Hydrogen uptake by high purity niobium studied by nuclear analytical methods

Étude de la présence d’hydrogène dans le niobium de haute pureté par des méthodes analytiques nucléaires

¹ Analytical Chemistry Division, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA
² Jefferson Laboratory, Newport News, VA, USA
³ Department of Physics, State University of New York at Albany, Albany, NY, USA
⁴ Metallurgy Division, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA

Abstract

Niobium RF superconducting cavities form the basic component of particle accelerators. The presence of trace amounts of hydrogen in niobium is believed to have a detrimental effect on the mechanical and superconducting properties. We have used prompt gamma-ray activation analysis (PGAA) and neutron incoherent scattering to measure bulk hydrogen content in niobium, and the nuclear reaction method to study hydrogen as a function of depth. The methods were used to study native hydrogen concentrations in the niobium, and to study the effects of vacuum heating and acid treatment on the hydrogen concentration.

Résumé

Les cavités RF supraconductrices en niobium forment la base des accélérateurs de particules. La présence de traces d’hydrogène dans le niobium a un effet néfaste sur les propriétés mécaniques et supraconductrices. Nous avons utilisé l’analyse par activation (gamma prompt) et la dispersion des neutrons incohérents pour étudier l’hydrogène en fonction de la profondeur. Ces méthodes ont été utilisées pour étudier les concentrations initiales en hydrogène et les effets de traitements sous vide et à l’acide sur la concentration en hydrogène.