[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EP1955404A1 - Method for production of hollow bodies for resonators - Google Patents

Method for production of hollow bodies for resonators

Info

Publication number
EP1955404A1
EP1955404A1 EP06818910A EP06818910A EP1955404A1 EP 1955404 A1 EP1955404 A1 EP 1955404A1 EP 06818910 A EP06818910 A EP 06818910A EP 06818910 A EP06818910 A EP 06818910A EP 1955404 A1 EP1955404 A1 EP 1955404A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cells
joining
substrate
hollow
sides
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP06818910A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1955404B1 (en
Inventor
Xenia Singer
Waldemar Singer
Johannes Schwellenbach
Michael Pekeler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Elektronen Synchrotron DESY
Original Assignee
Deutsches Elektronen Synchrotron DESY
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Elektronen Synchrotron DESY filed Critical Deutsches Elektronen Synchrotron DESY
Publication of EP1955404A1 publication Critical patent/EP1955404A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1955404B1 publication Critical patent/EP1955404B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/14Vacuum chambers
    • H05H7/18Cavities; Resonators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
    • H01P11/008Manufacturing resonators

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing hollow bodies, in particular for high-frequency resonators.
  • High frequency resonators comprising a plurality of hollow bodies are particularly used in particle accelerators which use electric fields to accelerate charged particles to high energies.
  • high-frequency resonators also called cavity resonators
  • an electromagnetic wave is excited, which accelerates charged particles along the resonator axis.
  • the thus accelerated particle experiences a maximum possible energy gain when it passes through the resonator with respect to the phase and the high-frequency field so that it is located in the middle of a cavity cell just when the electric field strength reaches its maximum there.
  • the cavity cell length and the frequency are adjusted so that the particles in each cell experience the same energy gain.
  • superconducting resonators for the provision of large field strengths have the advantage that far less energy has to be expended due to the very low high-frequency resistance.
  • the sheets used in the two methods known in the art are coated with or consist entirely of a suitable superconducting material.
  • the material is further treated in a conventional manner in order to obtain a surface with the lowest possible roughness, since roughening of the surface generally occurs when forming a polycrystalline material.
  • the inner surface should be free of impurities and foreign particles. Because surface defects are u.a. responsible for causing the superconductivity to collapse, because the currents circulating in the surface layer of the superconductor, which prevent an external magnetic field from penetrating into the interior (Meissner-Ochsenfeld effect), are interrupted. Finally, a rough surface causes locally very high field strengths occur, which is also undesirable.
  • a common method of surface treatment is a chemical (pickling) process with an acid mixture called BCP (Buffered Chemical Polishing), wherein HF (48%), HNO 3 (65%) and H 3 PO 4 (85%) in a ratio of 1: 1: 2.
  • BCP Bitered Chemical Polishing
  • HF 48%
  • HNO 3 65%
  • H 3 PO 4 85%
  • EP electro polishing
  • By electropolishing a very smooth surface is achieved even with polycrystalline material, so that in the case of hollow bodies made of polycrystalline niobium by means of electropolishing a roughness of 250 nm can be achieved.
  • a substrate with a monocrystalline region is provided.
  • superconducting material is understood as meaning a material which has superconducting properties under suitable ambient conditions and below a critical temperature, thus abruptly losing its electrical resistance and displacing subcritical magnetic fields from its interior he is easily accessible.
  • At least one cut surface is defined by the substrate, and in a subsequent third step markings are applied to both sides of the cut surface.
  • these markers are stamped or embossed because superconducting materials are metals that have a hard surface.
  • the markings are designed such that adjacent areas in the substrate can be identified again after a separation and their original orientation can be restored to one another.
  • the markings are preferably mounted on the outer surface or on the peripheral surface of the discs.
  • two slices are made by cutting along the cut surface, and the slices are further cut out of the substrate so as to have only single crystalline material.
  • the discs are about 5 mm thick and have a diameter or extension in the plane of the cut surface of 200 mm.
  • the disks are transformed into half-cells, wherein the half-cells have a joining surface. These joining surfaces serve to be able to join two half cells together.
  • the half-cells furthermore have a termination surface running parallel to the joining surface, which makes it possible for the half-cell also to be connected to a further half-cell on the side opposite the joining surface.
  • the forming is preferably carried out by pressing, deep drawing and optionally rolling, which are known metal processing techniques.
  • the area of the disc may have previously been enlarged in this regard, which is also possible with the aid of the already mentioned techniques.
  • a preferred embodiment involves creating a hollow truncated cone having two parallel open end surfaces. Furthermore, the half-cells are preferably shaped rotationally symmetrical, so that half-cells can be connected as easily as possible.
  • the forming can also take place in such a way that the production of a hollow cone by deep drawing or pressing against a mold is included, wherein in a further preferred ⁇ us accommodationssform the largest diameter of the hollow cone is greater than or equal to the outer diameter of the half cell. This makes it possible to bring the cone later with the least possible number of processing steps to the desired shape and size of the half-cell, without the single-crystal structure is lost.
  • a disk before, for example, a hollow cone or a truncated cone to be formed, to be converted into a disk by means of rolling or pressing, which faces the original disk has enlarged diameter. This makes it possible to form monocrystalline half-cells of the desired size even from slices derived from a small-diameter ingot.
  • the half-cells are joined together to form hollow bodies, wherein the joining surfaces lie against one another and the markings on both sides of the joining surface are oriented relative to each other, as on both sides of the cut surfaces.
  • the surfaces to be joined can be cleaned shortly before joining, which is preferably done with a chemical pickling treatment (with BCP).
  • the joining is (mbar ⁇ 10 ⁇ 4) by electron beam welding in a high vacuum and preferably carried out optionally at a defined residual gas composition.
  • This technique has a high power density so that components can be welded with a smooth seam that is 5 to 7 mm wide, as it results in a localized energy input.
  • the joining and / or closing surfaces are chemically treated. This is preferably carried out by a pickling treatment, in particular with BCP (1: 1: 2). This avoids that foreign material is introduced into the material in the region of the weld. The hollow body is subsequently heat treated. As a result, remaining defects and the joints are annealed, the hydrogen contained in the material is expelled and the RRR value, which describes the purity of the niobium preferably used, is thus increased.
  • a preferred embodiment of the heat treatment ⁇ mank in the case of an existing niobium hollow body comprises a first heating step of 400 0 C to 500 0 C for 2 to 6 hours and a second heating step of 75O 0 C and 85O 0 C, preferably from 750 0 C to 800 0 C.
  • the aim of the first heating step is to reduce the stresses created by the transformations and to eliminate newly formed nuclei.
  • the second heating step serves to remove existing hydrogen from the material and to relax the entire hollow body.
  • the single crystal is retained since nucleation nuclei have been previously eliminated, so that grain growth by the heat treatment can not occur.
  • the heat treatment is dependent on the degree of deformation ⁇ of the material, which in the preferred embodiment with niobium is about 40%.
  • the degree of deformation ⁇ of a material is understood in this context to mean the percentage of the deformation.
  • the degree of deformation ⁇ is calculated to
  • a monocrystalline resonator comprising monocrystalline hollow bodies or half-cells.
  • Such single-crystal resonators have excellent electrical properties. par-
  • the monocrystalline surface layer of the superconductor niobium
  • significantly lower roughnesses, in particular of the inner surface can be achieved, which are 25 nm in the case of a final BCP treatment. This means an improvement by a factor of 10 compared to comparable polycrystalline material after a more expensive after-treatment.
  • the hollow bodies are always connected to hollow bodies produced from adjacent slices of the raw material, wherein the markings adjacent to the end surfaces are associated with one another as on both sides of the cut surface. This ensures that the monocrystalline structure is maintained even between adjacent hollow bodies.
  • the surface of the resonator is treated. This is preferred by a chemical Procedure made with BCP (1: 1: 2). In principle, the chemical process can be carried out before or after the joining. It is very important to prepare an inner surface of the resonator hollow body so that it is free of impurities and foreign particles to produce high electric fields without losses. This occurs subsequent to or even without a prior heat treatment with a standard chemical or electrical process.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a substrate with a monocrystalline region and fixed cut surfaces
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of slices made by cutting along the cut surface
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a half-cell made of a disc by forming
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of slices made by cutting along the cut surface
  • 4B is a cross-sectional view of a disc which has been made to a suitable size by reshaping
  • FIG. 4C is a cross-sectional view of a cone made from a disc by forming
  • Fig. 5 is a cross-sectional view of a hollow body of two assembled half-cells
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of a resonator composed of a plurality of hollow bodies.
  • a substrate 1 with a monocrystalline region (hatched) is shown, which is provided for the production of hollow bodies for resonators.
  • three adjacent cut surfaces 2, 2 ⁇ 2 > ⁇ which run through the substrate 1, set.
  • markings 3 and 3 ⁇ are mounted on the surface of the substrate 1, which is preferably realized by punching or embossing.
  • the markings 3, 3 ⁇ are designed so that they are still visible after forming.
  • One of the cut surfaces 2, 2 ⁇ , 2 ⁇ can also form an end of the substrate 1, so that only two of the cut surfaces must be defined.
  • 2 ⁇ 2 yx and discs 4 and 4 are formed by cutting along the predetermined cut surfaces 2, manufactured ⁇ (see Fig. 2), the discs 4, 4 ⁇ completely from the monocrystalline region have been removed.
  • the latter means that the disks 4, 4 ⁇ comprise only monocrystalline material and possibly existing polycrystalline or amorphous regions are separated.
  • the markings 3, 3 ⁇ are punched or embossed, since the material is preferably a metal having a hard surface.
  • the Markings 3, 3 ⁇ are designed such that in the substrate 1 adjacent areas can be identified again after a separation and their original orientation can be restored to each other.
  • Both disks 4 and 4 * are approximately 5 mm thick in this preferred embodiment and, since they preferably come from a cylindrical single crystal, have a diameter of 200 mm. In the case of a non-cylindrical single-crystal region, the disks 4 and 4 ⁇ have an extension in the plane of the cutting surfaces 2, 2 ⁇ 2 ⁇ X of 200 mm.
  • a first possibility for the following step of -Vmformens the disc 4 is shown to a half-cell 5.
  • the forming of the disc 4 is preferably carried out by pressing, deep drawing and optionally rolling, wherein the half-cell 5 shown in cross-section in Fig. 3 and a half-cell 5 shown in Fig. 5 in cross-section 5 ⁇ are formed accordingly.
  • a forming intermediate step in which the surface of the disc is first increased and / or the creation of a hollow truncated cone with two parallel open end faces, is possible.
  • the half-cell 5 also has a joining surface 6 and a closing surface 7. In this case, the joining surface 6 and the end surface 7 preferably run parallel to one another.
  • the marker 3 is mounted on the disc 4 so that it is still visible after forming a disc 4 to a half-cell 5.
  • the forming includes the creation of a hollow cone by deep drawing or pressing, wherein the pressing takes place against a negative mold. It is possible that the discs 4, 4 ', which initially have a diameter a, before forming, for example, a cone or a truncated cone are first converted by means of rolling or pressing to discs 4, which have a diameter b which is greater than a. This makes it possible, even from discs 4, 4 ⁇ derived from an ingot having a small diameter, half-cells 5, 5 ⁇ of the desired size to form. The largest diameter c of the hollow cone after forming is greater than or equal to the outer diameter of the half-cell 5. This makes it possible to bring the hollow cone with the smallest possible number of processing steps to the desired shape and size of the later half-cell 5, without the monocrystalline properties the material is lost.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of a hollow body 8 which has been assembled from two half cells 5 and 5 ⁇ with markings 3 and 3 ⁇ along the two joining surfaces 6 and 6 x , preferably by electron beam welding under high vacuum ( ⁇ ICT 4 mbar). and further preferably occurs at a defined residual gas composition.
  • ⁇ ICT 4 mbar electron beam welding under high vacuum
  • the half-cells 5 and 5 ⁇ can be welded with a smooth seam, which is 5 to 7 mm wide, with only a localized energy input.
  • this technique ensures that the weld is absolutely tight.
  • the joining surfaces 6 and ⁇ ⁇ of two half-cells 5 and 5 ⁇ have been joined together such that the half cells are arranged 5 and 5 ⁇ from originally adjacent in the substrate 1 disks 4 and 4 ⁇ next to each other, wherein the ⁇ to the Fügef ⁇ ambaen 6 and 6 adjacent Markers 3 and 3 ⁇ are arranged to each other, as was the case on both sides of the cut surface 2 between the discs 4 and 4 ⁇ .
  • the ⁇ of the assembled half-cells 5 and 5 existing hollow body 8 has two mutually substantially parallel standing CAULK terminal areas 7 and 7 on ⁇ .
  • the ⁇ from the half-cells 5, 5 hollow body 8 is produced over the entire volume, including in the region of the former the joining surfaces 6, 6 single crystals ⁇ from linem material so that it has good electrical properties and flows in the surface layer of the superconductor (niobium) circulating currents, which prevent an external magnetic field from penetrating into the interior, whereby the superconductivity is disturbed.
  • the superconductor niobium
  • the joining surfaces 6 and 6 ⁇ and / or end surfaces 7 and 7 ⁇ are cleaned before joining. These surfaces are first rinsed and treated in an ultrasonic bath, then preferably by a chemical process with BCP (1: 1: 2) pickled to remove contaminants in this area, rinsed again with ultrapure water and finally dried in a clean room.
  • a special heat treatment of the hollow body 8 takes place, which is a heating for a period of two to six hours at 400 0 C to 500 ° C and then heating for a period of one to three hours at 750 0 C to 850 0 C, preferably 750 ° to 800 ° C comprises.
  • the goal of the first heating step is to break down the stresses created by the transformations and eliminate newly formed nuclei 1 .
  • the second heating step serves to remove existing hydrogen from the material and to relax the entire hollow body.
  • the monocrystalline hollow bodies 8 thus produced have excellent electrical properties, in which circulating currents are present in the monocrystalline surface layer of the superconductor (niobium), which prevent an external magnetic field from penetrating into the interior, whereby a superconductivity is not disturbed.
  • the monocrystalline material significantly lower roughness in particular the inner Surface at 25 nm in the case of a final BCP treatment.
  • Fig. 6 shows a plurality of hollow bodies 8, 8 ⁇ , S x ⁇ which have been prepared according to the method described above and analogous to the addition of two half-cells 5 and 5 ⁇ to a hollow body 8 at their end surfaces 7 ⁇ 7 ⁇ > , 7 > ⁇ , 7 ⁇ >> have been joined together, preferably also by electron beam welding.
  • the markings 3, 3 ⁇ 3 ⁇ ⁇ 3 ⁇ ⁇ 3 ⁇ ⁇ 3 ⁇ adjacent to the end faces 7, 1 ⁇ 7 ⁇ ⁇ 7 ⁇ ⁇ 7 ⁇ ⁇ 7 ⁇ > x are arranged relative to one another, as on Both sides of the cut surfaces 2 and 2 ⁇ between the discs 4, 4 ⁇ from which the corresponding half-cells were produced.
  • the resonator 9 produced by assembling a plurality of hollow bodies 8, 8 ⁇ , 8 ⁇ can be polished, preferably by a chemical process with BCP (1: 1: 2).
  • a single-crystal resonator 9 having improved electrical properties can be produced. These have the effect of significantly improving the quality of superconductivity under suitable environmental conditions, such as a suitable temperature. Furthermore, the advantage lies in the use of a monocrystalline resonator 9 The fact that a much better surface quality (smoothness) can be achieved even by the simple chemical pickling process, even compared to electropolishing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

A method for production of hollow bodies (8), in particular for radio-frequency resonators, is illustrated and described. The object of producing hollow bodies or a resonator which have or has improved characteristics is achieved by a method having the following steps: provision of a substrate having a monocrystalline area, definition of a slice surface through the substrate, fitting of markings (3, 3') on both sides of the slice surface, production of two wafers by cutting along the slice surface, with the wafers being completely removed from the monocrystalline area, forming of the wafers into half-cells (5, 5'), with the half-cells having a joint surface (6, 6'), and joining of the half-cells together to form a hollow body (8), with the joint surfaces resting on one another and with the markings on the half-cells being oriented with respect to one another on both sides of the joint surface as on both sides of the slice surfaces.

Description

Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern für Resonatoren Process for producing hollow bodies for resonators
Die vorliegende .Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern insbesondere für Hochfrequenzresonatoren.The present invention relates to a process for producing hollow bodies, in particular for high-frequency resonators.
Hochfrequenzresonatoren, die eine Vielzahl von Hohlkörpern umfassen, werden insbesondere bei Teilchenbeschleunigern eingesetzt, die elektrische Felder dazu verwenden, um geladene Teilchen auf hohe Energien zu beschleunigen.High frequency resonators comprising a plurality of hollow bodies are particularly used in particle accelerators which use electric fields to accelerate charged particles to high energies.
In solchen Hochfrequenzresonatoren, auch Hohlraumresonatoren genannt, wird eine elektromagnetische Welle angeregt, die geladene Teilchen entlang der Resonatorachse beschleunigt . Das auf diese Weise beschleunigte Teilchen erfährt einen maximal möglichen Energiegewinn, wenn es den Resonator bezüglich der Phase und des Hochfrequenzfeldes so durchfliegt, dass es sich genau dann in der Mitte einer Hohlraumzelle befindet, wenn die elektrische Feldstärke dort ihr Maximum erreicht. Hierbei sind die Hohlraumzellenlänge und die Frequenz so angepasst, dass die Teilchen in jeder Zelle den gleichen Energiegewinn erfahren. Dabei haben supraleitende Resonatoren für die Bereitstellung großer Feldstärken den Vorteil, dass aufgrund des sehr geringen Hochfrequenzwiderstandes weit weniger Energie aufgewendet werden muss.In such high-frequency resonators, also called cavity resonators, an electromagnetic wave is excited, which accelerates charged particles along the resonator axis. The thus accelerated particle experiences a maximum possible energy gain when it passes through the resonator with respect to the phase and the high-frequency field so that it is located in the middle of a cavity cell just when the electric field strength reaches its maximum there. Here, the cavity cell length and the frequency are adjusted so that the particles in each cell experience the same energy gain. In this case, superconducting resonators for the provision of large field strengths have the advantage that far less energy has to be expended due to the very low high-frequency resistance.
Eine Methode zur Resonatorherstellung war es lange Zeit, die aus einem polykristallinen Niob-Blech mittels Tiefziehen hergestellten sogenannten Halbhohlkörper miteinander durch Elek- tronenstrahlschweißen zu verbinden. Aus der DE 37 22 745 Al ist außerdem ein Verfahren, bei dem Halbzellen aus beschichteten Blechen verbunden werden bekannt. Des Weiteren offenbart dieses Dokument einen danach hergestellten Resonator und insbesondere einen supraleitenden Hochfrequenz-Resonator aus Ni- ob, der mit Kupfer beschichtet ist. Ferner offenbart die US 5,500,995, mehrzellige Hohlraumresonatoren ohne Schweißnähte zu produzieren, indem auf eine formgebende, entfernbare Substanz, die als Unterlage dient, das gewünschte Material mittels Spinning-Technik aufgebracht und entsprechend verformt wird und die formgebende Substanz anschließend wieder entfernt wird.For a long time one method for resonator production was to connect the so-called semi-hollow bodies, which were produced from a polycrystalline niobium sheet by deep-drawing, to one another by electron beam welding. From DE 37 22 745 Al also a method in which half-cells are made of coated sheets known. Further, this document discloses a resonator fabricated thereafter, and more particularly, a superconducting high frequency resonator made of Ni coated with copper. Furthermore, US Pat. No. 5,500,995 discloses producing multicellular cavity resonators without welding seams by applying and deforming the desired material by means of a spinning technique on a forming, removable substance which serves as a substrate, and then subsequently removing the forming substance.
Die bei den beiden aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren verwendeten Bleche sind mit einem geeigneten supraleitenden Material beschichtet oder bestehen vollständig aus diesem. Ein bevorzugtes Material ist hierbei das supraleitende Niob, da es zum einen sehr gut bearbeitet werden kann und zum anderen eine hohe kritische Temperatur Tc = 9,2 K und ein hohes kritisches Magnetfeld Hc ≡ 200 mT (Temperatur bzw. Magnetfeld, oberhalb derer die Supraleitung zusammenbricht) besitzt.The sheets used in the two methods known in the art are coated with or consist entirely of a suitable superconducting material. A preferred material in this case is the superconducting niobium, since it can be processed very well on the one hand and on the other a high critical temperature T c = 9.2 K and a high critical magnetic field H c ≡ 200 mT (temperature or magnetic field, above that the superconductivity breaks down).
Nach dem Umformen wird das Material in herkömmlicher Weise weiterbehandelt, um eine Oberfläche mit möglichst geringer Rauhigkeit zu erhalten, da es beim Umformen eines polykristallinen Material generell zu einer Aufrauung der Oberfläche kommt. Außerdem soll die innere Oberfläche frei von Verunreinigungen und Fremdpartikeln sein. Denn Oberflächendefekte sind u.a. dafür verantwortlich, dass die Supraleitung zusammenbricht, da die in der Oberflächenschicht des Supraleiters zirkulierenden Ströme, die ein äußeres Magnetfeld daran hindern, ins Innere einzudringen (Meißner-Ochsenfeld-Effekt) , unterbrochen werden. Schließlich führt eine raue Oberfläche dazu, dass hier lokal sehr hohe Feldstärken auftreten, was ebenfalls unerwünscht ist.After forming, the material is further treated in a conventional manner in order to obtain a surface with the lowest possible roughness, since roughening of the surface generally occurs when forming a polycrystalline material. In addition, the inner surface should be free of impurities and foreign particles. Because surface defects are u.a. responsible for causing the superconductivity to collapse, because the currents circulating in the surface layer of the superconductor, which prevent an external magnetic field from penetrating into the interior (Meissner-Ochsenfeld effect), are interrupted. Finally, a rough surface causes locally very high field strengths occur, which is also undesirable.
Eine übliche Methode zur Oberflächenbehandlung ist ein chemisches (Beiz-) Verfahren mit einer Säuremischung, BCP genannt (Buffered Chemical Polishing) , wobei HF (48%), HNO3 (65%) und H3PO4 (85%) in einem Verhältnis von 1:1:2 verwendet werden. Da die Korngrenzen von polykristallinem Material jedoch stärker angegriffen werden als das Material der Körner selbst, liegt nach dieser Behandlung immer noch eine relativ raue Oberfläche vor. Außerdem ist diese Methode vergleichsweise zeitaufwendig. Eine Methode, die bessere Ergebnisse liefert, ist das Elektro- polieren ("EP"), wobei HF und H2SO4 im Verhältnis 1:9 verwendet werden und ein elektrisches Feld angelegt wird. Durch das Elektropolieren wird eine sehr glatte Oberfläche auch bei polykristallinem Material erreicht, sodass im Falle von Hohlkörpern aus polykristallinem Niob mittels des Elektropolierens eine Rauhigkeit von 250 nm erreicht werden kann.A common method of surface treatment is a chemical (pickling) process with an acid mixture called BCP (Buffered Chemical Polishing), wherein HF (48%), HNO 3 (65%) and H 3 PO 4 (85%) in a ratio of 1: 1: 2. There However, the grain boundaries of polycrystalline material are attacked more than the material of the grains themselves, is still a relatively rough surface after this treatment. In addition, this method is relatively time consuming. One method that gives better results is electro polishing ("EP") using HF and H 2 SO 4 in the ratio 1: 9 and applying an electric field. By electropolishing a very smooth surface is achieved even with polycrystalline material, so that in the case of hollow bodies made of polycrystalline niobium by means of electropolishing a roughness of 250 nm can be achieved.
Da die Supraleitung an den Korngrenzen eines polykristallinen Materials gestört wird, wurden in neuerer Zeit Versuche bezüglich der Verwendbarkeit von Niob-Ingots (Residual Resitivity Ratio RRR > 250) zur Produktion von Halbzellen mit positivem Ergebnis durchgeführt (P. Kneisel, G. R. Myeni, G. Ciovati, J. Sekutowicz und T. Carneiro; Preliminary Results From Single Crystals and Very Large Crystal Niobium Cavities; Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference, Knoxville, Tennessee, USA) . Hierbei sind zur Herstellung eines kleinen Hohlraumresonators zwei Scheiben mittels einer Drahterodiermaschine aus einem grobkristallinen Niob-Ingot geschnitten und dann durch Tiefziehen in die gewünschte Form gebracht worden, ohne dass die kristallinen Eigenschaften verändert worden sind; Auch hier kam es jedoch an den Stellen, an denen die umgeformten kristallinen Scheiben zu einem Hohlkörper zusammengefügt wurden, zu Defektstellen.Since the superconductivity at the grain boundaries of a polycrystalline material is disturbed, more recently, experiments have been conducted on the usability of niobium ingots (Residual Resistance Ratio RRR> 250) for the production of half-cells with a positive result (P. Kneisel, GR Myeni, G. Ciovati, J. Sekutowicz and T. Carneiro, Preliminary Results From Single Crystals and Very Large Crystal Niobium Cavities, Proceedings of the 2005 Particle Accelerator Conference, Knoxville, Tennessee, USA). In this case, two slices were cut by means of a wire erosion machine from a coarse-crystalline niobium ingot to produce a small cavity resonator and then brought by deep drawing in the desired shape, without the crystalline properties have been changed; Here, too, however, it came at the points where the transformed crystalline discs were assembled into a hollow body, to defect sites.
Zusätzlich zu der möglichst defektfreien Kristallstruktur in den Hohlraumresonatoren, ist es für die Qualität supraleitender Hohlraumresonatoren sehr wichtig, dass auch an den Verbindungstellen keine Supraleitungsverluste auftreten. Ein weiterer Faktor, der sich störend auf die Supraleitung auswirkt, ist Wasserstoff, der im supraleitenden Material eingelagert ist. Dieses Problem wird herkömmlicherweise dadurch gelöst, dass eine Wärmebehandlung durchgeführt wird.In addition to the defect-free crystal structure in the cavity resonators, it is very important for the quality of superconducting cavity resonators that no superconducting losses occur at the joints. Another factor that interferes with superconductivity is hydrogen, which is incorporated in the superconducting material. This problem is conventionally solved by performing a heat treatment.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die hergestellten Hohlkörper bzw. der gesamte Resonator verbesserte elektrische Eigenschaften aufweisen.Starting from the prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a method in which the hollow body produced or the entire resonator have improved electrical properties.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst mit den folgenden Schritten:This object is achieved by a method with the following steps:
Bereitstellen eines Substrats mit einem einkristallinen Bereich,Providing a substrate having a monocrystalline region,
Festlegen einer Schnittfläche durch das Substrat,Defining a cut surface through the substrate,
- Anbringen von Markierungen beidseitig der Schnittfläche,- applying markings on both sides of the cut surface,
Herstellen von zwei Scheiben durch Schneiden entlang der Schnittfläche, wobei die Scheiben vollständig dem einkristallinen Bereich entnommen sind,Producing two slices by cutting along the cut surface, wherein the slices are completely removed from the monocrystalline region,
Umformen der Scheiben zu Halbzellen, wobei die Halbzellen eine Fügefläche aufweisen,Forming the slices into half-cells, wherein the half-cells have a joining surface,
Zusammenfügen der Halbzellen zu einem Hohlkörper, wobei die Fügeflächen aneinander anliegen und wobei die Markierungen auf den Halbzellen auf beiden Seiten der Fügefläche so zueinander orientiert sind, wie auf beiden Seiten der Schnittflächen.Joining the half-cells to a hollow body, wherein the joining surfaces abut each other and wherein the markings on the half-cells are oriented on both sides of the joining surface to each other, as on both sides of the cut surfaces.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Schritt ein Substrat mit einkristallinem Bereich bereitge- stellt, welcher in einer bevorzugten Ausführungsform aus supraleitendem Material ist. Ein bevorzugtes Material ist hierbei supraleitendes Niob, da es sehr gut formbar ist und außerdem eine hohe kritische Temperatur Tc = 9,2 K und ein hohes kritisches Magnetfeld Hc = 200 mT besitzt. Unter „supraleitendem" Material wird in diesem Zusammenhang ein Material verstanden, das bei geeigneten Umgebungsbedingungen und unterhalb einer kritischen Temperatur supraleitende Eigenschaften hat, also sprunghaft seinen elektrischen Widerstand verliert und unterkritische Magnetfelder aus seinem Inneren verdrängt. Ferner ist der einkristalline Bereich bevorzugt zylindrisch geformt, damit er leicht zugänglich ist.In the method according to the invention, in a first step, a substrate with a monocrystalline region is provided. represents, which is in a preferred embodiment of superconducting material. A preferred material here is superconducting niobium, since it is very readily moldable and also has a high critical temperature T c = 9.2 K and a high critical magnetic field H c = 200 mT. In this context, "superconducting" material is understood as meaning a material which has superconducting properties under suitable ambient conditions and below a critical temperature, thus abruptly losing its electrical resistance and displacing subcritical magnetic fields from its interior he is easily accessible.
In einem zweiten Schritt wird wenigstens eine Schnittfläche durch das Substrat festgelegt, und in einem anschließenden dritten Schritt werden beidseitig der Schnittfläche Markierungen angebracht. Bevorzugter Weise werden diese Markierungen gestanzt oder geprägt, da es sich bei supraleitenden Materialien um Metalle handelt, die eine harte Oberfläche besitzen. Die Markierungen sind derart ausgestaltet, dass in dem Substrat benachbarte Bereiche auch nach einer Trennung wieder identifiziert werden können und ihre ursprüngliche Orientierung zueinander wiederhergestellt werden kann. Die Markierungen sind dabei bevorzugter Weise auf der Außenfläche bzw. auf der Umfangsflache der Scheiben angebracht.In a second step, at least one cut surface is defined by the substrate, and in a subsequent third step markings are applied to both sides of the cut surface. Preferably, these markers are stamped or embossed because superconducting materials are metals that have a hard surface. The markings are designed such that adjacent areas in the substrate can be identified again after a separation and their original orientation can be restored to one another. The markings are preferably mounted on the outer surface or on the peripheral surface of the discs.
Nachdem die Markierungen angebracht worden sind, werden durch Schneiden entlang der Schnittfläche zwei Scheiben hergestellt, wobei die Scheiben ferner so aus dem Substrat geschnitten sind, dass sie lediglich einkristallines Material aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Scheiben ca. 5 mm dick und haben einen Durchmesser bzw. eine Ausdehnung in der Ebene der Schnittfläche von 200 mm. In einem sich anschließenden Schritt werden die Scheiben zu Halbzellen umgeformt, wobei die Halbzellen eine Fügefläche aufweisen. Diese Fügeflächen dienen dazu, zwei Halbzellen zusammenfügen zu können. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Halbzellen ferner eine parallel zur Fügefläche verlaufende Abschlussfläche, welche es ermöglicht, dass die Halbzelle auch auf der der Fügefläche gegenüberliegenden Seite mit einer weiteren Halbzelle verbunden werden kann.After the markings have been applied, two slices are made by cutting along the cut surface, and the slices are further cut out of the substrate so as to have only single crystalline material. In a preferred embodiment, the discs are about 5 mm thick and have a diameter or extension in the plane of the cut surface of 200 mm. In a subsequent step, the disks are transformed into half-cells, wherein the half-cells have a joining surface. These joining surfaces serve to be able to join two half cells together. In a preferred embodiment, the half-cells furthermore have a termination surface running parallel to the joining surface, which makes it possible for the half-cell also to be connected to a further half-cell on the side opposite the joining surface.
Das Umformen erfolgt bevorzugter Weise durch Drücken, Tiefziehen und gegebenenfalls Walzen, welches bekannte Metallverarbeitungstechniken sind. Die Fläche der Scheibe kann diesbezüglich zuvor vergrößert worden sein, was ebenfalls mit Hilfe der bereits erwähnten Techniken möglich ist.The forming is preferably carried out by pressing, deep drawing and optionally rolling, which are known metal processing techniques. The area of the disc may have previously been enlarged in this regard, which is also possible with the aid of the already mentioned techniques.
Bei der Umformung umfasst eine bevorzugte Ausführungsform die Erstellung eines hohlen Kegelstumpfs, welcher zwei parallele offene Endflächen hat. Ferner sind die Halbzellen bevorzugt rotationssymmetrisch geformt, damit Halbzellen möglichst einfach miteinander verbunden werden können.In forming, a preferred embodiment involves creating a hollow truncated cone having two parallel open end surfaces. Furthermore, the half-cells are preferably shaped rotationally symmetrical, so that half-cells can be connected as easily as possible.
Alternativ kann das Umformen auch in der Weise erfolgen, dass die Erstellung eines Hohlkegels durch Tiefziehen oder Drücken gegen eine Form umfasst ist, wobei in einer weiter bevorzugten Äusführungsform der größte Durchmesser des Hohlkegels größer oder gleich dem Außendurchmesser der Halbzelle ist. Dies ermöglicht es, den Kegel später mit einer möglichst geringen Anzahl an Bearbeitungsschritten auf die gewünschte Form und Größe der Halbzelle zu bringen, ohne dass die einkristalline Struktur verloren geht.Alternatively, the forming can also take place in such a way that the production of a hollow cone by deep drawing or pressing against a mold is included, wherein in a further preferred Äusführungsform the largest diameter of the hollow cone is greater than or equal to the outer diameter of the half cell. This makes it possible to bring the cone later with the least possible number of processing steps to the desired shape and size of the half-cell, without the single-crystal structure is lost.
Bei dem Umformungsschritt ist es möglich, dass eine Scheibe, bevor beispielsweise ein Hohlkegel oder ein Kegelstumpf geformt wird, mittels Walzen oder Drücken zu einer Scheibe umgeformt wird, die einen gegenüber der ursprünglichen Scheibe vergrößerten Durchmesser hat. Dies ermöglicht es, auch aus Scheiben, die aus einem Ingot mit einem kleinen Durchmesser stammen, einkristalline Halbzellen der gewünschten Größe zu formen.In the forming step, it is possible for a disk, before, for example, a hollow cone or a truncated cone to be formed, to be converted into a disk by means of rolling or pressing, which faces the original disk has enlarged diameter. This makes it possible to form monocrystalline half-cells of the desired size even from slices derived from a small-diameter ingot.
In einem weiteren Schritt des Verfahrens werden die Halbzellen zu Hohlkörpern zusammengefügt, wobei die Fügeflächen aneinander liegen und die Markierungen auf beiden Seiten der Fügefläche so zueinander orientiert sind, wie auf beiden Seiten der Schnittflächen. Dies bedeutet, dass aus den Scheiben hergestellte Halbzellen entlang der Fügeflächen so aneinander anliegen, wie dies im Substrat vor dem Schneiden der Schnittflächen der Fall war. Hierdurch wird die einkristalline Orientierung in beiden zu Hohlkörpern umgeformten Scheiben beibehalten.In a further step of the method, the half-cells are joined together to form hollow bodies, wherein the joining surfaces lie against one another and the markings on both sides of the joining surface are oriented relative to each other, as on both sides of the cut surfaces. This means that half cells produced from the slices abut each other along the joining surfaces, as was the case in the substrate prior to the cutting of the cut surfaces. As a result, the monocrystalline orientation is maintained in both disks converted into hollow bodies.
Wegen der Empfindlichkeit von hochreinem Niob gegenüber Verunreinigungen jeglicher Art können die zu fügenden Flächen kurz vor dem Fügen gereinigt werden, was bevorzugt mit einer chemischen Beizbehandlung (mit BCP) geschieht.Because of the sensitivity of high-purity niobium to impurities of any kind, the surfaces to be joined can be cleaned shortly before joining, which is preferably done with a chemical pickling treatment (with BCP).
Bevorzugt wird das Fügen durch Elektronenstrahlschweißen im Hochvakuum (< 10~4 mbar) und gegebenenfalls bei definierter Restgaszusammensetzung durchgeführt. Diese Technik weist eine hohe Leistungsdichte auf, sodass Bauteile mit einer glatten Naht verschweißt werden können, die 5 bis 7 mm breit ist, da es zu einem lokal begrenzten Energieeintrag kommt.The joining is (mbar <10 ~ 4) by electron beam welding in a high vacuum and preferably carried out optionally at a defined residual gas composition. This technique has a high power density so that components can be welded with a smooth seam that is 5 to 7 mm wide, as it results in a localized energy input.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Füge- und/oder Abschlussflächen chemisch behandelt. Dies wird bevorzugt durch eine Beizbehandlung, insbesondere mit BCP (1:1:2), durchgeführt. Hierdurch wird vermieden, dass Fremdmaterial im Bereich der Schweißnaht in das Material eingebracht wird. Der Hohlkörper wird im Anschluss wärmebehandelt. Hierdurch werden noch bestehende Defekte und die Fügestellen ausgeheilt, der im Material enthaltene Wasserstoff wird ausgetrieben und der RRR Wert, der die Reinheit des bevorzugter Weise verwendeten Niobs beschreibt, wird somit erhöht.In a preferred embodiment, the joining and / or closing surfaces are chemically treated. This is preferably carried out by a pickling treatment, in particular with BCP (1: 1: 2). This avoids that foreign material is introduced into the material in the region of the weld. The hollow body is subsequently heat treated. As a result, remaining defects and the joints are annealed, the hydrogen contained in the material is expelled and the RRR value, which describes the purity of the niobium preferably used, is thus increased.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Wärmebehandlung μmfasst im Falle eines aus Niob bestehenden Hohlkörpers einen ersten Aufheizungsschritt von 4000C bis 5000C für 2 bis 6 Stunden und einen zweiten Aufheizungsschritt von 75O0C bis 85O0C, bevorzugt 7500C bis 8000C. Das Ziel des ersten Aufheizungsschrittes ist es, die durch die Umformungen entstandenen Spannungen abzubauen und neu entstandene Kristallisationskeime zu eliminieren. Der zweite Aufheizungsschritt dient zur Entfernung vorhandenen Wasserstoffs aus dem Material und zur Relaxation des gesamten Hohlkörpers. Hierbei bleibt der Einkristall erhalten, da Kristallisationskeime zuvor eliminiert worden waren, sodass kein Kornwachstum durch die Wärmebehandlung auftreten kann.A preferred embodiment of the heat treatment μmfasst in the case of an existing niobium hollow body comprises a first heating step of 400 0 C to 500 0 C for 2 to 6 hours and a second heating step of 75O 0 C and 85O 0 C, preferably from 750 0 C to 800 0 C. The aim of the first heating step is to reduce the stresses created by the transformations and to eliminate newly formed nuclei. The second heating step serves to remove existing hydrogen from the material and to relax the entire hollow body. Hereby, the single crystal is retained since nucleation nuclei have been previously eliminated, so that grain growth by the heat treatment can not occur.
Die Wärmebehandlung ist abhängig von dem Verformungsgrad ε des Materials, welcher in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit Niob ca. 40% beträgt. Unter dem Verformungsgrad ε eines Materials wird in diesem Zusammenhang der prozentuale Anteil der Umformung verstanden. Der Verformungsgrad ε berechnet sich zuThe heat treatment is dependent on the degree of deformation ε of the material, which in the preferred embodiment with niobium is about 40%. The degree of deformation ε of a material is understood in this context to mean the percentage of the deformation. The degree of deformation ε is calculated to
wobei to die Dicke der unverformten Scheibe und t die Dicke der verformten Scheibe ist.where to is the thickness of the undeformed disk and t is the thickness of the deformed disk.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, einen einkristallinen Resonator herzustellen, der einkristalline Hohlkörper bzw. Halbzellen umfasst. Solche einkristallinen Resonatoren haben hervorragende elektrische Eigenschaften. Insbeson- dere sind auch in der einkristallinen Oberflächenschicht des Supraleiters (Niob) zirkulierende Ströme vorhanden, die ein äußeres Magnetfeld daran hindern, ins Innere einzudringen, wodurch eine Supraleitung nicht gestört wird. Zusätzlich können bei einkristallinem Material deutlich geringere Rauhigkeiten insbesondere der inneren Oberfläche erreicht werden, die im Fall von einer abschließenden BCP-Behandlung bei 25 nin liegen. Dies bedeutet eine Verbessung um einen Faktor 10 gegenüber vergleichbarem polykristallinem Material nach einer aufwendigeren Nachbehandlung.With the method according to the invention, it is possible to produce a monocrystalline resonator comprising monocrystalline hollow bodies or half-cells. Such single-crystal resonators have excellent electrical properties. par- In addition, there are also circulating currents in the monocrystalline surface layer of the superconductor (niobium) which prevent an external magnetic field from penetrating inside, whereby superconductivity is not disturbed. In addition, in the case of monocrystalline material, significantly lower roughnesses, in particular of the inner surface, can be achieved, which are 25 nm in the case of a final BCP treatment. This means an improvement by a factor of 10 compared to comparable polycrystalline material after a more expensive after-treatment.
Die obige Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gelöst mit den folgenden Schritten:The above object is further achieved by a method comprising the following steps:
Herstellen einer Vielzahl von Hohlkörpern gemäß einem der Ansprüche 2 bis 18 undManufacture of a plurality of hollow bodies according to one of claims 2 to 18 and
Fügen der Hohlkörper entlang der Abschlussflächen, wobei Halbzellen ursprünglich benachbarter Scheiben im Substrat verbunden werden und wobei die zu den Abschlussflächen benachbarten Markierungen so zueinander zugeordnet sind, wie auf beiden Seiten der Schnittfläche zwischen den Scheiben.Joining the hollow bodies along the end surfaces, wherein half cells of originally adjacent slices are joined in the substrate and wherein the adjacent to the end surfaces markings are associated with each other, as on both sides of the cut surface between the discs.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Vielzahl von Hohlkörpern hergestellt und diese anschließend entlang der Abschlussflächen zusammengefügt. Hierbei werden die Hohlkörper immer mit aus benachbarten Scheiben des Rohmaterials hergestellten Hohlkörpern verbunden, wobei die zu den Abschlussflächen benachbarten Markierungen so zueinander zugeordnet sind, wie auf beiden Seiten der Schnittfläche. Hierdurch wird gewährleistet, dass die einkristalline Struktur auch zwischen benachbarten Hohlkörpern erhalten bleibt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche des Resonators behandelt. Dies wird bevorzugt durch ein chemisches Verfahren mit BCP (1:1:2) gemacht. Grundsätzlich kann das chemische Verfahren vor oder nach dem Fügen durchgeführt werden. Es ist sehr wichtig, eine innere Oberfläche des Resonatorhohlkörpers derart zu präparieren, dass sie frei von Verunreinigungen und Fremdpartikeln ist, um hohe elektrische Felder ohne Verluste zu erzeugen. Dies geschieht im Anschluss an oder auch ohne eine zuvor erfolgte Wärmebehandlung mit einem chemischen oder elektrischen Standardverfahren.In the method according to the invention, first a multiplicity of hollow bodies are produced and these are then joined together along the end surfaces. In this case, the hollow bodies are always connected to hollow bodies produced from adjacent slices of the raw material, wherein the markings adjacent to the end surfaces are associated with one another as on both sides of the cut surface. This ensures that the monocrystalline structure is maintained even between adjacent hollow bodies. In a preferred embodiment, the surface of the resonator is treated. This is preferred by a chemical Procedure made with BCP (1: 1: 2). In principle, the chemical process can be carried out before or after the joining. It is very important to prepare an inner surface of the resonator hollow body so that it is free of impurities and foreign particles to produce high electric fields without losses. This occurs subsequent to or even without a prior heat treatment with a standard chemical or electrical process.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer lediglich eine bevorzugte Ausführungsform zeigenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigenIn the following, the present invention will be explained with reference to a drawing showing only a preferred embodiment. In the drawing show
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Substrats mit einem einkristallinen Bereich und festgelegten Schnittflächen,1 shows a cross-sectional view of a substrate with a monocrystalline region and fixed cut surfaces,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht von Scheiben, die durch Schneiden entlang der Schnittfläche hergestellt worden sind,FIG. 2 is a cross-sectional view of slices made by cutting along the cut surface; FIG.
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer aus einer Scheibe ' durch Umformen hergestellten Halbzelle,FIG. 3 is a cross-sectional view of a half-cell made of a disc by forming; FIG.
Fig. 4A eine Querschnittsansicht von Scheiben, die durch Schneiden entlang der Schnittfläche hergestellt worden sind,FIG. 4A is a cross-sectional view of slices made by cutting along the cut surface; FIG.
Fig. 4B eine Querschnittsansicht einer Scheibe, die durch Umformen auf eine geeignete Größe gebracht worden ist,4B is a cross-sectional view of a disc which has been made to a suitable size by reshaping;
Fig. 4C eine Querschnittsansicht eines aus einer Scheibe durch Umformen hergestellten Kegels, Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Hohlkörpers aus zwei zusammengefügten Halbzellen, und4C is a cross-sectional view of a cone made from a disc by forming, Fig. 5 is a cross-sectional view of a hollow body of two assembled half-cells, and
Fig. β eine Querschnittsansicht eines Resonators, der aus einer Vielzahl an Hohlkörpern zusammengefügt ist.Fig. 3 is a cross-sectional view of a resonator composed of a plurality of hollow bodies.
In den Figuren sind die Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.The figures show the steps of a preferred embodiment of the method according to the invention.
In Fig. 1 ist ein Substrat 1 mit einkristallinem Bereich (schraffiert) gezeigt, das zur Herstellung von Hohlkörpern für Resonatoren bereitgestellt wird. Der einkristalline Bereich hat vorzugsweise eine zylindrische Form, und das Material des Substrats ist bevorzugt aus Niob, da es gut bearbeitet werden kann und eine hohe kritische Temperatur Tc = 9,2 K und ein hohes kritisches Magnetfeld Hc ≤ 200 mT besitzt. Anschließend werden drei nebeneinander liegende Schnittflächen 2, 2\ 2, die durch das Substrat 1 verlaufen, festgelegt. Beidseitig der Schnittfläche 2y sind Markierungen 3 und 3λ auf der Oberfläche des Substrats 1 angebracht, was bevorzugt durch Stanzen oder Prägen realisiert wird. Die Markierungen 3, 3λ sind so ausgestaltet, dass sie nach einer Umformung noch sichtbar sind. Eine der Schnittflächen 2, 2λ, 2λλ kann auch ein Ende des Substrats 1 bilden, so dass nur zwei der Schnittflächen festgelegt werden müssen.In Fig. 1, a substrate 1 with a monocrystalline region (hatched) is shown, which is provided for the production of hollow bodies for resonators. The single-crystalline region is preferably in a cylindrical shape, and the material of the substrate is preferably niobium because it can be processed well and has a high critical temperature T c = 9.2 K and a high critical magnetic field H c ≦ 200 mT. Subsequently, three adjacent cut surfaces 2, 2 \ 2 > λ , which run through the substrate 1, set. On both sides of the cut surface 2 y markings 3 and 3 λ are mounted on the surface of the substrate 1, which is preferably realized by punching or embossing. The markings 3, 3 λ are designed so that they are still visible after forming. One of the cut surfaces 2, 2 λ , 2 λλ can also form an end of the substrate 1, so that only two of the cut surfaces must be defined.
Daraufhin werden durch Schneiden entlang der festgelegten Schnittflächen 2, 2λ und 2yx Scheiben 4 und 4λ hergestellt (siehe Fig. 2), wobei die Scheiben 4, 4λ vollständig dem einkristallinen Bereich entnommen sind. Letzteres bedeutet, dass die Scheiben 4, 4λ nur einkristallines Material umfassen und evtl. vorhandene polykristalline oder amorphe Bereiche abgetrennt werden. Bevorzugter Weise werden die Markierungen 3, 3λ gestanzt oder geprägt, da es sich bei dem Material bevorzugt um ein Metall handelt, das eine harte Oberfläche besitzt. Die Markierungen 3, 3Λ sind derart ausgestaltet, dass in dem Substrat 1 benachbarte Bereiche auch nach einer Trennung wieder identifiziert werden können und ihre ursprüngliche Orientierung zueinander wiederhergestellt werden kann.Then 2 λ 2 yx and discs 4 and 4 are formed by cutting along the predetermined cut surfaces 2, manufactured λ (see Fig. 2), the discs 4, 4 λ completely from the monocrystalline region have been removed. The latter means that the disks 4, 4 λ comprise only monocrystalline material and possibly existing polycrystalline or amorphous regions are separated. Preferably, the markings 3, 3 λ are punched or embossed, since the material is preferably a metal having a hard surface. The Markings 3, 3 Λ are designed such that in the substrate 1 adjacent areas can be identified again after a separation and their original orientation can be restored to each other.
Beide Scheiben 4 und 4 * sind bei dieser bevorzugten Ausführungsform ca. 5 mm dick und haben, da sie vorzugsweise aus einem zylindrischen Einkristall stammen, einen Durchmesser von 200 mm. Im Falle eines nicht-zylindrischen einkristallinen Bereichs haben die Scheiben 4 und 4 Λ eine Ausdehnung in der Ebene der Schnittflächen 2, 2\ 2λX von 200 mm.Both disks 4 and 4 * are approximately 5 mm thick in this preferred embodiment and, since they preferably come from a cylindrical single crystal, have a diameter of 200 mm. In the case of a non-cylindrical single-crystal region, the disks 4 and 4 Λ have an extension in the plane of the cutting surfaces 2, 2 \ 2 λX of 200 mm.
In Fig. 3 ist eine erste Möglichkeit für den folgenden Schritt des -Umformens der Scheibe 4 zu einer Halbzelle 5 dargestellt. Das Umformen der Scheibe 4 erfolgt bevorzugt durch Drücken, Tiefziehen und gegebenenfalls Walzen, wobei die in Fig. 3 im Querschnitt gezeigte Halbzelle 5 und eine in Fig. 5 im Querschnitt gezeigte Halbzelle 5Λ entsprechend gebildet werden. Auch ein Umformungszwischenschritt, bei dem die Fläche der Scheibe zunächst vergrößert wird und/oder die Erstellung eines hohlen Kegelstumpfes mit zwei parallelen offenen Endflächen, ist möglich. In bevorzugter Weise sind die Halbzellen 5, 5' rotationssymmetrisch. Die Halbzelle 5 weist ferner eine Fügefläche 6 und eine Abschlussfläche 7 auf. Dabei verlaufen die Fügefläche 6 und die Abschlussfläche 7 bevorzugt parallel zueinander. Die Markierung 3 ist so auf der Scheibe 4 angebracht, dass sie nach der Umformung einer Scheibe 4 zu einer Halbzelle 5 noch sichtbar ist.In Fig. 3, a first possibility for the following step of -Vmformens the disc 4 is shown to a half-cell 5. The forming of the disc 4 is preferably carried out by pressing, deep drawing and optionally rolling, wherein the half-cell 5 shown in cross-section in Fig. 3 and a half-cell 5 shown in Fig. 5 in cross-section 5 Λ are formed accordingly. Also, a forming intermediate step, in which the surface of the disc is first increased and / or the creation of a hollow truncated cone with two parallel open end faces, is possible. Preferably, the half-cells 5, 5 'are rotationally symmetric. The half-cell 5 also has a joining surface 6 and a closing surface 7. In this case, the joining surface 6 and the end surface 7 preferably run parallel to one another. The marker 3 is mounted on the disc 4 so that it is still visible after forming a disc 4 to a half-cell 5.
In Fig. 4 ist eine zweite Möglichkeit für das Umformen der Scheiben 4, 4' dargestellt. Hier umfasst das Umformen die Erstellung eines Hohlkegels durch Tiefziehen oder Drücken, wobei das Drücken gegen eine Negativform erfolgt. Dabei ist es möglich, dass die Scheiben 4, 4', die anfangs einen Durchmesser a haben, vor der Umformung zu beispielsweise einem Kegel oder einem Kegelstumpf zunächst mittels Walzen oder Drücken zu Scheiben 4 umgeformt werden, die einen Durchmesser b haben, der größer ist als a. Dies ermöglicht es, auch aus Scheiben 4, 4 Λ die aus einem Ingot mit einem kleinen Durchmesser stammen, Halbzellen 5, 5λ der gewünschten Größe zu formen. Der größte Durchmesser c des Hohlkegels ist nach dem Umformen größer oder gleich dem Außendurchmesser der Halbzelle 5. Dies ermöglicht es, den Hohlkegel mit einer möglichst geringen Anzahl an Bearbeitungsschritten auf die gewünschte Form und Größe der späteren Halbzelle 5 zu bringen, ohne dass die einkristallinen Eigenschaften des Materials verloren gehen.4, a second possibility for the forming of the discs 4, 4 'is shown. Here, the forming includes the creation of a hollow cone by deep drawing or pressing, wherein the pressing takes place against a negative mold. It is possible that the discs 4, 4 ', which initially have a diameter a, before forming, for example, a cone or a truncated cone are first converted by means of rolling or pressing to discs 4, which have a diameter b which is greater than a. This makes it possible, even from discs 4, 4 Λ derived from an ingot having a small diameter, half-cells 5, 5 λ of the desired size to form. The largest diameter c of the hollow cone after forming is greater than or equal to the outer diameter of the half-cell 5. This makes it possible to bring the hollow cone with the smallest possible number of processing steps to the desired shape and size of the later half-cell 5, without the monocrystalline properties the material is lost.
In Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Hohlkörpers 8 gezeigt, der aus zwei Halbzellen 5 und 5λ mit Markierungen 3 und 3 λ entlang der beiden Fügeflächen 6 und 6 x zusammengefügt worden ist, was vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißen im Hochvakuum (< ICT4 mbar) und ferner bevorzugt bei einer definierten Restgaszusammensetzung geschieht. Mit dieser Technik können die Halbzellen 5 und 5 Λ mit einer glatten Naht verschweißt werden, die 5 bis 7 mm breit ist, wobei es nur zu einem lokal begrenzten Energieeintrag kommt. Außerdem stellt diese Technik sicher, dass die Schweißnaht absolut dicht ist.FIG. 5 shows a cross-sectional view of a hollow body 8 which has been assembled from two half cells 5 and 5 λ with markings 3 and 3 λ along the two joining surfaces 6 and 6 x , preferably by electron beam welding under high vacuum (<ICT 4 mbar). and further preferably occurs at a defined residual gas composition. With this technique, the half-cells 5 and 5 Λ can be welded with a smooth seam, which is 5 to 7 mm wide, with only a localized energy input. In addition, this technique ensures that the weld is absolutely tight.
Hierbei sind die Fügeflächen 6 und βλ zweier Halbzellen 5 und 5Λ derart zusammengefügt worden, dass die Halbzellen 5 und 5Λ aus ursprünglich im Substrat 1 benachbarten Scheiben 4 und 4 Λ nebeneinander angeordnet sind, wobei die zu den Fügefϊächen 6 und 6λ benachbarten Markierungen 3 und 3λ so zueinander angeordnet sind, wie dies auf beiden Seiten der Schnittfläche 2 zwischen den Scheiben 4 und 4λ der Fall war. Der aus den zusammengesetzten Halbzellen 5 und 5λ bestehende Hohlkörper 8 weist zwei zueinander im Wesentlichen parallel stehende Ab-- schlussflächen 7 und 7λ auf. Der aus den Halbzellen 5, 5λ hergestellte Hohlkörper 8 besteht über das gesamte Volumen, auch in dem Bereich der früheren Fügeflächen 6, 6\ aus einkristal- linem Material, so dass er gute elektrische Eigenschaften hat und in der Oberflächenschicht des Supraleiters (Niob) zirkulierenden Ströme fließen, die ein äußeres Magnetfeld daran hindern, ins Innere einzudringen, wodurch die Supraleitung gestört wird.Here, the joining surfaces 6 and β λ of two half-cells 5 and 5 Λ have been joined together such that the half cells are arranged 5 and 5 Λ from originally adjacent in the substrate 1 disks 4 and 4 Λ next to each other, wherein the λ to the Fügefϊächen 6 and 6 adjacent Markers 3 and 3 λ are arranged to each other, as was the case on both sides of the cut surface 2 between the discs 4 and 4 λ . The λ of the assembled half-cells 5 and 5 existing hollow body 8 has two mutually substantially parallel standing CAULK terminal areas 7 and 7 on λ. The λ from the half-cells 5, 5 hollow body 8 is produced over the entire volume, including in the region of the former the joining surfaces 6, 6 single crystals \ from linem material so that it has good electrical properties and flows in the surface layer of the superconductor (niobium) circulating currents, which prevent an external magnetic field from penetrating into the interior, whereby the superconductivity is disturbed.
Bevorzugt werden die Fügeflächen 6 und 6 λ und/oder Abschlussflächen 7 und 7λ vor dem Fügen gereinigt. Dabei werden diese Flächen zunächst gespült und in einem Ultraschallbad behandelt, dann vorzugsweise durch ein chemisches Verfahren mit BCP (1:1:2) gebeizt, um Kontaminationen in diesem Bereich zu entfernen, wiederum mit hochreinem Wasser gespült und abschließend im Reinraum getrocknet.Preferably, the joining surfaces 6 and 6 λ and / or end surfaces 7 and 7 λ are cleaned before joining. These surfaces are first rinsed and treated in an ultrasonic bath, then preferably by a chemical process with BCP (1: 1: 2) pickled to remove contaminants in this area, rinsed again with ultrapure water and finally dried in a clean room.
Anschließend kann in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens eine spezielle Wärmebehandlung des Hohlkörpers 8 erfolgen, die ein Aufheizen über einen Zeitraum von zwei bis sechs Stunden bei 4000C bis 500°C und anschließend ein Aufheizen über einen Zeitraum von einer bis drei Stunden bei 7500C bis 8500C, bevorzugt 750° bis 800°C umfasst. Hierdurch werden noch vorhandene Defekte ausgeheilt. Das Ziel des ersten Auf- heizungsschrittes ist es, die durch die Umformungen entstandenen Spannungen abzubauen und neu entstandene Kristallisationskeime zu1 eliminieren. Der zweite Aufheizungsschritt dient zur Entfernung vorhandenen Wasserstoffs aus dem Material und zur' Relaxation des gesamten Hohlkörpers.Subsequently, in a preferred embodiment of the method, a special heat treatment of the hollow body 8 take place, which is a heating for a period of two to six hours at 400 0 C to 500 ° C and then heating for a period of one to three hours at 750 0 C to 850 0 C, preferably 750 ° to 800 ° C comprises. As a result, remaining defects are healed. The goal of the first heating step is to break down the stresses created by the transformations and eliminate newly formed nuclei 1 . The second heating step serves to remove existing hydrogen from the material and to relax the entire hollow body.
Die so hergestellten einkristallinen Hohlkörper 8 haben hervorragende elektrische Eigenschaften, wobei in der einkristallinen Oberflächenschicht des Supraleiters (Niob) zirkulierende Ströme vorhanden sind, die ein äußeres Magnetfeld daran hindern, ins Innere einzudringen, wodurch eine Supraleitung nicht gestört wird. Außerdem können durch das einkristalline Material deutlich geringere Rauhigkeiten insbesondere der inneren Oberfläche erreicht werden, die im Fall von einer abschließenden BCP-Behandlung bei 25 nm liegen.The monocrystalline hollow bodies 8 thus produced have excellent electrical properties, in which circulating currents are present in the monocrystalline surface layer of the superconductor (niobium), which prevent an external magnetic field from penetrating into the interior, whereby a superconductivity is not disturbed. In addition, by the monocrystalline material significantly lower roughness in particular the inner Surface at 25 nm in the case of a final BCP treatment.
Fig. 6 zeigt eine Vielzahl Hohlkörpern 8, 8λ, Sx\ die gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind und analog zur Fügung zweier Halbzellen 5 und 5λ zu einem Hohlkörper 8 an ihren Abschlussflächen 7\ 7λ>, 7>Λλ, 7λΛ>> zusammengefügt worden sind, vorzugsweise ebenfalls durch Elektronen- strahlschweißen. Das bedeutet, dass die zu den Abschlussflächen 7, 1\ 7λ\ 7λΛ\ 7λλλ\ 7λ λλ>x benachbarten Markierungen 3, 3\ 3λ\ 3Λλ\ 3ΛλΛ\ 3λλλλλ so zueinander angeordnet sind, wie auf beiden Seiten der Schnittflächen 2 und 2 λ zwischen den Scheiben 4, 4\ aus denen die entsprechenden Halbzellen hergestellt wurden. Der durch das Zusammenfügen einer Vielzahl an Hohlkörpern 8, 8λ, 8λλ hergestellte Resonator 9 kann poliert werden, bevorzugt durch eine chemisches Verfahren mit BCP (1:1:2) .Fig. 6 shows a plurality of hollow bodies 8, 8 λ , S x \ which have been prepared according to the method described above and analogous to the addition of two half-cells 5 and 5 λ to a hollow body 8 at their end surfaces 7 \ 7 λ> , 7 > Λλ , 7 λΛ >> have been joined together, preferably also by electron beam welding. This means that the markings 3, 3 \ 3 λ \ 3 Λλ \ 3 ΛλΛ \ 3 λλλλλ adjacent to the end faces 7, 1 \ 7 λ \ 7 λΛ \ 7 λλλ \ 7 λλλ> x are arranged relative to one another, as on Both sides of the cut surfaces 2 and 2 λ between the discs 4, 4 \ from which the corresponding half-cells were produced. The resonator 9 produced by assembling a plurality of hollow bodies 8, 8 λ , 8 λλ can be polished, preferably by a chemical process with BCP (1: 1: 2).
Es sei an dieser Stelle der Vollständigkeit halber erwähnt, dass es selbstverständlich auch möglich ist, zwei Halbzellen 5Λ und 5λ X derart an ihren Abschlussflächen 7X und 7λλ zusammenzufügen (s. Fig. 6), dass die benachbarten Markierungen 3Λ und 3λλ der Halbzellen 5' und 5λ λ eine derartige Orientierung besitzen, wie dies auf beiden Seiten der Schnittfläche zwischen den entsprechenden Scheiben der Fall war. Es ist also denkbar, dass alternativ zunächst hanteiförmige Hohlkörper gebildet werden, die dann zu dem Resonator 9 zusammengefügt werden.It should be mentioned at this point the sake of completeness that it is also possible, of course, two half-cells 5 Λ and 5 X λ in such a way at their end surfaces 7 X and 7 λλ assemble (s. Fig. 6) that the adjacent marks 3 Λ and 3 λλ of the half cells 5 'and 5 λ λ have such an orientation, as was the case on both sides of the cut surface between the respective disks. It is therefore conceivable that alternatively first dumbbell-shaped hollow bodies are formed, which are then joined together to form the resonator 9.
Auf diese Weise kann ein einkristalliner Resonator 9 mit verbesserten elektrischen Eigenschaften hergestellt werden. Diese wirken sich derart aus, dass die Qualität der Supraleitung unter geeigneten Umgebungsbedingungen, wie z.B. einer geeigneten Temperatur, erheblich verbessert wird. Des weiteren liegt der Vorteil bei der Verwendung eines einkristallinen Resonators 9 darin, dass bereits durch das einfache chemische Beizverfahren eine viel bessere Oberflächenqualität (Glattheit) erreicht werden kann, auch im Vergleich zum Elektropolieren.In this way, a single-crystal resonator 9 having improved electrical properties can be produced. These have the effect of significantly improving the quality of superconductivity under suitable environmental conditions, such as a suitable temperature. Furthermore, the advantage lies in the use of a monocrystalline resonator 9 The fact that a much better surface quality (smoothness) can be achieved even by the simple chemical pickling process, even compared to electropolishing.
Dies bedeutet, dass es mittels eines einkristallinen Resonators 9 möglich ist, zum einen auf höhere Beschleunigungsfeldstärken zu kommen und zum anderen auch die Präparation zu vereinfachen. This means that it is possible by means of a monocrystalline resonator 9, on the one hand to get higher acceleration field strengths and on the other hand to simplify the preparation.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern für Resonatoren, umfassend die folgenden Schritte:A method of manufacturing hollow bodies for resonators, comprising the following steps:
Bereitstellen eines Substrats (1) mit einem einkristallinen Bereich, Festlegen einer Schnittfläche (2) durch das SubstratProviding a substrate (1) having a monocrystalline region, defining a cut surface (2) through the substrate
(D,(D,
Anbringen von Markierungen (3, 3Λ) beidseitig der Schnittfläche (2),Applying markings (3, 3 Λ ) on both sides of the cut surface (2),
Herstellen von zwei Scheiben (4, 4Λ) durch Schneiden entlang der Schnittfläche (2), wobei die Scheiben (4, 4λ) vollständig dem einkristallinen Bereich entnommen sind,Producing two disks (4, 4 Λ ) by cutting along the cutting surface (2), wherein the disks (4, 4 λ ) are completely removed from the monocrystalline region,
- Umformen der Scheiben (4, 4Λ) zu Halbzellen (5, 5λ), wobei die Halbzellen (5, 5λ) eine Fügefläche (6, 6') aufweisen,- Forming the discs (4, 4 Λ ) to half-cells (5, 5 λ ), wherein the half-cells (5, 5 λ ) have a joining surface (6, 6 '),
Zusammenfügen der Halbzellen (5, 5λ) zu einem Hohlkörper (8), wobei die Fügeflächen (6, 6λ) aneinander anliegen und wobei die Markierungen (3, 3λ) auf den Halbzellen (5, 5λ) auf beiden Seiten der Fügefläche (6, 6λ) so zueinander orientiert sind, wie auf beiden Seiten der Schnittflächen (2, 2Λ).Joining the half-cells (5, 5 λ ) to a hollow body (8), wherein the joining surfaces (6, 6 λ ) abut each other and wherein the markings (3, 3 λ ) on the half-cells (5, 5 λ ) on both sides of Joining surface (6, 6 λ ) are oriented to each other, as on both sides of the cut surfaces (2, 2 Λ ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Halbzellen (5, 5Λ) eine Abschlussfläche (7, 7λ) aufweisen, die parallel zu den Fügeflächen (6, 6') verläuft.2. The method of claim 1, wherein the half-cells (5, 5 Λ ) have a closing surface (7, 7 λ ), which runs parallel to the joining surfaces (6, 6 ').
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Substrat 1 ein supraleitendes Material aufweist.3. The method according to any one of claims 1 or 2, wherein the substrate 1 comprises a superconducting material.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Substrat 1 Niob aufweist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate 1 comprises niobium.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der einkristalline Bereich zylindrisch ist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the monocrystalline region is cylindrical.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Markierungen (3, 3λ) gestanzt oder geprägt werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the markings (3, 3 λ ) are punched or embossed.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Scheiben (4, 4λ) ca. 5 mm dick sind und eine Ausdehnung in der Ebene der Schnittfläche (2, 2λ) von 200 mm haben.7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the discs (4, 4 λ ) are about 5 mm thick and have an extension in the plane of the cut surface (2, 2 λ ) of 200 mm.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Fläche der Scheiben (4, 4λ) nach dem Schneiden vergrößert wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the surface of the discs (4, 4 λ ) is increased after cutting.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Umformung durch Drücken, Tiefziehen und gegebenenfalls Walzen erfolgt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the deformation is carried out by pressing, deep drawing and optionally rolling.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Umformung eine Erstellung eines hohlen Kegelstumpfs mit zwei parallelen offenen Endflächen umfasst.10. The method of claim 9, wherein the forming comprises creating a hollow truncated cone having two parallel open end surfaces.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Umformen die Erstellung eines Hohlkegels umfasst.11. The method of claim 1, wherein forming comprises creating a hollow cone.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der größte Durchmesser des Hohlkegels größer oder gleich dem Außendurchmesser der Halbzellen (5, 5λ) ist.12. The method of claim 11, wherein the largest diameter of the hollow cone is greater than or equal to the outer diameter of the half-cells (5, 5 λ ).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Halbzellen (5, 5λ) rotationssymmetrisch sind.13. The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the half-cells (5, 5 λ ) are rotationally symmetric.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Fügen durch Elektronenstrahlschweißen erfolgt. 14. The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the joining is carried out by electron beam welding.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Fügeflächen (6, 6λ) und/oder die Abschlussflächen (7, 7λ) vor dem Fügen gereinigt werden.15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein the joining surfaces (6, 6 λ ) and / or the end surfaces (7, 7 λ ) are cleaned before joining.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Fügeflächen (6, 6λ) und/oder die Abschlussflächen (7, 7λ) chemisch gebeizt werden.16. The method according to claim 15, wherein the joining surfaces (6, 6 λ ) and / or the end surfaces (7, 7 λ ) are chemically pickled.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eine Wärmebehandlung des Hohlkörpers (8) durchgeführt wird.17. The method according to any one of claims 1 to 16, wherein a heat treatment of the hollow body (8) is performed.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Wärmebehandlung ein Aufheizen über einen Zeitraum von zwei bis sechs Stunden bei 4000C bis 5000C und anschließend ein Aufheizen über einen Zeitraum von einer bis drei Stunden bei 75O0C bis 85O0C umfasst.18. The method of claim 17, wherein the heat treatment subsequently comprises a heating over a period of two to six hours at 400 0 C to 500 0 C and a heating over a period of one to three hours at 75O 0 C to 85O 0 C.
19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Wärmebehandlung ein Aufheizen über einen Zeitraum von zwei bis sechs Stunden bei 4000C bis 5000C und anschließend ein Aufheizen über einen Zeitraum von einer bis drei Stunden bei 75O0C bis 8000C umfasst.19. The method of claim 17, wherein the heat treatment subsequently comprises a heating over a period of two to six hours at 400 0 C to 500 0 C and a heating over a period of one to three hours at 75O 0 C to 800 0 C.
20. Verfahren zur Herstellung eines Resonators (9), umfassend die Schritte:20. A method of manufacturing a resonator (9), comprising the steps of:
Herstellen einer Vielzahl von Hohlkörpern (8, 8λ, 8λ Λ...) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 19, - Fügen der Hohlkörper (8, 8\ 8Λ λ) entlang der Abschlussflächen (7, 7\ 7'\ 7λ λ\ 7λ Λ λ λ), wobei Halbzellen (5\ 5λ\ 5λ λ\ 5> λ λ λ) ursprünglich benachbarter Scheiben im Substrat (1) verbunden werden und wobei die zu den Abschlussflächen (7, 7\ 7> λ, 7λ λ\ 7λ Λ Λ\ 7Λ Λ λ > λ) benachbarten Markierungen so zueinander zuge- ordnet sind, wie auf beiden Seiten der Schnittfläche (2, 2y) zwischen den Scheiben (4, 4Λ).Producing a plurality of hollow bodies (8, 8 λ , 8 λ Λ ...) according to one of claims 2 to 19, - joining the hollow body (8, 8 \ 8 Λ λ ) along the end surfaces (7, 7 \ 7 '\ 7 λ λ \ 7 λ Λ λ λ ), wherein half cells (5 \ 5 λ \ 5 λ λ \ 5 > λ λ λ ) originally adjacent slices in the substrate (1) are connected and wherein the to the end surfaces (7, 7 7 > λ , 7 λ λ \ 7 λ Λ Λ \ 7 Λ Λ λ> λ ) adjacent to one another. are arranged, as on both sides of the cut surface (2, 2 y ) between the discs (4, 4 Λ ).
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Resonator (9) gereinigt wird.21. The method of claim 20, wherein the resonator (9) is cleaned.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Resonator (9) chemisch gebeizt wird. 22. The method of claim 21, wherein the resonator (9) is chemically pickled.
EP06818910A 2005-12-02 2006-11-29 Method for production of hollow bodies for resonators Active EP1955404B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005058398 2005-12-02
DE102006021111A DE102006021111B3 (en) 2005-12-02 2006-05-05 Process for producing hollow bodies of resonators
PCT/EP2006/011464 WO2007062829A1 (en) 2005-12-02 2006-11-29 Method for production of hollow bodies for resonators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1955404A1 true EP1955404A1 (en) 2008-08-13
EP1955404B1 EP1955404B1 (en) 2009-03-18

Family

ID=37671243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06818910A Active EP1955404B1 (en) 2005-12-02 2006-11-29 Method for production of hollow bodies for resonators

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8088714B2 (en)
EP (1) EP1955404B1 (en)
JP (1) JP5320068B2 (en)
AT (1) ATE426255T1 (en)
DE (2) DE102006021111B3 (en)
WO (1) WO2007062829A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2496379B1 (en) * 2009-11-03 2017-01-04 The Secretary, Department Of Atomic Energy, Govt. of India Method of manufacturing niobium based superconducting radio frequency (scrf) cavities comprising niobium components by laser welding
JP5804840B2 (en) * 2011-08-11 2015-11-04 三菱重工業株式会社 Processing apparatus and processing method
US11071194B2 (en) * 2016-07-21 2021-07-20 Fermi Research Alliance, Llc Longitudinally joined superconducting resonating cavities
EP3346017B1 (en) * 2017-01-10 2021-09-15 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Method for cutting refractory metals
US10847860B2 (en) 2018-05-18 2020-11-24 Ii-Vi Delaware, Inc. Superconducting resonating cavity and method of production thereof
US10856402B2 (en) 2018-05-18 2020-12-01 Ii-Vi Delaware, Inc. Superconducting resonating cavity with laser welded seam and method of formation 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
CN109462932B (en) * 2018-12-28 2021-04-06 上海联影医疗科技股份有限公司 Standing wave accelerating tube
CN113355671B (en) * 2021-06-10 2022-12-13 兰州荣翔轨道交通科技有限公司 Preparation method of pure niobium superconducting cavity surface copper-niobium modified layer based on numerical control lathe

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3608160A1 (en) * 1986-03-12 1987-09-24 Kernforschungsz Karlsruhe METHOD FOR THE PRODUCTION OF SUPRAL-CONDUCTING HOMES
DE3722745A1 (en) * 1987-07-09 1989-01-19 Interatom Manufacturing process for hollow bodies of coated plates and an apparatus, in particular a superconductive high-frequency resonator
JPH03135000A (en) * 1989-10-20 1991-06-07 Furukawa Electric Co Ltd:The Superconducting accelerating tube
JPH03147299A (en) * 1989-11-01 1991-06-24 Furukawa Electric Co Ltd:The Manufacture of superconducting acceleration cavity
US5239157A (en) * 1990-10-31 1993-08-24 The Furukawa Electric Co., Ltd. Superconducting accelerating tube and a method for manufacturing the same
WO1992013434A1 (en) * 1991-01-24 1992-08-06 The Furukawa Electric Co., Ltd. Superconductive acceleration pipe
JP3089085B2 (en) * 1992-03-23 2000-09-18 三菱重工業株式会社 Manufacturing method of superconducting accelerating cavity for electron beam
ES2104112T3 (en) * 1993-06-14 1997-10-01 Ist Nazionale Fisica Nucleare A METHOD TO PRODUCE A HIGH FREQUENCY RESONANT CAVITY WITHOUT WELDING AND A PRODUCT OBTAINED FROM IT.
US7746192B2 (en) * 2005-06-20 2010-06-29 The Texas A&M University System Polyhedral contoured microwave cavities

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007062829A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US8088714B2 (en) 2012-01-03
DE502006003219D1 (en) 2009-04-30
ATE426255T1 (en) 2009-04-15
US20090215631A1 (en) 2009-08-27
JP5320068B2 (en) 2013-10-23
DE102006021111B3 (en) 2007-08-02
JP2009517817A (en) 2009-04-30
EP1955404B1 (en) 2009-03-18
WO2007062829A1 (en) 2007-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1955404B1 (en) Method for production of hollow bodies for resonators
DE60214683T2 (en) PLATES OF REFLECTIVE METAL WITH UNIFORM TEXTURE AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
CH655951A5 (en) NICKEL-BASED SUPER ALLOY SHEET AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF.
DE3318766A1 (en) METHOD FOR PRODUCING SINGLE CRYSTAL OBJECTS
DE112012001171T5 (en) Rare earth magnet and method of making same
DE102009056530A1 (en) Nanowire structure with exposed, regularly arranged nanowire ends and method for producing such a structure
DE3933713A1 (en) METHOD FOR FORMING A CONDUCTIVE METAL LAYER ON AN INORGANIC SUBSTRATE
DE102015111897A1 (en) Method for producing a rare earth magnet
WO1998056048A1 (en) Shaped body consisting of textured supraconductor material and method for producing the same
DE2531120C3 (en) Method for manufacturing an anisotropic permanent magnet
DE69310722T2 (en) Manufacturing process of seamless radio frequency resonance cavities and product obtained thereby
DE69610902T2 (en) FIELD EMISSION CATHODE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
EP3570973B1 (en) Additive manufacturing process
DE1927825A1 (en) Process for the production of superconducting cavity resonators, in particular for particle accelerators
EP2630650A1 (en) Sputtering sources for high-pressure sputtering with large targets and sputtering method
EP2483898B1 (en) Transformer core or transformer sheet having an amorphous and/or nanocrystalline microstructure and method for the production thereof
DE60000088T2 (en) Process for connecting refractory, dielectric bodies, in particular quartz glass preforms
WO2018058158A1 (en) Sputtering target
DE69028172T2 (en) Superconducting magnetic shielding and process for its manufacture
DE4101919C2 (en) Process for the production of plates from the ductile metals nickel or copper and their use
DE2608089B2 (en) Method for producing a superconducting Nb3 Sn layer on a niobium surface for high frequency applications
EP2566572B1 (en) Electrode and process for fabricating such an electrode
DE1916293A1 (en) Process for the production of a niobium layer by melt-flow electrolytic deposition on a copper carrier
DE3841241A1 (en) METAL FIBER AND METHOD FOR PRODUCING A METAL FIBER
EP3572539A1 (en) Method for generating a nbti alloy

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080613

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

Ref country code: CH

Ref legal event code: NV

Representative=s name: E. BLUM & CO. AG PATENT- UND MARKENANWAELTE VSP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REF Corresponds to:

Ref document number: 502006003219

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20090430

Kind code of ref document: P

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090618

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090629

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090827

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090718

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090618

26N No opposition filed

Effective date: 20091221

BERE Be: lapsed

Owner name: DEUTSCHES ELEKTRONEN-SYNCHROTRON DESY

Effective date: 20091130

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20091130

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090619

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20091130

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20091129

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20091129

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090919

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20090318

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 10

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 11

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 12

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 13

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20231123

Year of fee payment: 18

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20231130

Year of fee payment: 18

Ref country code: FR

Payment date: 20231122

Year of fee payment: 18

Ref country code: DE

Payment date: 20231120

Year of fee payment: 18

Ref country code: CH

Payment date: 20231201

Year of fee payment: 18