores a partir de 0,3 -6 mm, dependiendo de los materiales de la capa o recubrimiento y del sustrato [16,21,23,25,27,39,48,54,60,112,114]. Figura 1.55.…”

“…La llama es la fuente de calor generada en el aire (ambiente) en los procesos de combustión [20,112], en el caso de la proyección térmica por llama la pistola, según su tipo regula la presión y el caudal de una mezcla de e.) El Tratamiento de Post-Proyección.…”