Kea leboha ha le etetse Nature.com. Mofuta wa sebatli seo o se sebedisang o na le tshehetso e fokolang bakeng sa CSS. Bakeng sa boiphihlelo bo botle ka ho fetisisa, re kgothaletsa hore o sebedise sebatli se ntjhafaditsweng (kapa o tima mokgwa wa ho tsamaisana le Internet Explorer). Ho sa le jwalo, ho netefatsa tshehetso e tswelang pele, re tla bontsha sebaka sena sa marang-rang ntle le mekgwa le JavaScript.
Pampiring ena, tube ea maqhubu a tsamaeang a nang le matla a phahameng a 220GHz e entsoe le ho netefatsoa. ​​Taba ea pele, ho sisinngoa sebopeho sa leqhubu le liehang la leqhubu le nang le mahlakore a mabeli a planar. Ka ho sebelisa moralo oa ts'ebetso oa mokhoa o habeli, ts'ebetso ea phetisetso le bandwidth li batla li imenne habeli ho feta tsa mokhoa o le mong. Ea bobeli, e le ho fihlela litlhoko tsa matla a phahameng a tlhahiso le ho ntlafatsa botsitso ba tube ea leqhubu le tsamaeang, ho entsoe sistimi ea optical ea elektroniki e bōpehileng joaloka pentšele habeli, motlakase oa ho khanna ke 20~21 kV, 'me motlakase ke 2 × 80 mA. Lipheo tsa moralo. Ka ho sebelisa karolo ea maske le electrode ea taolo ka sethunya sa mahlakore a mabeli, mahlakore a mabeli a pentšele a ka tsepamisoa litsi tsa ona ka karolelano ea khatello ea 7, sebaka sa ho tsepamisa maikutlo se ka ba 0.18mm, 'me botsitso bo botle. Sistimi ea ho tsepamisa maikutlo ea makenete e ts'oanang le eona e ntlafalitsoe. Sebaka se tsitsitseng sa phetisetso ea leqhubu le habeli la planar se ka fihla ho 45 mm, 'me matla a makenete a shebaneng ke 0.6 T, e leng se lekaneng ho koahela sistimi eohle ea maqhubu a phahameng (HFS). Ebe, ho netefatsa Ho kgonahala ha tsamaiso ya electron-optical le tshebetso ya sebopeho sa maqhubu a butle, di-simulation tsa disele tsa particle (PIC) le tsona di entswe ho HFS yohle. Diphetho di bontsha hore sistimi ya ho sebelisana ha mahlasedi e ka fihlella matla a tlhahiso a hodimo a ka bang 310 W ho 220 GHz, motlakase o ntlafaditsweng wa mahlasedi ke 20.6 kV, motlakase wa mahlasedi ke 2 × 80 mA, keketseho ke 38 dB, mme bandwidth ya 3-dB e feta 35 dB hoo e ka bang 70 GHz. Qetellong, tlhahiso ya microstructure e nepahetseng haholo e etswa ho netefatsa tshebetso ya HFS, mme diphetho di bontsha hore dibopeho tsa bandwidth le phetiso di dumellana hantle le diphetho tsa ketsiso. Ka hona, morero o sisintsweng pampiring ena o lebelletswe ho ntshetsa pele mehlodi ya mahlaseli a terahertz-band a matla a hodimo, a nang le bokgoni ba ho sebediswa nakong e tlang.
Jwalo ka sesebediswa sa elektroniki sa vacuum, traveling wave tube (TWT) e bapala karolo e ke keng ya nkeloa sebaka dikopong tse ngata tse kang radar ya qeto e phahameng, ditsamaiso tsa puisano ya sathelaete, le ho hlahloba sebaka1,2,3.Leha ho le jwalo, ha maqhubu a tshebetso a kena sehlopheng sa terahertz, TWT ya setso e kopaneng le TWT ya helical ha e a kgona ho fihlela ditlhoko tsa batho ka lebaka la matla a tlhahiso a tlase, bandwidth e nyane, le mekgwa e thata ya tlhahiso.Ka hona, mokhoa wa ho ntlafatsa tshebetso ya sehlopha sa THz ka botlalo e se e le taba e tshwenyehileng haholo bakeng sa ditheo tse ngata tsa dipatlisiso tsa mahlale.Dilemong tsa morao tjena, dibopeho tse ntjha tsa maqhubu a butle (SWSs), tse kang dibopeho tse nang le mahlakore a mabedi a tsheheditsweng (SDV) le dibopeho tse menwang tsa waveguide (FW), di fumane tlhokomelo e kgolo ka lebaka la dibopeho tsa tsona tsa tlhaho tsa planar, haholoholo di-SDV-SWS tse ntjha tse nang le bokgoni bo tshepisang. Sebopeho sena se ile sa sisinngwa ke UC-Davis ka 20084. Sebopeho sa planar se ka etswa habonolo ke mekgwa ya ho sebetsana le micro-nano jwalo ka taolo ya dipalo ya khomphutha (CNC) le UV-LIGA, sebopeho sa sephutheloana sa tshepe kaofela se ka fana ka bokgoni bo boholo ba mocheso ka matla a hodimo a tlhahiso. le ho fumana, 'me sebopeho se kang sa waveguide se ka boela sa fana ka bandwidth e pharaletseng ea ho sebetsa. Hona joale, UC Davis e bontšitse ka lekhetlo la pele ka 2017 hore SDV-TWT e ka hlahisa liphetho tse matla a holimo tse fetang 100 W le matšoao a bandwidth a ka bang 14 GHz ho G-band5. Leha ho le joalo, liphetho tsena li ntse li na le likheo tse ke keng tsa fihlela litlhoko tse amanang le bandwidth e matla a holimo le bandwidth e pharaletseng sehlopheng sa terahertz. Bakeng sa G-band SDV-TWT ea UC-Davis, ho sebelisitsoe mahlakore a lielektrone tsa sheet. Le hoja morero ona o ka ntlafatsa haholo bokhoni ba ho jara hona joale ba lehlakore, ho thata ho boloka sebaka se selelele sa phetiso ka lebaka la ho se tsitse ha sistimi ea optical ea electron ea lehlakore (EOS), 'me ho na le kotopo ea lehlakore e fetang mokhoa, e ka boelang ea etsa hore lehlakore le itsamaise. – Ho hlasimolla le ho sisinyeha 6,7. E le ho fihlela litlhoko tsa matla a tlhahiso e phahameng, bandwidth e pharaletseng le botsitso bo botle ba THz TWT, SDV-SWS e nang le mahlakore a mabeli e sisintsweng pampiring ena. Ke hore, e le ho eketsa bandwidth e sebetsang, ts'ebetso ea mekhoa e 'meli e sisintsweng le ho hlahisoa ka har'a sebopeho sena. 'Me, e le ho eketsa matla a tlhahiso, kabo e planar ea mahlakore a mabeli a pentšele le eona ea sebelisoa. Li-radio tsa mahlakore a pentšele a le mong li nyane haholo ka lebaka la lithibelo tsa boholo bo otlolohileng. Haeba bongata ba hona joale bo phahame haholo, hona joale ea mahlakore e tlameha ho fokotsoa, ​​​​e leng se fellang ka matla a tlhahiso a tlase haholo. Ho ntlafatsa hona joale ea mahlakore, ho hlahile multibeam e planar e ajoang EOS, e sebelisang boholo ba lehlakore la SWS. Ka lebaka la tunneling e ikemetseng ea mahlakore, mahlakore a mangata a planar a ajoang a ka fumana matla a tlhahiso a phahameng ka ho boloka hona joale e phahameng ea mahlakore le hona joale e nyane ka lehlakore, e leng se ka qobang tunneling ea mahlakore a fetang ha e bapisoa le lisebelisoa tsa mahlakore a sheet. Ka hona, ho molemo ho boloka botsitso ba tube ea maqhubu a tsamaeang. Ho latela mosebetsi o fetileng8,9, Pampiri ena e sisinya matla a makenete a G-band a lekanang a shebaneng le EOS ea mahlasedi a pentšele a mabeli, e ka ntlafatsang haholo sebaka se tsitsitseng sa phetiso ea mahlasedi le ho eketsa sebaka sa tšebelisano ea mahlasedi, ka hona e ntlafatsa haholo matla a tlhahiso.
Sebopeho sa pampiri ena se tjena. Taba ea pele, moralo oa sele ea SWS o nang le liparamente, tlhahlobo ea litšobotsi tsa ho hasana le liphetho tsa ketsiso ea maqhubu a phahameng lia hlalosoa. Ebe, ho latela sebopeho sa sele ea yuniti, EOS ea pentšele e habeli le sistimi ea tšebelisano ea mahlakore li entsoe pampiring ena. Liphetho tsa ketsiso ea likaroloana tse ka hare ho sele le tsona li hlahisoa ho netefatsa ts'ebeliso ea EOS le ts'ebetso ea SDV-TWT. Ho phaella moo, pampiri e hlahisa ka bokhutšoanyane tlhahiso le liphetho tsa liteko tse batang ho netefatsa ho nepahala ha HFS eohle. Qetellong etsa kakaretso.
Jwalo ka e nngwe ya dikarolo tsa bohlokwa ka ho fetisisa tsa TWT, dibopeho tse hasanyang tsa sebopeho sa leqhubu le liehang di bontsha hore na lebelo la dielektrone le tsamaellana le lebelo la mohato wa SWS, mme ka hona le na le tshusumetso e kgolo tshebedisanong ya leqhubu le mahlasedi. Ho ntlafatsa tshebetso ya TWT yohle, ho entswe sebopeho se ntlafetseng sa tshebedisano. Sebopeho sa sele ya yuniti se bontshitswe ho Setshwantsho sa 1. Ha ho nahannwa ka ho se tsitse ha lehlasedi la lakane le moedi wa matla a lehlasedi la pene e le nngwe, sebopeho se amohela lehlasedi la pene e habeli ho ntlafatsa matla a tlhahiso le botsitso ba tshebetso. Ho sa le jwalo, e le ho eketsa bandwidth ya ho sebetsa, ho sisintswe mokgwa o pedi hore SWS e sebetse. Ka lebaka la ho leka-lekana ha sebopeho sa SDV, tharollo ya equation ya ho hasana ha tshimo ya electromagnetic e ka arolwa ka mekgwa e sa tlwaelehang le e lekanang. Ka nako e ts'oanang, mokgwa o sa tlwaelehang wa motheo wa sehlopha sa maqhubu a tlase le mokgwa o sa tlwaelehang wa sehlopha sa maqhubu a phahameng di sebediswa ho phethahatsa ho dumellana ha broadband ya tshebedisano ya lehlasedi, ka hona ho ntlafatsa bandwidth ya ho sebetsa.
Ho ya ka ditlhoko tsa matla, phaephe yohle e entswe ka motlakase o kgannang wa 20 kV le motlakase o habeli wa 2 × 80 mA. E le ho bapisa motlakase haufi-ufi kamoo ho ka kgonehang le bandwidth e sebetsang ya SDV-SWS, re hloka ho bala bolelele ba nako p. Kamano pakeng tsa motlakase wa beam le nako e bontshitswe ho equation (1)10:
Ka ho beha phetoho ea mohato ho 2.5π maqhubung a bohareng a 220 GHz, nako ea p e ka baloa ho ba 0.46 mm. Setšoantšo sa 2a se bontša thepa ea ho hasana ha sele ea yuniti ea SWS. Beamline ea 20 kV e ts'oana hantle le sekhutlo sa bimodal. Maqhubu a maqhubu a lumellanang a ka fihla ho hoo e ka bang 70 GHz maemong a 210–265.3 GHz (mokhoa o sa tloaelehang) le 265.4–280 GHz (mokhoa o lekanang). Setšoantšo sa 2b se bontša karolelano ea impedance ea ho kopanya, e fetang 0.6 Ω ho tloha ho 210 ho isa ho 290 GHz, e bontšang hore likamano tse matla li ka etsahala ho bandwidth ea ts'ebetso.
(a) Litšobotsi tsa ho hasana ha SDV-SWS ea mokhoa o habeli e nang le beamline ea lielektrone ea 20 kV. (b) Tšenyo ea tšebelisano ea potoloho ea leqhubu le liehang la SDV.
Leha ho le jwalo, ho bohlokwa ho hlokomela hore ho na le lekhalo la sehlopha pakeng tsa mekgwa e sa tlwaelehang le e lekanang, mme hangata re bitsa lekhalo lena la sehlopha e le sehlopha sa ho emisa, jwalo ka ha ho bontshitswe ho Setshwantsho sa 2a. Haeba TWT e sebediswa haufi le sehlopha sena sa maqhubu, matla a matla a ho kopanya mahlasedi a ka hlaha, e leng se tla lebisa ho ho sisinyeha ho sa batleheng. Ditshebedisong tse sebetsang, ka kakaretso re qoba ho sebedisa TWT haufi le sehlopha sa ho emisa. Leha ho le jwalo, ho ka bonwa hore lekhalo la sehlopha sa sebopeho sena sa leqhubu le liehang ke 0.1 GHz feela. Ho thata ho fumana hore na lekhalo lena le lenyenyane la sehlopha le baka ho sisinyeha. Ka hona, botsitso ba tshebetso ho potoloha sehlopha sa ho emisa bo tla fuputswa karolong e latelang ya ketsiso ya PIC ho sekaseka hore na ho ka etsahala ho sisinyeha ho sa batleheng.
Mohlala oa HFS eohle o bontšitsoe ho Setšoantšo sa 3. E na le mekhahlelo e 'meli ea SDV-SWS, e hokahantsoeng ke li-reflector tsa Bragg. Mosebetsi oa reflector ke ho khaola phetiso ea lets'oao lipakeng tsa mekhahlelo e 'meli, ho thibela ho sisinyeha le ho bonahatsa mekhoa e sa sebetseng joalo ka mekhoa e phahameng e hlahisoang pakeng tsa mahare a ka holimo le a ka tlase, ka hona ho ntlafatsa haholo botsitso ba tube eohle. Bakeng sa khokahano le tikoloho ea kantle, coupler e otlolohileng e boetse e sebelisoa ho hokahanya SWS le tataiso ea maqhubu a tloaelehileng a WR-4. Coefficient ea phetiso ea sebopeho sa maemo a mabeli e lekanngoa ka tharollo ea sebaka sa nako ho software ea simulation ea 3D. Ha ho nahanoa ka phello ea 'nete ea sehlopha sa terahertz holim'a thepa, thepa ea enfelopo ea vacuum e behiloe pele ho koporo, 'me conductivity e fokotsoa ho 2.25×107 S/m12.
Setšoantšo sa 4 se bonts'a liphetho tsa phetiso bakeng sa HFS tse nang le li-couplers tse nang le linear tapered le tse se nang tsona. Liphetho li bonts'a hore coupler ha e na tšusumetso e kholo ts'ebetsong ea phetiso ea HFS eohle. Tahlehelo ea ho khutla (S11 < − 10 dB) le tahlehelo ea ho kenya (S21 > − 5 dB) ea sistimi eohle ho broadband ea 207~ 280 GHz e bonts'a hore HFS e na le litšobotsi tse ntle tsa phetiso.
Jwalo ka phepelo ya motlakase ya disebediswa tsa elektroniki tse se nang mokelikeli, sethunya sa elektrone se etsa qeto ka ho toba hore na sesebediswa se ka hlahisa matla a lekaneng a tlhahiso. Ha se kopantswe le tlhahlobo ya HFS Karolong ya II, EOS e nang le mahlakore a mabedi e hloka ho etswa moralo ho fana ka matla a lekaneng. Karolong ena, ho itshetlehile mosebetsing o fetileng ho W-band8,9, sethunya sa elektrone sa pentšele e habeli se entswe ka ho sebedisa karolo ya maske e planar le di-electrode tsa taolo. Taba ya pele, ho ya ka ditlhoko tsa moralo wa SWS ho Karolo. Jwalo ka ha ho bontshitswe ho Setshwantsho. 2, motlakase o kgannang wa Ua wa mahlasedi a dielektrone o setetswe pele ho 20 kV, maqhubu a I a mahlasedi a mabedi a dielektrone ka bobedi ke 80 mA, mme bophara ba mahlasedi a dw a mahlasedi a dielektrone ke 0.13 mm. Ka nako e ts'oanang, e le ho netefatsa hore bongata ba hona jwale ba mahlasedi a dielektrone le cathode bo ka fihlellwa, karolelano ya kgatello ya mahlasedi a dielektrone e setetswe ho 7, kahoo bongata ba hona jwale ba mahlasedi a dielektrone ke 603 A/cm2, mme bongata ba hona jwale ba cathode ke 86 A/cm2, e ka fihlellwang ka Sena se fihlellwa ka ho sebedisa thepa e ntjha ya cathode. Ho ya ka kgopolo ya moralo 14, 15, 16, 17, sethunya se tlwaelehileng sa Pierce electron se ka hlwauwa ka ho ikgetha.
Setšoantšo sa 5 se bonts'a litšoantšo tse otlolohileng le tse otlolohileng tsa sethunya, ka ho latellana. Ho ka bonoa hore boemo ba sethunya sa elektrone ka lehlakoreng la x bo batla bo tšoana le ba sethunya se tloaelehileng sa elektrone se kang lakane, ha ka lehlakoreng la y mahlaseli a mabeli a elektrone a arotsoe ka karolo ke maske. Libaka tsa li-cathode tse peli li ho x = – 0.155 mm, y = 0 mm le x = 0.155 mm, y = 0 mm, ka ho latellana. Ho ea ka litlhoko tsa moralo oa karolelano ea khatello le boholo ba ente ea elektrone, litekanyo tsa libaka tse peli tsa cathode li fumanoa e le 0.91 mm × 0.13 mm.
E le ho etsa hore tšimo ea motlakase e shebaneng le e amoheloang ke lehlaseli ka leng la elektrone ka lehlakoreng la x e be e lekanang le setsi sa eona, pampiri ena e sebelisa elektrode ea taolo sethunyeng sa elektrone. Ka ho beha motlakase oa elektrode e shebaneng le elektrode ea taolo ho −20 kV, le motlakase oa anode ho 0 V, re ka fumana kabo ea tsela ea sethunya sa mahlaseli a mabeli, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 6. Ho ka bonoa hore lielektrone tse ntšang li na le ho hatelloa ho hoholo ka lehlakoreng la y, 'me lehlaseli ka leng la elektrone le kopana le tataiso ea x ka har'a setsi sa lona sa ho lekana, e leng se bontšang hore elektrode ea taolo e leka-lekanya tšimo ea motlakase e sa lekanang e hlahisoang ke elektrode e shebaneng le eona.
Setšoantšo sa 7 se bonts'a enfelopo ea lehlaseli ka mahlakoreng a x le y. Liphetho li bonts'a hore sebaka sa projeke ea lehlaseli la elektrone ka lehlakoreng la x se fapane le se ka lehlakoreng la y. Sebaka sa ho lahlela ka lehlakoreng la x se ka ba 4mm, 'me sebaka sa ho lahlela ka lehlakoreng la y se haufi le 7mm. Ka hona, sebaka sa 'nete sa ho lahlela se lokela ho khethoa pakeng tsa 4 le 7 mm. Setšoantšo sa 8 se bonts'a karolo e tšekaletseng ea lehlaseli la elektrone ka 4.6 mm ho tloha holim'a cathode. Re ka bona hore sebopeho sa karolo e tšekaletseng se haufi le lehlaseli le tloaelehileng la elektrone. Sebaka se pakeng tsa mahlaseli a mabeli a elektrone se haufi le 0.31 mm e entsoeng, 'me radius e ka ba 0.13 mm, e fihlelang litlhoko tsa moralo. Setšoantšo sa 9 se bonts'a liphetho tsa ketsiso ea lehlaseli la lehlaseli. Ho ka bonoa hore maqhubu a mabeli a lehlaseli ke 76mA, e lumellanang hantle le 80mA e entsoeng.
Ha ho nahanoa ka ho feto-fetoha ha motlakase o khannang lits'ebetsong tse sebetsang, hoa hlokahala ho ithuta kutloisiso ea motlakase ea mohlala ona. Sebakeng sa motlakase sa 19.8 ~ 20.6 kV, li-envelope tsa hona joale le tsa hona joale tsa mahlaseli lia fumanoa, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 1 le Setšoantšo sa 1.10 le 11. Ho tsoa liphethong, ho ka bonoa hore phetoho ea motlakase o khannang ha e na phello holim'a envelope ea mahlaseli a elektronike, 'me hona joale ea mahlaseli a elektronike e fetoha feela ho tloha ho 0.74 ho ea ho 0.78 A. Ka hona, ho ka nahanoa hore sethunya sa elektronike se entsoeng pampiring ena se na le kutloisiso e ntle ea motlakase.
Tšusumetso ea ho feto-fetoha ha motlakase oa ho khanna holim'a li-envelope tsa mahlaseli a tataiso ea x le y.
Tšimo e le 'ngoe ea ho tsepamisa maikutlo ea makenete ke sistimi e tloaelehileng ea kamehla ea ho tsepamisa maikutlo ea makenete. Ka lebaka la kabo e le 'ngoe ea matla a makenete ho pholletsa le kanale ea mahlakore, e loketse haholo bakeng sa mahlakore a lielektrone a axisymmetric. Karolong ena, sistimi e le 'ngoe ea ho tsepamisa maikutlo ea makenete bakeng sa ho boloka phetiso ea sebaka se selelele ea mahlakore a mabeli a pentšele e sisinngoa. Ka ho sekaseka matla a makenete a hlahisitsoeng le enfelopo ea mahlakore, moralo oa sistimi e lebisitsoeng oa sisimo o sisinngoa, 'me bothata ba kutlo boa ithutoa. Ho ea ka khopolo-taba e tsitsitseng ea phetiso ea mahlakore a le mong a pentšele18,19, boleng ba matla a makenete a Brillouin bo ka baloa ka equation (2). Pampiring ena, re boetse re sebelisa ho lekana hona ho hakanya matla a makenete a mahlakore a mabeli a pentšele a ajoang ka mahlakoreng. Ha e kopantsoe le sethunya sa elektrone se entsoeng pampiring ena, boleng ba matla a makenete a baliloeng bo ka ba 4000 Gs. Ho ea ka Ref. 20, makhetlo a 1.5-2 boleng bo baloang hangata bo khethoa meralong e sebetsang.
Setšoantšo sa 12 se bonts'a sebopeho sa sistimi ea tšimo e shebaneng le matla a makenete a tšoanang. Karolo e putsoa ke makenete ea kamehla e nang le makenete ka lehlakoreng la axial. Khetho ea thepa ke NdFeB kapa FeCoNi. Sete ea morao-rao ea Br mohlaleng oa ketsiso ke 1.3 T 'me phallo ea motlakase ke 1.05. E le ho netefatsa phetiso e tsitsitseng ea lehlaseli potolohong eohle, bolelele ba makenete bo qala ho beoa ho 70 mm. Ho phaella moo, boholo ba makenete ka lehlakoreng la x bo etsa qeto ea hore na matla a makenete a potolohang ka har'a kanale ea lehlaseli a lekana, e leng se hlokang hore boholo bo ka lehlakoreng la x bo se ke ba ba bonyenyane haholo. Ka nako e ts'oanang, ha ho nahanoa ka litšenyehelo le boima ba tube eohle, boholo ba makenete ha boa lokela ho ba boholo haholo. Ka hona, makenete qalong a beoa ho 150 mm × 150 mm × 70 mm. Ho sa le joalo, ho netefatsa hore potoloho eohle ea leqhubu le liehang e ka beoa tsamaisong ea ho shebana, sebaka se pakeng tsa makenete se beoa ho 20mm.
Ka 2015, Purna Chandra Panda21 e hlahisitse karolo ea palo e nang le lesoba le lecha le hatetsoeng ka har'a sistimi e ts'oanang ea ho tsepamisa mohopolo ea makenete, e ka fokotsang boholo ba ho lutla ha phallo ho ea cathode le matla a makenete a ka mose ho a hlahisoang ka har'a lesoba la karolo ea palo. Pampiring ena, re eketsa sebopeho sa mehato ho karolo ea palo ea sistimi e hatelitsoeng. Botenya ba karolo ea palo bo behiloe qalong ho 1.5mm, bophahamo le bophara ba mehato e meraro ke 0.5mm, 'me sebaka se pakeng tsa masoba a karolo ea palo ke 2mm, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 13.
Setšoantšo sa 14a se bonts'a kabo ea matla a makenete a axial ho latela mela e bohareng ea mahlakore a mabeli a elektrone. Ho ka bonoa hore matla a matla a makenete ho latela mahlakore a mabeli a elektrone a lekana. Boleng ba matla a makenete ke hoo e ka bang 6000 Gs, e leng makhetlo a 1.5 ho feta tšimo ea Brillouin ea khopolo-taba ho eketsa phetiso le ts'ebetso ea ho tsepamisa maikutlo. Ka nako e ts'oanang, matla a makenete ho cathode a batla a le 0, e leng se bontšang hore karolo ea pole e na le phello e ntle ho thibeleng ho lutla ha flux ea makenete. Setšoantšo sa 14b se bonts'a kabo ea matla a makenete a potolohang By ka lehlakoreng la z moeling o ka holimo oa mahlakore a mabeli a elektrone. Ho ka bonoa hore matla a makenete a potolohang a ka tlase ho 200 Gs feela lesobeng la karolo ea pole, ha potolohong ea leqhubu le liehang, matla a makenete a potolohang a batla a le lefela, e leng se pakang hore tšusumetso ea matla a makenete a potolohang holim'a lehlakore la elektrone ha e na thuso. Ho thibela ho tlala ha matla a makenete ho latela likarolo tsa pole, ho hlokahala ho ithuta matla a matla a makenete ka hare ho likarolo tsa pole. Setšoantšo sa 14c se bonts'a boleng bo felletseng ba kabo ea matla a makenete ka hare ho karolo ea pole. Ho ka bonoa hore boleng bo felletseng ba Matla a matla a makenete a ka tlase ho 1.2T, e leng se bontshang hore ho tlala ha makenete ha karolo ya palo ho ke ke ha etsahala.
Kabo ea matla a tšimo ea makenete bakeng sa Br = 1.3 T.(a) Kabo ea tšimo ea Axial.(b) Kabo ea tšimo e ka lehlakoreng Ka lehlakoreng la z.(c) Boleng bo felletseng ba kabo ea tšimo ka har'a karolo ea palo.
Ho latela mojule wa CST PS, boemo ba axial ba sethunya sa mahlakore a mabedi le sistimi ya ho tsepamisa maikutlo bo ntlafaditswe. Ho ya ka Ref. 9 le di-simulation, sebaka se setle ke moo karolo ya anode e fetang karolo ya palo hole le makenete. Leha ho le jwalo, ho fumanwe hore haeba remanence e ne e beilwe ho 1.3T, phetiso ya mahlakore a elektrone e ne e ke ke ya fihla ho 99%. Ka ho eketsa remanence ho 1.4 T, matla a makenete a shebaneng le ho tsepamisa maikutlo a tla eketswa ho 6500 Gs. Di-trajectories tsa mahlakore difofaneng tsa xoz le yoz di bontshitswe ho Setshwantsho sa 15. Ho ka bonwa hore mahlakore a na le phetiso e ntle, phetoho e nyane, le sebaka sa phetiso se fetang 45mm.
Litsela tsa mahlakore a mabeli a pentšele tlas'a sistimi ea makenete e ts'oanang e nang le Br = 1.4 T.(a) sefofane sa xoz.(b) sefofane sa yoz.
Setšoantšo sa 16 se bonts'a karolo e tšekaletseng ea lehlaseli libakeng tse fapaneng hole le cathode. Ho ka bonoa hore sebopeho sa karolo ea lehlaseli tsamaisong ea ho tsepamisa maikutlo se hlokometsoe hantle, 'me bophara ba karolo ha bo fetohe haholo. Setšoantšo sa 17 se bonts'a li-envelope tsa lehlaseli ka litsela tsa x le y, ka ho latellana. Ho ka bonoa hore ho feto-fetoha ha lehlaseli ka mahlakoreng ka bobeli ho nyane haholo. Setšoantšo sa 18 se bonts'a liphetho tsa ketsiso ea lehlaseli la lehlaseli. Liphetho li bonts'a hore lehlaseli la lehlaseli ke hoo e ka bang 2 × 80 mA, e leng se lumellanang le boleng bo baliloeng moralong oa sethunya sa elektrone.
Karolo e tšelang ea mahlasedi a elektrone (e nang le sistimi e shebaneng) libakeng tse fapaneng hole le cathode.
Ha ho nahanoa ka letoto la mathata a kang liphoso tsa kopano, ho feto-fetoha ha motlakase, le liphetoho matleng a matla a makenete lits'ebetsong tsa ts'ebetso e sebetsang, ho hlokahala ho sekaseka kutlo ea sistimi e shebaneng. Hobane ho na le lekhalo pakeng tsa karolo ea anode le karolo ea palo ts'ebetsong ea 'nete, lekhalo lena le hloka ho beoa ho ketsiso. Boleng ba lekhalo bo behiloe ho 0.2 mm 'me Setšoantšo sa 19a se bontša enfelopo ea beam le hona joale ea beam ka lehlakoreng la y. Sephetho sena se bontša hore phetoho enfelopong ea beam ha e bohlokoa 'me hona joale ea beam ha e fetohe. Ka hona, sistimi ha e na kutlo liphosong tsa kopano. Bakeng sa ho feto-fetoha ha motlakase o khannang, sebaka sa liphoso se behiloe ho ±0.5 kV. Setšoantšo sa 19b se bontša liphetho tsa papiso. Ho ka bonoa hore phetoho ea motlakase ha e na phello e nyane enfelopong ea beam. Sebaka sa liphoso se behiloe ho tloha ho -0.02 ho isa ho +0.03 T bakeng sa liphetoho matleng a matla a makenete. Liphetho tsa papiso li bontšitsoe Setšoantšong sa 20. Ho ka bonoa hore enfelopo ea beam ha e fetohe, ho bolelang hore EOS eohle ha e na kutlo liphetoho matleng a matla a makenete.
Enfelopo ea mahlasedi le liphetho tsa hona joale tlas'a sistimi e ts'oanang ea ho tsepamisa maikutlo ea makenete.(a) Ho mamella kopano ke 0.2 mm.(b) Phetoho ea motlakase o khannang ke ±0.5 kV.
Enfelopo ea mahlasedi tlas'a sistimi e ts'oanang ea ho tsepamisa mohopolo oa makenete e nang le liphetoho tsa matla a axial magnetic field ho tloha ho 0.63 ho isa ho 0.68 T.
E le ho netefatsa hore sistimi e shebaneng le lintlha e entsoeng pampiring ena e ka tsamaellana le HFS, ho hlokahala ho kopanya sistimi e shebaneng le lintlha le HFS bakeng sa lipatlisiso. Setšoantšo sa 21 se bontša papiso ea lienfelopo tsa mahlakore tse nang le HFS e kentsoeng le tse se nang eona. Liphetho li bontša hore enfelopo ea mahlakore ha e fetohe haholo ha HFS eohle e kentsoe. Ka hona, sistimi e shebaneng le lintlha e loketse HFS ea tube ea maqhubu e tsamaeang ea moralo o ka holimo.
Ho netefatsa ho nepahala ha EOS e sisintsweng Karolong ya III le ho batlisisa tshebetso ya 220 GHz SDV-TWT, ho etswa ketsiso ya 3D-PIC ya tshebedisano ya mahlasedi a beam-wave. Ka lebaka la meedi ya software ya ketsiso, re ile ra hloleha ho eketsa EOS yohle ho HFS. Ka hona, sethunya sa elektrone se ile sa nkelwa sebaka ke bokahodimo bo lekanang ba ho ntsha metsi bo nang le bophara ba 0.13mm le sebaka se pakeng tsa bokahodimo bo pedi ba 0.31mm, diparamitha tse tshwanang le sethunya sa elektrone se entsweng ka hodimo. Ka lebaka la ho se utlwe bohloko le botsitso bo botle ba EOS, motlakase wa ho kganna o ka ntlafatswa hantle ho fihlella matla a tlhahiso a matle ka ho fetisisa ketsisong ya PIC. Diphetho tsa ketsiso di bontsha hore matla a tlhahiso a tletseng le keketseho di ka fumanwa ka motlakase wa ho kganna wa 20.6 kV, motlakase wa beam wa 2 × 80 mA (603 A/cm2), le matla a ho kenya a 0.05 W.
E le ho fumana lets'oao le letle ka ho fetisisa la tlhahiso, palo ea lipotoloho le eona e hloka ho ntlafatsoa. ​​Matla a matle ka ho fetisisa a tlhahiso a fumanoa ha palo ea mekhahlelo e 'meli e le lipotoloho tse 42 + 48, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 22a. Letšoao la ho kenya la 0.05 W le eketsoa ho 314 W ka keketseho ea 38 dB. Sekhahla sa matla a tlhahiso se fumanoeng ke Fast Fourier Transform (FFT) se hloekile, se fihla sehlohlolong ho 220 GHz. Setšoantšo sa 22b se bontša kabo ea boemo ba axial ea matla a lielektrone ho SWS, 'me boholo ba lielektrone li lahleheloa ke matla. Sephetho sena se bontša hore SDV-SWS e ka fetola matla a kinetic a lielektrone hore e be matšoao a RF, ka hona e phethahatsa keketseho ea matšoao.
Letšoao la tlhahiso la SDV-SWS ho 220 GHz.(a) Matla a tlhahiso a nang le sephara se kenyellelitsoeng.(b) Kabo ea matla ea lielektrone ka khanya ea lielektrone qetellong ea karolo ea SWS.
Setšoantšo sa 23 se bonts'a bandwidth ea matla a tlhahiso le keketseho ea SDV-TWT ea mode dual-beam dual-mode. Tshebetso ea tlhahiso e ka ntlafatsoa haholoanyane ka ho atolosa maqhubu ho tloha ho 200 ho isa ho 275 GHz le ho ntlafatsa motlakase oa drive. Sephetho sena se bontša hore bandwidth ea 3-dB e ka koahela 205 ho isa ho 275 GHz, ho bolelang hore ts'ebetso ea mode dual e ka atolosa bandwidth ea ts'ebetso haholo.
Leha ho le jwalo, ho ya ka Setshwantsho sa 2a, re a tseba hore ho na le sehlopha sa ho emisa pakeng tsa mekgwa e sa tlwaelehang le e lekanang, e ka lebisang ho ho sisinyeha ho sa batleheng. Ka hona, botsitso ba mosebetsi ho potoloha di-stop bo hloka ho ithutwa. Ditshwantsho tsa 24a-c ke diphetho tsa ketsiso ya 20 ns ho 265.3 GHz, 265.35 GHz, le 265.4 GHz, ka ho latellana. Ho ka bonwa hore le hoja diphetho tsa ketsiso di na le diphetoho tse itseng, matla a tlhahiso a tsitsitse. Sekala se boetse se bontshwa Setshwantshong sa 24 ka ho latellana, sekala se hlwekile. Diphetho tsena di bontsha hore ha ho na ho sisinyeha ho iketsang haufi le sehlopha sa ho emisa.
Ho etsa le ho lekanya hoa hlokahala ho netefatsa ho nepahala ha HFS eohle. Karolong ena, HFS e etsoa ka theknoloji ea taolo ea linomoro tsa khomphutha (CNC) ka bophara ba sesebelisoa ba 0.1 mm le ho nepahala ha mochini oa 10 μm. Thepa ea sebopeho sa maqhubu a phahameng e fanoa ke koporo e se nang oksijene e phahameng (OFHC). Setšoantšo sa 25a se bontša sebopeho se entsoeng. Sebopeho sohle se na le bolelele ba 66.00 mm, bophara ba 20.00 mm le bophahamo ba 8.66 mm. Masoba a robeli a likhoele a ajoa ho potoloha sebopeho. Setšoantšo sa 25b se bontša sebopeho ka ho skena microscopy ea elektronike (SEM). Mahare a sebopeho sena a hlahisoa ka mokhoa o ts'oanang 'me a na le ho hlaka ho hoholo ha bokaholimo. Kamora ho lekanya ka nepo, phoso eohle ea mochini oa metsamao e ka tlase ho 5%, 'me ho hlaka ha bokaholimo ke hoo e ka bang 0.4μm. Sebopeho sa mochini oa metsamao se fihlela litlhoko tsa moralo le ho nepahala.
Setšoantšo sa 26 se bontša papiso pakeng tsa liphetho tsa liteko tsa 'nete le li-simulation tsa ts'ebetso ea phetisetso. Kou ea 1 le Kou ea 2 ho Setšoantšo sa 26a li tsamaellana le likou tsa ho kenya le ho ntša tsa HFS, ka ho latellana, 'me li lekana le Kou ea 1 le Kou ea 4 ho Setšoantšo sa 3. Liphetho tsa 'nete tsa tekanyo ea S11 li betere hanyane ho feta liphetho tsa simulation. Ka nako e ts'oanang, liphetho tse lekantsoeng tsa S21 li mpe hanyane. Lebaka e ka 'na ea e-ba hore conductivity ea thepa e behiloeng ke simulation e phahame haholo 'me ho ba thata ha bokaholimo kamora ho sebetsa ha' nete ho fokola. Ka kakaretso, liphetho tse lekantsoeng li lumellana hantle le liphetho tsa simulation, 'me bandwidth ea phetisetso e fihlela tlhoko ea 70 GHz, e netefatsang ho khoneha le ho nepahala ha SDV-TWT e reriloeng ea mokhoa o habeli. Ka hona, hammoho le ts'ebetso ea 'nete ea tlhahiso le liphetho tsa liteko, moralo oa ultra-broadband dual-beam SDV-TWT o reriloeng pampiring ena o ka sebelisoa bakeng sa tlhahiso le lits'ebetso tse latelang.
Pampiring ena, ho hlahisitsoe moralo o qaqileng oa kabo ea planar ea 220 GHz dual-beam SDV-TWT. Motsoako oa ts'ebetso ea dual-mode le ho hlasimolla dual-beam ho eketsa bandwidth ea ts'ebetso le matla a tlhahiso. Teko ea tlhahiso le ea serame le eona e etsoa ho netefatsa ho nepahala ha HFS eohle. Liphetho tsa 'nete tsa tekanyo li lumellana hantle le liphetho tsa ketsiso. Bakeng sa EOS e entsoeng ka mahlakore a mabeli, karolo ea maske le li-electrode tsa taolo li sebelisitsoe hammoho ho hlahisa mahlakore a mabeli a pentšele. Tlas'a matla a makenete a hlophisitsoeng a shebaneng le yunifomo, mahlakore a elektrone a ka fetisoa ka mokhoa o tsitsitseng libakeng tse telele ka sebopeho se setle. Nakong e tlang, tlhahiso le liteko tsa EOS li tla etsoa, ​​​​'me teko ea mocheso ea TWT eohle le eona e tla etsoa. ​​Morero ona oa moralo oa SDV-TWT o hlahisitsoeng pampiring ena o kopanya ka botlalo theknoloji ea hona joale ea ts'ebetso ea sefofane se holileng, 'me o bontša bokhoni bo boholo lipontšong tsa ts'ebetso le ts'ebetso le kopano. Ka hona, pampiri ena e lumela hore sebopeho sa planar se ka ba mokhoa oa nts'etsopele oa lisebelisoa tsa elektroniki tsa vacuum sehlopheng sa terahertz.
Bongata ba data e tala le mehlala ea tlhahlobo thutong ena li kenyelelitsoe pampiring ena. Tlhahisoleseling e eketsehileng e amehang e ka fumanoa ho mongoli ea tsamaellanang ha ho kopuoa ka nepo.
Gamzina, D. et al. Nanoscale CNC machining ea sub-terahertz vacuum electronics. IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. le Paoloni, C. Ho etsa di-microfabrication tsa UV-LIGA tsa di-waveguides tsa sub-terahertz tse sebedisang multilayer SU-8 photoresist.J. Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al. 2017 THz roadmap.J. Physics.D ho sebelisa.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Ho thibelloa ho matla ha ho ata ha maqhubu a plasmonic ka waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (2008).
Baig, A. et al. Tshebetso ya Nano CNC Machined 220-GHz Traveling Wave Tube Amplifier. IEEE Trans. disebediswa tsa elektroniki.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Ho batlisisa ho se tsitse ha diocotron ha mahlasedi a dielektrone a bophara bo sa feleng a lakane ho sebediswa khopolo ya mohlala wa mokelikeli o batang wa macroscopic. Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/104101 (2011).
Galdetskiy, AV mabapi le monyetla oa ho eketsa bandwidth ka sebopeho sa planar sa lehlaseli ka har'a klystron ea li-multibeam. Kopanong ea Machaba ea IEEE ea bo12 mabapi le Vacuum Electronics, Bangalore, India, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2011.5747003 (2011).
Nguyen, CJ et al. Moralo oa lithunya tsa elektrone tse nang le libalaka tse tharo tse nang le kabo e tšesaane ea sefofane se arolang mahlakore a mabeli ka har'a tube ea maqhubu a tsamaeang a W-band staggered double-blade [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 e abile sistimi ea optical ea li-electron tse nang le mahlakore a mararo e nang le karohano e moqotetsane ea mahlakore bakeng sa mokhoa oa motheo oa W-band TWT.IEEE Lisebelisoa tsa elektroniki tsa Trans.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Patlisiso mabapi le Tube ea Maqhubu a Tsamaeang a Mahareng a nang le Mahlakore a Mabeli a nang le Libalaka tsa Maqephe a Millimeter-Wave 20-22 (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Thuto mabapi le botsitso ba tšebelisano ea mahlaseli le maqhubu a tube ea maqhubu a tsamaeang a nang le mahlakore a mabeli a G. Seboka sa Machaba sa bo43 sa 2018 mabapi le Maqhubu a Infrared Millimeter le Terahertz, Nagoya.8510263, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).