Criomódulo

Un criomódulo es una sección de un acelerador de partículas moderno compuesta por cavidades de aceleración de radiofrecuencia superconductoras (SRF) , que requieren temperaturas de funcionamiento muy bajas (a menudo alrededor de 2 Kelvin ). El criomódulo es un componente superenfriado complejo y de última generación en el que se aceleran haces de partículas para la investigación científica. Las cavidades superconductoras se enfrían con helio líquido .

La sección criomódulo de un acelerador está compuesta por cavidades superconductoras que aceleran el haz, e incluye también una red magnética que proporciona enfoque y dirección.

Las cavidades SRF suelen ser estructuras de paredes delgadas sumergidas en un baño de helio líquido con temperaturas de 1,6 K a 4,5 K. Se requiere una ingeniería cuidadosa para aislar el baño de helio del entorno externo a temperatura ambiente. Esto se logra mediante:

• Una cámara de vacío que rodea los componentes fríos para eliminar la transferencia de calor por convección a través de los gases.
• Aislamiento multicapa que envuelve los componentes fríos. Este aislamiento se compone de docenas de capas alternas de mylar aluminizado y láminas delgadas de fibra de vidrio, que reflejan la radiación infrarroja que atraviesa el aislamiento al vacío desde las  paredes exteriores a 300 K.
• Conexiones mecánicas de baja conductividad térmica entre la masa fría y la cámara de vacío a temperatura ambiente. Estas conexiones son necesarias, por ejemplo, para soportar la masa del recipiente de helio dentro de la cámara de vacío y para conectar las aberturas en la cavidad SRF a la línea de haz del acelerador. Ambos tipos de conexiones pasan de temperaturas criogénicas internas a temperatura ambiente en el límite de la cámara de vacío. La conductividad térmica de estas piezas se minimiza mediante una pequeña área de sección transversal y el uso de materiales de baja conductividad térmica, como acero inoxidable para el tubo de vacío y epoxis reforzados con fibra (G10) para el soporte mecánico. El tubo de vacío también requiere una buena conductividad eléctrica en su superficie interior para propagar las corrientes de imagen del haz, lo cual se logra mediante  un recubrimiento de cobre de aproximadamente 100 μm en la superficie interior.

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  Un criomódulo del Colisionador Lineal Internacional que se está probando en Fermilab ^{[ 1 ]}
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  Sección transversal del criomódulo. El tubo grande en el centro es el conducto de retorno del gas helio. El tubo cerrado que se encuentra debajo es el eje del haz.
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  Una brida del criomódulo se utiliza para conectar los cables y alambres de la instrumentación.
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  Un ejemplo de radiofrecuencia superconductora de nueve celdas a base de niobio de 1,3 GHz que se colocará a lo largo del eje del haz dentro del criomódulo. 

• Criomódulos en el laboratorio Jefferson
• Imágenes de criomódulos archivadas el 3 de enero de 2005 en Wayback Machine .
• Rendimiento de un criomódulo (PDF)