Ẹ ṣeun fún ṣíbẹ̀wò sí Nature.com. Ẹ̀yà ẹ̀rọ ìṣàwárí tí ẹ ń lò ní àtìlẹ́yìn díẹ̀ fún CSS. Fún ìrírí tí ó dára jùlọ, a gbà yín nímọ̀ràn pé kí ẹ lo ẹ̀rọ ìṣàwárí tí a ti mú gbóná (tàbí kí ẹ pa ipò ìbáramu nínú Internet Explorer). Ní ​​àkókò yìí, láti rí i dájú pé a ń tẹ̀síwájú láti ṣe àtìlẹ́yìn, a ó máa fi ojú-ọ̀nà náà hàn láìsí àwọn àṣà àti JavaScript.
Nínú ìwé yìí, a ṣe àgbékalẹ̀ àti ìwádìí lórí ọ̀pá ìgbì omi onígun méjì tí ó ní agbára gíga 220GHz. Àkọ́kọ́, a dámọ̀ràn ètò ìgbì omi onígun méjì tí ó ní ìpele méjì. Nípa lílo ètò iṣẹ́ ọ̀nà méjì, iṣẹ́ ìgbékalẹ̀ àti ìpele ìpele náà fẹ́rẹ̀ẹ́ tó ìpele méjì ti ipò kan ṣoṣo. Èkejì, láti lè bá àwọn ohun tí agbára ìjáde gíga béèrè mu àti láti mú ìdúróṣinṣin ti ọ̀pá ìgbì omi onírìn àjò náà sunwọ̀n síi, a ṣe ètò ẹ̀rọ opitika onígun méjì tí ó ní ìpele ìpele méjì, folti ìwakọ̀ jẹ́ 20~21 kV, àti ìṣàn náà jẹ́ 2 × 80 mA. Àwọn ibi-afẹ́fẹ́ onípele méjì. Nípa lílo apá ìbòjú àti elektrodu ìdarí nínú ibọn ìgbì méjì, a lè dojúkọ àwọn ìgbì méjì náà pẹ̀lú ìpíndọ́gba ìfúnpọ̀ ti 7, ìjìnnà ìfojúsùn jẹ́ nǹkan bí 0.18mm, ìdúróṣinṣin náà sì dára. A tún ti ṣe àtúnṣe sí ètò ìfojúsùn oofa tí ó dọ́gba. Ìjìnnà ìgbékalẹ̀ tí ó dúró ṣinṣin ti ìgbì elékrónu onígun méjì tí ó ní ìpele méjì lè dé 45 mm, àti pápá oofa tí ó ní ìfojúsùn jẹ́ 0.6 T, èyí tí ó tó láti bo gbogbo ètò ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ gíga. (HFS).Lẹ́yìn náà, láti fìdí ìlò ètò electron-optical àti iṣẹ́ ìṣètò ìgbì omi díẹ̀díẹ̀ múlẹ̀, a tún ṣe àwọn àgbékalẹ̀ sẹ́ẹ̀lì particle cell (PIC) lórí gbogbo HFS. Àwọn àbájáde fihàn pé ètò ìbáṣepọ̀ beam-interaction lè ṣe àṣeyọrí agbára ìjáde gíga ti ó fẹ́rẹ̀ẹ́ tó 310 W ní 220 GHz, foliteji beam tí a ṣe àtúnṣe jẹ́ 20.6 kV, current beam jẹ́ 2 × 80 mA, èrè jẹ́ 38 dB, àti bandwidth 3-dB kọjá 35 dB nípa 70 GHz. Níkẹyìn, a ṣe iṣẹ́ microstructure tí ó péye láti fìdí iṣẹ́ HFS múlẹ̀, àwọn àbájáde sì fihàn pé bandwidth àti àwọn ànímọ́ ìfàsẹ́yìn náà bá àwọn àbájáde àgbékalẹ̀ náà mu.Nítorí náà, ètò tí a dábàá nínú ìwé yìí ni a retí pé yóò ṣe àgbékalẹ̀ àwọn orísun ìtànṣán terahertz-band tí ó ní agbára gíga, tí ó ní agbára fún àwọn ohun èlò ọjọ́ iwájú.
Gẹ́gẹ́ bí ẹ̀rọ itanna onígbàlódé, irin-ajo igbi omi (TWT) ń kó ipa tí kò ṣeé yípadà nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò bíi radar gíga, àwọn ètò ìbánisọ̀rọ̀ satẹlaiti, àti ìwádìí àyè 1,2,3. Síbẹ̀síbẹ̀, bí ìgbòkègbodò ìṣiṣẹ́ ṣe ń wọ inú band terahertz, TWT àti helical cavity àti TWT helical kò lè bá àìní àwọn ènìyàn mu nítorí agbára ìjáde tí ó kéré, bandwidth dín, àti àwọn ilana ìṣelọ́pọ́ tí ó ṣòro. Nítorí náà, bí a ṣe lè mú iṣẹ́ band THZ sunwọ̀n síi ní kíkún ti di ọ̀ràn tí ó ń dààmú fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ilé-iṣẹ́ ìwádìí sáyẹ́ǹsì. Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, àwọn ohun èlò ìgbì omi onígbàlódé tuntun (SWS), gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun èlò ìgbì omi onígbàlódé méjì (SDV) àti àwọn ohun èlò ìgbìmọ̀ onígbàlódé (FW), ti gba àfiyèsí púpọ̀ nítorí àwọn ohun èlò ìgbì omi àdánidá wọn, pàápàá jùlọ SDV-SWS tuntun pẹ̀lú agbára tí ó ní ìrètí. UC-Davis dábàá ètò yìí ní ọdún 20084. A lè ṣe ètò planar náà ní pẹ̀lu àwọn ọ̀nà ìṣiṣẹ́ micro-nano bíi ìṣàkóso nọ́mbà kọ̀ǹpútà (CNC) àti UV-LIGA, ètò package gbogbo-irin lè pèsè ooru tí ó tóbi jù. Agbara pẹlu agbara iṣelọpọ ti o ga julọ ati ere, ati eto ti o dabi itọsọna wave le pese bandwidth iṣẹ ti o gbooro sii. Lọwọlọwọ, UC Davis fihan fun igba akọkọ ni ọdun 2017 pe SDV-TWT le ṣe awọn iṣelọpọ agbara giga ni ju 100 W ati awọn ifihan agbara bandwidth fere 14 GHz ni G-band5. Sibẹsibẹ, awọn abajade wọnyi tun ni awọn aaye ti ko le pade awọn ibeere ti o jọmọ ti agbara giga ati bandwidth gbooro ninu band terahertz. Fun SDV-TWT ti UC-Davis, awọn beam elekitironi sheet ti lo. Biotilẹjẹpe eto yii le mu agbara gbigbe lọwọlọwọ ti beam dara si ni pataki, o nira lati ṣetọju ijinna gbigbe gigun nitori aiṣedeede ti eto opitika itanna sheet beam (EOS), ati pe tunneli beam over-mode wa, eyiti o tun le fa beam lati ṣe atunṣe ara ẹni. – Ìdùnnú àti ìyípadà 6,7. Láti lè bá àwọn ohun tí agbára ìjáde gíga, ìbúgbàù fífẹ̀ àti ìdúróṣinṣin THZ TWT mu, a dámọ̀ràn SDV-SWS oní-ìbú méjì pẹ̀lú iṣẹ́ ọ̀nà méjì nínú ìwé yìí. Ìyẹn ni pé, láti mú ìbúgbàù ìṣiṣẹ́ pọ̀ sí i, a dámọ̀ràn iṣẹ́ ọ̀nà méjì àti ìgbékalẹ̀ rẹ̀ nínú ètò yìí. Àti, láti mú agbára ìjáde pọ̀ sí i, a tún lo ìpínkiri planar ti àwọn ìbúgbàù pencil méjì. Àwọn radio oní-ìbúgbàù pencil kan kéré nítorí àwọn ìdíwọ́ ìwọ̀n inaro. Tí ìwọ̀n ìṣàn bá ga jù, a gbọ́dọ̀ dín ìbúgbàù beam kù, èyí tí ó ń yọrí sí agbára ìjáde tí ó kéré díẹ̀. Láti mú ìbúgbàù beam sunwọ̀n sí i, EOS oní-ìbúgbàù planar pínpín ti yọ jáde, èyí tí ó ń lo ìwọ̀n ẹ̀gbẹ́ ti SWS. Nítorí ìbúgbàù beam olómìnira, ìbúgbàù planar pínpín multi-beam lè ṣe àṣeyọrí agbára ìjáde gíga nípa mímú ìbúgbàù beam tó ga àti ìbúgbàù kékeré fún ìbúgbàù kan, èyí tí ó lè yẹra fún ìbúgbàù beam overmode ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ẹ̀rọ sheet-beam. Nítorí náà, ó ṣe àǹfààní láti pa ìdúróṣinṣin ti tube ìgbì ìrìnàjò mọ́. Lórí ìpìlẹ̀ ti tẹ́lẹ̀ iṣẹ́ 8,9, ìwé yìí dámọ̀ràn pápá oofa onípele G tí ó ń ṣọ́ EOS onípele méjì, èyí tí ó lè mú kí ijinna gbigbe tí ó dúró ṣinṣin ti ìtànṣán náà sunwọ̀n síi kí ó sì tún mú agbègbè ìbáṣepọ̀ ìtànṣán náà pọ̀ sí i, èyí tí ó lè mú kí agbára ìjáde náà sunwọ̀n síi gidigidi.
Ìṣètò ìwé yìí nìyí. Àkọ́kọ́, a ṣe àpèjúwe àwòrán sẹ́ẹ̀lì SWS pẹ̀lú àwọn pàrámítà, ìṣàyẹ̀wò àwọn ànímọ́ ìtúpalẹ̀ àti àwọn àbájáde ìfàsẹ́yìn ìgbóná gíga. Lẹ́yìn náà, gẹ́gẹ́ bí ìṣètò sẹ́ẹ̀lì ẹyọ kan, a ṣe àgbékalẹ̀ EOS onípele méjì àti ètò ìbáṣepọ̀ beam nínú ìwé yìí. A tún gbé àwọn àbájáde ìṣàpẹẹrẹ patiku inú sẹ́ẹ̀lì kalẹ̀ láti fìdí ìlò EOS àti iṣẹ́ SDV-TWT múlẹ̀. Ní àfikún, ìwé náà gbé àwọn àbájáde ìṣẹ̀dá àti ìdánwò tútù kalẹ̀ ní ṣókí láti fìdí ìtọ́sọ́nà gbogbo HFS múlẹ̀. Níkẹyìn ṣe àkópọ̀.
Gẹ́gẹ́ bí ọ̀kan lára ​​àwọn ẹ̀yà pàtàkì jùlọ nínú TWT, àwọn ànímọ́ ìfọ́kálẹ̀ ti ìṣètò ìgbì omi onípele fihàn bóyá iyàrá elekitironi bá iyàrá ìpele SWS mu, nípa bẹ́ẹ̀ ó ní ipa ńlá lórí ìbáṣepọ̀ ìgbì omi onípele. Láti mú iṣẹ́ gbogbo TWT sunwọ̀n síi, a ṣe àgbékalẹ̀ ìṣètò ìbáṣepọ̀ tí ó dára síi. A fihàn ìṣètò sẹ́ẹ̀lì ẹyọ kan nínú Àwòrán 1. Ní ríronú nípa àìdúróṣinṣin ìgbì ìwé àti ìdíwọ̀n agbára ìgbì omi onípele kan ṣoṣo, ìṣètò náà gba ìgbì omi onípele méjì láti mú agbára ìjáde àti ìdúróṣinṣin iṣẹ́ sunwọ̀n síi. Ní àkókò kan náà, láti le mú ìgbì omi iṣẹ́ pọ̀ síi, a ti dámọ̀ràn ìṣètò méjì láti ṣiṣẹ́ SWS. Nítorí ìbáramu ìṣètò SDV, a lè pín ojútùú ìṣètò ìpínkiri pápá elekitironika sí àwọn ipò odd àti déédé. Ní àkókò kan náà, a lo ìṣètò odd ti ìgbì omi onípele kékeré àti ìṣètò even ipilẹ ti ìgbì omi gíga láti ṣe ìmúṣẹ ìbáṣepọ̀ broadband ti ìbáṣepọ̀ ìgbì omi, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń mú ìgbì omi iṣẹ́ sunwọ̀n síi.
Gẹ́gẹ́ bí agbára tí a béèrè fún, a ṣe gbogbo páìpù náà pẹ̀lú fólítì ìwakọ̀ ti 20 kV àti ìṣàn páìpù onígun méjì ti 2 × 80 mA. Láti lè bá fólítì náà mu bí ó ti ṣeé ṣe tó pẹ̀lú ìwọ̀n ìṣiṣẹ́ ti SDV-SWS, a nílò láti ṣírò gígùn àkókò p. Ìbáṣepọ̀ láàrín fólítì onígun àti àkókò ni a fihàn nínú ìṣirò (1)10:
Nípa ṣíṣe àgbékalẹ̀ ìyípadà ìpele sí 2.5π ní àárín ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ 220 GHz, a lè ṣírò àkókò p láti jẹ́ 0.46 mm. Àwòrán 2a fi àwọn ohun ìní ìtúká ti sẹ́ẹ̀lì SWS ዩኒt hàn. Ìlà ìlà 20 kV bá ìlà bimodal mu dáadáa. Àwọn ìpele ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ tó báramu lè dé nǹkan bí 70 GHz ní àwọn 210–265.3 GHz (ipo tí kò dára) àti 265.4–280 GHz (ipo tí ó jọra). Àwòrán 2b fi ìdènà ìsopọ̀pọ̀ àpapọ̀ hàn, èyí tí ó ju 0.6 Ω lọ láti 210 sí 290 GHz, èyí tí ó fihàn pé àwọn ìbáṣepọ̀ tí ó lágbára lè wáyé nínú ìlọ́po ìṣiṣẹ́.
(a) Àwọn ànímọ́ ìtúká ti SDV-SW oní-méjì pẹ̀lú ìlà itanna elekitironi 20 kV.(b) Ìdènà ìbáṣepọ̀ ti àyíká ìgbì omi dídín SDV.
Sibẹsibẹ, o ṣe pataki lati ṣe akiyesi pe alafo band kan wa laarin awọn ipo odd ati even, ati pe a maa n pe alafo band yii ni band iduro, gẹgẹ bi a ti fihan ni Aworan 2a. Ti a ba ṣiṣẹ TWT nitosi band igbohunsafẹfẹ yii, agbara asopọ beam lagbara le waye, eyiti yoo ja si awọn iyipada ti a ko fẹ. Ninu awọn ohun elo ti o wulo, a maa n yago fun lilo TWT nitosi band iduro. Sibẹsibẹ, a le rii pe alafo band ti eto igbi-lọra yii jẹ 0.1 GHz nikan. O nira lati pinnu boya alafo band kekere yii fa awọn iyipada. Nitorinaa, a yoo ṣe iwadii iduroṣinṣin ti iṣẹ ni ayika band iduro ni apakan apẹẹrẹ PIC atẹle lati ṣe itupalẹ boya awọn iyipada ti a ko fẹ le waye.
Àwòrán gbogbo HFS ni a fi hàn nínú Àwòrán 3. Ó ní ìpele méjì ti SDV-SW, tí àwọn atúnsọ Bragg so pọ̀. Iṣẹ́ atúnsọ ni láti gé ìfiranṣẹ́ àmì láàárín àwọn ìpele méjèèjì, láti dín ìyípadà àti àtúnsọ àwọn ipò tí kò ṣiṣẹ́ kù bí àwọn ipò gíga tí a ṣẹ̀dá láàárín àwọn abẹ́ òkè àti ìsàlẹ̀, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń mú kí ìdúróṣinṣin gbogbo tube náà sunwọ̀n síi. Fún ìsopọ̀ mọ́ àyíká òde, a tún ń lo atọ́ka onípele tí a fi ìlà so SWS pọ̀ mọ́ ìtọ́sọ́nà ìgbì WR-4. A ń wọn ìwọ̀n ìyípadà ti ìpele méjì nípa solver àkókò domain nínú software àfọwọ́kọ 3D. Ní ríronú nípa ipa gidi ti band terahertz lórí ohun èlò náà, a ti ṣètò ohun èlò apò ìfọ́mọ́ náà sí bàbà ní àkọ́kọ́, a sì dín agbára ìdarí kù sí 2.25×107 S/m12.
Àwòrán 4 fi àwọn èsì ìfiranṣẹ́ hàn fún HFS pẹ̀lú àti láìsí àwọn ìsopọ̀ onípele tí ó ní ìlà. Àwọn èsì náà fihàn pé ìsopọ̀ náà kò ní ipa púpọ̀ lórí iṣẹ́ ìfiranṣẹ́ gbogbo HFS. Pípàdánù ìpadàbọ̀ (S11 < − 10 dB) àti pípadánù ìfiranṣẹ́ (S21 > − 5 dB) ti gbogbo ètò nínú broadband 207~280 GHz fihàn pé HFS ní àwọn ànímọ́ ìfiranṣẹ́ tí ó dára.
Gẹ́gẹ́ bí ìpèsè agbára àwọn ẹ̀rọ itanna afẹ́fẹ́, ibon elekitironi taara pinnu boya ẹ̀rọ naa le ṣe ina agbara ti o to. Ni apapo pẹlu itupalẹ HFS ni Abala II, a nilo lati ṣe apẹrẹ EOS oni-beam meji lati pese agbara ti o to. Ni apakan yii, da lori iṣẹ iṣaaju ni W-band8,9, a ṣe apẹrẹ ibon elekitironi oni-meji nipa lilo apakan iboju-boju planar ati awọn elekitirodi iṣakoso. Ni akọkọ, gẹgẹbi awọn ibeere apẹrẹ ti SWS ni Abala. Gẹgẹbi a ti fihan ni AW. 2, a ti ṣeto folti awakọ Ua ti awọn itanna elekitironi ni akọkọ si 20 kV, awọn ṣiṣan I ti awọn itanna elekitironi meji jẹ 80 mA, ati iwọn ila opin ti awọn itanna elekitironi jẹ 0.13 mm. Ni akoko kanna, lati rii daju pe iwuwo lọwọlọwọ ti itanna elekitironi ati cathode le ṣee ṣe, a ṣeto ipin titẹ ti itanna elekitironi si 7, nitorinaa iwuwo lọwọlọwọ ti itanna elekitironi jẹ 603 A/cm2, ati iwuwo lọwọlọwọ ti kathode jẹ 86 A/cm2, eyiti a le ṣe nipasẹ Eyi ni a ṣe aṣeyọri nipa lilo awọn ohun elo kathode tuntun. Gẹgẹbi imọran apẹrẹ 14, 15, 16, 17, ibon elekitironi Pierce deede le ṣe idanimọ ni alailẹgbẹ.
Àwòrán 5 fi àwọn àwòrán ìṣàpẹẹrẹ ìbọn náà hàn ní ìpele àti ní ìdúró. A lè rí i pé ìrísí ìbọn elekitironi ní ìtọ́sọ́nà x fẹ́rẹ̀ẹ́ jọ ti ìbọn elekitironi tí ó jọ ìwé, nígbàtí ní ìtọ́sọ́nà y, àwọn ìbọn elekitironi méjì náà ya ara wọn sọ́tọ̀ díẹ̀ nípa ìbòjú náà. Ipò àwọn cathode méjèèjì wà ní x = – 0.155 mm, y = 0 mm àti x = 0.155 mm, y = 0 mm, lẹ́sẹẹsẹ. Gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun tí a béèrè fún ìfúnpọ̀ ìfúnpọ̀ àti ìwọ̀n abẹ́rẹ́ elekitironi, a pinnu ìwọ̀n àwọn ojú cathode méjèèjì láti jẹ́ 0.91 mm × 0.13 mm.
Láti lè jẹ́ kí pápá iná mànàmáná tí a fojú sí tí gbogbo ìtànṣán elektroni gbà ní ìtọ́sọ́nà x symmetrical ní àárín gbùngbùn tirẹ̀, ìwé yìí lo elektrodi iṣakoso kan sí ibon elektroni. Nípa ṣíṣètò foliteji elektrodi idojukọ àti elektrodi iṣakoso sí −20 kV, àti foliteji anode sí 0 V, a lè gba ìpínkiri ipa ọ̀nà ti ibon beam meji, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 6. A lè rí i pé àwọn elektroni tí a tú jáde ní ìfúnpọ̀ tó dára ní ìtọ́sọ́nà y, àti pé ìlà elektroni kọ̀ọ̀kan ń para pọ̀ sí ìtọ́sọ́nà x ní àárín gbùngbùn ìbáramu tirẹ̀, èyí tí ó fihàn pé elektrodi iṣakoso ń ṣe ìwọ̀n pápá ina tí kò dọ́gba tí elektrodi idojukọ ń ṣẹ̀dá.
Àwòrán 7 fi àpò ìró náà hàn ní ìtọ́sọ́nà x àti y. Àwọn èsì náà fihàn pé ìjìnnà ìṣàfihàn ti ìró náà ní ìtọ́sọ́nà x yàtọ̀ sí ti ìtọ́sọ́nà y. Ìjìnnà ìró náà ní ìtọ́sọ́nà x jẹ́ nǹkan bí 4mm, àti ìjìnnà ìró náà ní ìtọ́sọ́nà y súnmọ́ 7mm. Nítorí náà, ìjìnnà ìró náà gan-an yẹ kí a yan láàrín 4 àti 7 mm. Àwòrán 8 fi apá ìró náà hàn ti ìró náà ní 4.6 mm láti ojú cathode. A lè rí i pé ìrísí apá ìró náà súnmọ́ ìró náà oníyípo. Ìjìnnà láàrín àwọn ìró náà oníyípo méjì súnmọ́ 0.31 mm tí a ṣe, àti rédíọ̀mù náà jẹ́ nǹkan bí 0.13 mm, èyí tí ó bá àwọn ohun tí a béèrè fún mu. Àwòrán 9 fi àwọn àbájáde ìró náà hàn. A lè rí i pé ìró náà jẹ́ 76mA, èyí tí ó bá 80mA tí a ṣe apẹrẹ mu.
Ní gbígbé ìyípadà folti awakọ lárugẹ nínú àwọn ohun èlò tó wúlò yẹ̀ wò, ó ṣe pàtàkì láti ṣe àyẹ̀wò ìfàmọ́ra folti ti àwòṣe yìí. Nínú ìwọ̀n folti tó wà láàárín 19.8 ~ 20.6 kV, a gba àwọn àpò ìṣàn àti àpò ìṣàn, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 1 àti Àwòrán 1.10 àti 11. Láti inú àwọn àbájáde náà, a lè rí i pé ìyípadà folti awakọ kò ní ipa kankan lórí àpò ìṣàn elétínónù, àti pé ìṣàn elétínónù náà ń yípadà láti 0.74 sí 0.78 A. Nítorí náà, a lè gbà pé ibon elétínónù tí a ṣe nínú ìwé yìí ní ìfàmọ́ra tó dára sí folti.
Ipa ti awọn iyipada folti ti n wakọ lori awọn apoowe itan-ọna x- ati y.
Apá ìfojúsùn oofa oníṣọ̀kan jẹ́ ètò ìfojúsùn oofa oníṣọ̀kan tí ó wọ́pọ̀. Nítorí ìpínkiri aaye oofa oníṣọ̀kan jákèjádò ikanni oofa, ó dára fún àwọn ìtan elekitironi axisymmetric. Nínú abala yìí, a gbé ètò ìfojúsùn oofa oníṣọ̀kan kalẹ̀ fún ṣíṣe ìtọ́jú ìtajà gígùn ti àwọn ìtan pencil méjì. Nípa ṣíṣàyẹ̀wò pápá oofa àti àpò ìtan tí a ṣẹ̀dá, a gbé ètò ìfojúsùn kalẹ̀, a sì ṣe àyẹ̀wò ìṣòro ìfàmọ́ra. Gẹ́gẹ́ bí ìlànà ìtajà tí ó dúró ṣinṣin ti ìtan pencil kan ṣoṣo 18,19, a lè ṣírò iye pápá oofa Brillouin nípa lílo ìṣirò (2). Nínú ìwé yìí, a tún lo ìbáramu yìí láti ṣe ìṣirò aaye oofa ti ìtan pencil méjì tí a pín kiri ní ẹ̀gbẹ́. Ní ìbámu pẹ̀lú ibon elekitironi tí a ṣe nínú ìwé yìí, iye pápá oofa oníṣọ̀kan jẹ́ nǹkan bí 4000 Gs. Gẹ́gẹ́ bí Ìtọ́kasí 20, ìgbà 1.5-2 ni a sábà máa ń yan iye tí a ṣírò nínú àwọn àwòrán ìṣe.
Àwòrán 12 fi ìṣètò ètò pápá ìfojúsùn òògùn oníṣọ̀kan hàn. Apá búlúù náà ni oofa tí ó dúró ṣinṣin tí a fi sínú ìtọ́sọ́nà axial. Yíyan ohun èlò ni NdFeB tàbí FeCoNi. Àkójọpọ̀ Br tí a ṣètò nínú àwòṣe ìṣàpẹẹrẹ jẹ́ 1.3 T àti pé ìfàsímú náà jẹ́ 1.05. Láti rí i dájú pé ìtagbara ìtagbara náà dúró ṣinṣin nínú gbogbo iyika náà, a kọ́kọ́ ṣètò gígùn oofa náà sí 70 mm. Ní àfikún, ìwọ̀n oofa náà ní ìtọ́sọ́nà x pinnu bóyá aaye oofa ìyípadà nínú ikanni oofa náà jẹ́ déédé, èyí tí ó béèrè pé kí ìwọ̀n ní ìtọ́sọ́nà x kò le kéré jù. Ní àkókò kan náà, ní gbígbéye iye owó àti ìwọ̀n gbogbo ọpọn náà yẹ̀ wò, ìwọ̀n oofa náà kò gbọdọ̀ tóbi jù. Nítorí náà, a kọ́kọ́ ṣètò oofa náà sí 150 mm × 150 mm × 70 mm. Ní àkókò kan náà, láti rí i dájú pé gbogbo iyika ìgbì díẹ̀díẹ̀ ni a lè gbé sínú ètò ìfojúsùn, a ti ṣètò ijinna láàrín oofa náà sí 20mm.
Ní ọdún 2015, Purna Chandra Panda21 dámọ̀ràn ohun èlò ìpìlẹ̀ kan pẹ̀lú ihò tuntun kan nínú ètò ìfọkànsí mágnẹ́ẹ̀tì kan, èyí tí ó lè dín ìwọ̀n ìṣàn omi sí katódì àti pápá mágnẹ́ẹ̀tì tí ó ń jáde ní ihò ohun èlò ìpìlẹ̀ náà kù. Nínú ìwé yìí, a fi ìpìlẹ̀ kan kún ohun èlò ìpìlẹ̀ náà. A kọ́kọ́ ṣètò ìwọ̀n ohun èlò ìpìlẹ̀ náà sí 1.5mm, gíga àti fífẹ̀ àwọn ìgbésẹ̀ mẹ́ta náà jẹ́ 0.5mm, àti ìjìnnà láàrín àwọn ihò ohun èlò ìpìlẹ̀ náà jẹ́ 2mm, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 13.
Àwòrán 14a fi ìpínkiri pápá oofa axial hàn ní àárín ìlà àwọn ìtan elektroni méjì náà. A lè rí i pé agbára pápá oofa lórí àwọn ìtan elektroni méjì náà dọ́gba. Iye pápá oofa jẹ́ nǹkan bí 6000 Gs, èyí tí ó jẹ́ ìlọ́po 1.5 pápá Brillouin ti ìmọ̀ láti mú kí ìgbésẹ̀ àti ìfọkànsí pọ̀ sí i. Ní àkókò kan náà, pápá oofa ní cathode fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ 0, èyí tí ó fihàn pé apá ọpá náà ní ipa rere lórí dídènà jíjìn oofa. Àwòrán 14b fi ìpínkiri pápá oofa transverse hàn Nípasẹ̀ ìtọ́sọ́nà z ní etí òkè àwọn ìtan elektroni méjì náà. A lè rí i pé pápá oofa transverse kéré sí 200 Gs ní ihò ìtan elektroni nìkan, nígbà tí ó wà ní àyíká ìgbì onírìn àjò díẹ̀díẹ̀, pápá oofa transverse fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ òdo, èyí tí ó fihàn pé ipa pápá oofa transverse lórí ìtan elektroni kò ṣe pàtàkì. Láti dènà ìkúnra oofa ti àwọn ìtan elektroni méjì, ó pọndandan láti kẹ́kọ̀ọ́ agbára pápá oofa nínú àwọn ìtan elektroni náà. Àwòrán 14c fi ìníyelórí pípé ti ìpínkiri pápá oofa nínú ìtan elektroni náà hàn. A lè rí i pé ìníyelórí pípé ti Agbára pápá oofa naa kere ju 1.2T lọ, eyi ti o fihan pe kikun oofa ti apakan ọpá naa kii yoo waye.
Pínpín agbára pápá oofa fún Br = 1.3 T.(a) Pínpín pápá axial.(b) Pínpín pápá ìta Nípasẹ̀ ìtọ́sọ́nà z.(c) Iye pípé ti ìpínkiri pápá láàrín apá òpó.
Ní ìbámu pẹ̀lú module CST PS, a ṣe àtúnṣe sí ipò axial relation ti ibon beam dual àti ètò ìfọkànsí. Gẹ́gẹ́ bí Ref. 9 àti àwọn àgbéyẹ̀wò, ibi tí ó dára jùlọ ni ibi tí anode piece náà bo apá polu náà kúrò ní oofa. Síbẹ̀síbẹ̀, a rí i pé tí a bá ṣètò remanence sí 1.3T, transmittance ti electron beam kò le dé 99%. Nípa mímú remanence pọ̀ sí 1.4 T, a ó mú pápá oofa tí ó dojúkọ pọ̀ sí 6500 Gs. Àwọn ọ̀nà ìtasánsán lórí àwọn xoz àti yoz planes hàn ní Àwòrán 15. A lè rí i pé straight náà ní transmission tó dára, ìyípadà kékeré, àti ijinna transmission tó ju 45mm lọ.
Àwọn ipa ọ̀nà ìtẹ̀sí méjì tí a fi ṣe ìtẹ̀sí lábẹ́ ètò mágnẹ́ẹ̀tì kan tí ó jọra pẹ̀lú Br = 1.4 T.(a) xoz plane.(b) yoz aircraft.
Àwòrán 16 fi ààlà ìkọlù ìbílẹ̀ hàn ní àwọn ipò ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ sí cathode. A lè rí i pé a ṣe àkóso ìrísí apá ìbílẹ̀ nínú ètò ìfojúsùn dáadáa, àti pé ìwọ̀n apá náà kò yípadà púpọ̀. Àwòrán 17 fi àwọn àpò ìbílẹ̀ hàn ní àwọn ìtọ́sọ́nà x àti y, lẹ́sẹẹsẹ. A lè rí i pé ìyípadà ìbílẹ̀ ní àwọn ìtọ́sọ́nà méjèèjì kéré gan-an. Àwòrán 18 fi àwọn àbájáde ìṣàpẹẹrẹ ti ìbílẹ̀ ìbílẹ̀ hàn. Àwọn àbájáde fihàn pé ìbílẹ̀ náà jẹ́ nǹkan bí 2 × 80 mA, èyí tí ó bá iye ìṣirò mu nínú àwòrán ìbọn elekitironi.
Apá ìkọlé ìtànṣán oníná elektroniki (pẹ̀lú ètò ìfojúsùn) ní àwọn ipò ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ sí cathode.
Ní gbígbé àwọn ìṣòro bíi àṣìṣe ìṣọ̀kan, ìyípadà fóltéèjì, àti àwọn ìyípadà nínú agbára pápá oofa nínú àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́, ó ṣe pàtàkì láti ṣàyẹ̀wò ìmọ̀lára ètò ìfọkànsí. Nítorí pé àlàfo wà láàrín ohun anode àti ohun èlò polu nínú ìṣiṣẹ́ gidi, àlàfo yìí gbọ́dọ̀ wà nínú ìṣàfihàn náà. A ṣètò iye àlàfo sí 0.2 mm àti Àwòrán 19a fi àpò ìbòrí àti ìṣàn iná hàn ní ìtọ́sọ́nà y. Àbájáde yìí fihàn pé ìyípadà nínú àpò ìbòrí kò ṣe pàtàkì àti pé ìṣàn iná kò yípadà rárá. Nítorí náà, ètò náà kò ní ìmọ̀lára sí àwọn àṣìṣe ìṣọ̀kan. Fún ìyípadà fóltéèjì ìwakọ̀, a ṣètò ìwọ̀n àṣìṣe sí ±0.5 kV. Àwòrán 19b fi àwọn àbájáde ìṣàfiwé hàn. A lè rí i pé ìyípadà fóltéèjì kò ní ipa púpọ̀ lórí àpò ìbòrí náà. A ṣètò ìwọ̀n àṣìṣe láti -0.02 sí +0.03 T fún àwọn ìyípadà nínú agbára pápá oofa. Àwọn àbájáde ìṣàfiwéra ni a fihàn nínú Àwòrán 20. A lè rí i pé àpò ìbòrí kò yípadà rárá, èyí tí ó túmọ̀ sí pé gbogbo EOS kò ní ìmọ̀lára sí àwọn ìyípadà nínú agbára pápá oofa.
Àpò ìró àti ìṣàn omi ń yọrí sí lábẹ́ ètò ìfojúsùn oofa kan náà.(a) Ìfaradà ìṣàpọ̀ jẹ́ 0.2 mm.(b) Ìyípadà folti ìwakọ̀ jẹ́ ±0.5 kV.
Àpò ìbílẹ̀ lábẹ́ ètò ìfojúsùn oofa oníṣọ̀kan pẹ̀lú àwọn ìyípadà agbára pápá oofa axial tí ó wà láti 0.63 sí 0.68 T.
Láti rí i dájú pé ètò ìfọkànsí tí a ṣe nínú ìwé yìí lè bá HFS mu, ó ṣe pàtàkì láti so ètò ìfọkànsí àti HFS pọ̀ fún ìwádìí. Àwòrán 21 fi àfiwé àwọn àpò ìbòrí pẹ̀lú àti láìsí HFS tí a kó. Àwọn àbájáde fihàn pé àpò ìbòrí kò yípadà púpọ̀ nígbà tí gbogbo HFS bá kún. Nítorí náà, ètò ìfọkànsí yẹ fún HFS tube ìgbì tí ń rìnrìn àjò ti a ṣe lókè yìí.
Láti fìdí òtítọ́ EOS tí a dábàá nínú Apá Kẹta múlẹ̀ àti láti ṣe ìwádìí nípa iṣẹ́ 220 GHz SDV-TWT, a ṣe àfarawé 3D-PIC ti ìbáṣepọ̀ beam-wave. Nítorí àwọn ìdíwọ́ sọ́fítíwọ́ọ̀kì àfarawé, a kò le fi gbogbo EOS kún HFS. Nítorí náà, a fi ojú tí ó ń jáde pẹ̀lú ìwọ̀n 0.13mm àti ìjìnnà láàrín àwọn ojú méjì ti 0.31mm rọ́pò ibọn elekitironi náà, àwọn pàrámítà kan náà gẹ́gẹ́ bí ibon elekitironi tí a ṣe lókè yìí. Nítorí àìfarawé àti ìdúróṣinṣin tí ó dára ti EOS, a le ṣe àtúnṣe foliteji ìwakọ̀ dáadáa láti ṣe àṣeyọrí agbára ìjáde tí ó dára jùlọ nínú àfarawé PIC. Àwọn àbájáde àfarawé fihàn pé a le gba agbára ìjáde tí ó kún àti èrè ní foliteji ìwakọ̀ ti 20.6 kV, ìṣàn iná ti 2 × 80 mA (603 A/cm2), àti agbára ìtẹ̀wọlé ti 0.05 W.
Láti lè gba àmì ìjáde tó dára jùlọ, iye àwọn ìyípo náà tún nílò láti ṣe àtúnṣe. Agbára ìjáde tó dára jùlọ ni a máa rí nígbà tí iye àwọn ìpele méjì bá jẹ́ ìyípo 42 + 48, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 22a.A A mú àmì ìtẹ̀síwájú 0.05 W pọ̀ sí 314 W pẹ̀lú èrè 38 dB. Ìwọ̀n agbára ìjáde tí Fast Fourier Transform (FFT) rí gbà jẹ́ mímọ́, ó sì ga ní 220 GHz. Àwòrán 22b fi ìpínkiri ipò axial ti agbára elekitironi hàn nínú SWS, pẹ̀lú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn elekitironi tí wọ́n ń pàdánù agbára. Àbájáde yìí fihàn pé SDV-SW le yí agbára kinetic ti elekitironi padà sí àwọn àmì RF, nípa bẹ́ẹ̀ a ṣe àṣeyọrí àmì ìjáde.
Àmì ìjáde SDV-SW ní 220 GHz.(a) Agbára ìjáde pẹ̀lú ìpele tí a fi kún un.(b) Pínpín agbára àwọn elekitironi pẹ̀lú ìró itanna ní ìparí SWS inset.
Àwòrán 23 fi agbára ìjáde àti èrè SDV-TWT oní-méjì hàn. A lè mú iṣẹ́ ìjáde sunwọ̀n síi nípa gbígbà àwọn ìgbòkègbodò láti 200 sí 275 GHz àti ṣíṣe àtúnṣe folti awakọ. Àbájáde yìí fihàn pé bandwidth 3-dB le bo 205 sí 275 GHz, èyí tí ó túmọ̀ sí wípé iṣẹ́ bandwidth oní-méjì le fẹ̀ sí bandwidth iṣiṣẹ́ gidigidi.
Sibẹsibẹ, gẹgẹbi Fig. 2a, a mọ pe band iduro kan wa laarin awọn ipo odd ati even, eyiti o le ja si awọn oscillations ti a ko fẹ. Nitorinaa, iduroṣinṣin iṣẹ ni ayika awọn iduro nilo lati ṣe iwadi. Awọn aworan 24a-c jẹ awọn abajade simulation 20 ns ni 265.3 GHz, 265.35 GHz, ati 265.4 GHz, lẹsẹsẹ. A le rii pe botilẹjẹpe awọn abajade simulation ni awọn iyipada diẹ, agbarajade jẹ iduroṣinṣin diẹ. A tun fihan awọn spectrum ni Fig. 24 lẹsẹsẹ, spectrum jẹ mimọ. Awọn abajade wọnyi fihan pe ko si isọdi-ara-ẹni nitosi band iduro.
Ṣíṣe àti wíwọ̀n ṣe pàtàkì láti fìdí òtítọ́ gbogbo HFS múlẹ̀. Nínú apá yìí, a fi ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣàkóso nọ́mbà kọ̀ǹpútà (CNC) ṣe HFS pẹ̀lú ìwọ̀n irinṣẹ́ tí ó jẹ́ 0.1 mm àti ìṣedéédé ẹ̀rọ tí ó jẹ́ 10 μm. Ohun èlò fún ìṣètò ìgbóná-gíga ni a pèsè nípasẹ̀ bàbà tí kò ní oxygen (OFHC). Àwòrán 25a fi ìṣètò tí a ṣe hàn. Gbogbo ìṣètò náà ní gígùn 66.00 mm, fífẹ̀ 20.00 mm àti gíga 8.66 mm. Àwọn ihò pin mẹ́jọ ni a pín káàkiri ìṣètò náà. Àwòrán 25b fi ìṣètò náà hàn nípa ṣíṣàyẹ̀wò electron microscopy (SEM). Àwọn abẹ́ ìṣètò yìí ni a ṣe ní ìbámu pẹ̀lú ara wọn, wọ́n sì ní ìrísí ojú ilẹ̀ tí ó dára. Lẹ́yìn ìwọ̀n tí ó péye, àṣìṣe ìṣètò gbogbogbòò kéré sí 5%, àti ìrísí ojú ilẹ̀ náà jẹ́ nǹkan bí 0.4 μm. Ìṣètò ẹ̀rọ náà bá àwọn ohun tí a béèrè fún ìṣètò àti ìṣedéédé mu.
Àwòrán 26 fi àfiwéra láàrín àwọn àbájáde ìdánwò gidi àti àwọn ìṣe ìgbésẹ̀ ìgbésẹ̀ ìgbésẹ̀ hàn. Ìbùdó 1 àti Ìbùdó 2 ní Àwòrán 26a bá àwọn ibùdó ìtẹ̀wọlé àti ìjáde ti HFS mu, lẹ́sẹẹsẹ, wọ́n sì dọ́gba pẹ̀lú Ìbùdó 1 àti Ìbùdó 4 ní Àwòrán 3. Àwọn àbájáde ìwọ̀n gidi ti S11 dára díẹ̀ ju àwọn àbájáde ìgbésẹ̀ lọ. Ní àkókò kan náà, àwọn àbájáde tí a wọ̀n ti S21 burú díẹ̀. Ìdí rẹ̀ lè jẹ́ pé agbára ìṣiṣẹ́ ohun èlò tí a ṣètò nínú ìgbésẹ̀ ìgbésẹ̀ náà ga jù àti pé ìrísí ojú ilẹ̀ lẹ́yìn iṣẹ́ ṣíṣe gangan kò dára. Ní gbogbogbòò, àwọn àbájáde tí a wọ̀n náà bá àwọn àbájáde ìgbésẹ̀ mu, àti pé ìpele ìgbésẹ̀ náà bá ohun tí a béèrè fún mu ti 70 GHz, èyí tí ó ń fìdí ìṣeéṣe àti ìtọ́sọ́nà SDV-TWT onípele méjì tí a dámọ̀ràn. Nítorí náà, pẹ̀lú ìlànà ìṣelọ́pọ́ gidi àti àwọn àbájáde ìdánwò, a lè lo àwòrán SDV-TWT onípele méjì tí ó ultra-broadband tí a dámọ̀ràn nínú ìwé yìí fún ṣíṣe àti lílò lẹ́yìn náà.
Nínú ìwé yìí, a gbé àwòrán tí ó kún rẹ́rẹ́ kalẹ̀ nípa ìpínkiri planar 220 GHz dual-beam SDV-TWT. Àpapọ̀ iṣẹ́ onípele méjì àti ìtara onípele méjì mú kí bandwidth iṣiṣẹ́ àti agbára ìjáde pọ̀ sí i. A tún ṣe ìdánwò ìṣẹ̀dá àti ìdánwò tútù láti fìdí òtítọ́ gbogbo HFS múlẹ̀. Àwọn àbájáde ìwọ̀n gidi bá àwọn àbájáde ìṣàpẹẹrẹ mu. Fún EOS onípele méjì tí a ṣe, a ti lo apá ìbòjú àti àwọn elektrodu ìṣàkóso papọ̀ láti ṣe ìpele onípele méjì. Lábẹ́ pápá oofa tí a ṣe àgbékalẹ̀, a lè gbé ìpele elektronu náà káàkiri ní ọ̀nà jíjìn pẹ̀lú ìrísí rere. Ní ọjọ́ iwájú, a ó ṣe iṣẹ́dá àti ìdánwò EOS, a ó sì ṣe ìdánwò ooru ti gbogbo TWT pẹ̀lú. Ètò apẹẹrẹ SDV-TWT yìí tí a dámọ̀ràn nínú ìwé yìí para pọ̀ mọ́ ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ plane tó ti pẹ́ lọ́wọ́lọ́wọ́, ó sì fi agbára ńlá hàn nínú àwọn àmì iṣẹ́ àti ṣíṣe àti ìṣọ̀kan. Nítorí náà, ìwé yìí gbàgbọ́ pé ìṣètò planar náà ṣeé ṣe kí ó di àṣà ìdàgbàsókè àwọn ẹ̀rọ itanna vacuum nínú band terahertz.
Pupọ julọ ninu awọn data aise ati awọn awoṣe itupalẹ ninu iwadi yii ni a ti fi kun ninu iwe yii. A le gba awọn alaye miiran ti o yẹ lati ọdọ onkọwe ti o baamu nigbati o ba beere fun ni deede.
Gamzina, D. àti àwọn ẹlòmíràn. Ìṣiṣẹ́ ẹ̀rọ CNC Nanoscale ti sub-terahertz vacuum electronics. IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. àti Paoloni, C. Ìṣẹ̀dá àwọn atukọ̀ ìgbìmọ̀ abẹ́-terahertz UV-LIGA nípa lílo àwọn atukọ̀ ìgbìmọ̀ abẹ́-terahertz onípele púpọ̀ SU-8. J. Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS àti àwọn ẹlòmíràn. 2017 THZ technology map.J. Physics.D láti lò.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Ìdènà tó lágbára ti ìtànkálẹ̀ ìgbì omi plasmonic nípasẹ̀ àwọn waveguides oní-ẹ̀rọ méjì tí wọ́n ń pè ní ultra-broadband.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (2008).
Baig, A. àti àwọn ẹlòmíràn. Iṣẹ́ Amplifier Túbù Ìrìnàjò 220-GHz ti Nano CNC tí a fi ẹ̀rọ ṣe. IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ. Ṣíṣe ìwádìí àìdúróṣinṣin diocotron ti àwọn ìtànṣán oní-ẹ̀rọ oní-ẹ̀rọ oní-ẹ̀rọ oní-ẹ̀rọ oní-ẹ̀rọ oní-ẹ̀rọ oní-ẹ̀rọ oní-ẹ̀rọ oní-ẹ̀rọ oní-ẹ̀rọ nípa lílo ìlànà àwòṣe omi tútù macroscopic. Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/104101 (2011).
Galdetskiy, AV lórí àǹfààní láti mú kí ìwọ̀n ìpele pọ̀ sí i nípa ṣíṣe àgbékalẹ̀ ìpele ìpele ìpele ìpele nínú klystron onípele púpọ̀. Nínú ìpàdé àgbáyé IEEE 12th lórí Ẹ̀rọ Ìmúdàgba Ẹ̀rọ, Bangalore, India, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2011.5747003 (2011).
Nguyen, CJ àti àwọn ẹlòmíràn. Apẹẹrẹ àwọn ibọn elekitironi mẹ́ta pẹ̀lú ìpínkiri ìlà tóóró tí ó pín sí wẹ́wẹ́ nínú ọ̀pá ìgbì omi onígun méjì tí a fi ìpele W ṣe [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 pín ètò opitika elekitironi oni-beam mẹta pẹlu ipinya ina tinrin fun ipo ipilẹ W-band TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Ìwádìí lórí Ọpọn Ìrìn Àjò Onírúurú Abẹ́lé Méjì pẹ̀lú Àwọn Ìwọ̀n Ìgbì Mílímítà-Ìgbì 20-22 (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Kẹ́kọ̀ọ́ lórí ìdúróṣinṣin ìbáṣepọ̀ ìgbì ìtànṣán-ìgbì ìtànṣán ti ọ̀pá ìgbì ìtànṣán-ìgbì G tí a sopọ̀ mọ́ ara wọn. 2018 Àpérò Àgbáyé 43rd lórí Infrared Millimeter àti Terahertz Waves, Nagoya.8510263, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).