Asante kwa kutembelea Nature.com.Toleo la kivinjari unachotumia lina uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza kwamba utumie kivinjari kilichosasishwa (au zima hali ya uoanifu katika Internet Explorer).Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Katika karatasi hii, bomba la wimbi la mwendo wa kasi la GHz 220 GHz, lililoingiliana na blade mbili limeundwa na kuthibitishwa. Kwanza, muundo wa mawimbi ya polepole wa mihimili miwili iliyoyumba-yumba unapendekezwa. Kwa kutumia mpango wa uendeshaji wa hali mbili, utendakazi wa upokezi na kipimo data ni karibu mara mbili ya ile ya modi moja.Pili, ili kukidhi mahitaji ya mrija wa mawimbi ya juu, ili kukidhi uthabiti wa bomba la kusafiri, uthabiti wa hali ya juu na uboreshaji wa bomba la kusafiri. Mfumo wa macho wa elektroniki wa umbo la penseli umeundwa, voltage ya kuendesha gari ni 20 ~ 21 kV, na ya sasa ni 2 × 80 mA. Malengo ya kubuni. Kwa kutumia sehemu ya mask na kudhibiti electrode katika bunduki ya boriti mbili, mihimili miwili ya penseli inaweza kuzingatiwa pamoja na vituo vyao na uwiano wa compression wa 7, umbali wa kuzingatia 8.0 pia ni mfumo wa kuzingatia 8 mm. Imeboreshwa. Umbali thabiti wa upitishaji wa boriti ya elektroni mbili iliyopangwa inaweza kufikia 45 mm, na uga wa sumaku unaozingatia ni 0.6 T, ambayo inatosha kufunika mfumo mzima wa masafa ya juu (HFS). Kisha, ili kuthibitisha utumiaji wa mfumo wa elektroni-macho na utendaji wa muundo wa mawimbi polepole, chembe chembe (PIC) matokeo ya uigaji wa mfumo unaweza kutekelezwa kwenye HFS pia. kilele cha pato la nguvu ya karibu 310 W katika 220 GHz, voltage ya boriti iliyoboreshwa ni 20.6 kV, sasa ya boriti ni 2 × 80 mA, faida ni 38 dB, na kipimo cha data cha 3-dB kinazidi 35 dB kuhusu 70 GHz. Hatimaye, matokeo ya usahihi wa juu yanafanywa, utendakazi wa HFS ulifanyika na uboreshaji wa muundo wa HFS ulifanyika. sifa za kipimo data na upitishaji zinakubaliana vyema na matokeo ya uigaji. Kwa hivyo, mpango uliopendekezwa katika karatasi hii unatarajiwa kutengeneza vyanzo vya mionzi ya nguvu ya juu, bendi ya juu zaidi ya bendi ya terahertz na uwezekano wa matumizi ya siku zijazo.
Kama kifaa cha kielektroniki cha utupu, bomba la wimbi la kusafiri (TWT) lina jukumu lisiloweza kutengezwa tena katika programu nyingi kama vile rada ya azimio la juu, mifumo ya mawasiliano ya setilaiti, na uchunguzi wa anga1,2,3. Hata hivyo, masafa ya uendeshaji yanapoingia kwenye bendi ya terahertz, TWT ya jadi iliyounganishwa-cavity na TWT ya helical imeshindwa kukidhi mahitaji ya chini ya mtandao, kwa sababu ya mahitaji ya chini ya uundaji wa data ya watu. Kwa hivyo, jinsi ya kuboresha kwa kina utendakazi wa bendi ya THz limekuwa suala linalosumbua sana kwa taasisi nyingi za utafiti wa kisayansi. Katika miaka ya hivi karibuni, miundo ya riwaya ya mawimbi ya polepole (SWSs), kama vile miundo ya blade mbili (SDV) na miundo ya mwongozo wa wimbi iliyokunjwa (FW), imepokea uangalizi mkubwa kutokana na miundo yao ya asili ya riwaya yenye uwezo wa SD-SW. na UC-Davis mwaka wa 20084. Muundo wa sayari unaweza kutengenezwa kwa urahisi na mbinu za uchakataji wa nano ndogo ndogo kama vile udhibiti wa nambari za kompyuta (CNC) na UV-LIGA, muundo wa kifurushi cha metali zote unaweza kutoa uwezo mkubwa wa mafuta na nguvu ya juu ya pato na faida, na muundo unaofanana na wimbi unaweza pia kutoa upanaji wa upana wa kufanya kazi. matokeo ya nguvu ya juu zaidi ya 100 W na takriban mawimbi 14 ya kipimo data cha GHz 14 katika bendi ya G5.Hata hivyo, matokeo haya bado yana mapungufu ambayo hayawezi kukidhi mahitaji yanayohusiana ya nishati ya juu na kipimo data pana katika bendi ya terahertz. Kwa bendi ya G-SDV-TWT ya UC-Davis, miale ya elektroni ya karatasi imetumika. umbali wa upitishaji kwa sababu ya kuyumba kwa mfumo wa macho wa boriti ya elektroni ya karatasi (EOS), na kuna handaki ya boriti ya hali ya juu, ambayo inaweza pia kusababisha boriti kujidhibiti. - Msisimko na oscillation 6,7.Ili kukidhi mahitaji ya nguvu ya juu ya pato, upana wa upana na utulivu mzuri wa THz TWT, SDV-SWS ya boriti mbili na uendeshaji wa mode mbili inapendekezwa katika karatasi hii. Hiyo ni, ili kuongeza bandwidth ya uendeshaji, operesheni ya mode mbili inapendekezwa na kuletwa katika utaratibu wa usambazaji wa penciar beam katika muundo huu. pia kutumika.Redio za boriti moja ya penseli ni ndogo kwa sababu ya vikwazo vya ukubwa wa wima.Ikiwa wiani wa sasa ni wa juu sana, sasa ya boriti lazima ipunguzwe, na kusababisha nguvu ya chini ya pato.Ili kuboresha sasa ya boriti, EOS iliyosambazwa iliyosambazwa ya planar imeibuka, ambayo inatumia ukubwa wa upande wa SWS.Kutokana na usambazaji wa umeme wa juu kwa njia ya kusambaza umeme wa multibeam, tunnel ya juu ya beam inaweza kufikia matokeo ya juu. kudumisha kiwango cha juu cha sasa cha boriti na mkondo mdogo kwa kila boriti, ambayo inaweza kuzuia kupindua kwa boriti ikilinganishwa na vifaa vya boriti ya karatasi. Kwa hiyo, ni manufaa kudumisha utulivu wa bomba la wimbi linalosafiri.Kwa misingi ya kazi ya awali8,9, karatasi hii inapendekeza uwanja wa sumaku wa G-bendi unaozingatia boriti ya penseli mbili EOS, ambayo inaweza kuboresha sana umbali wa upitishaji wa beam na uboreshaji mkubwa wa eneo la stable na uboreshaji zaidi wa eneo la stable. nguvu ya pato.
Muundo wa karatasi hii ni kama ifuatavyo.Kwanza, muundo wa seli za SWS wenye vigezo, uchanganuzi wa sifa za mtawanyiko na matokeo ya uigaji wa masafa ya juu hufafanuliwa.Kisha, kulingana na muundo wa seli ya kitengo, boriti ya penseli mbili EOS na mfumo wa mwingiliano wa boriti huundwa katika karatasi hii.Matokeo ya uigaji wa chembe za ndani ya seli pia yanawasilishwa ili kuthibitisha utumiaji wa EOS, utendakazi wa sasa wa SDV na utendakazi wa TW katika karatasi baridi. matokeo ya mtihani ili kuthibitisha usahihi wa HFS nzima. Hatimaye fanya muhtasari.
Kama mojawapo ya vipengele muhimu vya TWT, sifa za mtawanyiko za muundo wa mawimbi ya polepole zinaonyesha kama kasi ya elektroni inalingana na kasi ya awamu ya SWS, na hivyo kuwa na ushawishi mkubwa kwenye mwingiliano wa wimbi la boriti. Ili kuboresha utendaji wa TWT nzima, muundo wa mwingiliano ulioboreshwa umeundwa. kalamu boriti, muundo antar kalamu mbili boriti kuboresha zaidi nguvu pato na utulivu wa operesheni. Wakati huo huo, ili kuongeza bandwidth ya kufanya kazi, hali ya mbili imependekezwa kwa SWS kufanya kazi. Kutokana na ulinganifu wa muundo wa SDV, ufumbuzi wa usawa wa usambazaji wa uwanja wa umeme unaweza kugawanywa katika hali isiyo ya kawaida na hata modes. mwingiliano, na hivyo kuboresha zaidi bandwidth ya kufanya kazi.
Kwa mujibu wa mahitaji ya nguvu, tube nzima imeundwa kwa voltage ya kuendesha gari ya 20 kV na sasa ya boriti mara mbili ya 2 × 80 mA. Ili kufanana na voltage kwa karibu iwezekanavyo kwa bandwidth ya uendeshaji wa SDV-SWS, tunahitaji kuhesabu urefu wa kipindi p.Uhusiano kati ya voltage ya boriti na kipindi huonyeshwa kwa usawa (1)10:
Kwa kuweka mabadiliko ya awamu hadi 2.5π katika mzunguko wa katikati wa GHz 220, kipindi p kinaweza kuhesabiwa kuwa 0.46 mm. Kielelezo 2a kinaonyesha sifa za mtawanyiko wa seli ya kitengo cha SWS. Mstari wa kV 20 unalingana na mkunjo wa bimodal vizuri sana.Bendi za masafa zinazolingana zinaweza kufikia karibu 70 GHz - 2odd GHz 2.3 modi ya 2. Masafa ya GHz 265.4–280 (hata modi). Mchoro 2b unaonyesha wastani wa kizuizi cha kuunganisha, ambacho ni kikubwa zaidi ya 0.6 Ω kutoka 210 hadi 290 GHz, ikionyesha kwamba mwingiliano mkali unaweza kutokea katika kipimo data cha uendeshaji.
(a) Sifa za mtawanyiko za SDV-SWS ya hali-mbili yenye boriti ya elektroni ya kV 20. (b) Uzuiaji wa mwingiliano wa saketi ya mawimbi ya polepole ya SDV.
Hata hivyo, ni muhimu kutambua kwamba kuna pengo la bendi kati ya hali zisizo za kawaida na hata, na kwa kawaida tunarejelea pengo hili la bendi kama bendi ya kusimamisha, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2a. Ikiwa TWT inaendeshwa karibu na bendi hii ya masafa, nguvu ya kuunganisha boriti inaweza kutokea, ambayo itasababisha oscillations zisizohitajika.Katika matumizi ya vitendo, kwa ujumla, tunaweza kuepusha kutumia band. ya muundo huu wa mawimbi ya polepole ni GHz 0.1 pekee. Ni vigumu kubainisha ikiwa pengo hili la bendi ndogo husababisha msisimko. Kwa hivyo, uthabiti wa utendakazi karibu na ukanda wa kusimamisha utachunguzwa katika sehemu ifuatayo ya uigaji wa PIC ili kuchanganua ikiwa oscillations zisizohitajika zinaweza kutokea.
Mfano wa HFS nzima umeonyeshwa kwenye Mchoro wa 3. Inajumuisha hatua mbili za SDV-SWS, iliyounganishwa na viashiria vya Bragg. Kazi ya kiakisi ni kukata upitishaji wa ishara kati ya hatua mbili, kukandamiza oscillation na kutafakari kwa njia zisizofanya kazi kama vile njia za juu zinazozalishwa kati ya juu na ya chini ya vilele vya nje, kwa kuboresha uunganisho wa bomba la nje, kwa kuboresha mazingira ya bomba. linear tapered coupler pia hutumika kuunganisha SWS kwenye wimbi la wimbi la WR-4. Mgawo wa maambukizi ya muundo wa ngazi mbili hupimwa na kitatuzi cha kikoa cha muda katika programu ya uigaji wa 3D. Kwa kuzingatia athari halisi ya bendi ya terahertz kwenye nyenzo, nyenzo za bahasha ya utupu zinawekwa awali kwa shaba, na conductivity ya 1 × 22 1 × 22.
Kielelezo cha 4 kinaonyesha matokeo ya upokezaji kwa HFS yenye viambatanisho vilivyo na laini na visivyo na mstari. Matokeo yanaonyesha kuwa kiunganisha kina athari kidogo kwenye utendaji wa upitishaji wa HFS nzima. Upotevu wa kurudi (S11 < - 10 dB) na upotevu wa uwekaji (S21 > - 5 dB) wa mfumo mzima katika upitishaji wa 207 ~ 280 GHz unaonyesha kuwa upitishaji bora wa 207 GHz.
Kama usambazaji wa umeme wa vifaa vya elektroniki vya utupu, bunduki ya elektroni huamua moja kwa moja ikiwa kifaa kinaweza kutoa nguvu ya kutosha ya pato. Pamoja na uchanganuzi wa HFS katika Sehemu ya II, EOS yenye mihimili miwili inahitaji kubuniwa ili kutoa nguvu za kutosha. Katika sehemu hii, kulingana na kazi ya awali katika W-band8,9, bunduki ya elektroni ya penseli mbili imeundwa kwa kutumia sehemu ya kinyago ya mpangilio, na udhibiti wa sehemu ya muundo wa elektroni ya SWA umeonyeshwa kwanza. FIG. 2, voltage ya kuendesha gari Ua ya mihimili ya elektroni imewekwa kwa 20 kV, mikondo I ya mihimili miwili ya elektroni ni 80 mA, na kipenyo cha boriti ya mihimili ya elektroni ni 0.13 mm. Wakati huo huo, ili kuhakikisha kuwa wiani wa sasa wa boriti ya elektroni hufikiwa na uwiano wa kuweka elektroni unaweza kufikia uwiano wa kuweka cathode. .
Kielelezo cha 5 kinaonyesha michoro ya usawa na ya wima ya mpangilio wa bunduki, kwa mtiririko huo.Inaweza kuonekana kuwa wasifu wa bunduki ya elektroni katika mwelekeo wa x unakaribia kufanana na bunduki ya elektroni ya kawaida ya karatasi, wakati katika mwelekeo wa y mihimili miwili ya elektroni imetenganishwa kwa sehemu na mask. 0 mm na x = 0.155 mm, y = 0 mm, kwa mtiririko huo.Kulingana na mahitaji ya muundo wa uwiano wa compression na ukubwa wa sindano ya elektroni, vipimo vya nyuso mbili za cathode vinatambuliwa kuwa 0.91 mm × 0.13 mm.
Ili kufanya uwanja wa umeme unaozingatia kupokea na kila boriti ya elektroni katika ulinganifu wa x-mwelekeo kuhusu kituo chake mwenyewe, karatasi hii inatumika electrode ya kudhibiti kwa bunduki ya elektroni. Kwa kuweka voltage ya electrode inayozingatia na electrode ya kudhibiti hadi -20 kV, na voltage ya anode hadi 0 V, tunaweza kupata mgawanyiko wa dual, kama inavyoonyeshwa kwenye kielelezo 6. ilionekana kuwa elektroni zinazotolewa zina mnyago mzuri katika mwelekeo wa y, na kila boriti ya elektroni hubadilika kuelekea mwelekeo wa x kwenye kituo chake cha ulinganifu, ambayo inaonyesha kwamba elektrodi ya udhibiti inasawazisha uwanja wa umeme usio na usawa unaozalishwa na elektrodi inayolenga.
Mchoro wa 7 unaonyesha bahasha ya boriti katika mwelekeo wa x na y. Matokeo yanaonyesha kwamba umbali wa makadirio ya boriti ya elektroni katika mwelekeo wa x ni tofauti na ule katika mwelekeo wa y. Umbali wa kutupa katika mwelekeo wa x ni karibu 4mm, na umbali wa kutupa katika mwelekeo wa y ni karibu na 7mm. Kwa hiyo, umbali halisi wa kutupa unapaswa kuchaguliwa kati ya 8 mm 8 na 7 mm ya elektroni. saa 4.6 mm kutoka kwa uso wa cathode.Tunaweza kuona kwamba sura ya sehemu ya msalaba iko karibu na boriti ya kawaida ya elektroni ya mviringo.Umbali kati ya mihimili miwili ya elektroni ni karibu na 0.31 mm iliyoundwa, na radius ni karibu 0.13 mm, ambayo inakidhi mahitaji ya kubuni.Mchoro 9 unaonyesha matokeo ya simulation ya boriti inayoonekana ambayo sasa ni 6 ambayo inaweza kuwa makubaliano ya sasa, ambayo ni 7 ya sasa. na 80mA iliyoundwa.
Kwa kuzingatia mabadiliko ya voltage ya kuendesha gari katika matumizi ya vitendo, ni muhimu kujifunza unyeti wa voltage ya mfano huu. Katika aina mbalimbali za voltage ya 19.8 ~ 20.6 kV, bahasha za sasa na za boriti zinapatikana, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1 na Mchoro 1.10 na 11. Kutokana na matokeo, inaweza kuonekana kuwa mabadiliko ya elektroni ya sasa yanabadilika na kuwa na elektroni ya sasa ya kuendesha gari, mabadiliko ya elektroni ya sasa yanabadilika. mabadiliko tu kutoka 0.74 hadi 0.78 A. Kwa hiyo, inaweza kuchukuliwa kuwa bunduki ya elektroni iliyoundwa katika karatasi hii ina unyeti mzuri kwa voltage.
Athari za mabadiliko ya voltage ya kuendesha gari kwenye bahasha za mihimili ya mwelekeo wa x- na y.
Sehemu ya kulenga sumaku ya sare ni mfumo wa kawaida wa kulenga sumaku wa kudumu. Kwa sababu ya usambazaji sare wa shamba la sumaku kote kwenye chaneli ya boriti, inafaa sana kwa mihimili ya elektroni ya axisymmetric. Katika sehemu hii, mfumo wa kulenga sumaku sare kwa ajili ya kudumisha upitishaji wa umbali mrefu wa mihimili ya penseli mbili unapendekezwa. Kwa kuchambua uwanja wa sumaku unaozalishwa na mpango wa boriti unaopendekezwa ni unyeti wa mfumo wa boriti, lengo la mpango wa unyeti wa muundo ni bahasha inayopendekezwa, lengo la mfumo wa uelewa wa boriti. Kulingana na nadharia thabiti ya upokezaji ya boriti moja ya penseli18,19, thamani ya uga wa sumaku ya Brillouin inaweza kuhesabiwa kwa mlinganyo (2). Katika karatasi hii, pia tunatumia usawa huu kukadiria uga wa sumaku wa boriti ya penseli mbili iliyosambazwa kando.Ikiunganishwa na bunduki ya elektroni iliyoundwa katika karatasi hii, thamani ya sumaku ya G400 ni takriban G. Kumb. 20, 1.5-2 mara thamani iliyohesabiwa kawaida huchaguliwa katika miundo ya vitendo.
Mchoro wa 12 unaonyesha muundo wa uwanja wa sumaku unaozingatia mfumo wa shamba.Sehemu ya bluu ni sumaku ya kudumu iliyo na sumaku katika mwelekeo wa axial.Uteuzi wa nyenzo ni NdFeB au FeCoNi.Br ya remanence iliyowekwa katika modeli ya kuiga ni 1.3 T na upenyezaji ni 1.05.Ili kuhakikisha upitishaji thabiti wa boriti, urefu wa sumaku 7 kwenye mzunguko wa 7 mm. Kwa kuongeza, ukubwa wa sumaku katika mwelekeo wa x huamua ikiwa uwanja wa magnetic transverse katika njia ya boriti ni sare, ambayo inahitaji kwamba ukubwa katika mwelekeo wa x hauwezi kuwa mdogo sana. Wakati huo huo, kwa kuzingatia gharama na uzito wa tube nzima, ukubwa wa sumaku haipaswi kuwa kubwa sana. Kwa hiyo, sumaku zimewekwa awali kwa 150 mm × 150 mm mzunguko wa polepole × 150 mm, na kuhakikisha kwamba polepole mm × 150 mm. inaweza kuwekwa katika mfumo wa kuzingatia, umbali kati ya sumaku umewekwa kwa 20mm.
Mnamo mwaka wa 2015, Purna Chandra Panda21 alipendekeza kipande cha pole na shimo jipya la kupitiwa katika mfumo wa kuzingatia sumaku sare, ambayo inaweza kupunguza zaidi ukubwa wa uvujaji wa flux kwenye cathode na uwanja wa magnetic transverse unaozalishwa kwenye shimo la kipande cha pole. Katika karatasi hii, tunaongeza muundo uliopigwa kwa kipande cha pole cha mfumo wa kuzingatia, kipande cha kuweka kwa urefu wa 5 mm na upana wa awali. hatua tatu ni 0.5mm, na umbali kati ya mashimo ya kipande cha nguzo ni 2mm, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 13.
Kielelezo 14a kinaonyesha usambazaji wa uwanja wa sumaku wa axial kando ya mistari ya katikati ya mihimili miwili ya elektroni.Inaweza kuonekana kuwa nguvu za shamba la sumaku kando ya mihimili miwili ya elektroni ni sawa.Thamani ya shamba la sumaku ni takriban 6000 Gs, ambayo ni mara 1.5 ya uwanja wa kinadharia wa Brillouin ili kuongeza upitishaji na utendaji wa kuzingatia.Wakati huo huo, sehemu ya catho ya sumaku karibu na fito ya sumaku iko karibu na shamba la sumaku. athari nzuri katika kuzuia kuvuja kwa flux ya sumaku.Kielelezo 14b kinaonyesha usambazaji wa uwanja wa sumaku unaopita Kwa mwelekeo wa z kwenye ukingo wa juu wa mihimili miwili ya elektroni.Inaweza kuonekana kuwa uwanja wa sumaku unaopita ni chini ya 200 Gs tu kwenye shimo la kipande cha pole, wakati katika mzunguko wa wimbi la polepole, uwanja wa sumaku unaopita ni karibu sifuri, ambayo inathibitisha kuwa ushawishi wa sumaku ya elektroni kwenye transverse. isiyo na maana.Ili kuzuia kueneza kwa magnetic ya vipande vya pole, ni muhimu kujifunza nguvu ya shamba la sumaku ndani ya vipande vya pole.Mchoro 14c unaonyesha thamani kamili ya usambazaji wa shamba la sumaku ndani ya kipande cha pole.Inaweza kuonekana kuwa thamani kamili ya nguvu ya sumaku ni chini ya 1.2T, ikionyesha kwamba kueneza kwa magnetic ya kipande cha pole haitatokea.
Usambazaji wa uga wa sumaku kwa Br = 1.3 T.(a) Usambazaji wa uga wa axial.(b) Usambazaji wa uga wa kando Kwa mwelekeo wa z.(c) Thamani kamili ya usambazaji wa shamba ndani ya kipande cha nguzo.
Kulingana na moduli ya CST PS, nafasi ya jamaa ya axial ya bunduki ya boriti mbili na mfumo wa kuzingatia imeboreshwa.Kulingana na Kumb. 9 na uigaji, eneo mojawapo ni pale ambapo kipande cha anode kinapoingiliana na kipande cha nguzo mbali na sumaku.Hata hivyo, ilibainika kuwa ikiwa remanence imewekwa kwa 1.3T, upitishaji wa boriti ya elektroni haukuweza kufikia 99%.Kwa kuongeza ubaki wa 1.4 T, uwanja wa sumaku unaozingatia utaongezwa 0 Goz yo 60 na 0 Goz 6. ndege zinaonyeshwa kwenye Mchoro 15. Inaweza kuonekana kuwa boriti ina maambukizi mazuri, kushuka kwa thamani ndogo, na umbali wa maambukizi zaidi ya 45mm.
Njia za mihimili ya penseli mbili chini ya mfumo wa sumaku wa homogeneous na Br = 1.4 T.(a) ndege ya xoz.(b) yoz ndege.
Mchoro wa 16 unaonyesha sehemu ya msalaba wa boriti katika nafasi tofauti mbali na cathode.Inaweza kuonekana kuwa sura ya sehemu ya boriti katika mfumo wa kuzingatia imehifadhiwa vizuri, na kipenyo cha sehemu haibadilika sana.Mchoro wa 17 unaonyesha bahasha za boriti katika maelekezo ya x na y, kwa mtiririko huo.Inaweza kuonekana kuwa mabadiliko ya mabadiliko ya mwelekeo 1 wa simulation ni ndogo sana 8 mwelekeo wa simulation. ya sasa ya boriti.Matokeo yanaonyesha kuwa sasa ni kuhusu 2 × 80 mA, ambayo ni sawa na thamani iliyohesabiwa katika kubuni ya bunduki ya elektroni.
Sehemu ya msalaba ya boriti ya elektroni (na mfumo wa kuzingatia) katika nafasi tofauti mbali na cathode.
Kwa kuzingatia msururu wa matatizo kama vile hitilafu za mkusanyiko, kushuka kwa voltage na mabadiliko ya nguvu ya uga wa sumaku katika uchakataji wa vitendo, ni muhimu kuchanganua unyeti wa mfumo unaolenga. Kwa sababu kuna pengo kati ya kipande cha anode na kipande cha nguzo katika usindikaji halisi, pengo hili linahitaji kuwekwa katika simulation. Thamani ya pengo iliwekwa 0.2 mm kwenye bahasha na kuonyesha bahasha ya sasa. mwelekeo.Matokeo haya yanaonyesha kuwa mabadiliko katika bahasha ya boriti sio muhimu na sasa ya boriti haibadiliki.Kwa hiyo, mfumo haujali makosa ya mkutano.Kwa kushuka kwa voltage ya kuendesha gari, safu ya makosa imewekwa kwa ± 0.5 kV.Mchoro 19b unaonyesha matokeo ya kulinganisha.Inaweza kuonekana kuwa mabadiliko ya voltage yana athari kidogo kutoka kwa boriti ya T2.0.0.0.0.0.0 huwekwa kwenye boriti ya T2.0.0. kwa mabadiliko katika nguvu ya shamba la sumaku.Matokeo ya kulinganisha yanaonyeshwa kwenye Mchoro 20.Inaweza kuonekana kuwa bahasha ya boriti haibadiliki, ambayo ina maana kwamba EOS nzima haina hisia kwa mabadiliko katika nguvu ya shamba la magnetic.
Bahasha ya boriti na matokeo ya sasa chini ya mfumo sare wa kulenga sumaku.(a) Ustahimilivu wa mkusanyiko ni 0.2 mm.(b) Mabadiliko ya voltage ya uendeshaji ni ±0.5 kV.
Bahasha ya boriti chini ya mfumo sare wa kulenga sumaku na kushuka kwa nguvu kwa uga wa sumaku axial kuanzia 0.63 hadi 0.68 T.
Ili kuhakikisha kwamba mfumo wa kuzingatia ulioundwa katika karatasi hii unaweza kufanana na HFS, ni muhimu kuchanganya mfumo wa kuzingatia na HFS kwa ajili ya utafiti.Mchoro wa 21 unaonyesha ulinganisho wa bahasha za boriti na bila ya HFS iliyopakiwa.Matokeo yanaonyesha kwamba bahasha ya boriti haibadilika sana wakati HFS nzima inapopakiwa.Kwa hiyo, mfumo wa kuzingatia unafaa kwa ajili ya kubuni ya juu ya wimbi la HFS.
Ili kuthibitisha usahihi wa EOS iliyopendekezwa katika Sehemu ya III na kuchunguza utendaji wa 220 GHz SDV-TWT, simulation ya 3D-PIC ya mwingiliano wa boriti-wimbi inafanywa. Kwa sababu ya mapungufu ya programu ya kuiga, hatukuweza kuongeza EOS nzima kwa HFS. Kwa hiyo, bunduki ya elektroni ilibadilishwa na kipenyo cha 0 sawa na 1mm ya umbali wa 0 mm sawa. nyuso za 0.31mm, vigezo sawa na bunduki ya elektroni iliyoundwa hapo juu.Kutokana na kutokuwa na hisia na utulivu mzuri wa EOS, voltage ya kuendesha gari inaweza kuboreshwa vizuri ili kufikia nguvu bora ya pato katika simulation ya PIC.Matokeo ya kuiga yanaonyesha kwamba nguvu iliyojaa ya pato na faida inaweza kupatikana kwa voltage ya kuendesha gari ya 20.6 kV, boriti ya 0 ya 0 / 80cm ya sasa ya A30cm na A3cm ya sasa ya A30. 0.05 W.
Ili kupata mawimbi bora ya pato, idadi ya mizunguko pia inahitaji kuboreshwa.Nguvu bora zaidi ya pato hupatikana wakati idadi ya hatua mbili ni mizunguko 42 + 48, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 22a.A 0.05 W ishara ya pembejeo inakuzwa hadi 314 W na faida ya 38 dB. Wigo wa pato la nguvu hupatikana kwa kasi ya 2 ya Ubadilishaji wa nguvu ya FastT 2000 GHz. Kielelezo 22b kinaonyesha mgawanyo wa mkao wa axial wa nishati ya elektroni katika SWS, huku elektroni nyingi zikipoteza nishati. Matokeo haya yanaonyesha kuwa SDV-SWS inaweza kubadilisha nishati ya kinetiki ya elektroni kuwa mawimbi ya RF, na hivyo kutambua ukuzaji wa mawimbi.
Mawimbi ya pato ya SDV-SWS katika GHz 220. (a) Nguvu ya pato iliyo na wigo uliojumuishwa.(b) Usambazaji wa nishati ya elektroni kwa miale ya elektroni mwishoni mwa SWS.
Kielelezo cha 23 kinaonyesha kipimo data cha nishati ya pato na faida ya modi-mbili-boriti ya SDV-TWT. Utendaji wa matokeo unaweza kuboreshwa zaidi kwa kufagia masafa kutoka 200 hadi 275 GHz na kuboresha voltage ya kiendeshi.
Hata hivyo, kwa mujibu wa Mchoro 2a, tunajua kwamba kuna bendi ya kuacha kati ya njia isiyo ya kawaida na hata, ambayo inaweza kusababisha oscillations zisizohitajika. Kwa hiyo, utulivu wa kazi karibu na vituo unahitaji kujifunza. Takwimu 24a-c ni matokeo ya simulation ya 20 ns katika 265.3 GHz, 265.35, 5 GHz kwa mtiririko huo. matokeo ya uigaji yana mabadiliko fulani, nguvu ya pato ni thabiti kiasi.Wigo pia umeonyeshwa kwenye Mchoro 24 kwa mtiririko huo, wigo ni safi.Matokeo haya yanaonyesha kuwa hakuna kujizungusha karibu na kizuizi.
Uundaji na kipimo ni muhimu ili kuthibitisha usahihi wa HFS nzima.Katika sehemu hii, HFS inatengenezwa kwa kutumia teknolojia ya udhibiti wa nambari za kompyuta (CNC) na kipenyo cha chombo cha 0.1 mm na usahihi wa machining wa 10 μm. Nyenzo kwa ajili ya muundo wa juu-frequency hutolewa na oksijeni-bure high-conductivity (OFguHC) muundo wa shaba ya muundo wote wa 25. 66.00 mm, upana wa 20.00 mm na urefu wa 8.66 mm. Mashimo nane ya pini yanasambazwa karibu na muundo. Kielelezo 25b kinaonyesha muundo kwa skanning darubini ya elektroni (SEM). Vipu vya muundo huu vinazalishwa kwa usawa na kuwa na ukali mzuri wa uso. Baada ya kipimo sahihi, ubaya ni chini ya 5% ya uso, ugumu wa uso ni chini ya 5% ya uso. 0.4μm.Muundo wa machining hukutana na mahitaji ya kubuni na usahihi.
Kielelezo cha 26 kinaonyesha ulinganisho kati ya matokeo halisi ya majaribio na uigaji wa utendaji wa upokezaji. Mlango wa 1 na Mlango wa 2 kwenye Mchoro 26a unalingana na bandari za uingizaji na utoaji wa HFS, mtawalia, na ni sawa na Bandari ya 1 na Bandari ya 4 kwenye Mchoro 3. Matokeo halisi ya kipimo cha S11 ni bora kidogo kuliko wakati wa kuiga matokeo. conductivity ya nyenzo iliyowekwa katika uigaji ni ya juu sana na ukali wa uso baada ya machining halisi ni duni. Kwa ujumla, matokeo yaliyopimwa yanakubaliana vizuri na matokeo ya simulation, na kipimo data cha maambukizi kinakidhi mahitaji ya GHz 70, ambayo inathibitisha uwezekano na usahihi wa SDV-TWT iliyopendekezwa ya hali-mbili. Muundo wa SDV-TWT uliopendekezwa katika karatasi hii unaweza kutumika kwa uundaji na matumizi yanayofuata.
Katika karatasi hii, muundo wa kina wa usambazaji wa mpango wa 220 GHz dual-boriti SDV-TWT umewasilishwa.Mchanganyiko wa uendeshaji wa mode mbili na msisimko wa boriti mbili huongeza zaidi bandwidth ya uendeshaji na nguvu ya pato.Utengenezaji na mtihani wa baridi pia hufanyika ili kuthibitisha usahihi wa HFS nzima. Matokeo halisi ya kipimo yanakubaliana vizuri na matokeo ya kuiga. Kwa EOS ya boriti mbili iliyoundwa, sehemu ya mask na electrodes ya kudhibiti imetumiwa pamoja ili kuzalisha boriti ya penseli mbili. Chini ya sare iliyoundwa inayozingatia uwanja wa sumaku, boriti ya elektroni inaweza kupitishwa kwa utulivu kwa umbali mrefu na sura nzuri. Katika siku zijazo, uzalishaji na upimaji wa EOS utafanyika, na mtihani mzima pia utafanywa. Mpango wa kubuni wa SDV-TWT unaopendekezwa katika karatasi hii unachanganya kikamilifu teknolojia ya sasa ya uchakataji wa ndege iliyokomaa, na inaonyesha uwezo mkubwa katika viashiria vya utendakazi na usindikaji na mkusanyiko. Kwa hiyo, karatasi hii inaamini kwamba muundo wa planar una uwezekano mkubwa wa kuwa mwelekeo wa maendeleo ya vifaa vya elektroniki vya utupu katika bendi ya terahertz.
Data mbichi na miundo ya uchanganuzi katika utafiti huu imejumuishwa katika karatasi hii.Taarifa zaidi muhimu zinaweza kupatikana kutoka kwa mwandishi husika kwa ombi linalofaa.
Gamzina, D. et al.Nanoscale CNC machining ya sub-terahertz vacuum electronics.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. na Paoloni, C. UV-LIGA utengenezaji midogo wa miongozo ya mawimbi ya sub-terahertz kwa kutumia 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 ramani ya barabara.J. Fizikia.D kuomba.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Vizuizi vikali vya uenezaji wa wimbi la plasmonic kupitia ukanda wa hali ya juu ulioyumba-yumba uliyumba maradufu.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041686).
Baig, A. et al.Utendaji wa Nano CNC Machined 220-GHz Travelling Wave Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Inachunguza kutokuwa na uthabiti wa diocotroni wa mihimili ya elektroni ya karatasi pana isiyo na kikomo kwa kutumia nadharia ya muundo wa maji baridi ya macroscopic.Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/10/10/10.
Galdetskiy, AV juu ya fursa ya kuongeza kipimo data kwa mpangilio uliopangwa wa boriti katika klystron ya mihimili mingi.Katika Mkutano wa 12 wa Kimataifa wa IEEE wa Umeme wa Utupu, Bangalore, India, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2010 (2010).
Nguyen, CJ et al. Muundo wa bunduki za elektroni zenye mihimili mitatu na mgawanyiko wa ndege mwembamba katika bendi ya W-iliyoyumba-yumba yenye mawimbi mawili[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 walisambaza mfumo wa elektroni wa mihimili mitatu yenye utengano mwembamba wa boriti kwa modi ya msingi ya W-band TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Utafiti kuhusu Tube ya Mawimbi ya Kusafiri yenye Mihimili ya Milimita yenye Mihimili ya Milimita-Mawimbi 20-22 (PhD, Chuo Kikuu cha Beihang, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Utafiti kuhusu uthabiti wa mwingiliano wa boriti-wimbi la bomba la kusafiri la mawimbi ya G-bendi lililoingiliana.2018 Mkutano wa 43 wa Kimataifa kuhusu Milimita ya Infrared na Mawimbi ya Terahertz, Nagoya.8510263, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).