5-7 oct.2003 1 DSM/DAPNIA/SACM / Journées Accélérateurs SFP S. Berry Résultats récents en R&D Supra. HF Contamination en hydrogène près de la surface pour diverses conditions électrochimiques Variations des mesures de RRR avec le traitement de surface : effet d’inhomogénéité du matériau ou diffusion des impuretés aux joints de grains ? Technique de réplique et approche topologique, deux outils consacrés à une meilleure caractérisation de la morphologie de surface à l'égard de l’augmentation du champ magnétique sur des cavités supraconductrices à l'emplacement du quench
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5-7 oct.2003 1DSM/DAPNIA/SACM / Journées Accélérateurs SFP S. Berry
Résultats récents en R&D Supra. HFContamination en hydrogène près de la surface pour
diverses conditions électrochimiques
Variations des mesures de RRR avec le traitement de
surface : effet d’inhomogénéité du matériau ou diffusion
des impuretés aux joints de grains ?
Technique de réplique et approche topologique, deux
outils consacrés à une meilleure caractérisation de la
morphologie de surface à l'égard de l’augmentation du
champ magnétique sur des cavités supraconductrices à
l'emplacement du quench
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Plan de la présentation
Situation Origine du quench ?Pourquoi la morphologie de surface ?Procédé de prise d’empreinte (réplique)
Carte de température Marquage de la surface externe de la cavité Alignement de la cavité sur les supports Repérage de la zone du quench sur la surface interne Photos inversées avec bille et report de la zone chaude Dépôt du polymère
Mesure de la morphologie de surface Paramètres classiques de rugosité Modèle des structures convexes conformes équivalentes Échantillons : validation de l’acquisition et de l’analyse Premiers résultats sur cavité
Calculs d’augmentation du champ magnétiqueConclusions et perspectives
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Situation
Une instabilité thermomagnétique ("quench") initiée par un défaut localisé est à l'origine de cette limitation alors qu'une valeur de 55 MV/m est théoriquement envisageable.
Afin de comprendre et d'améliorer la position du quench sur la caractéristique Q0(Eacc), nous voulons savoir si le quench observé dans les cavités supraconductrice en niobium peut être lié à des défauts morphologiques.
structure granulaire du Nb révélée. NB: axe Z amplifié
Acquisition et analyse au LMS de Besançon puis au LECA de Saclay. Même précision sur les mêmes échantillons (par. clas. et abc écarts<10%).Qualification hiérarchique des état de surface par l’analyse topologique.
1 µm1000 µm
éch. recuits
FNP
FNS
EP
1024 steps square Not annealed Not annealed Not annealed Annealed Annealed Annealed Therm. Treat.Step length Parameter FNS FNP EP FNS FNP EP Surf. Treat.1 micron Ra (µm) 4,8 2,1 0,7 2,8 2,2 0,71 micron c (µm) 35,7 73,3 13,0 15,0 11,5 9,49 microns Ra (µm) 9,4 2,2 0,8 40,8 5,3 0,89 microns c (µm) 185,4 269,0 57,5 300,6 77,2 63,2
Échantillons : validation de l’acquisition et de l’analyse
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Analyse similaire sur des surfaces de référence dans la cavité (loin du point chaud) :
Zone du quench
Carré de 600 pas Hors de la soudure Sur la soudure
Longueur du pas Paramètre FNP FNP
10 microns Ra (µm) 6,1 ± 1,8 60,6 ± 23,4
10 microns c (µm) 96,5 ± 3,6 354,3 ± 7,2
Premiers résultats sur cavité
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Grain proéminent (20µm), long (2mm) et fin (200µm), perpendiculaire au champ magnétique
Direction champ magnétique
Direction soudure
Direction champ magnétique
Direction soudure
Après correction polynomiale MC
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Calculs d’augmentation du champ magnétiqueSchéma de la surface (infinie dans une direction)
Cas général : deux zones non saturée et saturée
Notre cas : F=L=1mm; H=1 et 10µm; R de 0.01à1µm, Saturée, (Hmax/H0)2-1~(R/H)-0.68, mesure de R et H =>calcul de
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Conclusions et perspectives
Nous avons développé de nouveaux outils (procédé et analyse) qui permettent de connaître la morphologie interne proche du quench (déterminé par la carte de température).
Applicables à d’autres objetsObservation d’un grain long et mince perpendiculaire au champ magnétique:
bon candidat pour une relation entre une irrégularité locale de surface et le quench.
Plus de données sont nécessaires à venir autres cavités FNP / EP
A venir aussi : des mesures sur des cavités sans soudure Nb hydro-formée et revêtue Nb(massif)/Cu
Cette irrégularité locale est-elle en relation avec la soudure ? Si cette observation est régulièrement confirmée, elle pourrait avoir de
grandes conséquences sur le procédé de préparation des cavités.
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