Nature.com-এ আসার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন তাতে CSS-এর সীমিত সমর্থন রয়েছে। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি হালনাগাদ ব্রাউজার ব্যবহার করার (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে কম্প্যাটিবিলিটি মোড বন্ধ করার) পরামর্শ দিচ্ছি। আপাতত, নিরবচ্ছিন্ন সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই সাইটটি প্রদর্শন করব।
এই গবেষণাপত্রে, একটি ২২০ গিগাহার্জ ব্রডব্যান্ড উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ইন্টারলিভড ডাবল-ব্লেড ট্র্যাভেলিং ওয়েভ টিউব ডিজাইন ও যাচাই করা হয়েছে। প্রথমত, একটি প্ল্যানার ডাবল-বিম স্ট্যাগার্ড ডাবল-ব্লেড স্লো-ওয়েভ কাঠামো প্রস্তাব করা হয়েছে। একটি ডুয়াল-মোড অপারেশন স্কিম ব্যবহার করে, এর ট্রান্সমিশন পারফরম্যান্স এবং ব্যান্ডউইথ সিঙ্গেল-মোডের প্রায় দ্বিগুণ। দ্বিতীয়ত, উচ্চ আউটপুট পাওয়ারের চাহিদা মেটাতে এবং ট্র্যাভেলিং ওয়েভ টিউবের স্থিতিশীলতা উন্নত করার জন্য, একটি ডাবল পেন্সিল-আকৃতির ইলেকট্রনিক অপটিক্যাল সিস্টেম ডিজাইন করা হয়েছে, যার ড্রাইভিং ভোল্টেজ ২০~২১ কিলোভোল্ট এবং কারেন্ট ২ × ৮০ মিলিঅ্যাম্পিয়ার। ডিজাইনের লক্ষ্য হলো, ডাবল বিম গানের মাস্ক অংশ এবং কন্ট্রোল ইলেকট্রোড ব্যবহার করে দুটি পেন্সিল বিমকে তাদের নিজ নিজ কেন্দ্র বরাবর ৭-এর কম্প্রেশন রেশিওতে ফোকাস করা যায়, যার ফোকাসিং দূরত্ব প্রায় ০.১৮ মিলিমিটার এবং স্থিতিশীলতা ভালো। ইউনিফর্ম ম্যাগনেটিক ফোকাসিং সিস্টেমটিও অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। প্ল্যানার ডাবল ইলেকট্রন বিমের স্থিতিশীল ট্রান্সমিশন দূরত্ব ৪৫ মিলিমিটার পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে এবং ফোকাসিং ম্যাগনেটিক ফিল্ড হলো ০.৬ টেসলা, যা সম্পূর্ণ হাই-ফ্রিকোয়েন্সি সিস্টেমকে কভার করার জন্য যথেষ্ট। (HFS)। এরপর, ইলেকট্রন-অপটিক্যাল সিস্টেমের ব্যবহারযোগ্যতা এবং স্লো-ওয়েভ স্ট্রাকচারের কার্যকারিতা যাচাই করার জন্য, সম্পূর্ণ HFS-এর উপর পার্টিকেল সেল (PIC) সিমুলেশনও করা হয়েছিল। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, বিম-ইন্টারঅ্যাকশন সিস্টেমটি ২২০ গিগাহার্টজ-এ প্রায় ৩১০ ওয়াট সর্বোচ্চ আউটপুট পাওয়ার অর্জন করতে পারে, অপ্টিমাইজড বিম ভোল্টেজ হলো ২০.৬ কিলো-ভোল্ট, বিম কারেন্ট হলো ২ × ৮০ মিলি-অ্যাম্পিয়ার, গেইন হলো ৩৮ ডিবি, এবং প্রায় ৭০ গিগাহার্টজ-এ ৩-ডিবি ব্যান্ডউইথ ৩৫ ডিবি অতিক্রম করে। পরিশেষে, HFS-এর কার্যকারিতা যাচাই করার জন্য উচ্চ-নির্ভুল মাইক্রোস্ট্রাকচার ফ্যাব্রিকেশন করা হয়, এবং ফলাফল থেকে দেখা যায় যে ব্যান্ডউইথ এবং ট্রান্সমিশন বৈশিষ্ট্যগুলো সিমুলেশন ফলাফলের সাথে ভালোভাবে মিলে যায়। অতএব, এই গবেষণাপত্রে প্রস্তাবিত পদ্ধতিটি ভবিষ্যৎ প্রয়োগের সম্ভাবনাসহ উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন, আল্ট্রা-ব্রডব্যান্ড টেরাহার্টজ-ব্যান্ড বিকিরণ উৎস বিকাশে সহায়ক হবে বলে আশা করা যায়।
একটি প্রচলিত ভ্যাকুয়াম ইলেকট্রনিক ডিভাইস হিসেবে, ট্রাভেলিং ওয়েভ টিউব (TWT) উচ্চ-রেজোলিউশন রাডার, স্যাটেলাইট যোগাযোগ ব্যবস্থা এবং মহাকাশ অনুসন্ধানের মতো অনেক ক্ষেত্রে এক অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে¹,²,³। তবে, যখন এর অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি টেরাহার্টজ ব্যান্ডে প্রবেশ করে, তখন প্রচলিত কাপলড-ক্যাভিটি TWT এবং হেলিক্যাল TWT তুলনামূলকভাবে কম আউটপুট পাওয়ার, সংকীর্ণ ব্যান্ডউইথ এবং কঠিন উৎপাদন প্রক্রিয়ার কারণে মানুষের চাহিদা মেটাতে ব্যর্থ হয়। তাই, THz ব্যান্ডের কর্মক্ষমতা কীভাবে সার্বিকভাবে উন্নত করা যায় তা অনেক বৈজ্ঞানিক গবেষণা প্রতিষ্ঠানের জন্য একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হয়ে উঠেছে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, স্ট্যাগার্ড ডুয়াল-ব্লেড (SDV) কাঠামো এবং ফোল্ডেড ওয়েভগাইড (FW) কাঠামোর মতো নতুন স্লো-ওয়েভ কাঠামো (SWS) তাদের স্বাভাবিক সমতল কাঠামোর কারণে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে, বিশেষ করে সম্ভাবনাময় নতুন SDV-SWS। এই কাঠামোটি ২০০৮ সালে ইউসি-ডেভিস দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল⁴। কম্পিউটার নিউমেরিক্যাল কন্ট্রোল (CNC) এবং UV-LIGA-এর মতো মাইক্রো-ন্যানো প্রক্রিয়াকরণ কৌশল দ্বারা এই সমতল কাঠামোটি সহজেই তৈরি করা যায়, যা একটি সম্পূর্ণ ধাতব প্যাকেজ কাঠামো। এটি উচ্চতর আউটপুট শক্তি এবং গেইনের সাথে বৃহত্তর তাপীয় ক্ষমতা প্রদান করতে পারে, এবং ওয়েভগাইড-সদৃশ কাঠামোটি একটি বিস্তৃত কার্যকরী ব্যান্ডউইথও প্রদান করতে পারে। বর্তমানে, ইউসি ডেভিস ২০১৭ সালে প্রথমবারের মতো প্রদর্শন করেছে যে এসডিভি-টিডব্লিউটি জি-ব্যান্ডে ১০০ ওয়াটের বেশি উচ্চ-ক্ষমতার আউটপুট এবং প্রায় ১৪ গিগাহার্টজ ব্যান্ডউইথের সংকেত তৈরি করতে পারে। তবে, এই ফলাফলগুলিতে এখনও ঘাটতি রয়েছে যা টেরাহার্টজ ব্যান্ডে উচ্চ শক্তি এবং বিস্তৃত ব্যান্ডউইথের সম্পর্কিত প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না। ইউসি-ডেভিসের জি-ব্যান্ড এসডিভি-টিডব্লিউটি-এর জন্য, শীট ইলেকট্রন বিম ব্যবহার করা হয়েছে। যদিও এই পদ্ধতিটি বিমের বিদ্যুৎ-বহন ক্ষমতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে, তবে শীট বিম ইলেকট্রন অপটিক্যাল সিস্টেমের (ইওএস) অস্থিতিশীলতার কারণে দীর্ঘ সঞ্চালন দূরত্ব বজায় রাখা কঠিন, এবং একটি ওভার-মোড বিম টানেল রয়েছে, যা বিমকে স্ব-নিয়ন্ত্রণের কারণও হতে পারে। – উত্তেজনা এবং দোলন ৬,৭। THz TWT-এর উচ্চ আউটপুট পাওয়ার, প্রশস্ত ব্যান্ডউইথ এবং ভালো স্থিতিশীলতার প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য, এই গবেষণাপত্রে ডুয়াল-মোড অপারেশন সহ একটি ডুয়াল-বিম SDV-SWS প্রস্তাব করা হয়েছে। অর্থাৎ, অপারেটিং ব্যান্ডউইথ বাড়ানোর জন্য, এই কাঠামোতে ডুয়াল-মোড অপারেশন প্রস্তাব ও প্রবর্তন করা হয়েছে। এবং, আউটপুট পাওয়ার বাড়ানোর জন্য, ডাবল পেন্সিল বিমের একটি প্ল্যানার ডিস্ট্রিবিউশনও ব্যবহার করা হয়েছে। উল্লম্ব আকারের সীমাবদ্ধতার কারণে সিঙ্গেল পেন্সিল বিম রেডিওগুলো তুলনামূলকভাবে ছোট হয়। যদি কারেন্ট ডেনসিটি খুব বেশি হয়, তবে বিম কারেন্ট অবশ্যই কমাতে হবে, যার ফলে আউটপুট পাওয়ার তুলনামূলকভাবে কম হয়। বিম কারেন্ট উন্নত করার জন্য, প্ল্যানার ডিস্ট্রিবিউটেড মাল্টিবিম EOS-এর উদ্ভব হয়েছে, যা SWS-এর পার্শ্বীয় আকারকে কাজে লাগায়। স্বাধীন বিম টানেলিংয়ের কারণে, প্ল্যানার ডিস্ট্রিবিউটেড মাল্টি-বিম একটি উচ্চ মোট বিম কারেন্ট এবং প্রতি বিমে একটি ছোট কারেন্ট বজায় রেখে উচ্চ আউটপুট পাওয়ার অর্জন করতে পারে, যা শিট-বিম ডিভাইসের তুলনায় ওভারমোড বিম টানেলিং এড়াতে পারে। অতএব, এটি ট্র্যাভেলিং ওয়েভ টিউবের স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে সহায়ক। পূর্ববর্তী গবেষণার ভিত্তিতে... কাজ৮,৯ অনুসারে, এই গবেষণাপত্রটি একটি জি-ব্যান্ড সুষম চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা ফোকাসকারী ডাবল পেন্সিল বিম ইওএস (EOS) প্রস্তাব করে, যা বিমের স্থিতিশীল সঞ্চালন দূরত্বকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে এবং বিমের মিথস্ক্রিয়া ক্ষেত্রকে আরও বাড়াতে পারে, যার ফলে আউটপুট শক্তি ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়।
এই গবেষণাপত্রের কাঠামোটি নিম্নরূপ। প্রথমে, প্যারামিটারসহ SWS সেলের নকশা, বিচ্ছুরণ বৈশিষ্ট্য বিশ্লেষণ এবং উচ্চ কম্পাঙ্ক সিমুলেশনের ফলাফল বর্ণনা করা হয়েছে। এরপর, ইউনিট সেলের কাঠামো অনুসারে, এই গবেষণাপত্রে একটি ডাবল পেন্সিল বিম EOS এবং বিম ইন্টারঅ্যাকশন সিস্টেমের নকশা করা হয়েছে। EOS-এর ব্যবহারযোগ্যতা এবং SDV-TWT-এর কার্যকারিতা যাচাই করার জন্য অন্তঃকোষীয় কণা সিমুলেশনের ফলাফলও উপস্থাপন করা হয়েছে। এছাড়াও, সম্পূর্ণ HFS-এর সঠিকতা যাচাই করার জন্য গবেষণাপত্রটিতে এর নির্মাণ এবং কোল্ড টেস্টের ফলাফল সংক্ষেপে উপস্থাপন করা হয়েছে। পরিশেষে একটি সারসংক্ষেপ করা হয়েছে।
TWT-এর অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হিসেবে, স্লো-ওয়েভ স্ট্রাকচারের ডিসপারসিভ বৈশিষ্ট্যগুলো নির্দেশ করে যে ইলেকট্রনের বেগ SWS-এর ফেজ ভেলোসিটির সাথে মেলে কি না, এবং এর ফলে এটি বিম-ওয়েভ ইন্টারঅ্যাকশনের উপর ব্যাপক প্রভাব ফেলে। সম্পূর্ণ TWT-এর কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য, একটি উন্নত ইন্টারঅ্যাকশন স্ট্রাকচার ডিজাইন করা হয়েছে। ইউনিট সেলের গঠন চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে। শীট বিমের অস্থিতিশীলতা এবং সিঙ্গেল পেন বিমের পাওয়ার সীমাবদ্ধতা বিবেচনা করে, আউটপুট পাওয়ার এবং অপারেশন স্থিতিশীলতা আরও উন্নত করার জন্য এই গঠনে একটি ডাবল পেন বিম ব্যবহার করা হয়েছে। একই সাথে, ওয়ার্কিং ব্যান্ডউইথ বাড়ানোর জন্য, SWS পরিচালনার জন্য একটি ডুয়াল মোড প্রস্তাব করা হয়েছে। SDV স্ট্রাকচারের প্রতিসাম্যের কারণে, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড ডিসপারশন সমীকরণের সমাধানকে বিজোড় এবং জোড় মোডে বিভক্ত করা যায়। একই সময়ে, বিম ইন্টারঅ্যাকশনের ব্রডব্যান্ড সিনক্রোনাইজেশন বাস্তবায়নের জন্য লো ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের ফান্ডামেন্টাল বিজোড় মোড এবং হাই ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের ফান্ডামেন্টাল জোড় মোড ব্যবহার করা হয়, যার ফলে ওয়ার্কিং ব্যান্ডউইথ আরও উন্নত হয়।
পাওয়ারের প্রয়োজনীয়তা অনুসারে, সম্পূর্ণ টিউবটি 20 kV ড্রাইভিং ভোল্টেজ এবং 2 × 80 mA ডাবল বিম কারেন্ট দিয়ে ডিজাইন করা হয়েছে। SDV-SWS এর অপারেটিং ব্যান্ডউইথের সাথে ভোল্টেজকে যতটা সম্ভব মেলানোর জন্য, আমাদের পিরিয়ড p এর দৈর্ঘ্য গণনা করতে হবে। বিম ভোল্টেজ এবং পিরিয়ডের মধ্যে সম্পর্কটি সমীকরণ (1)10 এ দেখানো হয়েছে:
২২০ গিগাহার্জের কেন্দ্র ফ্রিকোয়েন্সিতে ফেজ শিফট ২.৫π নির্ধারণ করে, পর্যায়কাল p-এর মান ০.৪৬ মিমি গণনা করা যায়। চিত্র ২ক-তে SWS ইউনিট সেলের ডিসপারশন বৈশিষ্ট্য দেখানো হয়েছে। ২০ kV বিমলাইনটি বাইমোডাল কার্ভের সাথে খুব ভালোভাবে মিলে যায়। ম্যাচিং ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডগুলো ২১০–২৬৫.৩ গিগাহার্জ (অড মোড) এবং ২৬৫.৪–২৮০ গিগাহার্জ (ইভেন মোড) পরিসরে প্রায় ৭০ গিগাহার্জ পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। চিত্র ২খ-তে গড় কাপলিং ইম্পিড্যান্স দেখানো হয়েছে, যা ২১০ থেকে ২৯০ গিগাহার্জ পর্যন্ত ০.৬ Ω-এর বেশি, যা নির্দেশ করে যে অপারেটিং ব্যান্ডউইথে শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া ঘটতে পারে।
(ক) একটি ২০ kV ইলেকট্রন বিমলাইন সহ একটি ডুয়াল-মোড SDV-SWS এর বিচ্ছুরণ বৈশিষ্ট্য। (খ) SDV স্লো-ওয়েভ সার্কিটের মিথস্ক্রিয়া প্রতিবন্ধকতা।
তবে, এটি মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে বিজোড় এবং জোড় মোডগুলির মধ্যে একটি ব্যান্ড গ্যাপ রয়েছে, এবং আমরা সাধারণত এই ব্যান্ড গ্যাপটিকে স্টপ ব্যান্ড হিসাবে উল্লেখ করি, যেমনটি চিত্র 2a-তে দেখানো হয়েছে। যদি TWT এই ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের কাছাকাছি চালিত হয়, তবে শক্তিশালী বিম কাপলিং শক্তি ঘটতে পারে, যা অনাকাঙ্ক্ষিত দোলনের কারণ হবে। বাস্তব প্রয়োগে, আমরা সাধারণত স্টপব্যান্ডের কাছাকাছি TWT ব্যবহার করা এড়িয়ে চলি। তবে, দেখা যায় যে এই স্লো-ওয়েভ কাঠামোর ব্যান্ড গ্যাপ মাত্র 0.1 GHz। এই ছোট ব্যান্ড গ্যাপ দোলনের কারণ হয় কিনা তা নির্ধারণ করা কঠিন। অতএব, অনাকাঙ্ক্ষিত দোলন ঘটতে পারে কিনা তা বিশ্লেষণ করার জন্য নিম্নলিখিত PIC সিমুলেশন বিভাগে স্টপ ব্যান্ডের আশেপাশে অপারেশনের স্থিতিশীলতা তদন্ত করা হবে।
সম্পূর্ণ HFS-এর মডেলটি চিত্র ৩-এ দেখানো হয়েছে। এটি ব্র্যাগ রিফ্লেক্টর দ্বারা সংযুক্ত দুটি SDV-SWS স্তর নিয়ে গঠিত। রিফ্লেক্টরের কাজ হলো দুটি স্তরের মধ্যে সংকেত সঞ্চালন বিচ্ছিন্ন করা, উপরের এবং নীচের ব্লেডের মধ্যে উৎপন্ন উচ্চ-ক্রমের মোডের মতো অকার্যকর মোডগুলির দোলন এবং প্রতিফলন দমন করা, যার ফলে সম্পূর্ণ টিউবের স্থিতিশীলতা ব্যাপকভাবে উন্নত হয়। বাহ্যিক পরিবেশের সাথে সংযোগের জন্য, SWS-কে একটি WR-4 স্ট্যান্ডার্ড ওয়েভগাইডের সাথে সংযুক্ত করতে একটি লিনিয়ার টেপারড কাপলারও ব্যবহার করা হয়। দ্বি-স্তরীয় কাঠামোর সঞ্চালন সহগ 3D সিমুলেশন সফটওয়্যারের একটি টাইম ডোমেইন সলভার দ্বারা পরিমাপ করা হয়। উপাদানের উপর টেরাহার্টজ ব্যান্ডের প্রকৃত প্রভাব বিবেচনা করে, ভ্যাকুয়াম এনভেলপের উপাদান প্রাথমিকভাবে তামা নির্ধারণ করা হয়েছে এবং এর পরিবাহিতা 2.25×10⁷ S/m¹²-এ হ্রাস করা হয়েছে।
চিত্র ৪-এ লিনিয়ার টেপারড কাপলার সহ এবং কাপলার ছাড়া HFS-এর ট্রান্সমিশন ফলাফল দেখানো হয়েছে। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, সম্পূর্ণ HFS-এর ট্রান্সমিশন পারফরম্যান্সের উপর কাপলারের প্রভাব নগণ্য। ২০৭~২৮০ গিগাহার্টজ ব্রডব্যান্ডে পুরো সিস্টেমটির রিটার্ন লস (S11 < − 10 dB) এবং ইনসারশন লস (S21 > − 5 dB) থেকে বোঝা যায় যে, HFS-এর ট্রান্সমিশন বৈশিষ্ট্য ভালো।
ভ্যাকুয়াম ইলেকট্রনিক ডিভাইসের পাওয়ার সাপ্লাই হিসেবে, ইলেকট্রন গান সরাসরি নির্ধারণ করে যে ডিভাইসটি পর্যাপ্ত আউটপুট শক্তি উৎপন্ন করতে পারবে কিনা। দ্বিতীয় অধ্যায়ে HFS-এর বিশ্লেষণের সাথে সমন্বয় করে, পর্যাপ্ত শক্তি সরবরাহ করার জন্য একটি ডুয়াল-বিম EOS ডিজাইন করা প্রয়োজন। এই অংশে, W-ব্যান্ডে পূর্ববর্তী কাজ8,9-এর উপর ভিত্তি করে, একটি প্ল্যানার মাস্ক অংশ এবং কন্ট্রোল ইলেক্ট্রোড ব্যবহার করে একটি ডাবল পেন্সিল ইলেকট্রন গান ডিজাইন করা হয়েছে। প্রথমে, অধ্যায়ের SWS-এর ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তা অনুসারে, চিত্রে যেমন দেখানো হয়েছে। ২, ইলেকট্রন বিমের ড্রাইভিং ভোল্টেজ Ua প্রাথমিকভাবে ২০ kV-তে সেট করা হয়, দুটি ইলেকট্রন বিমের কারেন্ট I উভয়ই ৮০ mA, এবং ইলেকট্রন বিমের বিম ডায়ামিটার dw হলো ০.১৩ মিমি। একই সময়ে, ইলেকট্রন বিম এবং ক্যাথোডের কারেন্ট ডেনসিটি যাতে অর্জন করা যায় তা নিশ্চিত করার জন্য, ইলেকট্রন বিমের কম্প্রেশন রেশিও ৭-এ সেট করা হয়, ফলে ইলেকট্রন বিমের কারেন্ট ডেনসিটি হয় ৬০৩ A/cm² এবং ক্যাথোডের কারেন্ট ডেনসিটি হয় ৮৬ A/cm², যা নতুন ক্যাথোড উপাদান ব্যবহার করে অর্জন করা সম্ভব। ডিজাইন তত্ত্ব ১৪, ১৫, ১৬, ১৭ অনুসারে, একটি সাধারণ পিয়ার্স ইলেকট্রন গানকে স্বতন্ত্রভাবে চিহ্নিত করা যায়।
চিত্র ৫-এ যথাক্রমে গানটির অনুভূমিক এবং উল্লম্ব নকশাচিত্র দেখানো হয়েছে। দেখা যায় যে, x-দিক বরাবর ইলেকট্রন গানটির আকৃতি একটি সাধারণ শিট-সদৃশ ইলেকট্রন গানের আকৃতির প্রায় অনুরূপ, অপরদিকে y-দিক বরাবর দুটি ইলেকট্রন রশ্মি মাস্ক দ্বারা আংশিকভাবে পৃথক করা থাকে। দুটি ক্যাথোডের অবস্থান যথাক্রমে x = – ০.১৫৫ মিমি, y = ০ মিমি এবং x = ০.১৫৫ মিমি, y = ০ মিমি-তে অবস্থিত। কম্প্রেশন রেশিও এবং ইলেকট্রন ইনজেকশন সাইজের নকশার প্রয়োজনীয়তা অনুসারে, দুটি ক্যাথোড পৃষ্ঠের মাত্রা ০.৯১ মিমি × ০.১৩ মিমি নির্ধারণ করা হয়েছে।
প্রতিটি ইলেকট্রন বিম দ্বারা x-দিক বরাবর গৃহীত কেন্দ্রীভূত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রকে তার নিজস্ব কেন্দ্রের সাপেক্ষে প্রতিসম করার জন্য, এই গবেষণাপত্রে ইলেকট্রন গানে একটি কন্ট্রোল ইলেকট্রোড প্রয়োগ করা হয়েছে। ফোকাসিং ইলেকট্রোড এবং কন্ট্রোল ইলেকট্রোডের ভোল্টেজ −২০ kV এবং অ্যানোডের ভোল্টেজ ০ V নির্ধারণ করে, আমরা ডুয়াল বিম গানের গতিপথ বিন্যাস পেতে পারি, যা চিত্র ৬-এ দেখানো হয়েছে। এতে দেখা যায় যে, নির্গত ইলেকট্রনগুলোর y-দিক বরাবর ভালো সংকোচনশীলতা রয়েছে এবং প্রতিটি ইলেকট্রন বিম তার নিজস্ব প্রতিসাম্য কেন্দ্র বরাবর x-দিকের দিকে অভিসারী হয়, যা নির্দেশ করে যে কন্ট্রোল ইলেকট্রোডটি ফোকাসিং ইলেকট্রোড দ্বারা উৎপন্ন অসম বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রকে ভারসাম্য রক্ষা করে।
চিত্র ৭-এ x এবং y দিকে বিম এনভেলপ দেখানো হয়েছে। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, x-দিকের ইলেকট্রন বিমের প্রক্ষেপণ দূরত্ব y-দিকের থেকে ভিন্ন। x-দিকের নিক্ষেপ দূরত্ব প্রায় ৪ মিমি, এবং y-দিকের নিক্ষেপ দূরত্ব প্রায় ৭ মিমি। অতএব, প্রকৃত নিক্ষেপ দূরত্ব ৪ থেকে ৭ মিমি-এর মধ্যে নির্বাচন করা উচিত। চিত্র ৮-এ ক্যাথোড পৃষ্ঠ থেকে ৪.৬ মিমি দূরত্বে ইলেকট্রন বিমের প্রস্থচ্ছেদ দেখানো হয়েছে। আমরা দেখতে পাই যে, প্রস্থচ্ছেদের আকৃতি একটি আদর্শ বৃত্তাকার ইলেকট্রন বিমের সবচেয়ে কাছাকাছি। দুটি ইলেকট্রন বিমের মধ্যবর্তী দূরত্ব পরিকল্পিত ০.৩১ মিমি-এর কাছাকাছি, এবং ব্যাসার্ধ প্রায় ০.১৩ মিমি, যা নকশার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। চিত্র ৯-এ বিম কারেন্টের সিমুলেশন ফলাফল দেখানো হয়েছে। দেখা যায় যে, দুটি বিম কারেন্ট ৭৬mA, যা পরিকল্পিত ৮০mA-এর সাথে ভালোভাবে মিলে যায়।
ব্যবহারিক প্রয়োগে ড্রাইভিং ভোল্টেজের তারতম্য বিবেচনা করে, এই মডেলটির ভোল্টেজ সংবেদনশীলতা অধ্যয়ন করা প্রয়োজন। ১৯.৮ ~ ২০.৬ kV ভোল্টেজ পরিসরে, কারেন্ট এবং বিম কারেন্টের এনভেলপ পাওয়া গেছে, যা চিত্র ১ এবং চিত্র ১.১০ ও ১১-তে দেখানো হয়েছে। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, ড্রাইভিং ভোল্টেজের পরিবর্তন ইলেকট্রন বিম এনভেলপের উপর কোনো প্রভাব ফেলে না এবং ইলেকট্রন বিম কারেন্ট মাত্র ০.৭৪ থেকে ০.৭৮ A পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। অতএব, এটি বিবেচনা করা যেতে পারে যে এই গবেষণাপত্রে ডিজাইন করা ইলেকট্রন গানটির ভোল্টেজের প্রতি ভালো সংবেদনশীলতা রয়েছে।
এক্স- এবং ওয়াই-দিকের বিম এনভেলপের উপর ড্রাইভিং ভোল্টেজের ওঠানামার প্রভাব।
একটি সুষম চৌম্বকীয় ফোকাসিং ক্ষেত্র হলো একটি সাধারণ স্থায়ী চুম্বক ফোকাসিং সিস্টেম। বিম চ্যানেল জুড়ে সুষম চৌম্বক ক্ষেত্র বিতরণের কারণে, এটি অক্ষীয়ভাবে প্রতিসম ইলেকট্রন বিমের জন্য খুব উপযুক্ত। এই অংশে, ডাবল পেন্সিল বিমের দীর্ঘ-দূরত্বের সঞ্চালন বজায় রাখার জন্য একটি সুষম চৌম্বকীয় ফোকাসিং সিস্টেম প্রস্তাব করা হয়েছে। উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র এবং বিম এনভেলপ বিশ্লেষণ করে, ফোকাসিং সিস্টেমের নকশা পরিকল্পনা প্রস্তাব করা হয়েছে এবং সংবেদনশীলতার সমস্যাটি অধ্যয়ন করা হয়েছে। একটি একক পেন্সিল বিমের স্থিতিশীল সঞ্চালন তত্ত্ব¹⁸,¹⁹ অনুসারে, সমীকরণ (২) দ্বারা ব্রিলুইন চৌম্বক ক্ষেত্রের মান গণনা করা যেতে পারে। এই গবেষণাপত্রে, আমরা একটি পার্শ্বীয়ভাবে বিতরণ করা ডাবল পেন্সিল বিমের চৌম্বক ক্ষেত্র অনুমান করার জন্য এই সমতুল্যতা ব্যবহার করেছি। এই গবেষণাপত্রে ডিজাইন করা ইলেকট্রন গানের সাথে মিলিতভাবে, গণনা করা চৌম্বক ক্ষেত্রের মান প্রায় 4000 Gs। রেফারেন্স ²⁰ অনুসারে, ব্যবহারিক ডিজাইনে সাধারণত গণনা করা মানের 1.5-2 গুণ মান বেছে নেওয়া হয়।
চিত্র ১২-তে একটি সুষম চৌম্বক ক্ষেত্র ফোকাসিং ফিল্ড সিস্টেমের গঠন দেখানো হয়েছে। নীল অংশটি হলো অক্ষীয় দিকে চুম্বকায়িত স্থায়ী চুম্বক। উপাদান হিসেবে NdFeB বা FeCoNi নির্বাচন করা হয়েছে। সিমুলেশন মডেলে অবশিষ্ট চুম্বকত্ব Br ১.৩ T এবং ভেদ্যতা ১.০৫ নির্ধারণ করা হয়েছে। সম্পূর্ণ সার্কিটে বিমের স্থিতিশীল সঞ্চালন নিশ্চিত করার জন্য, চুম্বকের দৈর্ঘ্য প্রাথমিকভাবে ৭০ মিমি নির্ধারণ করা হয়েছে। এছাড়াও, x-দিকের চুম্বকের আকার নির্ধারণ করে যে বিম চ্যানেলে অনুপ্রস্থ চৌম্বক ক্ষেত্র সুষম হবে কি না, যার জন্য x-দিকের আকার খুব ছোট হওয়া চলবে না। একই সাথে, সম্পূর্ণ টিউবের খরচ এবং ওজন বিবেচনা করে চুম্বকের আকার খুব বড় হওয়া উচিত নয়। তাই, চুম্বকগুলো প্রাথমিকভাবে ১৫০ মিমি × ১৫০ মিমি × ৭০ মিমি আকারে নির্ধারণ করা হয়েছে। এদিকে, সম্পূর্ণ স্লো-ওয়েভ সার্কিটটি যাতে ফোকাসিং সিস্টেমে স্থাপন করা যায়, তা নিশ্চিত করার জন্য চুম্বকগুলোর মধ্যে দূরত্ব ২০ মিমি নির্ধারণ করা হয়েছে।
২০১৫ সালে, পূর্ণচন্দ্র পান্ডা২১ একটি ইউনিফর্ম ম্যাগনেটিক ফোকাসিং সিস্টেমে একটি নতুন ধাপযুক্ত ছিদ্রযুক্ত পোল পিসের প্রস্তাব করেছিলেন, যা ক্যাথোডে ফ্লাক্স লিকেজের পরিমাণ এবং পোল পিসের ছিদ্রে উৎপন্ন অনুপ্রস্থ চৌম্বক ক্ষেত্রকে আরও কমাতে পারে। এই গবেষণাপত্রে, আমরা ফোকাসিং সিস্টেমের পোল পিসে একটি ধাপযুক্ত কাঠামো যুক্ত করেছি। পোল পিসের পুরুত্ব প্রাথমিকভাবে ১.৫ মিমি, তিনটি ধাপের উচ্চতা ও প্রস্থ ০.৫ মিমি এবং পোল পিসের ছিদ্রগুলোর মধ্যে দূরত্ব ২ মিমি নির্ধারণ করা হয়েছে, যা চিত্র ১৩-তে দেখানো হয়েছে।
চিত্র 14a দুটি ইলেকট্রন বিমের কেন্দ্ররেখা বরাবর অক্ষীয় চৌম্বক ক্ষেত্রের বন্টন দেখায়। দেখা যায় যে দুটি ইলেকট্রন বিম বরাবর চৌম্বক ক্ষেত্রের বল সমান। চৌম্বক ক্ষেত্রের মান প্রায় 6000 Gs, যা সঞ্চালন এবং ফোকাসিং কর্মক্ষমতা বাড়ানোর জন্য তাত্ত্বিক ব্রিলুইন ক্ষেত্রের 1.5 গুণ। একই সময়ে, ক্যাথোডের চৌম্বক ক্ষেত্র প্রায় 0, যা নির্দেশ করে যে পোল পিস চৌম্বক ফ্লাক্স লিকেজ প্রতিরোধে ভাল কাজ করে। চিত্র 14b দুটি ইলেকট্রন বিমের উপরের প্রান্তে z দিকে অনুপ্রস্থ চৌম্বক ক্ষেত্রের বন্টন দেখায়। দেখা যায় যে অনুপ্রস্থ চৌম্বক ক্ষেত্র শুধুমাত্র পোল পিসের ছিদ্রে 200 Gs এর কম, যেখানে স্লো-ওয়েভ সার্কিটে অনুপ্রস্থ চৌম্বক ক্ষেত্র প্রায় শূন্য, যা প্রমাণ করে যে ইলেকট্রন বিমের উপর অনুপ্রস্থ চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রভাব নগণ্য। পোল পিসের চৌম্বকীয় সম্পৃক্তি রোধ করতে, পোল পিসের ভিতরের চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি অধ্যয়ন করা প্রয়োজন। চিত্র 14c পোল পিসের ভিতরের চৌম্বক ক্ষেত্রের বন্টনের পরম মান দেখায়। দেখা যায় যে, চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রাবল্যের পরম মান ১.২ টেসলা (T) অপেক্ষা কম, যা নির্দেশ করে যে পোল পিসের চৌম্বকীয় সম্পৃক্তি ঘটবে না।
Br = 1.3 T এর জন্য চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রাবল্য বন্টন। (ক) অক্ষীয় ক্ষেত্র বন্টন। (খ) z দিকে পার্শ্বীয় ক্ষেত্র বন্টন By। (গ) পোল পিসের অভ্যন্তরে ক্ষেত্র বন্টনের পরম মান।
CST PS মডিউলের উপর ভিত্তি করে, ডুয়াল বিম গান এবং ফোকাসিং সিস্টেমের অক্ষীয় আপেক্ষিক অবস্থানকে অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। রেফারেন্স ৯ এবং সিমুলেশন অনুসারে, সর্বোত্তম অবস্থান হলো যেখানে অ্যানোড পিসটি চুম্বক থেকে দূরে পোল পিসকে ওভারল্যাপ করে। তবে, দেখা গেছে যে যদি রিম্যানেন্স ১.৩ টেসলাতে সেট করা হয়, তাহলে ইলেকট্রন বিমের ট্রান্সমিট্যান্স ৯৯% পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে না। রিম্যানেন্স বাড়িয়ে ১.৪ টেসলা করলে, ফোকাসিং ম্যাগনেটিক ফিল্ড ৬৫০০ Gs পর্যন্ত বৃদ্ধি পাবে। xoz এবং yoz প্লেনে বিমের গতিপথ চিত্র ১৫-তে দেখানো হয়েছে। এতে দেখা যায় যে, বিমটির ট্রান্সমিশন ভালো, ফ্লাকচুয়েশন কম এবং ট্রান্সমিশন দূরত্ব ৪৫ মিমি-এর বেশি।
Br = 1.4 T সহ একটি সমসত্ত্ব চৌম্বকীয় সিস্টেমের অধীনে জোড়া পেন্সিল রশ্মির গতিপথ। (ক) xoz সমতল। (খ) yoz বিমান।
চিত্র ১৬-তে ক্যাথোড থেকে বিভিন্ন অবস্থানে বিমের প্রস্থচ্ছেদ দেখানো হয়েছে। দেখা যায় যে, ফোকাসিং সিস্টেমে বিম প্রস্থচ্ছেদের আকৃতি ভালোভাবে বজায় থাকে এবং প্রস্থচ্ছেদের ব্যাস খুব বেশি পরিবর্তিত হয় না। চিত্র ১৭-তে যথাক্রমে x এবং y দিকে বিমের এনভেলপ দেখানো হয়েছে। দেখা যায় যে, উভয় দিকেই বিমের ওঠানামা খুবই সামান্য। চিত্র ১৮-তে বিম কারেন্টের সিমুলেশন ফলাফল দেখানো হয়েছে। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, কারেন্ট প্রায় ২ × ৮০ mA, যা ইলেকট্রন গান ডিজাইনে গণনা করা মানের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
ক্যাথোড থেকে বিভিন্ন অবস্থানে ইলেকট্রন রশ্মির প্রস্থচ্ছেদ (ফোকাসিং সিস্টেম সহ)।
বাস্তব প্রক্রিয়াকরণ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে অ্যাসেম্বলি ত্রুটি, ভোল্টেজের ওঠানামা এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির পরিবর্তনের মতো একাধিক সমস্যা বিবেচনা করে, ফোকাসিং সিস্টেমের সংবেদনশীলতা বিশ্লেষণ করা প্রয়োজন। যেহেতু প্রকৃত প্রক্রিয়াকরণে অ্যানোড পিস এবং পোল পিসের মধ্যে একটি ফাঁক থাকে, তাই সিমুলেশনে এই ফাঁকটি নির্ধারণ করা প্রয়োজন। ফাঁকের মান ০.২ মিমি নির্ধারণ করা হয়েছিল এবং চিত্র ১৯ক-তে y দিকে বিম এনভেলপ এবং বিম কারেন্ট দেখানো হয়েছে। এই ফলাফল থেকে দেখা যায় যে বিম এনভেলপের পরিবর্তন উল্লেখযোগ্য নয় এবং বিম কারেন্ট প্রায় অপরিবর্তিত থাকে। অতএব, সিস্টেমটি অ্যাসেম্বলি ত্রুটির প্রতি অসংবেদনশীল। ড্রাইভিং ভোল্টেজের ওঠানামার জন্য, ত্রুটির পরিসর ±০.৫ kV নির্ধারণ করা হয়েছে। চিত্র ১৯খ-তে তুলনামূলক ফলাফল দেখানো হয়েছে। দেখা যায় যে ভোল্টেজের পরিবর্তন বিম এনভেলপের উপর সামান্য প্রভাব ফেলে। চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির পরিবর্তনের জন্য ত্রুটির পরিসর -০.০২ থেকে +০.০৩ T নির্ধারণ করা হয়েছে। তুলনামূলক ফলাফল চিত্র ২০-তে দেখানো হয়েছে। দেখা যায় যে বিম এনভেলপ প্রায় অপরিবর্তিত থাকে, যার অর্থ হলো সম্পূর্ণ EOS চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিবর্তনের প্রতি অসংবেদনশীল। শক্তি।
একটি অভিন্ন চৌম্বকীয় ফোকাসিং সিস্টেমের অধীনে বিম এনভেলপ এবং কারেন্টের ফলাফল। (ক) অ্যাসেম্বলি টলারেন্স হল ০.২ মিমি। (খ) ড্রাইভিং ভোল্টেজের ওঠানামা হল ±০.৫ kV।
একটি সুষম চৌম্বকীয় ফোকাসিং সিস্টেমের অধীনে বিম এনভেলপ, যেখানে অক্ষীয় চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রাবল্যের ওঠানামা ০.৬৩ থেকে ০.৬৮ টেসলা পর্যন্ত।
এই গবেষণাপত্রে ডিজাইন করা ফোকাসিং সিস্টেমটি HFS-এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ কিনা তা নিশ্চিত করার জন্য, ফোকাসিং সিস্টেম এবং HFS-কে একত্রিত করে গবেষণা করা প্রয়োজন। চিত্র ২১-এ HFS লোড করা অবস্থায় এবং লোড না করা অবস্থায় বিম এনভেলপের একটি তুলনা দেখানো হয়েছে। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, সম্পূর্ণ HFS লোড করা হলেও বিম এনভেলপের খুব বেশি পরিবর্তন হয় না। অতএব, ফোকাসিং সিস্টেমটি উপরোক্ত ডিজাইনের ট্রাভেলিং ওয়েভ টিউব HFS-এর জন্য উপযুক্ত।
তৃতীয় পরিচ্ছেদে প্রস্তাবিত EOS-এর সঠিকতা যাচাই করতে এবং ২২০ গিগাহার্জ SDV-TWT-এর কার্যকারিতা তদন্ত করতে, বিম-তরঙ্গ মিথস্ক্রিয়ার একটি 3D-PIC সিমুলেশন করা হয়েছে। সিমুলেশন সফটওয়্যারের সীমাবদ্ধতার কারণে, আমরা সম্পূর্ণ EOS-টি HFS-এ যোগ করতে পারিনি। তাই, ইলেকট্রন গানটিকে একটি সমতুল্য নির্গমনকারী পৃষ্ঠ দ্বারা প্রতিস্থাপন করা হয়েছে, যার ব্যাস ০.১৩ মিমি এবং দুটি পৃষ্ঠের মধ্যে দূরত্ব ০.৩১ মিমি, যা উপরে ডিজাইন করা ইলেকট্রন গানের প্যারামিটারগুলোর মতোই। EOS-এর অসংবেদনশীলতা এবং ভালো স্থিতিশীলতার কারণে, PIC সিমুলেশনে সর্বোত্তম আউটপুট শক্তি অর্জনের জন্য ড্রাইভিং ভোল্টেজকে যথাযথভাবে অপ্টিমাইজ করা সম্ভব হয়েছে। সিমুলেশনের ফলাফল দেখায় যে, ২০.৬ kV ড্রাইভিং ভোল্টেজ, ২ × ৮০ mA (৬০৩ A/cm²) বিম কারেন্ট এবং ০.০৫ W ইনপুট শক্তিতে স্যাচুরেটেড আউটপুট শক্তি এবং গেইন পাওয়া যায়।
সর্বোত্তম আউটপুট সিগন্যাল পাওয়ার জন্য, সাইকেলের সংখ্যাও অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন। চিত্র 22a-তে যেমন দেখানো হয়েছে, দুটি স্টেজের সংখ্যা 42 + 48 সাইকেল হলে সর্বোত্তম আউটপুট পাওয়ার পাওয়া যায়। একটি 0.05 W ইনপুট সিগন্যাল 38 dB গেইন সহ 314 W-এ বিবর্ধিত হয়। ফাস্ট ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম (FFT) দ্বারা প্রাপ্ত আউটপুট পাওয়ার স্পেকট্রামটি বিশুদ্ধ, যা 220 GHz-এ সর্বোচ্চ মানে পৌঁছায়। চিত্র 22b-তে SWS-এর মধ্যে ইলেকট্রন শক্তির অক্ষীয় অবস্থান বন্টন দেখানো হয়েছে, যেখানে বেশিরভাগ ইলেকট্রন শক্তি হারাচ্ছে। এই ফলাফল নির্দেশ করে যে SDV-SWS ইলেকট্রনের গতিশক্তিকে RF সিগন্যালে রূপান্তর করতে পারে, যার ফলে সিগন্যাল বিবর্ধন সম্ভব হয়।
২২০ গিগাহার্জে SDV-SWS আউটপুট সংকেত। (ক) অন্তর্ভুক্ত বর্ণালীসহ আউটপুট শক্তি। (খ) SWS-এর শেষে ইলেকট্রন রশ্মিসহ ইলেকট্রনসমূহের শক্তি বন্টন (ইনসেট)।
চিত্র ২৩-এ একটি ডুয়াল-মোড ডুয়াল-বিম SDV-TWT-এর আউটপুট পাওয়ার ব্যান্ডউইথ এবং গেইন দেখানো হয়েছে। ২০০ থেকে ২৭৫ গিগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সি সুইপ করে এবং ড্রাইভ ভোল্টেজ অপ্টিমাইজ করে আউটপুট পারফরম্যান্স আরও উন্নত করা যেতে পারে। এই ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, ৩-ডিবি ব্যান্ডউইথ ২০৫ থেকে ২৭৫ গিগাহার্টজ পর্যন্ত বিস্তৃত হতে পারে, যার অর্থ হলো ডুয়াল-মোড অপারেশন অপারেটিং ব্যান্ডউইথকে ব্যাপকভাবে প্রসারিত করতে পারে।
তবে, চিত্র ২ক অনুসারে, আমরা জানি যে বিজোড় এবং জোড় মোডগুলির মধ্যে একটি স্টপ ব্যান্ড রয়েছে, যা অনাকাঙ্ক্ষিত দোলনের কারণ হতে পারে। অতএব, স্টপগুলির আশেপাশে কাজের স্থিতিশীলতা অধ্যয়ন করা প্রয়োজন। চিত্র ২৪ক-গ হলো যথাক্রমে ২৬৫.৩ গিগাহার্টজ, ২৬৫.৩৫ গিগাহার্টজ এবং ২৬৫.৪ গিগাহার্টজ-এ ২০ ন্যানোসেকেন্ডের সিমুলেশন ফলাফল। দেখা যায় যে, যদিও সিমুলেশন ফলাফলে কিছু ওঠানামা রয়েছে, আউটপুট শক্তি তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল। চিত্র ২৪-এ যথাক্রমে স্পেকট্রামও দেখানো হয়েছে, স্পেকট্রামটি বিশুদ্ধ। এই ফলাফলগুলি নির্দেশ করে যে স্টপব্যান্ডের কাছাকাছি কোনো স্ব-দোলন নেই।
সম্পূর্ণ HFS-এর সঠিকতা যাচাই করার জন্য নির্মাণ ও পরিমাপ অপরিহার্য। এই অংশে, ০.১ মিমি টুল ব্যাস এবং ১০ μm মেশিনিং নির্ভুলতা সহ কম্পিউটার নিউমেরিক্যাল কন্ট্রোল (CNC) প্রযুক্তি ব্যবহার করে HFS-টি নির্মাণ করা হয়েছে। উচ্চ-কম্পাঙ্ক কাঠামোর জন্য উপাদান হিসেবে অক্সিজেন-মুক্ত উচ্চ-পরিবাহী (OFHC) তামা ব্যবহার করা হয়েছে। চিত্র ২৫ক-তে নির্মিত কাঠামোটি দেখানো হয়েছে। সম্পূর্ণ কাঠামোটির দৈর্ঘ্য ৬৬.০০ মিমি, প্রস্থ ২০.০০ মিমি এবং উচ্চতা ৮.৬৬ মিমি। কাঠামোটির চারপাশে আটটি পিন হোল রয়েছে। চিত্র ২৫খ-তে স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM) দ্বারা কাঠামোটি দেখানো হয়েছে। এই কাঠামোর ব্লেডগুলো সুষমভাবে উৎপাদিত এবং এদের পৃষ্ঠতলের অমসৃণতা ভালো। নির্ভুল পরিমাপের পর, সামগ্রিক মেশিনিং ত্রুটি ৫%-এর কম এবং পৃষ্ঠতলের অমসৃণতা প্রায় ০.৪μm। মেশিনিং করা কাঠামোটি নকশা এবং নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।
চিত্র ২৬ প্রকৃত পরীক্ষার ফলাফল এবং ট্রান্সমিশন পারফরম্যান্সের সিমুলেশনের মধ্যে তুলনা দেখায়। চিত্র ২৬ক-এর পোর্ট ১ এবং পোর্ট ২ যথাক্রমে HFS-এর ইনপুট এবং আউটপুট পোর্টকে নির্দেশ করে এবং চিত্র ৩-এর পোর্ট ১ এবং পোর্ট ৪-এর সমতুল্য। S11-এর প্রকৃত পরিমাপের ফলাফল সিমুলেশন ফলাফলের চেয়ে সামান্য ভালো। একই সময়ে, S21-এর পরিমাপকৃত ফলাফল সামান্য খারাপ। এর কারণ হতে পারে যে, সিমুলেশনে সেট করা উপাদানের পরিবাহিতা খুব বেশি এবং প্রকৃত মেশিনিংয়ের পরে পৃষ্ঠের অমসৃণতা দুর্বল। সামগ্রিকভাবে, পরিমাপকৃত ফলাফল সিমুলেশন ফলাফলের সাথে ভালোভাবে মিলে যায় এবং ট্রান্সমিশন ব্যান্ডউইথ ৭০ গিগাহার্টজ-এর প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে, যা প্রস্তাবিত ডুয়াল-মোড SDV-TWT-এর সম্ভাব্যতা এবং সঠিকতা যাচাই করে। অতএব, প্রকৃত ফ্যাব্রিকেশন প্রক্রিয়া এবং পরীক্ষার ফলাফলের সাথে সমন্বয় করে, এই গবেষণাপত্রে প্রস্তাবিত আল্ট্রা-ব্রডব্যান্ড ডুয়াল-বিম SDV-TWT ডিজাইনটি পরবর্তী ফ্যাব্রিকেশন এবং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
এই গবেষণাপত্রে, একটি প্ল্যানার ডিস্ট্রিবিউশন ২২০ গিগাহার্জ ডুয়াল-বিম এসডিভি-টিডব্লিউটি-এর বিস্তারিত ডিজাইন উপস্থাপন করা হয়েছে। ডুয়াল-মোড অপারেশন এবং ডুয়াল-বিম এক্সাইটেশনের সমন্বয় অপারেটিং ব্যান্ডউইথ এবং আউটপুট পাওয়ার আরও বাড়িয়ে দেয়। সম্পূর্ণ এইচএফএস-এর সঠিকতা যাচাই করার জন্য ফ্যাব্রিকেশন এবং কোল্ড টেস্টও করা হয়েছে। প্রকৃত পরিমাপের ফলাফল সিমুলেশন ফলাফলের সাথে ভালোভাবে মিলে যায়। ডিজাইন করা টু-বিম ইওএস-এর জন্য, একটি মাস্ক সেকশন এবং কন্ট্রোল ইলেকট্রোড একসাথে ব্যবহার করে একটি টু-পেন্সিল বিম তৈরি করা হয়েছে। ডিজাইন করা ইউনিফর্ম ফোকাসিং ম্যাগনেটিক ফিল্ডের অধীনে, ইলেকট্রন বিম ভালো আকৃতিতে দীর্ঘ দূরত্বে স্থিতিশীলভাবে সঞ্চারিত হতে পারে। ভবিষ্যতে, ইওএস-এর উৎপাদন ও পরীক্ষা করা হবে এবং সম্পূর্ণ টিডব্লিউটি-এর থার্মাল টেস্টও করা হবে। এই গবেষণাপত্রে প্রস্তাবিত এসডিভি-টিডব্লিউটি ডিজাইন স্কিমটি বর্তমানের উন্নত প্লেন প্রসেসিং প্রযুক্তির সাথে সম্পূর্ণরূপে সমন্বয় করে এবং পারফরম্যান্স সূচক, প্রসেসিং ও অ্যাসেম্বলিতে ব্যাপক সম্ভাবনা দেখায়। অতএব, এই গবেষণাপত্র বিশ্বাস করে যে প্ল্যানার কাঠামোই টেরাহার্টজ ব্যান্ডে ভ্যাকুয়াম ইলেকট্রনিক ডিভাইসের উন্নয়নের ধারা হয়ে ওঠার সবচেয়ে বেশি সম্ভাবনা রাখে।
এই গবেষণার বেশিরভাগ কাঁচা উপাত্ত এবং বিশ্লেষণাত্মক মডেল এই গবেষণাপত্রে অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে। যুক্তিসঙ্গত অনুরোধের ভিত্তিতে সংশ্লিষ্ট লেখকের কাছ থেকে আরও প্রাসঙ্গিক তথ্য সংগ্রহ করা যেতে পারে।
গামজিনা, ডি. এট আল. সাব-টেরাহার্টজ ভ্যাকুয়াম ইলেকট্রনিক্সের ন্যানোস্কেল সিএনসি মেশিনিং। আইইইই ট্রান্স. ইলেকট্রনিক ডিভাইস. ৬৩, ৪০৬৭–৪০৭৩ (২০১৬)।
মালেকাবাদী, এ. এবং পাওলোনি, সি. বহুস্তরীয় SU-8 ফটোরেজিস্ট ব্যবহার করে সাব-টেরাহার্টজ ওয়েভগাইডের UV-LIGA মাইক্রোফ্যাব্রিকেশন। জে. মাইক্রোমেকানিক্স.মাইক্রোইলেকট্রনিক্স.২৬, ০৯৫০০১০। https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (২০১৬)।
ধিলন, এস এস প্রমুখ। ২০১৭ টেরাহার্টজ প্রযুক্তি রোডম্যাপ। জে. ফিজিক্স.ডি টু অ্যাপ্লাই.ফিজিক্স.৫০, ০৪৩০০১। https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (২০১৭)।
শিন, ওয়াইএম, বার্নেট, এলআর এবং লুহমান, এনসি "আল্ট্রা-ব্রডব্যান্ড স্ট্যাগার্ড ডাবল-গ্রেটিং ওয়েভগাইডের মাধ্যমে প্লাজমনিক তরঙ্গ প্রচারের শক্তিশালী সীমাবদ্ধতা"। অ্যাপ্লিকেশন.ফিজিক্স.রাইট.৯৩, ২২১৫০৪। https://doi.org/10.1063/1.3041646 (২০০৮)।
বেগ, এ. প্রমুখ। একটি ন্যানো সিএনসি মেশিনকৃত ২২০-গিগাহার্জ ট্রাভেলিং ওয়েভ টিউব অ্যামপ্লিফায়ারের কর্মক্ষমতা। আইইইই ট্রান্স. ইলেকট্রনিক ডিভাইস. ৬৪, ৫৯০–৫৯২ (২০১৭)।
হান, ওয়াই. ও রুয়ান, সি. জে. ম্যাক্রোস্কোপিক কোল্ড ফ্লুইড মডেল তত্ত্ব ব্যবহার করে অসীম প্রশস্ত শীট ইলেকট্রন বিমের ডাইওকোট্রন অস্থিতিশীলতার অনুসন্ধান। চাইনিজ ফিজিক্স বি. ২০, ১০৪১০১। https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/104101 (২০১১)।
গালদেৎস্কি, এভি, একটি মাল্টিবিম ক্লাইস্ট্রনে বিমের প্ল্যানার বিন্যাসের মাধ্যমে ব্যান্ডউইথ বৃদ্ধির সুযোগ প্রসঙ্গে। দ্বাদশ আইইইই আন্তর্জাতিক ভ্যাকুয়াম ইলেকট্রনিক্স সম্মেলনে, ব্যাঙ্গালোর, ভারত, ৫৭৪৭০০৩, ৩১৭–৩১৮ https://doi.org/10.1109/IVEC.2011.5747003 (২০১১)।
নগুয়েন, সিজে এট আল। ডাব্লিউ-ব্যান্ড স্ট্যাগার্ড ডাবল-ব্লেড ট্র্যাভেলিং ওয়েভ টিউবে সংকীর্ণ বিম স্প্লিটিং প্লেন ডিস্ট্রিবিউশন সহ থ্রি-বিম ইলেকট্রন গানের ডিজাইন [জে]। সায়েন্স. রেপ. ১১, ৯৪০। https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (২০২১)।
ওয়াং, পিপি, সু, ওয়াইওয়াই, ঝাং, জেড., ওয়াং, ডব্লিউবি এবং রুয়ান, সিজে প্ল্যানার ডিস্ট্রিবিউটেড থ্রি-বিম ইলেকট্রন অপটিক্যাল সিস্টেম উইথ ন্যারো বিম সেপারেশন ফর ডব্লিউ-ব্যান্ড ফান্ডামেন্টাল মোড টিডব্লিউটি. আইইইই ট্রান্স. ইলেকট্রনিক ডিভাইসেস. ৬৮, ৫২১৫–৫২১৯ (২০২১)।
ঝান, এম. মিলিমিটার-ওয়েভ শিট বিম ২০-২২ সহ ইন্টারলিভড ডাবল-ব্লেড ট্র্যাভেলিং ওয়েভ টিউবের উপর গবেষণা (পিএইচডি, বেইহাং বিশ্ববিদ্যালয়, ২০১৮)।
রুয়ান, সিজে, ঝাং, এইচএফ, তাও, জে. এবং হে, ওয়াই.। একটি জি-ব্যান্ড ইন্টারলিভড ডুয়াল-ব্লেড ট্র্যাভেলিং ওয়েভ টিউবের বিম-ওয়েভ মিথস্ক্রিয়া স্থিতিশীলতার উপর গবেষণা। ২০১৮ ৪৩তম আন্তর্জাতিক ইনফ্রারেড মিলিমিটার এবং টেরাহার্টজ তরঙ্গ সম্মেলন, নাগোয়া। ৮৫১০২৬৩, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (২০১৮)।