Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com. Версияи браузере, ки шумо истифода мебаред, дастгирии маҳдуди CSS дорад. Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки аз браузери навшуда истифода баред (ё ҳолати мувофиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед). Дар ҳамин ҳол, барои таъмини идомаи дастгирӣ, мо сайтро бидуни услуб ва JavaScript намоиш медиҳем.
Дар ин мақола, як найчаи мавҷи фарохмаҷрои 220 ГГц дорои қудрати баланд дар байни дукаратаи сайёҳӣ тарҳрезӣ ва тасдиқ карда шудааст. Аввалан, як сохтори оҳиста-мавҷи дукаратаи ҳамвора пешниҳод карда мешавад. Бо истифода аз схемаи кори дуҷониба, иҷрои интиқол ва фарохмаҷро тақрибан ду баробар аст, ки нисбат ба қувваи барқ ​​ба талаботи як режими баланд мувофиқат кунад. аз найчаи мавҷи сайёҳӣ, системаи электронии оптикии дукаратаи қаламшакл тарҳрезӣ шудааст, шиддати ронандагӣ 20 ~ 21 кВ ва ҷараён 2 × 80 мА мебошад. Ҳадафҳои тарроҳӣ. Бо истифода аз қисми ниқоб ва электроди назоратӣ дар таппончаи дучандон, ду чӯби қаламро дар баробари марказҳои дахлдори худ равона кардан мумкин аст, ки масофаи фишурдани фокус тақрибан 18 мм аст. хуб. Системаи ягонаи фокуси магнитӣ низ оптимизатсия карда шудааст. Масофаи мӯътадили интиқоли нури дукаратаи электронии ҳамвор метавонад ба 45 мм мерасад ва майдони магнитии фокускунанда 0,6 Т аст, ки барои фаро гирифтани тамоми системаи басомади баланд (HFS) кифоя аст. Сипас, барои санҷидани қобилияти коршоямии системаи электронии оптикӣ ва иҷрои сохтори оҳиста-мавҷи симиҷӣ низ анҷом дода шуд. HFS.The натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки системаи ҳамкории чӯбро метавонад ба қуллаи баромади қариб 310 Вт дар 220 ГГц ба даст, шиддати чӯбро optimized 20,6 кВ аст, ҷараёни чӯбро 2 × 80 мА, фоида 38 дБ аст, ва маҷрои 3-дБ зиёд аз 35 дБ дар бораи микроструктураи баландии матоъ 70 ГГц иҷро карда мешавад. барои санҷидани иҷрои HFS ва натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки маҷрои маҷрои ва хусусиятҳои интиқол бо натиҷаҳои моделсозӣ мувофиқати хуб доранд. Аз ин рӯ, нақшаи дар ин мақола пешниҳодшуда дар назар аст, ки манбаҳои радиатсияи дорои нерӯи баланд, ултра фарохмаҷрои терагертс-бандро бо потенсиал барои барномаҳои оянда таҳия кунанд.
Ҳамчун як дастгоҳи электронии анъанавии вакуумӣ, найи мавҷи сайёҳӣ (TWT) дар бисёр барномаҳо, аз қабили радарҳои баландсифат, системаҳои алоқаи моҳвораӣ ва иктишофи кайҳон нақши ивазнашаванда мебозад1,2,3. Аммо, вақте ки басомади корӣ ба банди терагерт дохил мешавад, TWT-и анъанавии қуттии қуттии TWT ва TWT спиралӣ аз сабаби кам будани фарохмаҷрои қувваи одамон натавонистанд қонеъ карда шаванд. равандҳои истеҳсолӣ. Аз ин рӯ, барои бисёр муассисаҳои тадқиқотии илмӣ чӣ гуна ба таври ҳамаҷониба беҳтар кардани кори банди THz як масъалаи хеле нигаронкунанда гардид. Дар солҳои охир, сохторҳои нави мавҷи суст (SWS), аз қабили сохторҳои дугонаи дукарата (SDV) ва сохторҳои печонидашудаи мавҷӣ (FW), ба сохторҳои табиии худ диққати махсус дода шуданд. Потенсиали умедбахш. Ин сохтор аз ҷониби UC-Davis дар соли 2008 пешниҳод карда шуд. Сохтори ҳамворро метавон тавассути усулҳои коркарди микро-нано ба монанди назорати ададии компютерӣ (CNC) ва UV-LIGA ба осонӣ сохтан мумкин аст, сохтори бастаи ҳама металлӣ метавонад иқтидори гармидиҳии калонтарро бо қудрат ва фоидаи баландтар таъмин кунад ва сохтори мавҷ ба мисли мавҷҳо инчунин метавонад васеътари вақти кории Дависро таъмин кунад. Дар соли 2017, ки SDV-TWT метавонад дар G-band5 баромади пурқудрати зиёда аз 100 Вт ва тақрибан 14 ГГц сигналҳои фарохмаҷро тавлид кунад. Бо вуҷуди ин, ин натиҷаҳо то ҳол норасоиҳо доранд, ки наметавонанд ба талаботи марбут ба қудрати баланд ва фарохмаҷрои васеъ дар банди терагерс ҷавобгӯ бошанд. Барои G-bandи UC-Davis SDV-TWT, ҳарчанд ин варақаи электронӣ беҳтар карда шудааст. иқтидори ҷараёнбардории чӯб, аз сабаби ноустувории системаи оптикии электронии чӯб (EOS) нигоҳ доштани масофаи тӯлонии интиқол душвор аст ва нақби чӯби аз ҳад зиёд мавҷуд аст, ки метавонад боиси худтанзимкунии чӯб гардад. – Барангезиш ва ларзиш 6,7. Бо мақсади қонеъ гардонидани талаботи қувваи баланди баромад, фарохмаҷрои васеъ ва устувории хуби THz TWT, дар ин мақола як SDV-SWS-и дугона бо амалиёти дуҷониба пешниҳод карда мешавад. Яъне, бо мақсади баланд бардоштани маҷрои корӣ, амалиёти дуҷониба пешниҳод ва ҷорӣ карда мешавад, ки дар ин сохтор ба нақша гирифта шудааст, ки ҳаҷми истеҳсоли дукарата афзоиш дода шавад. чӯбҳо низ истифода мешаванд. Радиоҳои як чӯби қалам аз сабаби маҳдудиятҳои андозаи амудӣ нисбатан хурд мебошанд. Агар зичии ҷараён хеле баланд бошад, ҷараёни чӯбро кам кардан лозим аст, ки дар натиҷа қувваи нисбатан пасти баромад ба вуҷуд меояд. Барои беҳтар кардани ҷараёни чӯб, EOS-и ҳамвории тақсимшудаи бисёршуъба пайдо шуд, ки андозаи паҳлӯии нақби мустақилро истифода мебарад. бисёр чӯбро тавассути нигоҳ доштани ҷараёни баланди умумии чӯб ва ҷараёни хурди ҳар як чӯб метавонад қудрати баланди баромадро ба даст орад, ки метавонад дар муқоиса бо дастгоҳҳои варақи чӯб аз нақби аз ҳад зиёди чӯбро пешгирӣ кунад. Аз ин рӯ, нигоҳ доштани устувории найи мавҷи сайёҳӣ муфид аст. Дар асоси кори қаблӣ8,9, ин коғаз як G-бандро пешниҳод мекунад, ки майдони магнитии якхеларо беҳтар кунад, ки масофаи дукаратаи қаламро беҳтар мекунад. чӯбро ва минбаъд зиёд кардани майдони мутақобилаи чӯбро, ба ин васила қудрати баромадро хеле беҳтар мекунад.
Сохтори ин коғаз чунин аст. Аввалан, тарҳи ҳуҷайраи SWS бо параметрҳо, таҳлили хусусиятҳои дисперсия ва натиҷаҳои моделсозии басомади баланд тавсиф карда мешавад. Сипас, мувофиқи сохтори ячейкаи воҳид, як чӯби қалами дукаратаи EOS ва системаи мутақобилаи чӯб дар ин мақола тарҳрезӣ шудаанд. Натоиҷи моделсозии зарраҳои дохилиҳуҷайравӣ инчунин барои тасдиқи қобили истифода будани EOS- ва иҷрои коғази пешниҳодшудаи SDVT пешниҳод карда мешаванд. истеҳсол ва натиҷаҳои санҷиши сард барои тафтиши дурустии тамоми HFS.Дар охир як хулосаи.
Ҳамчун яке аз муҳимтарин ҷузъҳои TWT, хосиятҳои дисперсионии сохтори мавҷҳои суст нишон медиҳанд, ки оё суръати электрон ба суръати фазавии SWS мувофиқат мекунад ва аз ин рӯ ба таъсири мутақобилаи шуо ва мавҷ таъсири калон мерасонад. Маҳдудияти чӯби як қалам, сохтор барои минбаъд беҳтар кардани қувваи баромад ва устувории амалиёт як чӯби қалами дукаратаро қабул мекунад. Дар ҳамин ҳол, бо мақсади баланд бардоштани маҷрои корӣ, режими дугона барои кор кардани SWS пешниҳод шудааст. Аз сабаби симметрияи сохтори SDV, ҳалли муодилаи дисперсияи майдони электромагнитиро ба режимҳои тоқ ва ҷуфт тақсим кардан мумкин аст. Дар айни замон, режими тоқи асосии банди басомади паст ва реҷаи асосии ҷуфти синхронизатсияи банди басомади баланд истифода мешавад. бо хамин иктидори кориро боз хам бехтар мекунад.
Мувофиқи талаботи қувваи барқ, тамоми қубур бо шиддати гардонандаи 20 кВ ва ҷараёни дукаратаи 2 × 80 мА тарҳрезӣ шудааст. Барои он ки шиддат то ҳадди имкон ба паҳнои кории SDV-SWS мувофиқат кунад, мо бояд дарозии давраро ҳисоб кунем. Муносибати байни шиддати чӯб ва давра дар муодилаи (1)10 нишон дода шудааст:
Бо гузоштани тағирёбии фаза ба 2,5π дар басомади марказии 220 ГГц, давраи p-ро метавон 0,46 мм ҳисоб кард. Дар расми 2а хосиятҳои дисперсионии ҳуҷайраи воҳиди SWS нишон дода шудааст. Хатти нури 20 кВ ба каҷи бимодалӣ хеле хуб мувофиқат мекунад. Басомадҳои мутобиқшавӣ метавонанд тақрибан ба 70 ГГц ва режими 721 ГГц ва 260 ГГц (25) мерасад. Диапазони 265,4–280 ГГц (режими ҷуфт). Дар расми 2б муқовимати миёнаи пайвастшавӣ нишон дода шудааст, ки он аз 0,6 Ом аз 210 то 290 ГГц зиёдтар аст ва нишон медиҳад, ки дар фарохмаҷрои корӣ таъсири мутақобилаи қавӣ метавонад ба амал ояд.
(а) Хусусиятҳои дисперсионии як ҳолати дугонаи SDV-SWS бо хати электронии 20 кВ. (б) Импеданси мутақобилаи занҷири мавҷи сусти SDV.
Бо вуҷуди ин, муҳим аст, ки қайд кард, ки фосилаи банд байни режимҳои тоқ ва ҷуфт вуҷуд дорад ва мо одатан ин фосилаи бандро ҳамчун банди қатъ меномем, тавре ки дар расми 2а нишон дода шудааст. ҳамагӣ 0,1 ГГц. Муайян кардан душвор аст, ки оё ин фосилаи хурд боиси ларзишҳо мегардад. Аз ин рӯ, устувории амалиёт дар атрофи банди қатъ дар фасли зерини моделиронии PIC тафтиш карда мешавад, то таҳлили он, ки оё ларзишҳои номатлуб рух дода метавонанд.
Модели тамоми HFS дар расми 3 нишон дода шудааст. Он аз ду марҳилаи SDV-SWS иборат аст, ки тавассути рефлекторҳои Брегг пайваст карда шудааст. Вазифаи рефлектор аз қатъ кардани интиқоли сигнал байни ду марҳила, пахш кардани ларзиш ва инъикоси режимҳои ғайрикорӣ, ба монанди режимҳои баландтартиби тавлидшуда, ки дар байни боло ва поён ба вуҷуд омадаанд, иборат аст. муҳит, як пайвасткунаки конуси хатӣ низ барои пайваст кардани SWS ба мавҷи стандартии WR-4 истифода мешавад. Коэффисиенти интиқоли сохтори дусатҳи аз ҷониби ҳалкунандаи домени вақт дар нармафзори моделиронии 3D чен карда мешавад. Бо назардошти таъсири воқеии бандҳои терагерт ба мавод, маводи лифофаи вакуумӣ дар ибтидо муқаррар карда мешавад, ки лифофаи вакуумӣ ба мис гузаронида мешавад, то 21 × 25 паст карда шавад. С/м12.
Тасвири 4 натиҷаҳои интиқолро барои HFS бо ва бе пайвасткунакҳои конуси хаттӣ нишон медиҳад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки пайвасткунанда ба иҷрои интиқоли тамоми HFS таъсири каме дорад. Талафоти бозгашт (S11 < − 10 dB) ва талафоти воридшавӣ (S21 > - 5 dB) тамоми система дар 207~280 ГГц дорои хусусиятҳои хуби интиқоли HFS мебошад.
Ҳамчун таъминоти нерӯи дастгоҳҳои электронии вакуумӣ, таппончаи электронӣ мустақиман муайян мекунад, ки оё дастгоҳ метавонад қудрати кофӣ тавлид кунад. Дар якҷоягӣ бо таҳлили HFS дар фасли II, EOS-и дугона бояд барои таъмини нерӯи кофӣ тарҳрезӣ карда шавад. Дар ин қисм, дар асоси кори қаблӣ дар W-band8,9, таппончаи электронии дукаратаи қалам бо истифода аз ниқоби ҳамворӣ ва талаботҳои электродҳои SW тарҳрезӣ шудааст. дар расми нишон дода шудааст. 2, шиддати ҳаракатдиҳандаи Ua чӯбҳои электронӣ дар аввал ба 20 кВ муқаррар карда мешавад, ҷараёнҳои I ду чӯби электронӣ ҳам 80 мА ва диаметри чӯби dw чӯбҳои электронӣ 0,13 мм аст. 7, то зичии ҷорӣ чӯбро электронӣ 603 A / см2 аст, ва зичии ҷорӣ катод аст, 86 A / см2, ки мумкин аст аз ҷониби даст Ин аст, ки бо истифода аз cathode нави Materials.According назарияи тарҳи 14, 15, 16, 17 ба даст, як маъмулӣ Пирс метавонад таппончаи электронии беназир муайян.
Дар расми 5 диаграммаҳои схематикии уфуқӣ ва амудии таппонча мутаносибан нишон дода шудааст. Дидан мумкин аст, ки профили таппончаи электронӣ дар самти x тақрибан ба як таппончаи электронии маъмулӣ шабоҳат дорад, дар ҳоле ки дар самти y ду нури электронӣ қисман бо ниқоб аз ҳам ҷудо карда мешаванд. y = 0 мм ва x = 0,155 мм, y = 0 мм, мутаносибан. Мувофиқи талаботи тарҳрезии таносуби фишурдакунӣ ва андозаи сӯзандоруи электрон, андозаҳои ду сатҳи катодӣ 0,91 мм × 0,13 мм муайян карда мешаванд.
Барои он ки майдони электрикии фокусшудае, ки аз ҷониби ҳар як чӯби электрон дар самти x гирифта мешавад, нисбат ба маркази худ симметрӣ гардонад, ин коғаз электроди идоракуниро ба таппончаи электронӣ истифода мебарад. Бо гузоштани шиддати электроди фокускунанда ва электроди идоракунӣ ба -20 кВ ва шиддати анод ба 0 В, мо метавонем траекторияи дар тақсимоти нишондодашудаи FiI6 пайдо кунем. дида мешавад, ки электронҳои пошидашуда дар самти y фишурдани хуби хуб доранд ва ҳар як чӯби электрон ба самти x дар баробари маркази симметрияи худ муттаҳид мешавад, ки ин нишон медиҳад, ки электроди идоракунӣ майдони нобаробари электрикии тавлидшудаи электроди фокускунандаро мувозинат мекунад.
Дар расми 7 лифофаи чӯбро дар самтҳои x ва y нишон медиҳад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки масофаи проексияи чӯби электрон дар самти x аз он дар самти y фарқ мекунад. Масофаи партоб дар самти x тақрибан 4 мм аст ва масофаи партофтан дар самти y ба 7 мм наздик аст. Аз ин рӯ, масофаи воқеии интихобшуда байни партофт бояд ммFi48g бошад. буриш аз чӯбро электронӣ дар 4,6 мм аз сатҳи катод. Мо мебинем, ки шакли буриш аз ҳама наздиктарин ба як чӯбро электрони даврашакл стандартӣ аст. Масофаи байни ду чӯбро электронӣ тарҳрезӣ наздик аст 0,31 мм, ва радиусаш тақрибан 0,13 мм аст, ки ба талаботи тарҳрезӣ ҷавобгӯ аст. Тасвири 9 натиҷаҳои ҷараёнро нишон медиҳад. 76mA, ки бо 80mA тарҳрезишуда мувофиқат мекунад.
Тағйирёбии шиддати ҳаракаткунанда дар татбиқи амалӣ ҳассосияти шиддати ин моделро омӯхтан лозим аст. Дар диапазони шиддати 19,8 ~ 20,6 кВ лифофаҳои ҷараёни ҷараён ва чӯб ба даст оварда мешаванд, ки дар расми 1 ва расми 1.10 ва 11 нишон дода шудаанд. Аз 0,74 то 0,78 А. Аз ин рӯ, метавон ҳисоб кард, ки таппончаи электронии дар ин мақола тарҳрезӣшуда ба шиддат ҳассосияти хуб дорад.
Таъсири тағирёбии шиддати ҳаракат ба лифофаҳои нури самти x ва y.
Майдони фокускунии ягонаи магнитӣ як системаи фокускунии доимии доимии магнитӣ мебошад. Аз сабаби тақсимоти якхелаи майдони магнитӣ дар тамоми канали чӯб, он барои чӯбҳои электронии меҳвари симметрӣ хеле мувофиқ аст. Дар ин бахш системаи ягонаи фокуси магнитӣ барои нигоҳ доштани интиқоли масофаи дури чӯбҳои қалами дукарата пешниҳод карда мешавад. пешниҳод карда мешавад ва масъалаи ҳассосият омӯхта мешавад. Мувофиқи назарияи интиқоли устувори як қалами як қалам18,19, арзиши майдони магнитии Бриллуенро метавон бо муодилаи (2) ҳисоб кард. Дар ин мақола, мо инчунин ин эквивалентро барои ҳисоб кардани майдони магнитии майдони магнитии паҳлӯӣ тақсимшуда истифода мебарем. арзиши тақрибан 4000 Gs. Мутобиқи истинод. 20, 1,5-2 маротиба арзиши ҳисобшуда одатан дар тарҳҳои амалӣ интихоб карда мешавад.
Дар расми 12 сохтори майдони ягонаи магнитии фокускунаки системаи майдон нишон дода шудааст. Қисмати кабуд магнити доимӣ дар самти меҳвар магнитӣ мебошад. Интихоби мавод NdFeB ё FeCoNi мебошад. Боқимондаи Br дар модели моделиронӣ 1,3 Т ва гузариши 1,05 аст. Барои таъмини интиқоли устувори тамоми маҷмӯаи магнитӣ дар тӯли тамоми давра 0 аст. mm.Ғайр аз ин, андозаи магнит дар самти x муайян мекунад, ки оё майдони магнитии transverse дар канали чӯбро яксон аст, ки талаб мекунад, ки андоза дар самти x наметавонад хеле хурд бошад. Дар айни замон, бо назардошти арзиш ва вазни тамоми най, андозаи магнит набояд хеле калон бошад. Аз ин рӯ, магнитҳо дар аввал ба 150 mm × mm × 150w. ки тамоми контури мавчи сустро дар системам фокус гузоштан мумкин аст, масофаи байни магнитхо ба 20 мм мукаррар карда шудааст.
Дар соли 2015, Purna Chandra Panda21 як порчаи қутбро бо сӯрохи нави зинадор дар системаи ягонаи фокускунии магнитӣ пешниҳод кард, ки метавонад минбаъд миқёси ихроҷи ҷараёнро ба катод ва майдони магнитии кундалангеро, ки дар сӯрохи порчаи қутб тавлид мешавад, коҳиш диҳад. Дар ин коғаз, мо сохтори зинадорро ба қисмати ғафсии қутб илова мекунем. 1,5 мм, баландӣ ва паҳнои се зина 0,5 мм ва масофаи байни сӯрохиҳои порчаи сутун 2 мм аст, тавре ки дар расми 13 нишон дода шудааст.
Дар расми 14а тақсимоти майдони магнитии меҳварӣ дар баробари хатҳои марказии ду чӯбҳои электронӣ нишон дода шудааст. Ин мумкин аст, ки қувваҳои майдони магнитӣ дар баробари ду чӯбро электрон баробаранд. Қимати майдони магнитӣ тақрибан 6000 Гс аст, ки 1,5 маротиба аз майдони назариявии Бриллоуин барои баланд бардоштани интиқол ва фокускунӣ дар вақти кор тақрибан якхела аст. нишон медиҳад, ки порчаи қутб барои пешгирии ихроҷи ҷараёнҳои магнитӣ таъсири хуб дорад. Дар расми 14б тақсимоти фарогирии майдони магнитӣ нишон дода шудааст Бо дар самти z дар канори болоии ду чӯбҳои электронӣ.Ин мумкин аст, ки майдони магнитии кундаланг танҳо дар сӯрохи порчаи қутб камтар аз 200 Гс аст, дар ҳоле, ки майдони магнитӣ тақрибан дар сӯрохи порчаи қутбӣ аст, дар ҳоле ки майдони магнитӣ кундаланг аст. исбот мекунад, ки таъсири майдони магнитии кундаланг ба шуои электрон ночиз аст.Барои пешгирии сершавии магнитии порчахои кутб кувваи майдони магнитиро дар дохили порчахои кутб омухтан лозим аст.Дар расми 14в арзиши мутлаки таксимоти майдони магнити дар дохили порчаи кутб нишон дода шудааст.Мушохида кардан мумкин аст, ки арзиши мутлаки майдони магнитии индикатсияи магнити12 камтар аст. порчаи қутб рӯй нахоҳад дод.
Тақсимоти қувваи майдони магнитӣ барои Br = 1,3 Т.(а) Тақсими майдони меҳварӣ.(б) Тақсимоти паҳлӯии майдон аз ҷониби самти z.(в) Қимати мутлақи тақсимоти майдон дар дохили порчаи қутб.
Дар асоси модули CST PS, мавқеи нисбии меҳвари таппончаи чӯби дугона ва системаи фокус оптимизатсия карда шудааст. Мувофиқи истинод. 9 ва моделиронӣ, макони оптималии он аст, ки порчаи анод бо порчаи қутб дуртар аз магнит ба ҳам мепайвандад. Аммо, маълум шуд, ки агар реманентӣ ба 1,3T муқаррар карда шавад, гузариши чӯби электронӣ ба 99% расида наметавонист. Бо зиёд кардани реманентӣ то 1,4 Т, фокуси майдони магнитӣ ба траекторияи GX500 зиёд мешавад. ва ҳавопаймоҳои ёзӣ дар расми 15 нишон дода шудаанд. Мумкин аст, ки нур интиқоли хуб, флуктуатсияи хурд ва масофаи интиқол аз 45 мм зиёдтар дорад.
Траекторияхои нурхои дукаратаи калам дар зери системаи магнитии якхела бо Br = 1,4 Т.(а) самолёти xoz.(б) самолёти ёз.
Дар расми 16 буриши чӯбро дар мавқеъҳои гуногун дуртар аз катод нишон медиҳад. Мумкин аст, ки шакли қисмати чӯб дар системаи фокусӣ хуб нигоҳ дошта мешавад ва диаметри бахш чандон тағир намеёбад. Дар расми 17 лифофаҳои чӯбро мутаносибан дар самтҳои x ва y нишон медиҳанд. Натиҷаҳои моделиронии ҷараёни чӯбро нишон медиҳанд, ки ҷараён тақрибан 2 × 80 мА аст, ки бо арзиши ҳисобшуда дар тарҳи таппончаи электронӣ мувофиқ аст.
Қисмати буриши электрон (бо системаи фокус) дар мавқеъҳои гуногун аз катод дуртар.
Бо назардошти як қатор мушкилот, аз қабили хатогиҳои васлкунӣ, тағирёбии шиддат ва тағирёбии қувваи майдони магнитӣ дар барномаҳои коркарди амалӣ, ҳассосияти системаи фокусро таҳлил кардан лозим аст. Азбаски дар коркарди воқеӣ байни порчаи анод ва порчаи қутб фосила вуҷуд дорад, ин фосила бояд дар симулятсия муқаррар карда шавад. Самти y. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки тағирот дар лифофаи чӯб чандон зиёд нест ва ҷараёни чӯб базӯр тағйир намеёбад. Бинобар ин, система ба хатогиҳои васлкунӣ ҳассос нест. Барои тағирёбии шиддати ҳаракаткунанда диапазони хатогӣ ба ±0,5 кВ муқаррар карда шудааст. Дар расми 19б натиҷаҳои муқоиса нишон дода шудааст. Аз он дида мешавад, ки тағирёбии шиддат ба диапазони муқарраршуда таъсири каме дорад. то +0,03 Т барои тағирёбии қувваи майдони магнитӣ. Натиҷаҳои муқоиса дар расми 20 нишон дода шудаанд. Дидан мумкин аст, ки лифофаи чӯб базӯр тағйир меёбад, яъне тамоми EOS ба тағирёбии қувваи майдони магнитӣ ҳассос нест.
Лифофаи чӯб ва ҷараён дар зери системаи ягонаи фокускунии магнитӣ натиҷа медиҳад. (a) Таҳаммулпазирии монтаж 0,2 мм. (б) Тағйирёбии шиддати ҳаракаткунанда ± 0,5 кВ аст.
Лифофаи чӯб дар зери системаи ягонаи фокускунии магнитӣ бо тағирёбии шиддати майдони магнитии меҳвар аз 0,63 то 0,68 Т.
Барои он ки системаи фокускуние, ки дар ин мақола тарҳрезӣ шудааст, метавонад бо HFS мувофиқат кунад, бояд системаи фокускунӣ ва HFS-ро барои тадқиқот муттаҳид кард. Дар расми 21 муқоисаи лифофаҳои чӯбӣ бо ва бе HFS бор карда шудааст. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки лифофаи чӯб ҳангоми пур кардани тамоми HFS чандон тағир намеёбад. Аз ин рӯ, тарҳрезии найчаи фокускунии найчаи болоии HF мувофиқ аст.
Барои санҷидани дурустии EOS-и дар фасли III пешниҳодшуда ва тафтиши иҷрои кори 220 ГГц SDV-TWT, моделиронии 3D-PIC-и мутақобилаи шуо ва мавҷ анҷом дода мешавад. Аз сабаби маҳдудиятҳои нармафзори симулятсия, мо натавонистем тамоми EOS-ро ба HFS илова кунем. Аз ин рӯ, таппончаи электрониро бо диаметри эквивалӣ иваз карда шуд. 0,13 мм ва масофаи байни ду сатҳи 0,31 мм, ҳамон параметрҳое, ки таппончаи электронии дар боло тарҳрезӣ шудааст. Аз сабаби ҳассосият ва устувории хуби EOS, шиддати ронандагӣ метавонад ба таври дуруст оптимизатсия карда шавад, то ба беҳтарин қудрати баромад дар симулятсияи PIC ноил шавад. Натиҷаҳои моделиронӣ нишон медиҳанд, ки қувваи баромади сершуда ва фоидаро метавон дар шиддати гардонандаи 6 0, a × 8 кВ ба даст овард. (603 А/см2) ва қудрати вуруди 0,05 Вт.
Барои ба даст овардани сигнали беҳтарини баромад, шумораи давраҳоро низ оптимизатсия кардан лозим аст. Қувваи беҳтарини баромад вақте ба даст меояд, ки шумораи ду марҳила 42 + 48 давра аст, тавре ки дар расми 22а нишон дода шудааст. Сигналҳои вурудии 0,05 Вт то 314 Вт бо афзоиши 38 дБ зиёд карда мешаванд. 220 ГГц. Расми 22б тақсимоти мавқеъи меҳварии энергияи электронро дар SWS нишон медиҳад, ки аксари электронҳо энергияро аз даст медиҳанд. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки SDV-SWS метавонад энергияи кинетикии электронҳоро ба сигналҳои РБ табдил диҳад ва ба ин васила тақвияти сигналро амалӣ кунад.
Сигнали баромади SDV-SWS дар 220 ГГц.(а) Қувваи баромад бо спектри дохилшуда.(б) Тақсимоти энергияи электронҳо бо чӯби электрон дар охири вуруди SWS.
Дар расми 23 маҷрои қувваи баромад ва фоидаи як ҳолати дугонаи дугонаи SDV-TWT нишон дода шудааст. Иҷрои баромадро метавон тавассути тоза кардани басомадҳо аз 200 то 275 ГГц ва оптимизатсияи шиддати гардонанда беҳтар кард. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки маҷрои 3-дБ метавонад аз 205 то 275 ГГц фаро гирифта шавад, ки ин маънои онро дорад, ки фарохмаҷрои дугонаи ГГц-ро фаро мегирад.
Аммо, мувофиқи расми 2а, мо медонем, ки дар байни режимҳои тоқ ва ҷуфт банди таваққуф мавҷуд аст, ки метавонад ба ларзишҳои номатлуб оварда расонад. Бинобар ин, устувории кор дар атрофи истгоҳҳо бояд омӯхта шавад. Расмҳои 24a-c натиҷаҳои моделиронии 20 ns дар 265,3 ГГц, 265,325 ГГц ва 265,325т. дида мешавад, ки гарчанде ки натиљањои симулятсия баъзе таѓйирот доранд, ќувваи баромад нисбатан устувор аст. Спектр низ мутаносибан дар расми 24 нишон дода шудааст, спектр соф аст. Ин натиљањо нишон медињанд, ки дар наздикии банди таваққуф худтаѓйиш вуҷуд надорад.
Истеҳсол ва андозагирӣ барои тасдиқи дурустии тамоми HFS зарур аст. Дар ин қисм, HFS бо истифода аз технологияи компютерии назорати ададӣ (CNC) бо диаметри асбоби 0,1 мм ва дақиқии коркарди 10 мкм сохта шудааст. Мавод барои сохтори басомади баланд аз ҷониби сохтори оксигени нокифоя таъмин карда мешавад. тамоми сохтор дорои дарозии 66,00 мм, паҳнои 20,00 мм ва баландии 8,66 мм. Ҳашт сӯрохиҳои пин дар атрофи сохтор тақсим карда шудаанд. Расми 25b сохторро тавассути сканеркунии микроскопияи электронӣ (SEM) нишон медиҳад. Дар чӯбҳои ин сохтор яксон истеҳсол карда мешаванд ва ноҳамвори сатҳи хуб доранд. Баъд аз он, хатогиҳо нисбат ба сатҳ камтар аст. ноҳамвор дар бораи 0.4μm.The сохтори machining ҷавобгӯи талаботи тарҳрезӣ ва дақиқ аст.
Дар расми 26 муқоисаи натиҷаҳои санҷиш ва моделсозии иҷрои интиқол нишон дода шудааст. Порт 1 ва Порт 2 дар расми 26a мутаносибан ба портҳои вуруд ва баромади HFS мувофиқанд ва ба Порт 1 ва Порт 4 дар расми 3 баробаранд. Натиҷаҳои ченкунии воқеии S11 нисбат ба натиҷаҳои моделиронӣ каме беҳтар аст. гузаронандагии моддӣ дар симулятсия хеле баланд бошад ва ноҳамвории рӯи пас аз коркарди воқеӣ заиф бошад. Дар маҷмӯъ, натиҷаҳои ченшуда бо натиҷаҳои моделсозӣ мувофиқат мекунанд ва маҷрои интиқол ба талаботи 70 ГГц мувофиқат мекунад, ки имконпазирӣ ва дурустии режими дугонаи пешниҳодшудаи SDV-TWT-ро тафтиш мекунад. Тарҳи дугонаи SDV-TWT, ки дар ин мақола пешниҳод шудааст, метавонад барои истеҳсол ва татбиқи минбаъда истифода шавад.
Дар ин коғаз, тарҳи муфассали тақсимоти planar 220 ГГц дугона чӯбро SDV-TWT муаррифӣ карда мешавад.Дар омезиши амалиёти дугона-ҳолати ва барангехтани дугона чӯбро минбаъд зиёд маҷрои амалиётӣ ва power.The истеҳсолот ва санҷиши сард низ барои тафтиш дурустии тамоми HFS гузаронида мешавад. Натиҷаҳои воқеии андозагирӣ бо натиҷаҳои моделсозӣ мувофиқат мекунанд. Барои EOS тарҳрезишуда, қисмати ниқоб ва электродҳои назоратӣ якҷоя барои тавлиди як чӯби дуқалам истифода шудаанд. Дар доираи як шакли тарҳрезишудаи майдони магнитии фокус, нури электрониро метавон ба масофаҳои дуру дароз бо шакли хуб мӯътадил интиқол дод. Дар оянда истеҳсол ва озмоиши EOS инчунин тамоми санҷиш гузаронида мешавад. out.Ин нақшаи тарҳи SDV-TWT пешниҳод, ки дар ин коғаз пурра муттаҳид технологияи коркарди ҳавопаймои баркамол ҷорӣ, ва нишон медиҳад, ки потенсиали бузург дар нишондиҳандаҳои фаъолият ва коркард ва assembly.Аз ин рӯ, ин коғаз боварӣ дорад, ки сохтори planar аст, эҳтимоли зиёд табдил тамоюли рушди дастгоҳҳои электронии вакуумӣ дар банд terahertz.
Аксари маълумоти хом ва моделҳои таҳлилии ин тадқиқот ба ин мақола дохил карда шудаанд. Маълумоти бештари мувофиқро бо дархости асоснок аз муаллифи мувофиқ гирифтан мумкин аст.
Гамзина, Д.
Малекабади, А. ва Паолони, C. UV-LIGA микрофабрикатсияи мавҷҳои суб-терагертс бо истифода аз фоторезистҳои бисёрқабатаи SU-8.J. Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz технологияи Roadmap.J. Physics.D to application.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Шин, ЙМ, Барнетт, ЛР ва Луманн, NC Маҳдудияти пурқуввати паҳншавии мавҷи плазмоникӣ тавассути ултра фарохмаҷрои мавҷҳои дукарата печидаи waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1061/1.60 ().
Baig, A. et al.Performance of Nano CNC Machined 220-GHz Traveling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Тадқиқоти ноустувории диокотронии чӯбҳои электронии бепоёни васеъ бо истифода аз назарияи модели моеъи сарди макроскопӣ. Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/10411 (10411).
Галдетский, А.В. дар бораи имкони зиёд кардани фарохмаҷрои тавассути тарҳбандии ҳамвории чӯб дар клистрон мултипликатори. Дар 12-умин Конфронси байналмилалии IEEE оид ба электроникаи вакуум, Бангалор, Ҳиндустон, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2010.(IVEC.2010.)
Нгуен, CJ ва дигарон.Тарҳрезии таппончаҳои электронии се чӯбро бо тақсимоти ҳавопаймои тақсимкунии чӯби танг дар W-банд дар найчаи мавҷи дукаратаи сайёҳӣ [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 системаи оптикии электронии се чӯбро бо ҷудокунии чӯби танг барои ҳолати фундаменталии W-банд тақсим кард TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Чжан, М. Тадқиқот оид ба найчаи дукаратаи сайёҳии мавҷӣ бо чӯбҳои варақи миллиметрӣ 20-22 (PhD, Донишгоҳи Бейханг, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Омӯзиш дар бораи устувории мутақобилаи чӯб-мавҷи як найчаи мавҷи дугонаи сайёҳии G-банд. 2018 43-умин Конфронси байналмилалӣ оид ба мавҷҳои миллиметрии инфрасурх ва терагерт, Нагоя.8510263, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).