Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан серепчи версиясы CSS үчүн чектелген колдоого ээ. Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerде шайкештик режимин өчүрүү). Ошол эле учурда, колдоо үзгүлтүксүз болушу үчүн, биз сайтты стилдерсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Бул документте 220 ГГц кең тилкелүү жогорку кубаттуулуктагы аралаш эки канаттуу кыдыруучу толкун түтүгү иштелип чыккан жана текшерилген. Биринчиден, тегиздик эки нурлуу тепкичтүү эки канаттуу жай толкун түзүмү сунушталат. Кош режимде иштөө схемасын колдонуу менен, өткөргүчтүн иштеши жана өткөрүү жөндөмдүүлүгү дээрлик эки эсеге көбөйөт, бир режимдин кубаттуулугунун туруктуулугун жогорулатуу жана бир режимдин кубаттуулугун жогорулатуу. кыдыруучу толкун түтүгү үчүн, кош карандаш түрүндөгү электрондук оптикалык система иштелип чыккан, айдоо чыңалуусу 20~21 кВ жана ток 2 × 80 мА. Дизайн максаттары. Кош нурлуу тапанчада маска бөлүгүн жана башкаруу электродду колдонуу менен эки карандаш нурун тиешелүү борборлор боюнча фокустоого болот, кысуу аралыгы 180, фокустун катышы болжол менен 7 мм. Жакшы.Бирдиктүү магниттик фокустоо системасы да оптималдаштырылды. Тегиздик кош электрон нурунун туруктуу өткөрүү аралыгы 45 ммге жетиши мүмкүн, ал эми фокустоочу магнит талаасы 0,6 Т, ал бүт жогорку жыштык системасын (HFS) камтуу үчүн жетиштүү. Андан кийин, электрондук-оптикалык системанын колдонууга жарамдуулугун жана бөлүкчөлөрдүн бүтүндөй түзүмүнүн иштешин текшерүү үчүн жай-толкун түзүмүндө аткарылган. HFS.The натыйжалары нур-өз ара системасы 220 ГГц дээрлик 310 Вт чокусу чыгаруу күчүн жетиши мүмкүн экенин көрсөтүп турат, оптималдаштырылган нур чыңалуу 20,6 кВ болуп саналат, нур ток 2 × 80 мА, пайда 38 дБ, жана 3-дБ өткөрүү жөндөмдүүлүгү 35 дБ ашат microstructurally аткарылган microstruc.F жөнүндө 70 GHz болуп саналат. HFS ишмердүүлүгүн текшерүү үчүн, жана натыйжалар өткөрүү жөндөмдүүлүгү жана өткөрүү мүнөздөмөлөрү симуляциянын натыйжалары менен жакшы макулдашып турганын көрсөтүп турат.Ошондуктан, бул документте сунушталган схема келечектеги колдонмолор үчүн потенциалы бар жогорку кубаттуулуктагы, ультра кең тилкелүү терагерц диапазондуу нурлануу булактарын иштеп чыгуусу күтүлүүдө.
Салттуу вакуумдук электрондук шайман катары, кыдыруучу толкун түтүгү (TWT) жогорку резолюциядагы радар, спутниктик байланыш тутумдары жана космостук изилдөө сыяктуу көптөгөн колдонмолордо алмаштырылгыс ролду ойнойт. Бирок, иштөө жыштыгы терагерц диапазонуна киргендиктен, салттуу туташкан боштук TWT жана спиралдуу TWT электр энергиясынын салыштырмалуу аздыгынан жана салыштырмалуу аз кубаттуулуктагы муктаждыктарын канааттандыра алган жок. өндүрүш процесстери.Ошондуктан, THz тилкесинин натыйжалуулугун кантип комплекстүү жакшыртуу көптөгөн илимий изилдөө институттары үчүн абдан тынчсыздандырган маселе болуп калды. Акыркы жылдарда жаңы жай толкун түзүмдөрү (SWSs), мисалы, тепкичтүү кош канаттуу (SDV) структуралар жана бүктөлгөн толкун өткөргүч (FW) структуралары, өзгөчө пландуу SWS структураларына өзгөчө көңүл бурушту. келечектүү потенциал. Бул структура 20084-жылы UC-Дэвис тарабынан сунушталган. Тегиздик структурасын компьютердик сандык башкаруу (CNC) жана UV-LIGA сыяктуу микро-нано иштетүү ыкмалары менен оңой эле жасоого болот, бардык металл пакетинин структурасы чоңураак жылуулук сыйымдуулугун жогорураак чыгаруу күчү жана кирешеси менен камсыздай алат, ал эми толкун өткөргүч сымал түзүм Дэвисдеги эң кеңири иш убактысын камсыздай алат. 2017-жылы SDV-TWT 100 Вттан ашкан жогорку кубаттуулуктагы жыйынтыктарды жана G-диапазонунда дээрлик 14 ГГц өткөрүү жөндөмдүүлүгүн сигналдарды чыгара алат. Бирок, бул натыйжаларда терагерц тилкесинде жогорку кубаттуулукка жана кең өткөрүүгө байланыштуу талаптарга жооп бере албаган боштуктар бар. нурдун ток өткөрүү жөндөмдүүлүгү, барак нурунун электрондук оптикалык тутумунун (EOS) туруксуздугуна байланыштуу узак өткөрүү аралыкты сактоо кыйынга турат жана ашыкча режимдеги нур туннели бар, бул да нурдун өзүн-өзү жөнгө салуусуна алып келиши мүмкүн. – Толкуруу жана термелүү 6,7. ТГц TWTтин жогорку кубаттуулугуна, кең өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө жана жакшы туруктуулугуна болгон талаптарды канааттандыруу үчүн бул документте эки нурлуу SDV-SWS эки режимдүү иштөөсү сунушталган. Башкача айтканда, иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу максатында, эки режимдүү операция сунушталат жана киргизилди, бул түзүмдө кубаттуулукту эки эселенген бөлүштүрүү планында пландалууда. нурлар да колдонулат. Жалгыз карандаш нурлуу радиостанциялар вертикалдык өлчөмдөгү чектөөлөрдөн улам салыштырмалуу кичине. Учурдагы тыгыздык өтө жогору болсо, нурдун токунун көлөмүн азайтуу керек, натыйжада чыгаруу кубаттуулугу салыштырмалуу аз болот. Нур агымын жакшыртуу үчүн пландык бөлүштүрүлгөн көп нурлуу EOS пайда болду, бул SWS бөлүштүрүүчү пландын каптал өлчөмүн пайдаланган. көп нурлуу жогорку жалпы нур токту жана бир нурга бир аз токту сактоо менен жогорку чыгаруу кубаттуулугуна жетише алат, бул барактуу түзүлүштөр менен салыштырганда ашыкча нур туннелдерин болтурбай коё алат. Ошондуктан, кыдыруучу толкун түтүгүнүн туруктуулугун сактап калуу пайдалуу. Мурунку иштердин негизинде8,9, бул документ G-диапазонун бирдиктүү формасын сунуштайт, ал эки карандаштын магнит талаасын фокустаган E магнит талаасынын чоң аралыкты жакшырта алат. нур жана нурдун өз ара аракеттенүү аймагын андан ары көбөйтүү, ошону менен чыгаруу кубаттуулугун бир топ жакшыртат.
Бул документтин структурасы төмөнкүдөй. Биринчиден, параметрлери, дисперсиялык мүнөздөмөлөрүнүн анализи жана жогорку жыштык симуляциясынын натыйжалары менен SWS клеткасынын дизайны сүрөттөлөт. Андан кийин, бирдик клеткасынын түзүлүшүнө ылайык, кош карандаш нурунун EOS жана нурдун өз ара аракеттенүү системасы бул документте иштелип чыккан. Клетка ичиндеги бөлүкчөлөрдү симуляциялоонун натыйжалары да EOS-кошумча жана SDVTтин натыйжалуулугун текшерүү үчүн берилген. бүт HFS тууралыгын текшерүү үчүн жасалма жана муздак сыноо натыйжалары.
TWTтин эң маанилүү компоненттеринин бири катары жай толкун түзүмүнүн дисперсиялык касиеттери электрондун ылдамдыгы SWS фазасынын ылдамдыгына дал келеби же жокпу, ошону менен нур-толкун өз ара аракеттенүүсүнө чоң таасирин тийгизет. Бүткүл TWTтин иштешин жакшыртуу үчүн жакшыртылган өз ара аракеттенүү түзүмү иштелип чыккан. бир калем устун чектөө, структура андан ары чыгаруу күчүн жана иш туруктуулугун жакшыртуу үчүн кош калем устунду кабыл алат. Ошол эле учурда, жумушчу өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн, SWS иштешине кош режим сунушталды. SDV структурасынын симметриясынан улам, электромагниттик талаанын дисперсиялык теңдемесин чечүү так жана жуп режимдерге бөлүнөт. Ошол эле учурда, төмөнкү жыштык тилкесинин негизги так режими жана жогорку жыштык тилкесинин негизги жуп режими колдонулат, жогорку жыштык тилкесинин синхронизациясы колдонулат. ошону менен иштввну мындан ары жакшыртуу.
Кубаттын талаптарына ылайык, бүт түтүк 20 кВ кыймылдаткыч чыңалуусу жана 2 × 80 мА кош нурлуу ток менен иштелип чыккан. Чыңалууну SDV-SWSнин иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө мүмкүн болушунча жакындаштыруу үчүн, биз p-периоддун узундугун эсептеп чыгышыбыз керек.
220 ГГц борбордук жыштыгында фазалык жылышты 2,5πге коюу менен, p мезгилин 0,46 мм деп эсептөөгө болот. 2а-сүрөттө SWS бирдик клеткасынын дисперсиялык касиеттери көрсөтүлгөн. 20 кВ нур сызыгы бимодалык ийри сызыкка абдан туура келет. Дал келген жыштык тилкелери 72 ГГц жана 300 ГГц режиминин тегерегинде жетиши мүмкүн. 265,4–280 ГГц (жуп режими) диапазондору. 2б-сүрөттө 210дон 290 ГГцге чейинки 0,6 Омдон жогору болгон орточо туташуу импедансы көрсөтүлгөн, бул иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгүндө күчтүү өз ара аракеттенишүүлөр болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.
(a) 20 кВ электрон нур сызыгы менен кош режимдүү SDV-SWS дисперсиялык мүнөздөмөлөрү. (b) SDV жай толкун чынжырынын өз ара аракеттенүү импедансы.
Бирок, так жана жуп режимдердин ортосунда тилке ажырымы бар экенин белгилей кетүү маанилүү жана биз бул тилке боштугун 2a-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, адатта токтотуу тилкеси деп атайбыз. Эгерде TWT ушул жыштык тилкесинде иштетилсе, нурдун күчтүү кошулуу күчү пайда болушу мүмкүн, бул каалабаган термелүүлөргө алып келет. Практикалык колдонмолордо биз жалпысынан TWTди колдонуудан качышыбыз керек, ал токтоо тилкесинин жанында бул жай түзүлүшү байкалат. болгону 0,1 ГГц. Бул кичинекей тилке ажырымы термелүүгө себепкер же жокпу, аныктоо кыйын. Ошондуктан, токтотуу тилкесинин айланасында иштөөнүн туруктуулугу төмөнкү PIC симуляция бөлүмүндө каралат.
Бүткүл HFS модели 3-сүрөттө көрсөтүлгөн. Ал Bragg рефлекторлору менен туташтырылган SDV-SWSнин эки баскычынан турат. Рефлектордун милдети эки этаптын ортосундагы сигнал берүүнү үзүү, термелүүнү жана иштебеген режимдердин чагылышын басуу, мисалы, үстүнкү жана астыңкы катмардын ортосунда түзүлгөн жогорку тартиптеги режимдер, мында түтүктүн тышкы туташтырылышынын туруктуулугун жогорулатуу үчүн. чөйрөдө, сызыктуу конверттүү кошкуч да SWSди WR-4 стандарттуу waveguide.The өткөрүү коэффициентине туташтыруу үчүн колдонулат. Эки деңгээлдүү түзүмдүн өткөрүү коэффициенти 3D симуляциялык программалык камсыздоодо убакыт доменинин чечүүчүсү менен өлчөнөт. Терагерц тилкесинин материалга болгон иш жүзүндөгү таасирин эске алуу менен, вакуумдук конверттин материалы алгач өткөрүмдүүлүктү жезге түшүрүп, 125 × 120. S/m12.
4-сүрөттө сызыктуу конустук кошкучтар менен жана жок HFS үчүн өткөрүү натыйжалары көрсөтүлгөн. Жыйынтыктар кошкуч бүт HFS өткөрүүнүн натыйжалуулугуна анча деле таасир этпейт. 207~280 ГГц кең тилкесинде бүт системанын кайтаруу жоготуусу (S11 < - 10 дБ) жана киргизүү жоготуулары (S21 > - 5 дБ) HFS өткөргүчүнүн жакшы мүнөздөмөсүнө ээ экенин көрсөтүп турат.
Вакуумдук электрондук шаймандардын кубаты катары, электрондук тапанча аппараттын жетишерлик чыгуучу күчтү түзө алаар-албасын түздөн-түз аныктайт. II бөлүмдө HFS анализи менен бирге, кош нурлуу EOS жетиштүү кубаттуулукту камсыз кылуу үчүн иштелип чыгышы керек. Бул бөлүктө W-band8,9дагы мурунку иштердин негизинде, кош карандаш электрондук тапанча тегиз масканы колдонуу менен иштелип чыккан, SWтин электроддорунун дизайнына ылайык. фиг. 2, электрон нурларынын кыймылдаткыч чыңалуу Ua адегенде 20 кВ орнотулган, эки электрон нурларынын ток I экөө тең 80 мА, ал эми электрон нурларынын нурунун диаметри dw 0,13 мм. Ошол эле учурда, электрон нурунун токтун тыгыздыгын камсыз кылуу үчүн жана катхонун электр кысуу катышына жетишүү үчүн. 7, ошондуктан электрондук нурдун учурдагы тыгыздыгы 603 A / см2, жана катоддун учурдагы тыгыздыгы 86 А / см2, бул жаңы катод материалдарын колдонуу менен жетишилет. Дизайн теориясына ылайык 14, 15, 16, 17, типтүү Пирс уникалдуу электрон мылтыгы болушу мүмкүн.
5-сүрөттө мылтыктын горизонталдуу жана вертикалдуу схемалык диаграммалары көрсөтүлгөн. Бул х-багытындагы электрондук мылтыктын профили кадимки барак сымал электрондук мылтыктын профили менен дээрлик бирдей экенин көрүүгө болот, ал эми y-багытында эки электрон нурлары жарым-жартылай маска менен бөлүнгөн. у = 0 мм жана х = 0,155 мм, у = 0 мм, тиешелүүлүгүнө жараша. кысуу катышы жана электрон сайынуу өлчөмү долбоорлоо талаптарына ылайык, эки катод бетинин өлчөмдөрү 0,91 мм × 0,13 мм болуп аныкталат.
Х-багытындагы ар бир электрон нуру кабыл алган фокусталган электр талаасын өзүнүн борборуна карата симметриялуу кылуу үчүн, бул кагаз электрондук тапанчага башкаруучу электродду колдонот. Фокустоочу электроддун жана башкаруу электродунун чыңалуусун −20 кВ, аноддун чыңалуусун 0 В коюу менен, биз Fig6 нын көрсөтүлгөн траекториясынын бөлүштүрүлүшүн ала алабыз. эмитенттүү электрондор y-багытында жакшы кысылышына ээ экенин жана ар бир электрон нурунун өзүнүн симметрия борбору боюнча x багытын көздөй бириге турганын көрдү, бул башкаруу электродунун фокустоочу электрод тарабынан пайда болгон бирдей эмес электр талаасын тең салмактап турганын көрсөтөт.
7-сүрөт x жана y багыттарында нур конвертин көрсөтөт. Жыйынтыктар x багытындагы электрон нурунун проекциялык аралык y-багытындагыдан башкача экенин көрсөтүп турат. х багытындагы ыргытуу 4ммге жакын, ал эми y багытындагы ыргытуу 7ммге жакын.Ошондуктан, чыныгы ыргытуу аралыкы mmFi жана 7 ортосунда болушу керек. Катоддун бетинен 4,6 мм аралыкта электрон нурунун кесилиши. Биз кесилишинин формасы стандарттуу тегерек электрон нуруна эң жакын экенин көрөбүз. Эки электрон нурунун ортосундагы аралык долбоорлонгон 0,31 ммге жакын, ал эми радиусу болжол менен 0,13 мм, бул долбоорлоо талаптарына жооп берет. 76mA, бул долбоорлонгон 80mA менен жакшы шайкеш келет.
Практикалык колдонууда айдоо чыңалуусунун өзгөрүшүн эске алуу менен, бул моделдин чыңалуу сезгичтигин изилдөө керек. 19,8 ~ 20,6 кВ чыңалуу диапазонунда ток жана нур токтун конверттери алынат, 1-сүрөттө жана 1.10 жана 11-сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Жыйынтыктардан көрүнүп тургандай, кыймылдаткычтын чыңалуусуна, токтун өзгөрүшүнө жана электр тогун өзгөртүүгө гана таасир этпейт. 0,74 0,78 A. Ошондуктан, бул макалада иштелип чыккан электрондук тапанча чыңалуу үчүн жакшы сезгичтиги бар деп эсептесе болот.
Айдоо чыңалууларынын өзгөрүшүнүн х жана у багытындагы нурлардын конверттерине тийгизген таасири.
Бирдиктүү магниттик фокустоо талаасы жалпы туруктуу магнит фокустоо системасы болуп саналат. Магниттик талаанын нур каналы боюнча бирдей бөлүштүрүлүшүнө байланыштуу, ал аксимметриялык электрон нурлары үчүн абдан ылайыктуу. Бул бөлүмдө кош карандаш нурларынын узак аралыкка өткөрүлүшүн камсыз кылуу үчүн бирдиктүү магниттик фокустоо системасы сунушталат. сунуш кылынган жана сезгичтик маселеси изилденген. Жалгыз карандаш нурунун туруктуу өтүү теориясына ылайык18,19, Бриллуен магнит талаасынын маанисин (2) теңдеме менен эсептөөгө болот. Бул эмгекте биз бул эквивалентти капталдан таралган кош карандаштын магнит талаасынын магнит талаасын баалоо үчүн да колдонобуз. наркы болжол менен 4000 Gs. Ref. 20, 1,5-2 эсеге эсептелген маани, адатта, практикалык долбоорлордо тандалат.
12-сүрөттө бир тектүү магнит талаасынын фокустук талаа системасынын түзүлүшү көрсөтүлгөн. Көк бөлүгү октук багытта магниттелген туруктуу магнит болуп саналат. Материалды тандоо NdFeB же FeCoNi болуп саналат. Модельдештирүү моделинде белгиленген Br реманенси 1,3 Т жана өткөрүмдүүлүк 1,05. mm.Мындан тышкары, х багытындагы магниттин өлчөмү нур каналында кайчылаш магнит талаасынын бирдей экендигин аныктайт, бул х багытындагы өлчөмү өтө small.Ani учурда, баасын жана бүт түтүктүн салмагын эске алуу менен, магниттин өлчөмү өтө чоң болбошу керек. бардык жай толкун схемасын фокустоо системасына жайгаштырууга болот, магниттер ортосундагы аралык 20 мм белгиленген.
2015-жылы, Purna Chandra Panda21 бир калыпта магниттик фокустоо системасында жаңы баскычтуу тешиги бар уюл бөлүгүн сунуш кылган, ал катодго агымдын агып кетишинин чоңдугун жана уюл бөлүгүндөгү тешикте пайда болгон туурасынан кеткен магнит талаасын андан ары азайта алат. 1,5 мм, үч кадамдын бийиктиги жана туурасы 0,5 мм, уюлдун тешиктеринин ортосундагы аралык 13-сүрөттө көрсөтүлгөндөй 2 мм.
Сүрөт 14a эки электрон нурларынын борбордук сызыктары боюнча октук магнит талаасынын бөлүштүрүлүшүн көрсөтөт. Эки электрон нурларынын боюндагы магнит талаасынын күчтөрү бирдей экенин көрүүгө болот. Магниттик талаанын мааниси болжол менен 6000 Гс, бул өткөрүү жана фокустоо талаасын жогорулатуу үчүн теориялык Бриллоуин талаасынан 1,5 эсе көп болот. уюл бөлүгү магниттик агымдын агып кетүүсүнө жол бербөөгө жакшы таасир этээрин көрсөтөт. 14b-сүрөттө эки электрон нурунун жогорку четинде z багытында туурасынан өткөн магнит талаасынын бөлүштүрүлүшү көрсөтүлгөн. Туурасынан кеткен магнит талаасы 200 Гс дан аз экенин көрүүгө болот. туурасынан кеткен магнит талаасынын электрон нуруна тийгизген таасири анчалык деле чоң эмес экенин далилдейт. Уюл дааналарынын магниттик каныкуусуна жол бербөө үчүн, уюл бөлүкчөлөрүнүн ичиндеги магнит талаасынын чыңалуусун изилдөө керек. 14c-сүрөттө полюстун бөлүгүнүн ичиндеги магнит талаасынын бөлүштүрүлүшүнүн абсолюттук мааниси көрсөтүлгөн. Бул магнит талаасынын абсолюттук мааниси магниттик талаанын канатуу күчү 12 T аз экенин көрүүгө болот. уюл бөлүгү пайда болбойт.
Br = 1,3 Т үчүн магнит талаасынын күчүнүн бөлүштүрүлүшү.(а) талаанын октук бөлүштүрүлүшү.(б) талаанын каптал бөлүштүрүлүшү z багытында By.(c) полюс бөлүгүндө талаанын бөлүштүрүлүшүнүн абсолюттук мааниси.
CST PS модулунун негизинде кош нурлуу мылтыктын октук салыштырмалуу абалы жана фокустоо системасы оптималдаштырылган. Реф. 9 жана симуляциялар, оптималдуу жер анод бөлүгү магниттен алыс уюл бөлүгүн капташкан жери болуп саналат. Бирок, эгерде реманенттик 1.3T деп коюлса, электрон нурунун өткөрүмдүүлүгү 99% жетиши мүмкүн эмес экени аныкталган. жана ёз тегиздиктери 15-сүрөттө көрсөтүлгөн. Бул нурдун жакшы өткөрүмдүүлүгү, кичине термелүүсү жана 45 ммден чоңураак өткөргүч аралыгы бар экенин көрүүгө болот.
Br = 1,4 Т.(а) xoz тегиздиги.(б) ёз учактары менен бир тектүү магниттик системанын астындагы кош карандаш нурларынын траекториялары.
16-сүрөт катоддон алыс жайгашкан ар кандай позициялардагы нурдун кесилишин көрсөтөт. Фокустоо системасында нурдун кесилишинин формасы жакшы сакталганын жана кесилишинин диаметри көп деле өзгөрбөгөнүн көрүүгө болот. нурдун агымын симуляциялоо натыйжалары. Жыйынтыктар токтун болжол менен 2 × 80 мА экенин көрсөтүп турат, бул электрондук тапанчанын дизайнындагы эсептелген мааниге шайкеш келет.
Катоддон алыс жайгашкан ар кандай позициялардагы электрондук нурдун кесилиши (фокустоо системасы менен).
Практикалык иштетүү колдонмолорунда монтаждоо каталары, чыңалуунун өзгөрүшү жана магнит талаасынын күчүн өзгөртүү сыяктуу бир катар көйгөйлөрдү эске алып, фокустоо тутумунун сезгичтигин талдоо керек. Иш жүзүндө иштетүүдө анод бөлүгү менен уюл бөлүгүнүн ортосунда боштук бар болгондуктан, бул боштук симуляцияда коюлушу керек. Ажыратуунун мааниси 0,2 мм болуп орнотулуп, токтун 0,2 мм болушун көрсөтөт. y багыты.Бул жыйынтык нур конвертинин өзгөрүүсү олуттуу эмес экенин жана нурдун токунун дээрлик өзгөрбөй турганын көрсөтүп турат.Ошондуктан система монтаждык каталарга сезимтал эмес.Айдоо чыңалуусунун өзгөрүшү үчүн ката диапазону ±0,5 кВга коюлган. 19б-сүрөттө салыштыруу натыйжалары көрсөтүлгөн. Магнит талаасынын күчүн өзгөртүү үчүн +0,03 Т чейин. Салыштыруунун натыйжалары 20-сүрөттө көрсөтүлгөн. Нур конвертинин дээрлик өзгөрбөгөнүн көрүүгө болот, бул бүтүндөй EOS магнит талаасынын чыңалуусундагы өзгөрүүлөргө сезгич эмес экенин билдирет.
Бирдиктүү магниттик фокустоо системасынын алкагында нур конверти жана токтун натыйжалары. (a) Монтаждык толеранттуулук 0,2 мм. (b) Айдоо чыңалуунун термелүүсү ±0,5 кВ.
0,63 тен 0,68 Т ге чейинки октук магнит талаасынын күчүнүн термелүүсү менен бирдей магниттик фокустоо системасынын астындагы нур конверти.
Бул макалада иштелип чыккан фокустоо системасы HFS менен дал келишин камсыз кылуу үчүн изилдөө үчүн фокустоо системасын жана HFSди айкалыштыруу керек. 21-сүрөттө HFS жүктөлгөн жана жок нур конверттеринин салыштыруусу көрсөтүлгөн. Жыйынтыктар бүт HFS жүктөлгөндө нур конверти көп деле өзгөрбөй турганын көрсөттү.
III бөлүмдө сунушталган EOSтун тууралыгын текшерүү жана 220 ГГц SDV-TWT иштешин иликтөө үчүн нур-толкун өз ара аракеттенүүсүнүн 3D-PIC симуляциясы аткарылды. Модельдештирүү программасынын чектөөлөрүнөн улам, биз HFSге бүтүндөй EOS кошо алган жокпуз. Ошондуктан, электрондук тапанча диаметрдик эквивалдын бети менен алмаштырылды. 0,13 мм жана 0,31 мм эки беттин ортосундагы аралык, жогоруда иштелип чыккан электрондук тапанча менен бирдей параметрлер. EOSтун сезгичтиги жана жакшы туруктуулугунан улам, PIC симуляциясында эң мыкты чыгуу кубаттуулугуна жетүү үчүн айдоо чыңалуусун туура оптималдаштырса болот. Модельдештирүү натыйжалары каныккан чыгуу кубаттуулугун жана пайданы кВ 2, 6 кV 2 а кыймылдаткыч чыңалууда алууга болорун көрсөтүп турат. (603 А/см2) жана кириш кубаттуулугу 0,05 Вт.
Эң мыкты чыгуу сигналын алуу үчүн циклдердин санын да оптималдаштыруу керек. Эң мыкты чыгуу кубаттуулугу эки этаптын саны 42 + 48 цикл болгондо алынат, 22a-сүрөттө көрсөтүлгөндөй. 0,05 Вт кириш сигналы 38 дБ өсүү менен 314 Вт чейин күчөтүлгөн. 220 GHz.Figure 22b SWSдеги электрон энергиясынын октук абалынын бөлүштүрүлүшүн көрсөтөт, электрондордун көпчүлүгү энергияны жоготот. Бул натыйжа SDV-SWS электрондордун кинетикалык энергиясын RF сигналдарына айландыра аларын көрсөтүп турат, ошону менен сигналдын күчөшүн ишке ашырат.
220 ГГцдеги SDV-SWS чыгуу сигналы.(a) Кошулган спектри менен чыгуучу кубаттуулук.(b) SWS киргизүүнүн аягындагы электрон нуру менен электрондордун энергиянын бөлүштүрүлүшү.
23-сүрөттө эки режимдүү кош нурлуу SDV-TWTнин чыгуу кубаттуулугунун өткөрүү жөндөмдүүлүгү жана кирешеси көрсөтүлгөн. Чыгуу көрсөткүчү жыштыктарды 200дөн 275 ГГцге чейин шыпырып, дисктин вольтажын оптималдаштыруу аркылуу андан ары жакшыртылышы мүмкүн.
Бирок, 2а-сүрөткө ылайык, биз так жана жуп режимдердин ортосунда токтотуу тилкеси бар экенин билебиз, бул каалабаган термелүүлөргө алып келиши мүмкүн.Ошондуктан, аялдамалардын айланасындагы иш стабилдүүлүгүн изилдөө керек. 24a-c фигуралары 265,3 ГГц, 265,3425 ГГц жана ГГц 20 нс симуляциясынын натыйжалары. симуляциянын натыйжаларында бир аз термелүү болгонуна карабастан, чыгаруу кубаттуулугу салыштырмалуу туруктуу. Спектр тиешелүүлүгүнө жараша 24-сүрөттө да көрсөтүлгөн, спектр таза. Бул жыйынтыктар токтотуу тилкесинин жанында өз алдынча термелүү жок экенин көрсөтүп турат.
Даярдоо жана өлчөө бүт HFS тууралыгын текшерүү үчүн зарыл. Бул бөлүктө, HFS 0,1 мм аспап диаметри жана 10 μm бир иштетүү тактыгы менен компьютердик сандык башкаруу (CNC) технологиясын колдонуу менен даярдалган. Жогорку жыштык түзүмү үчүн материал кычкылтексиз жогорку өткөрүмдүүлүк менен камсыз кылынат (OFFIG). бүт структуранын узундугу 66,00 мм, туурасы 20,00 мм жана бийиктиги 8,66 мм. Сегиз төөнөгүч тешик структуранын айланасында бөлүштүрүлгөн. 25b-Figure 25b электрондук микроскоптун (SEM) сканерлөө жолу менен түзүмүн көрсөтөт. Бул структуранын бычактары бирдей өндүрүлгөн жана жакшы беттик тегиздикке ээ. оройлук болжол менен 0.4μm.The иштетүү түзүмү дизайн жана так талаптарга жооп берет.
26-сүрөттө тестирлөөнүн иш жүзүндөгү натыйжалары менен өткөрүп берүү өндүрүмдүүлүгүнүн симуляцияларынын салыштырылышы көрсөтүлгөн. 26a-сүрөттөгү 1-порт жана 2-порт, тиешелүүлүгүнө жараша HFSдин кириш жана чыгаруу портторуна туура келет жана 3-сүрөттөгү 1-порт менен 4-портко эквиваленттүү. S11 өлчөө натыйжалары симуляциянын натыйжаларынан бир аз жакшыраак. симуляцияда белгиленген материалдык өткөргүчтүк өтө жогору жана иш жүзүндө иштетилгенден кийин бетинин тегиздиги начар болушу мүмкүн. Жалпысынан алганда, өлчөнгөн натыйжалар симуляциянын натыйжалары менен жакшы шайкеш келет жана өткөрүү өткөрүү жөндөмдүүлүгү 70 ГГц талабына жооп берет, бул сунушталган эки режимдүү SDV-TWTдин тууралыгын жана тууралыгын текшерет. Бул документте сунуш кылынган кош нурлуу SDV-TWT дизайны кийинки даярдоо жана колдонуу үчүн колдонулушу мүмкүн.
Бул документте, тегиздик бөлүштүрүү 220 GHz эки нурлуу SDV-TWT деталдуу долбоор көрсөтүлөт. кош режимде иштөө жана кош нурдуу дүүлүктүрүү айкалышы андан ары иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жана чыгаруу күчүн жогорулатат. Өлчөөнүн иш жүзүндөгү натыйжалары симуляциянын натыйжалары менен жакшы дал келет. Долбоорланган эки нурлуу EOS үчүн эки карандаш нурун алуу үчүн маска бөлүмү жана башкаруу электроддору чогуу пайдаланылган. Долбоорланган бирдиктүү фокустук магнит талаасынын алкагында электрон шооласы жакшы формада узак аралыктарга туруктуу түрдө берилиши мүмкүн. out.This бул документте сунушталган SDV-TWT дизайн схемасы толугу менен учурдагы жетилген учак иштетүү технологиясын айкалыштырат, жана аткаруу көрсөткүчтөрү жана кайра иштетүү жана assembly.Ошондуктан, бул кагаз тегиздик структурасы terahertz тилкесинде вакуумдук электрондук аппараттардын өнүгүү тенденциясы болуп калышы мүмкүн деп эсептейт.
Бул изилдөөдөгү чийки маалыматтардын жана аналитикалык моделдердин көбү бул кагазга киргизилген. Андан ары тиешелүү маалымат негиздүү суроо-талап боюнча тиешелүү автордон алынышы мүмкүн.
Gamzina, D. et al. Nanoscale CNC иштетүү суб-terahertz вакуумдук электроника.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. жана Paoloni, C. UV-LIGA көп катмарлуу SU-8 photoresist.J колдонуу менен суб-терагерц толкун өткөргүчтөрдүн microfabrication. Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz Technology roadmap.J. Physics.D to application.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Ультра кең тилкелүү тепкичтүү кош торлуу waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.30 () аркылуу плазмоникалык толкундун жайылышын күчтүү чектөө.
Baig, A. et al.Performance of a Nano CNC Machined 220-GHz Traveling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Макроскопиялык муздак суюктук моделинин теориясын колдонуу менен чексиз кең барак электрон нурларынын диокотрондук туруксуздугун иликтөө. Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/1041 (12010).
Галдецкий, А.В. көп нурлуу клистрондо нурдун тегиз жайгашуусу аркылуу өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу мүмкүнчүлүгү жөнүндө. 12th IEEE эл аралык конференциясында Vacuum Electronics, Бангалор, Индия, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2010.3 (IVEC.2010).
Nguyen, CJ et al. W-диапазондо тепкичтүү кош бычакты кыдыруучу толкун түтүкчөсүндө тар нурду бөлүүчү учак бөлүштүрүү менен үч нурлуу электрон мылтыктарынын дизайны [J].Science.Rep. 11, 940.https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
Wang, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB & Ruan, CJ Planar үч нурлуу электрондук оптикалык система W-топ негизги режими үчүн тар нур бөлүү менен бөлүштүрүлгөн TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215-5219 (2021).
Zhan, M. Interleaved Double-Blade Traveling Wave Tube боюнча изилдөө миллиметр-толкун барак нурлары 20-22 (PhD, Бейханг университети, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. изилдөө G-топ interleaved кош бычак кыдыруучу толкун tube.2018 43rd Infrared Millimeter жана Terahertz толкундары боюнча эл аралык конференция, Nagoya.8510263, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).