Сверхпроводящие резонаторы (SRF — Superconducting Radio Frequency) — радиочастотные резонаторы, выполненные с использованием сверхпроводимости, обладающие чрезвычайно высокой добротностью. Ниобиевый резонатор, работающий на частотах 1.3 ГГц при температуре 1.8 К может иметь добротность до Q = 1011. Сверхпроводящие резонаторы в основном применяются в линейных и циклических ускорителях пучков заряженных частиц.
В отличие от сверхпроводящих магнитов, которые позволяют получать магнитное поле значительно превышающее традиционные магниты с железным сердечником, применение сверхпроводимости в резонаторах не даёт столь очевидных преимуществ[1]. Темп ускорения сверхпроводящей структуры фундаментально ограничен напряжённостью магнитного поля на поверхности резонатора, которая не должна превышать критическое поле, которое приведёт к срыву сверхпроводимости. Для применяемых в ускорителях ниобиевых резонаторах с возбуждением TM01 моды, в которой электрическое поле направлено вдоль оси резонатора, это ограничивает темп до уровня 45 МэВ/м, в то время как нормальнопроводящий резонатор на высоких частотах (свыше 5 МГц) теоретически может превосходить и 100 МэВ/м. На практике, однако, темп ускорения сверхпроводящих структур ещё ниже, и ограничен так называемым мультипактором — размножением электронов вторичной эмиссии[2][3].
Главное преимущество сверхпроводящих ускоряющих структур — очень низкое электрическое сопротивление и, следовательно, малые резистивные потери в стенках резонаторов (в отличие от медных резонаторов). Однако, небольшой поток энергии обеспечивают электроны вторичной эмиссии, ускоряемые полем резонатора и осаждающимися на стенке. И хотя это совсем малый теплоприток, снимать его приходится при температуре ниже 2К, до которой охлаждена стенка резонатора. На практике снятие мощности 1 Вт при температуре 2К требует 1 кВт, потребляемой "от розетки" криогенной системой[1]. Тем не менее, эффективность резонатора, рассчитываемая как отношение мощности, переданной в пучок, к потребляемой мощности, оказывается примерно вдвое выше для сверхпроводящих структур. Это существенно для больших линаков типа линейных коллайдеров на энергию ~1 ТэВ, стоимость которых определяют габариты и энергопотребление. Также энергопотребление принципиально для проектов ускорителей-рекуператоров.
Другое существенное преимущество сверхпроводящих структур в возможности работать на меньших частотах, например 1.3 ГГц для проекта TESLA, позже вошедшего в ILC. Наведённые коротким, но интенсивным ускоряемым электронным сгустком поля в резонаторе (wakefields) из-за его узкополосности существенно ниже, чем в медных линаках, рассчитанных на более высокие частоты (11 ГГц, проект NLC)[1]. Взаимодействие с ускоряющей структурой может быть критично для качества пучка, портит его эмиттанс.