Les équipes de physique des accélérateurs et les groupes SRF du HZB développent un accélérateur linéaire supraconducteur à récupération d'énergie (Energy Recovery Linac) dans le cadre du projet bERLinPro. Il accélère un faisceau d'électrons intense qui peut être utilisé pour des applications telles que la génération d'un rayonnement synchrotron brillant. Après utilisation, les paquets d'électrons sont renvoyés vers l'accélérateur linéaire supraconducteur, où ils libèrent presque toute leur énergie restante. Cette énergie est alors disponible pour accélérer de nouveaux paquets d'électrons.

Un élément crucial de la conception est la source d'électrons. Les électrons sont générés en éclairant une photocathode avec un faisceau laser vert. L'efficacité quantique, comme on l'appelle, indique le nombre d'électrons émis par le matériau de la photocathode lorsqu'il est illuminé à une certaine longueur d'onde et puissance laser. Les antimoniures bialcalis présentent une efficacité quantique particulièrement élevée dans la région de la lumière visible. Cependant, les couches minces de ces matériaux sont très réactives et donc très sensibles, ils ne fonctionnent donc qu'à ultra-vide.

Une équipe HZB dirigée par Martin Schmeißer, Dr Julius Kuhn, Le Dr Sonal Mistry et le Prof. Thorsten Kamps ont maintenant considérablement amélioré les performances de la photocathode pour la rendre prête à l'emploi avec bERLinPro. Ils ont modifié le procédé de fabrication des photocathodes de césium-potassium-antimonide sur un substrat de molybdène. Le nouveau procédé offre l'efficacité et la stabilité quantiques élevées souhaitées. Des études ont montré que les photocathodes ne se dégradent pas, même à basse température. Il s'agit d'une condition préalable essentielle au fonctionnement au sein d'une source d'électrons supraconductrice, où la cathode doit fonctionner à des températures bien inférieures à zéro.

Les physiciens ont pu démontrer cette performance par des études détaillées :Même après son transport via le système de transfert de photocathode et son introduction dans le photo-injecteur du SRF, l'efficacité quantique de la photocathode était encore environ cinq fois plus élevée que nécessaire pour atteindre le courant de faisceau d'électrons maximal nécessaire pour bERLinPro.

« Une étape importante pour bERLinPro a été franchie. Nous disposons désormais des photocathodes pour générer le premier faisceau d'électrons à partir de notre photoinjecteur SRF à bERLinPro en 2019, " dit le professeur Andreas Jankowiak, directeur de l'Institut HZB pour la physique des accélérateurs.