Nature.com သို့ ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုသည့်အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါသည်။ သင်အသုံးပြုနေသော browser ဗားရှင်းတွင် CSS အတွက် ပံ့ပိုးမှု အကန့်အသတ်ရှိသည်။ အကောင်းဆုံးအတွေ့အကြုံအတွက်၊ အပ်ဒိတ်လုပ်ထားသော browser ကို အသုံးပြုရန် (သို့မဟုတ် Internet Explorer ရှိ compatibility mode ကို ပိတ်ရန်) အကြံပြုအပ်ပါသည်။ ထိုအတောအတွင်း၊ ဆက်လက်ပံ့ပိုးမှုရရှိစေရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် styles နှင့် JavaScript မပါဘဲ site ကို ပြသပါမည်။
ဤစာတမ်းတွင် 220GHz broadband high-power interleaved double-blade travelling wave tube ကို ဒီဇိုင်းထုတ်ပြီး အတည်ပြုထားပါသည်။ ပထမဦးစွာ planar double-beam staggered double-blade slow-wave structure ကို အဆိုပြုထားပါသည်။ dual-mode operation scheme ကိုအသုံးပြုခြင်းဖြင့် transmission performance နှင့် bandwidth သည် single-mode ထက် နှစ်ဆနီးပါးရှိပါသည်။ ဒုတိယအနေဖြင့်၊ မြင့်မားသော output power လိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းရန်နှင့် travelling wave tube ၏ တည်ငြိမ်မှုကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် double pencil-shaped electronic optical system ကို ဒီဇိုင်းထုတ်ထားပြီး driving voltage မှာ 20~21 kV ဖြစ်ပြီး current မှာ 2 × 80 mA ဖြစ်ပါသည်။ ဒီဇိုင်းရည်မှန်းချက်များ။ double beam gun ရှိ mask part နှင့် control electrode ကိုအသုံးပြုခြင်းဖြင့် pencil beam နှစ်ခုကို ၎င်းတို့၏ သက်ဆိုင်ရာ centers များတစ်လျှောက် compression ratio 7 ဖြင့် focus လုပ်နိုင်ပြီး focusing distance မှာ 0.18mm ခန့်ရှိပြီး stability လည်း ကောင်းမွန်ပါသည်။ uniform magnetic focusing system ကိုလည်း optimize လုပ်ထားပါသည်။ planar double electron beam ၏ stable transmission distance မှာ 45 mm အထိရောက်ရှိနိုင်ပြီး focusing magnetic field မှာ 0.6 T ဖြစ်ပြီး high frequency system (HFS) တစ်ခုလုံးကို ဖုံးအုပ်ရန် လုံလောက်ပါသည်။ ထို့နောက် အတည်ပြုရန် အီလက်ထရွန်-အလင်းစနစ်၏ အသုံးပြုနိုင်စွမ်းနှင့် slow-wave structure၊ particle cell (PIC) simulation များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကိုလည်း HFS တစ်ခုလုံးတွင် ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ရလဒ်များအရ beam-interaction စနစ်သည် 220 GHz တွင် 310 W နီးပါး၏ အမြင့်ဆုံး output power ကို ရရှိနိုင်ကြောင်း၊ အကောင်းဆုံး beam voltage မှာ 20.6 kV ဖြစ်ပြီး၊ beam current မှာ 2 × 80 mA ဖြစ်ပြီး၊ gain မှာ 38 dB ဖြစ်ပြီး၊ 3-dB bandwidth မှာ 70 GHz ခန့်တွင် 35 dB ထက် ကျော်လွန်ကြောင်း ပြသထားသည်။ နောက်ဆုံးတွင်၊ HFS ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို အတည်ပြုရန် high-precision microstructure fabrication ကို ပြုလုပ်ခဲ့ပြီး၊ ရလဒ်များအရ bandwidth နှင့် transmission လက္ခဏာများသည် simulation ရလဒ်များနှင့် ကောင်းမွန်စွာ ကိုက်ညီကြောင်း ပြသသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ဤစာတမ်းတွင် အဆိုပြုထားသော အစီအစဉ်သည် အနာဂတ်အသုံးချမှုများအတွက် အလားအလာရှိသော high-power, ultra-broadband terahertz-band radiation source များကို တီထွင်ရန် မျှော်လင့်ရသည်။
ရိုးရာလေဟာနယ်အီလက်ထရွန်းနစ်ကိရိယာတစ်ခုအနေဖြင့် ခရီးသွားလှိုင်းပြွန် (TWT) သည် မြင့်မားသော resolution ရေဒါ၊ ဂြိုလ်တုဆက်သွယ်ရေးစနစ်များနှင့် အာကာသစူးစမ်းလေ့လာရေးကဲ့သို့သော အသုံးချမှုများစွာတွင် မရှိမဖြစ်အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။၁၊၂၊၃။ သို့သော်၊ လည်ပတ်မှုကြိမ်နှုန်းသည် terahertz band ထဲသို့ဝင်ရောက်လာသည်နှင့်အမျှ၊ ရိုးရာ coupled-cavity TWT နှင့် helical TWT တို့သည် output power နည်းပါးခြင်း၊ bandwidth ကျဉ်းမြောင်းခြင်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ခက်ခဲခြင်းတို့ကြောင့် လူများ၏လိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်ခြင်းမရှိပါ။ ထို့ကြောင့်၊ THz band ၏စွမ်းဆောင်ရည်ကို မည်သို့ပြည့်စုံစွာတိုးတက်အောင်လုပ်ဆောင်ရမည်ဆိုသည်မှာ သိပ္ပံနည်းကျသုတေသနအဖွဲ့အစည်းများစွာအတွက် အလွန်စိုးရိမ်စရာပြဿနာတစ်ခုဖြစ်လာပါသည်။ မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ staggered dual-blade (SDV) ဖွဲ့စည်းပုံများနှင့် folded waveguide (FW) ဖွဲ့စည်းပုံများကဲ့သို့သော slow-wave structures (SWSs) အသစ်များသည် ၎င်းတို့၏ သဘာဝ planar ဖွဲ့စည်းပုံများကြောင့် အထူးသဖြင့် အလားအလာကောင်းများရှိသော SDV-SWSs အသစ်များကြောင့် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အာရုံစိုက်မှုကို ရရှိခဲ့သည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံကို UC-Davis မှ ၂၀၀၈၄ ခုနှစ်တွင် အဆိုပြုခဲ့သည်။ planar ဖွဲ့စည်းပုံကို computer numerical control (CNC) နှင့် UV-LIGA ကဲ့သို့သော micro-nano processing နည်းပညာများဖြင့် အလွယ်တကူထုတ်လုပ်နိုင်ပြီး၊ all-metal package ဖွဲ့စည်းပုံသည် ပိုမိုကြီးမားသော thermal capacity ကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်။ အထွက်စွမ်းအားနှင့် gain မြင့်မားခြင်းနှင့်အတူ၊ waveguide ကဲ့သို့သောဖွဲ့စည်းပုံသည် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သောအလုပ်လုပ်သော bandwidth ကိုလည်းပေးစွမ်းနိုင်သည်။ လက်ရှိတွင် UC Davis သည် ၂၀၁၇ ခုနှစ်တွင် ပထမဆုံးအကြိမ်အဖြစ် SDV-TWT သည် 100 W ထက်ပိုသော မြင့်မားသောပါဝါအထွက်များနှင့် G-band5 တွင် 14 GHz bandwidth signal များကို ထုတ်လုပ်နိုင်ကြောင်း သရုပ်ပြခဲ့သည်။ သို့သော်၊ ဤရလဒ်များသည် terahertz band ရှိ မြင့်မားသောပါဝါနှင့် ကျယ်ပြန့်သော bandwidth ၏ ဆက်စပ်လိုအပ်ချက်များကို မဖြည့်ဆည်းနိုင်သော ကွာဟချက်များ ရှိနေဆဲဖြစ်သည်။ UC-Davis ၏ G-band SDV-TWT အတွက်၊ sheet electron beams များကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဤအစီအစဉ်သည် beam ၏ လျှပ်စီးကြောင်းသယ်ဆောင်နိုင်စွမ်းကို သိသိသာသာတိုးတက်စေနိုင်သော်လည်း၊ sheet beam electron optical system (EOS) ၏ မတည်ငြိမ်မှုကြောင့် ရှည်လျားသော transmission distance ကို ထိန်းသိမ်းရန် ခက်ခဲပြီး over-mode beam tunnel တစ်ခုရှိပြီး ၎င်းသည် beam ကို self-regulate ဖြစ်စေနိုင်သည်။ – လှုံ့ဆော်မှုနှင့် တုန်ခါမှု ၆,၇။ မြင့်မားသော output power၊ ကျယ်ပြန့်သော bandwidth နှင့် THz TWT ၏ ကောင်းမွန်သောတည်ငြိမ်မှုလိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းရန်အတွက်၊ dual-mode လည်ပတ်မှုပါရှိသော dual-beam SDV-SWS ကို ဤစာတမ်းတွင် အဆိုပြုထားသည်။ ဆိုလိုသည်မှာ၊ operating bandwidth ကို တိုးမြှင့်ရန်အတွက်၊ dual-mode လည်ပတ်မှုကို ဤဖွဲ့စည်းပုံတွင် အဆိုပြုပြီး မိတ်ဆက်ပေးထားသည်။ ထို့အပြင်၊ output power တိုးမြှင့်ရန်အတွက်၊ double pencil beams များ၏ planar distribution ကိုလည်း အသုံးပြုသည်။ single pencil beam radios များသည် vertical size ကန့်သတ်ချက်များကြောင့် အတော်လေးသေးငယ်သည်။ current density မြင့်မားလွန်းပါက၊ beam current ကို လျှော့ချရမည်ဖြစ်ပြီး၊ output power နည်းပါးစေသည်။ beam current ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက်၊ planar distributed multibeam EOS ပေါ်ပေါက်လာပြီး SWS ၏ lateral size ကို အသုံးချသည်။ independent beam tunneling ကြောင့်၊ planar distributed multi-beam သည် မြင့်မားသော total beam current နှင့် beam တစ်ခုလျှင် current အနည်းငယ်ကို ထိန်းသိမ်းခြင်းဖြင့် မြင့်မားသော output power ကို ရရှိနိုင်ပြီး၊ sheet-beam devices များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက overmode beam tunneling ကို ရှောင်ရှားနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ travelling wave tube ၏ တည်ငြိမ်မှုကို ထိန်းသိမ်းခြင်းသည် အကျိုးရှိသည်။ ယခင်လုပ်ငန်း ၈,၉ ၏ အခြေခံအားဖြင့်၊ ဤစာတမ်းတွင် G-band uniform magnetic field focusing double pencil beam EOS ကို အဆိုပြုထားပြီး ၎င်းသည် beam ၏ တည်ငြိမ်သော transmission distance ကို သိသိသာသာ တိုးတက်စေပြီး beam interaction area ကို ပိုမိုတိုးမြှင့်ပေးကာ output power ကို သိသိသာသာ တိုးတက်စေပါသည်။
ဤစာတမ်း၏ဖွဲ့စည်းပုံမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။ ပထမဦးစွာ၊ parameters၊ dispersion characteristics analysis နှင့် high frequency simulation ရလဒ်များပါရှိသော SWS cell ဒီဇိုင်းကို ဖော်ပြထားသည်။ ထို့နောက် unit cell ၏ဖွဲ့စည်းပုံအရ double pencil beam EOS နှင့် beam interaction system ကို ဤစာတမ်းတွင် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည်။ EOS ၏အသုံးပြုနိုင်မှုနှင့် SDV-TWT ၏စွမ်းဆောင်ရည်ကို အတည်ပြုရန် Intracellular particle simulation ရလဒ်များကိုလည်း တင်ပြထားသည်။ ထို့အပြင်၊ စာတမ်းတွင် HFS တစ်ခုလုံး၏မှန်ကန်မှုကို အတည်ပြုရန် fabrication နှင့် cold test ရလဒ်များကို အကျဉ်းချုပ်ဖော်ပြထားသည်။ နောက်ဆုံးတွင် အကျဉ်းချုပ်တစ်ခုပြုလုပ်ပါ။
TWT ၏ အရေးကြီးဆုံး အစိတ်အပိုင်းများထဲမှ တစ်ခုအနေဖြင့်၊ slow-wave structure ၏ dispersive properties များသည် electron velocity သည် SWS ၏ phase velocity နှင့် ကိုက်ညီမှု ရှိမရှိကို ညွှန်ပြပြီး ထို့ကြောင့် beam-wave interaction ပေါ်တွင် များစွာ လွှမ်းမိုးမှု ရှိသည်။ TWT တစ်ခုလုံး၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက်၊ ပိုမိုကောင်းမွန်သော interaction structure တစ်ခုကို ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည်။ unit cell ၏ structure ကို ပုံ ၁ တွင် ပြသထားသည်။ sheet beam ၏ မတည်ငြိမ်မှုနှင့် single pen beam ၏ power limitation ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားခြင်းဖြင့်၊ output power နှင့် operation stability ကို ပိုမိုတိုးတက်စေရန်အတွက် structure သည် double pen beam ကို အသုံးပြုသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ working bandwidth ကို တိုးမြှင့်ရန်အတွက် dual mode ကို SWS လည်ပတ်ရန် အဆိုပြုထားသည်။ SDV structure ၏ symmetry ကြောင့်၊ electromagnetic field dispersion equation ၏ အဖြေကို odd နှင့် even mode များအဖြစ် ခွဲခြားနိုင်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ low frequency band ၏ fundamental odd mode နှင့် high frequency band ၏ fundamental even mode တို့ကို beam interaction ၏ broadband synchronization ကို သဘောပေါက်ရန် အသုံးပြုပြီး working bandwidth ကို ပိုမိုတိုးတက်စေသည်။
ပါဝါလိုအပ်ချက်များအရ ပြွန်တစ်ခုလုံးကို 20 kV မောင်းနှင်ဗို့အားနှင့် 2 × 80 mA နှစ်ထပ်ရောင်ခြည်လျှပ်စီးကြောင်းဖြင့် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည်။ SDV-SWS ၏ လည်ပတ်မှု bandwidth နှင့် တတ်နိုင်သမျှ အနီးစပ်ဆုံး ဗို့အားကို ကိုက်ညီစေရန်အတွက်၊ period p ၏ အရှည်ကို တွက်ချက်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ beam voltage နှင့် period အကြား ဆက်နွယ်မှုကို equation (1)10 တွင် ပြသထားသည်။
220 GHz ၏ ဗဟိုကြိမ်နှုန်းတွင် phase shift ကို 2.5π သို့ သတ်မှတ်ခြင်းဖြင့်၊ period p ကို 0.46 mm ဟု တွက်ချက်နိုင်သည်။ ပုံ 2a တွင် SWS unit cell ၏ dispersion properties ကို ပြသထားသည်။ 20 kV beamline သည် bimodal curve နှင့် အလွန်ကိုက်ညီသည်။ matching frequency band များသည် 210–265.3 GHz (odd mode) နှင့် 265.4–280 GHz (even mode) အကွာအဝေးများတွင် 70 GHz ခန့်အထိ ရောက်ရှိနိုင်သည်။ ပုံ 2b တွင် 210 မှ 290 GHz အထိ 0.6 Ω ထက်ပိုများသော ပျမ်းမျှ coupling impedance ကို ပြသထားပြီး operating bandwidth တွင် အားကောင်းသော interaction များ ဖြစ်ပေါ်နိုင်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
(က) 20 kV အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်လိုင်းပါသည့် dual-mode SDV-SWS ၏ ပျံ့နှံ့မှုဝိသေသလက္ခဏာများ။ (ခ) SDV slow-wave circuit ၏ interaction impedance။
သို့သော်၊ odd နှင့် even mode များအကြားတွင် band gap တစ်ခုရှိကြောင်း သတိပြုရန် အရေးကြီးပြီး ကျွန်ုပ်တို့သည် ဤ band gap ကို ပုံ ၂က တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း stop band အဖြစ် ရည်ညွှန်းလေ့ရှိသည်။ TWT ကို ဤ frequency band အနီးတွင် လည်ပတ်ပါက၊ beam coupling strength ပြင်းထန်စွာ ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်ပြီး မလိုလားအပ်သော oscillations များ ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ လက်တွေ့အသုံးချမှုများတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် stopband အနီးတွင် TWT ကို အသုံးပြုခြင်း ရှောင်ကြဉ်လေ့ရှိသည်။ သို့သော်၊ ဤ slow-wave structure ၏ band gap သည် 0.1 GHz သာရှိသည်ကို တွေ့မြင်နိုင်သည်။ ဤ band gap သေးငယ်ခြင်းကြောင့် oscillations များ ဖြစ်ပေါ်ခြင်း ရှိ၊ မရှိ ဆုံးဖြတ်ရန် ခက်ခဲသည်။ ထို့ကြောင့်၊ stop band အနီးတွင် လည်ပတ်မှု၏ တည်ငြိမ်မှုကို မလိုလားအပ်သော oscillations များ ဖြစ်ပေါ်ခြင်း ရှိ၊ မရှိ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာရန် အောက်ပါ PIC simulation အပိုင်းတွင် စုံစမ်းစစ်ဆေးပါမည်။
HFS တစ်ခုလုံး၏ မော်ဒယ်ကို ပုံ ၃ တွင် ပြသထားသည်။ ၎င်းတွင် Bragg ရောင်ပြန်များဖြင့် ချိတ်ဆက်ထားသော SDV-SWS အဆင့်နှစ်ဆင့် ပါဝင်သည်။ ရောင်ပြန်၏ လုပ်ဆောင်ချက်မှာ အဆင့်နှစ်ဆင့်ကြားရှိ အချက်ပြမှု ထုတ်လွှင့်မှုကို ဖြတ်တောက်ရန်၊ အပေါ်နှင့်အောက် ဓါးသွားများကြားတွင် ထုတ်ပေးသော high-order mode များကဲ့သို့သော အလုပ်မလုပ်သော mode များ၏ oscillation နှင့် reflection ကို ဖိနှိပ်ရန်ဖြစ်ပြီး၊ ထို့ကြောင့် tube တစ်ခုလုံး၏ တည်ငြိမ်မှုကို သိသိသာသာ တိုးတက်စေသည်။ ပြင်ပပတ်ဝန်းကျင်နှင့် ချိတ်ဆက်ရန်အတွက်၊ SWS ကို WR-4 standard waveguide နှင့် ချိတ်ဆက်ရန် linear tapered coupler ကိုလည်း အသုံးပြုသည်။ two-level structure ၏ transmission coefficient ကို 3D simulation software ရှိ time domain solver ဖြင့် တိုင်းတာသည်။ terahertz band ၏ ပစ္စည်းအပေါ် တကယ့်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားခြင်းဖြင့် vacuum envelope ၏ ပစ္စည်းကို ကနဦးတွင် ကြေးနီအဖြစ် သတ်မှတ်ထားပြီး conductivity ကို 2.25×107 S/m12 သို့ လျှော့ချသည်။
ပုံ ၄ တွင် linear tapered coupler များပါသည့်နှင့် မပါသည့် HFS အတွက် ထုတ်လွှင့်မှုရလဒ်များကို ပြသထားသည်။ ရလဒ်များအရ coupler သည် HFS တစ်ခုလုံး၏ ထုတ်လွှင့်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို အနည်းငယ်သာ သက်ရောက်မှုရှိကြောင်း ပြသထားသည်။ 207~280 GHz broadband ရှိ စနစ်တစ်ခုလုံး၏ return loss (S11 < − 10 dB) နှင့် insertion loss (S21 > − 5 dB) တို့က HFS တွင် ကောင်းမွန်သော ထုတ်လွှင့်မှုလက္ခဏာများရှိကြောင်း ပြသသည်။
ဖုန်စုပ်အီလက်ထရွန်းနစ်ကိရိယာများ၏ ပါဝါထောက်ပံ့မှုအနေဖြင့် အီလက်ထရွန်သေနတ်သည် ကိရိယာသည် လုံလောက်သော output power ထုတ်လုပ်နိုင်ခြင်း ရှိ၊ မရှိကို တိုက်ရိုက်ဆုံးဖြတ်သည်။ အပိုင်း II ရှိ HFS ၏ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုနှင့် ပေါင်းစပ်လိုက်သောအခါ၊ dual-beam EOS ကို လုံလောက်သော ပါဝါပေးစွမ်းနိုင်ရန် ဒီဇိုင်းထုတ်ရန် လိုအပ်သည်။ ဤအပိုင်းတွင်၊ W-band8,9 ရှိ ယခင်လုပ်ငန်းအပေါ် အခြေခံ၍ double pencil electron gun ကို planar mask အပိုင်းနှင့် control electrodes များကို အသုံးပြု၍ ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည်။ ပထမဦးစွာ၊ အပိုင်းရှိ SWS ၏ ဒီဇိုင်းလိုအပ်ချက်များအရ။ ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း။ ၂။ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်များ၏ မောင်းနှင်ဗို့အား Ua ကို ကနဦးတွင် 20 kV ဟုသတ်မှတ်ထားပြီး အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်နှစ်ခုလုံး၏ လျှပ်စီးကြောင်း I သည် 80 mA ဖြစ်ကာ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်များ၏ ရောင်ခြည်အချင်း dw သည် 0.13 mm ဖြစ်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်နှင့် ကက်သုတ်၏ လျှပ်စီးကြောင်းသိပ်သည်းဆကို ရရှိစေရန်အတွက် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်၏ ဖိသိပ်မှုအချိုးကို 7 ဟုသတ်မှတ်ထားသောကြောင့် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်၏ လျှပ်စီးကြောင်းသိပ်သည်းဆမှာ 603 A/cm2 ဖြစ်ပြီး ကက်သုတ်၏ လျှပ်စီးကြောင်းသိပ်သည်းဆမှာ 86 A/cm2 ဖြစ်ကာ ၎င်းကို ကက်သုတ်ပစ္စည်းများအသစ်များကို အသုံးပြု၍ ရရှိနိုင်သည်။ ဒီဇိုင်းသီအိုရီ ၁၄၊ ၁၅၊ ၁၆၊ ၁၇ အရ ပုံမှန် Pierce အီလက်ထရွန်သေနတ်ကို ထူးခြားစွာ ခွဲခြားသတ်မှတ်နိုင်သည်။
ပုံ ၅ တွင် သေနတ်၏ အလျားလိုက်နှင့် ဒေါင်လိုက် ပုံကြမ်းများကို အသီးသီး ပြသထားသည်။ x-ဦးတည်ချက်ရှိ အီလက်ထရွန်သေနတ်၏ ပရိုဖိုင်သည် ပုံမှန်စာရွက်ကဲ့သို့သော အီလက်ထရွန်သေနတ်နှင့် အတော်လေးဆင်တူကြောင်း တွေ့မြင်နိုင်ပြီး y-ဦးတည်ချက်တွင် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်နှစ်ခုကို မျက်နှာဖုံးဖြင့် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း ခွဲထားသည်။ ကက်သုတ်နှစ်ခု၏ နေရာများသည် x = – 0.155 mm၊ y = 0 mm နှင့် x = 0.155 mm၊ y = 0 mm အသီးသီးတွင် ရှိသည်။ ဖိသိပ်မှုအချိုးနှင့် အီလက်ထရွန်ထိုးသွင်းမှုအရွယ်အစား၏ ဒီဇိုင်းလိုအပ်ချက်များအရ ကက်သုတ်မျက်နှာပြင်နှစ်ခု၏ အတိုင်းအတာကို 0.91 mm × 0.13 mm ဟု ဆုံးဖြတ်သည်။
x-ဦးတည်ချက်ရှိ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်တစ်ခုစီမှ ၎င်း၏ကိုယ်ပိုင်ဗဟိုချက်တွင် လက်ခံရရှိသော အာရုံစူးစိုက်ထားသော လျှပ်စစ်စက်ကွင်းကို ပြုလုပ်ရန်အတွက်၊ ဤစာတမ်းသည် အီလက်ထရွန်သေနတ်သို့ ထိန်းချုပ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်ခုကို အသုံးပြုသည်။ အာရုံစူးစိုက်ထားသောလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် ထိန်းချုပ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ ဗို့အားကို -20 kV နှင့် အန်နုတ်၏ ဗို့အားကို 0 V သတ်မှတ်ခြင်းဖြင့်၊ ပုံ ၆ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း dual beam သေနတ်၏ လမ်းကြောင်းဖြန့်ဖြူးမှုကို ရရှိနိုင်ပါသည်။ ထုတ်လွှတ်လိုက်သော အီလက်ထရွန်များသည် y-ဦးတည်ချက်တွင် ဖိသိပ်နိုင်စွမ်းကောင်းမွန်ပြီး အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်တစ်ခုစီသည် ၎င်း၏ကိုယ်ပိုင် ချိန်ညှိမှုဗဟိုချက်တစ်လျှောက် x-ဦးတည်ချက်သို့ ပေါင်းစည်းသွားသည်ကို မြင်တွေ့နိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် ထိန်းချုပ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် အာရုံစူးစိုက်ထားသောလျှပ်ကူးပစ္စည်းမှ ထုတ်လုပ်သော မညီမျှသော လျှပ်စစ်စက်ကွင်းကို ဟန်ချက်ညီစေကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
ပုံ ၇ တွင် x နှင့် y ဦးတည်ရာရှိ ရောင်ခြည်အဖုံးကို ပြသထားသည်။ ရလဒ်များအရ x ဦးတည်ရာရှိ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်၏ ထုတ်လွှင့်မှုအကွာအဝေးသည် y ဦးတည်ရာရှိ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်နှင့် ကွာခြားကြောင်း ပြသထားသည်။ x ဦးတည်ရာရှိ ပစ်လွှတ်အကွာအဝေးသည် ၄ ​​မီလီမီတာခန့်ရှိပြီး y ဦးတည်ရာရှိ ပစ်လွှတ်အကွာအဝေးသည် ၇ မီလီမီတာနှင့် နီးစပ်သည်။ ထို့ကြောင့် အမှန်တကယ် ပစ်လွှတ်အကွာအဝေးကို ၄ မှ ၇ မီလီမီတာအကြား ရွေးချယ်သင့်သည်။ ပုံ ၈ တွင် ကက်သုတ်မျက်နှာပြင်မှ ၄.၆ မီလီမီတာအကွာရှိ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်၏ ဖြတ်ပိုင်းပုံကို ပြသထားသည်။ ဖြတ်ပိုင်းပုံသဏ္ဍာန်သည် စံသတ်မှတ်ထားသော စက်ဝိုင်းပုံ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်နှင့် အနီးဆုံးဖြစ်ကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ မြင်တွေ့နိုင်သည်။ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်နှစ်ခုကြား အကွာအဝေးသည် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော ၀.၃၁ မီလီမီတာနှင့် နီးစပ်ပြီး အချင်းဝက်မှာ ၀.၁၃ မီလီမီတာခန့်ရှိပြီး ဒီဇိုင်းလိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီသည်။ ပုံ ၉ တွင် ရောင်ခြည်လျှပ်စီးကြောင်း၏ သရုပ်ဖော်ရလဒ်များကို ပြသထားသည်။ ရောင်ခြည်လျှပ်စီးကြောင်းနှစ်ခုသည် ၇၆ mA ရှိကြောင်း မြင်တွေ့နိုင်ပြီး ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော ၈၀ mA နှင့် ကောင်းမွန်စွာ ကိုက်ညီသည်။
လက်တွေ့အသုံးချမှုများတွင် မောင်းနှင်ဗို့အား၏ အတက်အကျကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားလျှင်၊ ဤမော်ဒယ်၏ ဗို့အားအာရုံခံနိုင်စွမ်းကို လေ့လာရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဗို့အားအပိုင်းအခြား ၁၉.၈ ~ ၂၀.၆ kV တွင်၊ ပုံ ၁ နှင့် ပုံ ၁.၁၀ နှင့် ၁၁ တို့တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း လျှပ်စီးကြောင်းနှင့် ရောင်ခြည်လျှပ်စီးကြောင်း အဖုံးများကို ရရှိသည်။ ရလဒ်များအရ မောင်းနှင်ဗို့အားပြောင်းလဲမှုသည် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်အဖုံးကို သက်ရောက်မှုမရှိဘဲ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်လျှပ်စီးကြောင်းသည် ၀.၇၄ A မှ ၀.၇၈ A အထိသာ ပြောင်းလဲသည်ကို တွေ့မြင်နိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် ဤစာတမ်းတွင် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော အီလက်ထရွန်သေနတ်သည် ဗို့အားအပေါ် အာရုံခံနိုင်စွမ်းကောင်းမွန်သည်ဟု ယူဆနိုင်သည်။
x- နှင့် y- ဦးတည်ရာ ရောင်ခြည်အဖုံးများအပေါ် မောင်းနှင်ဗို့အားအတက်အကျ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှု။
တစ်ပြေးညီသံလိုက်အာရုံစူးစိုက်မှုစက်ကွင်းသည် အသုံးများသော အမြဲတမ်းသံလိုက်အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ရောင်ခြည်လမ်းကြောင်းတစ်လျှောက်တွင် တစ်ပြေးညီသံလိုက်စက်ကွင်းဖြန့်ဖြူးမှုကြောင့် ၎င်းသည် ဝင်ရိုးညီမျှသော အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်များအတွက် အလွန်သင့်လျော်သည်။ ဤအပိုင်းတွင်၊ နှစ်ထပ်ခဲတံရောင်ခြည်များ၏ အဝေးသို့ထုတ်လွှင့်မှုကို ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် တစ်ပြေးညီသံလိုက်အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်ကို အဆိုပြုထားသည်။ ထုတ်လုပ်ထားသော သံလိုက်စက်ကွင်းနှင့် ရောင်ခြည်အဖုံးကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းဖြင့်၊ အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်၏ ဒီဇိုင်းပုံစံကို အဆိုပြုထားပြီး အာရုံခံနိုင်စွမ်းပြဿနာကို လေ့လာထားသည်။ တစ်ခုတည်းသောခဲတံရောင်ခြည်၏ တည်ငြိမ်သောထုတ်လွှင့်မှုသီအိုရီ ၁၈,၁၉ အရ၊ Brillouin သံလိုက်စက်ကွင်းတန်ဖိုးကို ညီမျှခြင်း (၂) ဖြင့် တွက်ချက်နိုင်သည်။ ဤစာတမ်းတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ဘေးတိုက်ဖြန့်ဝေထားသော နှစ်ထပ်ခဲတံရောင်ခြည်၏ သံလိုက်စက်ကွင်းကို ခန့်မှန်းရန် ဤညီမျှမှုကိုလည်း အသုံးပြုသည်။ ဤစာတမ်းတွင် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော အီလက်ထရွန်သေနတ်နှင့် ပေါင်းစပ်လိုက်သောအခါ၊ တွက်ချက်ထားသော သံလိုက်စက်ကွင်းတန်ဖိုးသည် 4000 Gs ခန့်ရှိသည်။ Ref. 20 အရ၊ တွက်ချက်ထားသောတန်ဖိုး၏ 1.5-2 ဆကို လက်တွေ့ဒီဇိုင်းများတွင် ရွေးချယ်လေ့ရှိသည်။
ပုံ ၁၂ တွင် တစ်ပြေးညီ သံလိုက်စက်ကွင်း အာရုံစူးစိုက်မှု စက်ကွင်းစနစ်၏ ဖွဲ့စည်းပုံကို ပြသထားသည်။ အပြာရောင်အပိုင်းသည် ဝင်ရိုးလမ်းကြောင်းတွင် သံလိုက်ဓာတ်ပြုထားသော အမြဲတမ်းသံလိုက်ဖြစ်သည်။ ပစ္စည်းရွေးချယ်မှုမှာ NdFeB သို့မဟုတ် FeCoNi ဖြစ်သည်။ simulation model တွင် remanence Br set သည် 1.3 T ဖြစ်ပြီး permeability မှာ 1.05 ဖြစ်သည်။ ဆားကစ်တစ်ခုလုံးတွင် ရောင်ခြည်၏ တည်ငြိမ်သော ပို့လွှတ်မှုကို သေချာစေရန်အတွက် သံလိုက်၏ အရှည်ကို အစပိုင်းတွင် 70 mm ဟု သတ်မှတ်ထားသည်။ ထို့အပြင်၊ x ဦးတည်ချက်ရှိ သံလိုက်၏ အရွယ်အစားသည် ရောင်ခြည်ချန်နယ်ရှိ transverse သံလိုက်စက်ကွင်းသည် တစ်ပြေးညီဖြစ်မဖြစ်ကို ဆုံးဖြတ်ပေးပြီး x ဦးတည်ချက်ရှိ အရွယ်အစားသည် သေးငယ်လွန်း၍မရပါ။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ပြွန်တစ်ခုလုံး၏ ကုန်ကျစရိတ်နှင့် အလေးချိန်ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားလျှင် သံလိုက်၏ အရွယ်အစားသည် ကြီးမားလွန်းခြင်းမရှိသင့်ပါ။ ထို့ကြောင့် သံလိုက်များကို အစပိုင်းတွင် 150 mm × 150 mm × 70 mm ဟု သတ်မှတ်ထားသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ slow-wave circuit တစ်ခုလုံးကို အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်တွင် ထားရှိနိုင်စေရန်အတွက် သံလိုက်များကြား အကွာအဝေးကို 20mm ဟု သတ်မှတ်ထားသည်။
၂၀၁၅ ခုနှစ်တွင် Purna Chandra Panda21 သည် တူညီသော သံလိုက်အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်တွင် အဆင့်ဆင့်အပေါက်အသစ်ပါသည့် pole piece တစ်ခုကို အဆိုပြုခဲ့ပြီး ၎င်းသည် cathode သို့ flux ယိုစိမ့်မှုပမာဏနှင့် pole piece အပေါက်တွင် ဖြစ်ပေါ်လာသော transverse သံလိုက်စက်ကွင်းကို ပိုမိုလျှော့ချပေးနိုင်ပါသည်။ ဤစာတမ်းတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်၏ pole piece တွင် အဆင့်ဆင့်ဖွဲ့စည်းပုံကို ထည့်သွင်းထားပါသည်။ pole piece ၏အထူကို အစပိုင်းတွင် 1.5mm သတ်မှတ်ထားပြီး အဆင့်သုံးဆင့်၏ အမြင့်နှင့် အနံမှာ 0.5mm ဖြစ်ပြီး ပုံ ၁၃ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း pole piece အပေါက်များကြား အကွာအဝေးမှာ 2mm ဖြစ်သည်။
ပုံ ၁၄က သည် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်နှစ်ခု၏ အလယ်မျဉ်းတစ်လျှောက်ရှိ ဝင်ရိုးသံလိုက်စက်ကွင်း ဖြန့်ဖြူးမှုကို ပြသထားသည်။ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်နှစ်ခုတစ်လျှောက်ရှိ သံလိုက်စက်ကွင်းအားများသည် တူညီကြောင်း မြင်နိုင်သည်။ သံလိုက်စက်ကွင်းတန်ဖိုးသည် 6000 Gs ခန့်ရှိပြီး ၎င်းသည် သီအိုရီအရ Brillouin စက်ကွင်းထက် 1.5 ဆပိုများပြီး ထုတ်လွှင့်မှုနှင့် အာရုံစူးစိုက်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ cathode ရှိ သံလိုက်စက်ကွင်းသည် 0 နီးပါးရှိပြီး pole အပိုင်းသည် သံလိုက် flux ယိုစိမ့်မှုကို ကာကွယ်ရာတွင် ကောင်းမွန်သောအကျိုးသက်ရောက်မှုရှိကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ ပုံ ၁၄ခ သည် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်နှစ်ခု၏ အပေါ်အစွန်းရှိ z ဦးတည်ချက်တွင် transverse သံလိုက်စက်ကွင်း ဖြန့်ဖြူးမှုကို ပြသသည်။ transverse သံလိုက်စက်ကွင်းသည် pole အပိုင်းအပေါက်တွင်သာ 200 Gs ထက်နည်းသည်ကို မြင်နိုင်ပြီး slow-wave circuit တွင် transverse သံလိုက်စက်ကွင်းသည် သုညနီးပါးဖြစ်သည်ကို မြင်နိုင်ပြီး ၎င်းသည် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်အပေါ် transverse သံလိုက်စက်ကွင်း၏ လွှမ်းမိုးမှုသည် မပြောပလောက်ကြောင်း သက်သေပြသည်။ pole အပိုင်းများ၏ သံလိုက်ပြည့်ဝမှုကို ကာကွယ်ရန်အတွက် pole အပိုင်းများအတွင်းရှိ သံလိုက်စက်ကွင်းအစွမ်းသတ္တိကို လေ့လာရန် လိုအပ်သည်။ ပုံ ၁၄ဂ သည် pole အပိုင်းအတွင်းရှိ သံလိုက်စက်ကွင်း ဖြန့်ဖြူးမှု၏ absolute value ကို ပြသသည်။ ၏ absolute value ကို မြင်နိုင်သည် သံလိုက်စက်ကွင်းအစွမ်းသတ္တိသည် 1.2T ထက်နည်းပြီး ဝင်ရိုးစွန်းအပိုင်းအစ၏ သံလိုက်ပြည့်ဝမှု မဖြစ်ပေါ်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
Br = 1.3 T အတွက် သံလိုက်စက်ကွင်းအစွမ်းသတ္တိ ဖြန့်ဖြူးမှု။(က) ဝင်ရိုးစက်ကွင်း ဖြန့်ဖြူးမှု။(ခ) ဘေးတိုက်စက်ကွင်း ဖြန့်ဖြူးမှု z ဦးတည်ချက်ဖြင့်။(ဂ) ဝင်ရိုးအပိုင်းအစအတွင်း စက်ကွင်းဖြန့်ဖြူးမှု၏ ပကတိတန်ဖိုး။
CST PS မော်ဂျူးအပေါ်အခြေခံ၍ dual beam gun နှင့် focusing system ၏ axial relative position ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ထားသည်။ Ref. 9 နှင့် simulations များအရ အကောင်းဆုံးနေရာသည် anode အပိုင်းအစသည် magnet မှဝေးသော pole အပိုင်းအစနှင့် ထပ်နေသည့်နေရာဖြစ်သည်။ သို့သော် remanence ကို 1.3T သို့သတ်မှတ်ထားပါက electron beam ၏ transmittance သည် 99% သို့မရောက်ရှိနိုင်ကြောင်းတွေ့ရှိခဲ့သည်။ remanence ကို 1.4 T သို့တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့် focusing magnetic field သည် 6500 Gs အထိတိုးလာလိမ့်မည်။ xoz နှင့် yoz planes များရှိ beam trajectories များကို Figure 15 တွင်ပြသထားသည်။ beam တွင် transmission ကောင်းမွန်သော၊ fluctuation အနည်းငယ်နှင့် transmission distance 45mm ထက်ပိုများကြောင်းတွေ့မြင်နိုင်သည်။
Br = 1.4 T ရှိသည့် တစ်သားတည်းဖြစ်သော သံလိုက်စနစ်အောက်ရှိ နှစ်ထပ်ခဲတံရောင်ခြည်များ၏ လမ်းကြောင်းများ။ (က) xoz ပြား။ (ခ) yoz လေယာဉ်။
ပုံ ၁၆ တွင် cathode မှ ဝေးကွာသော နေရာအမျိုးမျိုးရှိ beam ၏ cross-section ကို ပြသထားသည်။ focusing system တွင် beam section ၏ပုံသဏ္ဍာန်ကို ကောင်းစွာထိန်းသိမ်းထားပြီး section diameter မှာ များစွာမပြောင်းလဲကြောင်း မြင်နိုင်သည်။ ပုံ ၁၇ တွင် x နှင့် y ဦးတည်ရာများတွင် beam envelopes များကို အသီးသီးပြသထားသည်။ ဦးတည်ရာနှစ်ခုလုံးတွင် beam ၏ အတက်အကျမှာ အလွန်သေးငယ်ကြောင်း မြင်နိုင်သည်။ ပုံ ၁၈ တွင် beam current ၏ simulation ရလဒ်များကို ပြသထားသည်။ ရလဒ်များအရ current မှာ 2 × 80 mA ခန့်ရှိပြီး electron gun ဒီဇိုင်းတွင် တွက်ချက်ထားသော တန်ဖိုးနှင့် ကိုက်ညီသည်။
ကက်သုတ်မှ ဝေးရာ နေရာအမျိုးမျိုးတွင် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည် ဖြတ်ပိုင်း (အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်ဖြင့်)။
လက်တွေ့လုပ်ဆောင်မှုအသုံးချမှုများတွင် assembly အမှားများ၊ ဗို့အားအတက်အကျများနှင့် သံလိုက်စက်ကွင်းအစွမ်းသတ္တိပြောင်းလဲမှုများကဲ့သို့သော ပြဿနာများစွာကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားခြင်းဖြင့် focusing system ၏ sensitivity ကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာရန် လိုအပ်ပါသည်။ တကယ့်လုပ်ဆောင်မှုတွင် anode အပိုင်းအစနှင့် pole အပိုင်းအစကြားတွင် ကွာဟချက်တစ်ခုရှိနေသောကြောင့် simulation တွင် ဤကွာဟချက်ကို သတ်မှတ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ gap တန်ဖိုးကို 0.2 mm ဟုသတ်မှတ်ထားပြီး ပုံ 19a သည် y ဦးတည်ချက်ရှိ beam envelope နှင့် beam current ကိုပြသထားသည်။ ဤရလဒ်သည် beam envelope ပြောင်းလဲမှုသည် အရေးမကြီးကြောင်းနှင့် beam current သည် သိပ်မပြောင်းလဲကြောင်းပြသသည်။ ထို့ကြောင့် စနစ်သည် assembly အမှားများကို အာရုံခံနိုင်စွမ်းမရှိပါ။ driving voltage ၏ အတက်အကျအတွက်၊ error range ကို ±0.5 kV ဟုသတ်မှတ်ထားသည်။ ပုံ 19b သည် နှိုင်းယှဉ်မှုရလဒ်များကိုပြသသည်။ voltage ပြောင်းလဲမှုသည် beam envelope ကို အနည်းငယ်သာအကျိုးသက်ရောက်ကြောင်းတွေ့မြင်နိုင်သည်။ သံလိုက်စက်ကွင်းအစွမ်းသတ္တိပြောင်းလဲမှုများအတွက် error range ကို -0.02 မှ +0.03 T အထိသတ်မှတ်ထားသည်။ နှိုင်းယှဉ်မှုရလဒ်များကို ပုံ 20 တွင်ပြသထားသည်။ beam envelope သည် သိပ်မပြောင်းလဲကြောင်းတွေ့မြင်နိုင်ပြီး ဆိုလိုသည်မှာ EOS တစ်ခုလုံးသည် သံလိုက်စက်ကွင်းအစွမ်းသတ္တိပြောင်းလဲမှုများကို အာရုံခံနိုင်စွမ်းမရှိကြောင်း ဆိုလိုသည်။
တစ်ပြေးညီသံလိုက်အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်အောက်တွင် ရောင်ခြည်အဖုံးနှင့် လျှပ်စီးကြောင်းရလဒ်များ။(က) တပ်ဆင်မှုခံနိုင်ရည်သည် 0.2 မီလီမီတာဖြစ်သည်။(ခ) မောင်းနှင်ဗို့အားအတက်အကျသည် ±0.5 kV ဖြစ်သည်။
0.63 မှ 0.68 T အထိရှိသော axial magnetic field strength fluctuations ရှိသော uniform magnetic focusing system အောက်ရှိ beam envelope။
ဤစာတမ်းတွင် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်သည် HFS နှင့် ကိုက်ညီမှုရှိစေရန်အတွက် သုတေသနအတွက် အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်နှင့် HFS ကို ပေါင်းစပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ ပုံ ၂၁ တွင် HFS တင်ထားသောနှင့် မတင်ထားသော ရောင်ခြည်အဖုံးများကို နှိုင်းယှဉ်ပြသထားသည်။ ရလဒ်များအရ HFS တစ်ခုလုံး တင်ထားသည့်အခါ ရောင်ခြည်အဖုံးသည် များစွာမပြောင်းလဲကြောင်း ပြသထားသည်။ ထို့ကြောင့် အာရုံစူးစိုက်မှုစနစ်သည် အထက်ဖော်ပြပါ ဒီဇိုင်း၏ ခရီးသွားလှိုင်းပြွန် HFS အတွက် သင့်လျော်ပါသည်။
အပိုင်း III တွင် အဆိုပြုထားသော EOS ၏ မှန်ကန်မှုကို အတည်ပြုရန်နှင့် 220 GHz SDV-TWT ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို စုံစမ်းစစ်ဆေးရန်အတွက်၊ beam-wave interaction ၏ 3D-PIC simulation ကို လုပ်ဆောင်သည်။ simulation software ကန့်သတ်ချက်များကြောင့်၊ EOS တစ်ခုလုံးကို HFS တွင် ထည့်သွင်းနိုင်ခြင်း မရှိခဲ့ပါ။ ထို့ကြောင့်၊ electron gun ကို အထက်တွင် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော electron gun နှင့် parameters တူညီသော 0.13mm အချင်းနှင့် မျက်နှာပြင်နှစ်ခုကြား အကွာအဝေး 0.31mm ရှိသော equivalent emitting surface ဖြင့် အစားထိုးခဲ့သည်။ EOS ၏ insensitivity နှင့် ကောင်းမွန်သော stability ကြောင့် PIC simulation တွင် အကောင်းဆုံး output power ရရှိရန် driving voltage ကို သင့်လျော်စွာ optimize လုပ်နိုင်သည်။ simulation ရလဒ်များအရ saturated output power နှင့် gain ကို 20.6 kV driving voltage၊ 2 × 80 mA (603 A/cm2) beam current နှင့် 0.05 W input power တို့တွင် ရရှိနိုင်သည်ဟု ပြသထားသည်။
အကောင်းဆုံး output signal ရရှိရန်အတွက် cycle အရေအတွက်ကိုလည်း အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ အဆင့်နှစ်ဆင့်ပေါင်း ၄၂ + ၄၈ cycle ဖြစ်သည့်အခါ အကောင်းဆုံး output power ကို ရရှိပြီး ပုံ ၂၂က တွင်ပြထားသည့်အတိုင်းဖြစ်သည်။ 0.05 W input signal ကို 38 dB gain ဖြင့် 314 W အထိ ချဲ့ထွင်သည်။ Fast Fourier Transform (FFT) မှရရှိသော output power spectrum သည် 220 GHz တွင် အထွတ်အထိပ်သို့ ရောက်ရှိပြီး သန့်စင်သည်။ ပုံ ၂၂ခ တွင် SWS ရှိ အီလက်ထရွန်စွမ်းအင်၏ axial position distribution ကို ပြသထားပြီး အီလက်ထရွန်အများစုသည် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးသည်။ ဤရလဒ်သည် SDV-SWS သည် အီလက်ထရွန်များ၏ kinetic energy ကို RF signal များအဖြစ် ပြောင်းလဲနိုင်ပြီး signal amplification ကို ဖြစ်ပေါ်စေကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
220 GHz တွင် SDV-SWS အထွက်အချက်ပြမှု။(က) ပါဝင်သောရောင်စဉ်ဖြင့် အထွက်ပါဝါ။(ခ) SWS ထည့်သွင်းမှု၏အဆုံးတွင် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်ပါသည့် အီလက်ထရွန်များ၏ စွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှု။
ပုံ ၂၃ တွင် dual-mode dual-beam SDV-TWT ၏ output power bandwidth နှင့် gain ကိုပြသထားသည်။ 200 မှ 275 GHz အထိ လှိုင်းကြိမ်နှုန်းများ ပျံ့နှံ့ခြင်းနှင့် drive voltage ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် output စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုတိုးတက်ကောင်းမွန်အောင် ပြုလုပ်နိုင်သည်။ ဤရလဒ်သည် 3-dB bandwidth သည် 205 မှ 275 GHz အထိ လွှမ်းခြုံနိုင်ကြောင်း ပြသနေပြီး၊ ဆိုလိုသည်မှာ dual-mode လည်ပတ်မှုသည် operating bandwidth ကို သိသိသာသာ ကျယ်ပြန့်စေနိုင်သည်ဟု ဆိုလိုသည်။
သို့သော် ပုံ ၂က အရ၊ odd နှင့် even mode များကြားတွင် stop band တစ်ခုရှိကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့သိရှိပြီး ၎င်းသည် မလိုလားအပ်သော oscillations များကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် stops များပတ်လည်တွင် work stability ကို လေ့လာရန် လိုအပ်ပါသည်။ ပုံ ၂၄က-ဂ များသည် 265.3 GHz၊ 265.35 GHz နှင့် 265.4 GHz အသီးသီးတွင် 20 ns simulation ရလဒ်များဖြစ်သည်။ simulation ရလဒ်များတွင် အတက်အကျအချို့ရှိသော်လည်း output power မှာ တည်ငြိမ်ကြောင်း တွေ့မြင်နိုင်သည်။ spectrum ကို ပုံ ၂၄ တွင်လည်း အသီးသီးပြသထားပြီး spectrum မှာ သန့်စင်သည်။ ဤရလဒ်များသည် stopband အနီးတွင် self-oscillation မရှိကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
HFS တစ်ခုလုံး၏ မှန်ကန်မှုကို အတည်ပြုရန်အတွက် ထုတ်လုပ်မှုနှင့် တိုင်းတာမှုများ လိုအပ်ပါသည်။ ဤအပိုင်းတွင်၊ HFS ကို ကိရိယာအချင်း ၀.၁ မီလီမီတာနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ တိကျမှု ၁၀ ​​မိုက်ခရိုမီတာရှိသော ကွန်ပျူတာ ဂဏန်းသင်္ချာထိန်းချုပ်မှု (CNC) နည်းပညာကို အသုံးပြု၍ ထုတ်လုပ်ထားသည်။ မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းဖွဲ့စည်းပုံအတွက် ပစ္စည်းကို အောက်ဆီဂျင်ကင်းစင်သော မြင့်မားသော လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း (OFHC) ကြေးနီဖြင့် ပံ့ပိုးပေးထားသည်။ ပုံ ၂၅က သည် ထုတ်လုပ်ထားသောဖွဲ့စည်းပုံကို ပြသထားသည်။ ဖွဲ့စည်းပုံတစ်ခုလုံးသည် အလျား ၆၆.၀၀ မီလီမီတာ၊ အနံ ၂၀.၀၀ မီလီမီတာနှင့် အမြင့် ၈.၆၆ မီလီမီတာရှိသည်။ ဖွဲ့စည်းပုံတစ်ဝိုက်တွင် တံသင်ပေါက် ရှစ်ပေါက် ဖြန့်ဝေထားသည်။ ပုံ ၂၅ခ သည် စကင်န်ဖတ်အီလက်ထရွန် အဏုကြည့်မှန်ပြောင်း (SEM) ဖြင့် ဖွဲ့စည်းပုံကို ပြသထားသည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံ၏ ဓားသွားများကို တစ်ပြေးညီ ထုတ်လုပ်ထားပြီး မျက်နှာပြင် ကြမ်းတမ်းမှု ကောင်းမွန်သည်။ တိကျစွာ တိုင်းတာပြီးနောက်၊ အလုံးစုံ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ အမှားအယွင်းသည် ၅% ထက်နည်းပြီး မျက်နှာပြင် ကြမ်းတမ်းမှုမှာ ၀.၄ မိုက်ခရိုမီတာခန့်ရှိသည်။ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဖွဲ့စည်းပုံသည် ဒီဇိုင်းနှင့် တိကျမှုလိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီသည်။
ပုံ ၂၆ တွင် တကယ့်စမ်းသပ်မှုရလဒ်များနှင့် ထုတ်လွှင့်မှုစွမ်းဆောင်ရည်၏ သရုပ်ဖော်မှုများအကြား နှိုင်းယှဉ်ချက်ကို ပြသထားသည်။ ပုံ ၂၆က ရှိ Port 1 နှင့် Port 2 တို့သည် HFS ၏ input နှင့် output port များနှင့် အသီးသီးကိုက်ညီပြီး ပုံ ၃ ရှိ Port 1 နှင့် Port 4 နှင့် ညီမျှသည်။ S11 ၏ တကယ့်တိုင်းတာမှုရလဒ်များသည် သရုပ်ဖော်မှုရလဒ်များထက် အနည်းငယ်ပိုကောင်းသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ S21 ၏ တိုင်းတာထားသောရလဒ်များသည် အနည်းငယ်ပိုဆိုးသည်။ အကြောင်းရင်းမှာ သရုပ်ဖော်မှုတွင် သတ်မှတ်ထားသော ပစ္စည်းလျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း အလွန်မြင့်မားပြီး တကယ့်စက်ဖြင့်ပြုလုပ်ပြီးနောက် မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှု ညံ့ဖျင်းခြင်းဖြစ်နိုင်သည်။ အလုံးစုံပြောရလျှင် တိုင်းတာထားသောရလဒ်များသည် သရုပ်ဖော်မှုရလဒ်များနှင့် ကောင်းစွာကိုက်ညီပြီး ထုတ်လွှင့်မှု bandwidth သည် 70 GHz ၏ လိုအပ်ချက်နှင့် ကိုက်ညီပြီး အဆိုပြုထားသော dual-mode SDV-TWT ၏ ဖြစ်နိုင်ခြေနှင့် မှန်ကန်မှုကို အတည်ပြုသည်။ ထို့ကြောင့်၊ တကယ့်ထုတ်လုပ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်နှင့် စမ်းသပ်မှုရလဒ်များနှင့် ပေါင်းစပ်ပြီး ဤစာတမ်းတွင် အဆိုပြုထားသော ultra-broadband dual-beam SDV-TWT ဒီဇိုင်းကို နောက်ဆက်တွဲထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့် အသုံးချမှုများအတွက် အသုံးပြုနိုင်သည်။
ဤစာတမ်းတွင် planar distribution 220 GHz dual-beam SDV-TWT ၏ အသေးစိတ်ဒီဇိုင်းကို တင်ပြထားပါသည်။ dual-mode operation နှင့် dual-beam excitation ပေါင်းစပ်မှုသည် operating bandwidth နှင့် output power ကို ပိုမိုတိုးမြှင့်ပေးပါသည်။ HFS တစ်ခုလုံး၏ မှန်ကန်မှုကို အတည်ပြုရန်အတွက် fabrication နှင့် cold test ကိုလည်း ပြုလုပ်ပါသည်။ တကယ့်တိုင်းတာမှုရလဒ်များသည် simulation ရလဒ်များနှင့် ကောင်းမွန်စွာ ကိုက်ညီပါသည်။ ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော two-beam EOS အတွက် mask section နှင့် control electrodes များကို two-pencil beam ထုတ်လုပ်ရန် အတူတကွ အသုံးပြုထားပါသည်။ ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော uniform focusing magnetic field အောက်တွင် electron beam ကို ကောင်းမွန်သောပုံသဏ္ဍာန်ဖြင့် အကွာအဝေးရှည်များသို့ တည်ငြိမ်စွာ ထုတ်လွှင့်နိုင်ပါသည်။ အနာဂတ်တွင် EOS ၏ ထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့် စမ်းသပ်ခြင်းကို ပြုလုပ်မည်ဖြစ်ပြီး TWT တစ်ခုလုံး၏ thermal test ကိုလည်း ပြုလုပ်ပါမည်။ ဤစာတမ်းတွင် အဆိုပြုထားသော ဤ SDV-TWT ဒီဇိုင်းပုံစံသည် လက်ရှိရင့်ကျက်သော plane processing နည်းပညာကို အပြည့်အဝပေါင်းစပ်ထားပြီး performance indicators များနှင့် processing နှင့် assembly တို့တွင် အလားအလာကောင်းများကို ပြသထားပါသည်။ ထို့ကြောင့် ဤစာတမ်းသည် planar structure သည် terahertz band ရှိ vacuum electronic devices များ၏ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုလမ်းကြောင်း ဖြစ်လာနိုင်ဖွယ်ရှိသည်ဟု ယုံကြည်ပါသည်။
ဤလေ့လာမှုတွင်ပါဝင်သော ကုန်ကြမ်းဒေတာနှင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုပုံစံအများစုကို ဤစာတမ်းတွင် ထည့်သွင်းထားပါသည်။ နောက်ထပ်သက်ဆိုင်ရာအချက်အလက်များကို ကျိုးကြောင်းဆီလျော်သော တောင်းဆိုမှုအရ သက်ဆိုင်ရာစာရေးသူထံမှ ရယူနိုင်ပါသည်။
Gamzina၊ D. et al. sub-terahertz vacuum electronics ၏ Nanoscale CNC machining။ IEEE Trans။ electronic devices။ 63၊ 4067–4073 (2016)။
Malekabadi၊ A. နှင့် Paoloni၊ C. multilayer SU-8 photoresist.J. Micromechanics.Microelectronics.26, 095010 ကို အသုံးပြု၍ sub-terahertz waveguides များ၏ UV-LIGA microfabrication။ https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (၂၀၁၆)။
Dhillon၊ SS et al.၂၀၁၇ THz နည်းပညာလမ်းပြမြေပုံ။J. Physics.D to apply.physics.50, 043001။ https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (၂၀၁၇)။
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC ultra-broadband staggered double-grating waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (၂၀၀၈) မှတစ်ဆင့် ပလာစမိုနစ်လှိုင်းပျံ့နှံ့မှုကို ပြင်းထန်စွာကန့်သတ်ထားသည်။
Baig၊ A. et al. နာနို CNC စက်ဖြင့် ပြုလုပ်ထားသော 220-GHz ခရီးသွားလှိုင်းပြွန် အသံချဲ့စက်၏ စွမ်းဆောင်ရည်။ IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017)။
Han၊ Y. & Ruan၊ CJ မက်ခရိုစကုပ် အအေးအရည် မော်ဒယ်သီအိုရီကို အသုံးပြု၍ အဆုံးမရှိ ကျယ်ပြန့်သော စာရွက် အီလက်ထရွန် ရောင်ခြည်များ၏ ဒိုင်အိုကိုထရွန် မတည်ငြိမ်မှုကို စုံစမ်းစစ်ဆေးခြင်း။ Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/104101 (၂၀၁၁)။
multibeam klystron ရှိ beam ၏ planar layout ဖြင့် bandwidth တိုးမြှင့်ရန် အခွင့်အရေးနှင့် ပတ်သက်၍ Galdetskiy၊ AV။ အိန္ဒိယနိုင်ငံ၊ ဘန်ဂလိုမြို့တွင် ကျင်းပသော ၁၂ ကြိမ်မြောက် IEEE International Conference on Vacuum Electronics တွင်၊ 5747003၊ 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2011.5747003 (၂၀၁၁) တွင်။
Nguyen၊ CJ et al. W-band staggered double-blade travelling wave tube တွင် narrow beam splitting plane distribution ရှိသော three-beam electron guns များ၏ ဒီဇိုင်း [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 W-band fundamental mode TWT အတွက် ကျဉ်းမြောင်းသော beam ခွဲထုတ်မှုပါရှိသော Planar ဖြန့်ဝေထားသော three-beam အီလက်ထရွန် optical စနစ်။ IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021)။
Zhan၊ M. မီလီမီတာလှိုင်းစာရွက်ထုပ်များပါရှိသော Interleaved Double-Blade Travelling Wave Tube ၂၀-၂၂ (PhD၊ Beihang တက္ကသိုလ်၊ ၂၀၁၈) ဆိုင်ရာ သုတေသန။
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. G-band interleaved dual-blade travelling wave tube ၏ beam-wave interaction stability လေ့လာမှု။ ၂၀၁၈ ခုနှစ် အနီအောက်ရောင်ခြည် မီလီမီတာနှင့် တယ်ရာဟတ်ဇ်လှိုင်းများဆိုင်ရာ ၄၃ ကြိမ်မြောက် အပြည်ပြည်ဆိုင်ရာ ညီလာခံ၊ Nagoya။8510263၊ https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (၂၀၁၈)။