Շնորհակալություն Nature.com այցելելու համար: Բրաուզերի տարբերակը, որը դուք օգտագործում եք, սահմանափակ աջակցություն ունի CSS-ին: Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել թարմացված դիտարկիչ (կամ անջատել համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում): Մինչդեռ շարունակական աջակցությունն ապահովելու համար մենք կայքը կցուցադրենք առանց ոճերի և JavaScript-ի:
Այս փաստաթղթում նախագծված և ստուգված է 220 ԳՀց լայնաշերտ, բարձր հզորությամբ, երկկողմանի շեղբերով շրջող ալիքային խողովակ: Նախ, առաջարկվում է հարթ երկփնջի աստիճանական երկշեղբով դանդաղ ալիքային կառուցվածք: Օգտագործելով երկռեժիմ գործառնական սխեմա, փոխանցման գործունակությունը և թողունակությունը գրեթե կրկնապատկվում են մեկ հզորության պահանջներից: շրջող ալիքի խողովակի կայունությունը, նախագծված է կրկնակի մատիտաձև էլեկտրոնային օպտիկական համակարգ, շարժիչ լարումը 20~21 կՎ է, իսկ հոսանքը՝ 2 × 80 մԱ: Դիզայնի նպատակները: Կրկնակի ճառագայթային ատրճանակում դիմակի մասի և կառավարման էլեկտրոդի օգտագործմամբ՝ երկու մատիտի ճառագայթները կարող են կենտրոնանալ 8 և 0 խտության կենտրոնի երկայնքով: Կայունությունը լավ է: Օպտիմիզացված է նաև միասնական մագնիսական կենտրոնացման համակարգը: Հարթ երկակի էլեկտրոնային փնջի կայուն փոխանցման հեռավորությունը կարող է հասնել 45 մմ-ի, իսկ կիզակետման մագնիսական դաշտը 0,6 Տ է, ինչը բավարար է ամբողջ բարձր հաճախականության համակարգը (HFS) ծածկելու համար: Այնուհետև ստուգելու համար էլեկտրոն-օպտիկական համակարգի գործածությունը և դանդաղ ալիքի կառուցվածքի կատարումը: որ ճառագայթների փոխազդեցության համակարգը կարող է հասնել 220 ԳՀց հաճախականությամբ մոտ 310 Վտ առավելագույն հզորության, ճառագայթի օպտիմիզացված լարումը 20,6 կՎ է, ճառագայթի հոսանքը՝ 2 × 80 մԱ, հզորությունը՝ 38 դԲ, իսկ 3-դԲ թողունակությունը գերազանցում է մոտ 370-ից բարձր GHz-ի բարձր կառուցվածքը։ ստուգեք HFS-ի կատարումը, և արդյունքները ցույց են տալիս, որ թողունակությունը և փոխանցման բնութագրերը լավ համընկնում են սիմուլյացիայի արդյունքների հետ: Հետևաբար, այս հոդվածում առաջարկվող սխեման ակնկալվում է զարգացնել բարձր հզորության, գերլայնաշերտ տերահերց-շերտավոր ճառագայթման աղբյուրներ՝ ապագա կիրառման համար:
Որպես ավանդական վակուումային էլեկտրոնային սարք, շրջող ալիքի խողովակը (TWT) անփոխարինելի դեր է խաղում բազմաթիվ ծրագրերում, ինչպիսիք են բարձր լուծաչափի ռադարները, արբանյակային կապի համակարգերը և տիեզերական հետազոտությունը1,2,3: Այնուամենայնիվ, քանի որ գործառնական հաճախականությունը մտնում է տերահերցի գոտի, ավանդական զուգակցվող խոռոչի TWT-ն և պտուտակավոր TWT-ն, որոնք կապված են մարդկանց ցածր էներգիայի կարիքների հետ: և դժվար արտադրական գործընթացները: Հետևաբար, ինչպես համակողմանիորեն բարելավել THz ժապավենի կատարումը, շատ գիտահետազոտական ​​հաստատությունների համար շատ մտահոգիչ խնդիր է դարձել: Վերջին տարիներին նոր դանդաղ ալիքային կառույցները (SWS), ինչպիսիք են երկակի շեղբերով (SDV) կառույցները և ծալված ալիքատար (FW) ալիքատար (FW) կառուցվածքները, որոնք արժանացել են իրենց նախկին բնական հատակագծին հատուկ ուշադրության: պոտենցիալ: Այս կառուցվածքը առաջարկվել է UC-Davis-ի կողմից 20084թ.-ին: Հարթ կառուցվածքը կարող է հեշտությամբ ստեղծվել միկրո-նանո մշակման տեխնիկայի միջոցով, ինչպիսիք են համակարգչային թվային հսկողությունը (CNC) և UV-LIGA, ամբողջովին մետաղական փաթեթի կառուցվածքը կարող է ապահովել ավելի մեծ ջերմային հզորություն՝ ավելի բարձր ելքային հզորությամբ և շահույթով, իսկ ալիքի նման կառուցվածքը կարող է նաև ապահովել ավելի լայն աշխատանքային 20C ժամանակով: որ SDV-TWT-ն կարող է առաջացնել 100 Վտ-ից ավելի բարձր հզորության ելքեր և մոտ 14 ԳՀց թողունակության ազդանշաններ G-band5-ում: Այնուամենայնիվ, այս արդյունքները դեռևս ունեն բացեր, որոնք չեն կարող բավարարել տերահերցային տիրույթում բարձր հզորության և լայն թողունակության պահանջները: սխեման կարող է զգալիորեն բարելավել ճառագայթի հոսանքի կրող հզորությունը, դժվար է պահպանել հաղորդման երկար հեռավորություն՝ թերթային ճառագայթի էլեկտրոնային օպտիկական համակարգի (EOS) անկայունության պատճառով, և կա գերռեժիմի ճառագայթային թունել, որը կարող է նաև հանգեցնել ճառագայթի ինքնակարգավորմանը:– Գրգռում և տատանում 6,7: Բարձր ելքային հզորության, լայն թողունակության և THz TWT-ի լավ կայունության պահանջները բավարարելու համար սույն աշխատությունում առաջարկվում է երկփողանի SDV-SWS՝ երկռեժիմ գործարկմամբ: Այսինքն, գործառնական թողունակությունը մեծացնելու համար, երկակի ռեժիմով էներգիայի բաշխման պլանը առաջարկվում է այս կարգով բարձրացնելու համար: Օգտագործվում են նաև մատիտի ճառագայթներ: Ուղղահայաց չափերի սահմանափակման պատճառով մեկ մատիտի ճառագայթները համեմատաբար փոքր են: Եթե հոսանքի խտությունը չափազանց բարձր է, ճառագայթի հոսանքը պետք է կրճատվի, ինչը կհանգեցնի համեմատաբար ցածր ելքային հզորության: Ճառագայթների հոսանքը բարելավելու համար առաջացել է հարթ բաշխված բազմափառ EOS, որն օգտագործում է կողային պլանի կողային չափը: ելքային հզորությունը պահպանելով ճառագայթի բարձր ընդհանուր հոսանքը և փոքր հոսանքը մեկ ճառագայթի համար, ինչը կարող է խուսափել գերմոդայիկ ճառագայթային թունելավորումից՝ համեմատած թերթիկ սարքերի հետ: Հետևաբար, շահավետ է պահպանել շրջող ալիքի խողովակի կայունությունը: Նախորդ աշխատանքի հիման վրա այս փաստաթուղթը առաջարկում է G-շերտով միատեսակ մագնիսական դաշտը, որը կարող է մեծացնել կրկնակի մագնիսական դաշտը, որը կարող է մեծացնել կրկնակի մագնիսական ճառագայթը: տարածքը, դրանով իսկ մեծապես բարելավելով ելքային հզորությունը:
Այս փաստաթղթի կառուցվածքը հետևյալն է: Սկզբում նկարագրված են SWS բջիջների ձևավորումը պարամետրերով, ցրման բնութագրերի վերլուծությամբ և բարձր հաճախականության սիմուլյացիայի արդյունքներով: Այնուհետև, ըստ միավորի բջիջի կառուցվածքի, այս փաստաթղթում նախագծված է կրկնակի մատիտի ճառագայթ EOS և ճառագայթների փոխազդեցության համակարգը: Ներբջջային մասնիկների մոդելավորման արդյունքները ներկայացված են նաև ESDT-ի գործվածքների օգտագործման հնարավորությունը ստուգելու և ներկայացնելու համար: և սառը թեստի արդյունքները՝ ամբողջ HFS-ի ճիշտությունը ստուգելու համար: Վերջապես ամփոփեք:
Որպես TWT-ի ամենակարևոր բաղադրիչներից մեկը, դանդաղ ալիքի կառուցվածքի ցրման հատկությունները ցույց են տալիս, թե արդյոք էլեկտրոնի արագությունը համապատասխանում է SWS-ի փուլային արագությանը և, հետևաբար, մեծ ազդեցություն ունի ճառագայթ-ալիք փոխազդեցության վրա: Ամբողջ TWT-ի աշխատանքը բարելավելու համար նախագծված է փոխազդեցության բարելավված կառուցվածք: մեկ գրիչի ճառագայթը, կառուցվածքը ընդունում է կրկնակի գրիչի ճառագայթ՝ ելքային հզորությունը և շահագործման կայունությունը հետագայում բարելավելու համար:Միևնույն ժամանակ, աշխատանքային թողունակությունը մեծացնելու համար SWS-ի գործարկման համար առաջարկվել է երկակի ռեժիմ: SDV կառուցվածքի համաչափության շնորհիվ էլեկտրամագնիսական դաշտի ցրման հավասարման լուծումը կարելի է բաժանել կենտ և զույգ ռեժիմների: ction՝ դրանով իսկ ավելի բարելավելով աշխատանքային թողունակությունը:
Համաձայն հոսանքի պահանջների՝ ամբողջ խողովակը նախագծված է 20 կՎ շարժիչ լարմամբ և 2 × 80 մԱ կրկնակի ճառագայթային հոսանքով: Որպեսզի լարումը հնարավորինս սերտորեն համապատասխանի SDV-SWS-ի գործառնական թողունակությանը, մենք պետք է հաշվարկենք շրջանի երկարությունը p: Ճառագայթի լարման միջև կապը ցույց է տրված e1:1-ի և պարբերության միջև:
220 ԳՀց կենտրոնական հաճախականությամբ փուլային հերթափոխը դնելով 2,5 π-ի, p պարբերությունը կարող է հաշվարկվել 0,46 մմ: Նկար 2ա-ում ներկայացված են SWS միավորի բջջի ցրման հատկությունները: 20 կՎ ճառագայթային գիծը շատ լավ համընկնում է երկմոդալ կորի հետ: Համապատասխան հաճախականության տիրույթները կարող են հասնել 2520Hz-ի շուրջ 6520Gz-ի մոտ (620Gz–60Gz-ի մոտ): 5,4–280 ԳՀց (հավասար ռեժիմ) միջակայքերը: Նկար 2b-ը ցույց է տալիս միացման միջին դիմադրությունը, որը 0,6 Ω-ից մեծ է 210-ից մինչև 290 ԳՀց, ինչը ցույց է տալիս, որ հզոր փոխազդեցություններ կարող են առաջանալ աշխատանքային թողունակության մեջ:
ա) 20 կՎ էլեկտրոնային ճառագայթով երկռեժիմ SDV-SWS-ի ցրման բնութագրերը: բ) SDV դանդաղ ալիքի շղթայի փոխազդեցության դիմադրությունը.
Այնուամենայնիվ, կարևոր է նշել, որ կենտ և զույգ ռեժիմների միջև կա գոտու բացը, և մենք սովորաբար անվանում ենք այս ժապավենի բացը որպես կանգառի գոտի, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2ա-ում: Այս դանդաղ ալիքի կառուցվածքը կազմում է ընդամենը 0,1 ԳՀց: Դժվար է որոշել, թե արդյոք այս փոքր գոտու բացը տատանումներ է առաջացնում: Հետևաբար, կանգառի գոտու շուրջ գործողության կայունությունը կուսումնասիրվի հաջորդ PIC մոդելավորման բաժնում՝ վերլուծելու համար, թե արդյոք անցանկալի տատանումներ կարող են առաջանալ:
Ամբողջ HFS-ի մոդելը ներկայացված է Նկար 3-ում: Այն բաղկացած է SDV-SWS-ի երկու փուլից՝ միացված Bragg ռեֆլեկտորներով: Ռեֆլեկտորի գործառույթն է անջատել ազդանշանի փոխանցումը երկու փուլերի միջև, ճնշել ոչ աշխատանքային ռեժիմների տատանումները և արտացոլումը, ինչպիսիք են բարձր կարգի ռեժիմները, որոնք ստեղծվում են վերին և ստորին խողովակների միջև մեծ ազդեցությամբ: միջավայրում, SWS-ը WR-4 ստանդարտ ալիքատարին միացնելու համար օգտագործվում է նաև գծային կոնաձև կցորդիչ: Երկաստիճան կառուցվածքի փոխանցման գործակիցը չափվում է ժամանակի տիրույթի լուծիչով 3D սիմուլյացիայի ծրագրում: Հաշվի առնելով նյութի վրա տերահերցի գոտու փաստացի ազդեցությունը, վակուումային հաղորդունակության նյութը 20/1 սկզբնական իջեցված է մինչև 20 մմ 2.
Գծապատկեր 4-ը ցույց է տալիս HFS-ի փոխանցման արդյունքները գծային կոնաձև կցորդիչներով և առանց դրանց: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ հաղորդիչը փոքր ազդեցություն ունի ամբողջ HFS-ի փոխանցման արդյունավետության վրա: Ամբողջ համակարգի վերադարձի կորուստը (S11 < - 10 դԲ) և ներդրման կորուստը (S21 > - 5 դԲ) ցույց է տալիս, որ 207-280 Hz լայն տիրույթում Hz-280 G-ի ողջ համակարգի լավ բնութագրերը:
Որպես վակուումային էլեկտրոնային սարքերի էլեկտրաէներգիա2, էլեկտրոնային ճառագայթների շարժիչ լարումը Ua սկզբնապես սահմանված է 20 կՎ, երկու էլեկտրոնային ճառագայթների I հոսանքները երկուսն էլ 80 մԱ են, իսկ ճառագայթների տրամագիծը dw՝ 0,13 մմ։ 7, այսպիսով, էլեկտրոնային ճառագայթի ընթացիկ խտությունը 603 Ա/սմ2 է, իսկ կաթոդի ընթացիկ խտությունը՝ 86 Ա/սմ2, ինչը կարելի է ձեռք բերել կաթոդային նոր նյութերի միջոցով։ Ըստ դիզայնի տեսության 14, 15, 16, 17, կարելի է տիպիկ Pierce-ի եզակի նույնականացված էլեկտրոնային հրացանը։
Նկար 5-ը ցույց է տալիս ատրճանակի հորիզոնական և ուղղահայաց սխեմատիկ դիագրամները: Կարելի է տեսնել, որ էլեկտրոնային ատրճանակի պրոֆիլը x-ուղղությամբ գրեթե նույնական է սովորական թերթանման էլեկտրոնային ատրճանակի պրոֆիլին, մինչդեռ y-ուղղությամբ երկու էլեկտրոնային ճառագայթները մասամբ բաժանված են դիմակով: x0-5 մմ-ի դիրքերը՝ երկու =0-5 մմ: 0,155 մմ, y = 0 մմ, համապատասխանաբար: Համաձայն սեղմման հարաբերակցության և էլեկտրոնի ներարկման չափի նախագծման պահանջների, կաթոդի երկու մակերեսների չափերը որոշվում են 0,91 մմ × 0,13 մմ:
Որպեսզի յուրաքանչյուր էլեկտրոնային ճառագայթով ստացված կենտրոնացված էլեկտրական դաշտը x-ուղղությամբ սիմետրիկ դարձնի իր կենտրոնի նկատմամբ, այս փաստաթուղթը էլեկտրոնային ատրճանակի վրա կիրառում է հսկիչ էլեկտրոդ: Կիզակետային էլեկտրոդի և հսկիչ էլեկտրոդի լարումը դնելով −20 կՎ, իսկ անոդի լարումը մինչև 0 Վ, մենք կարող ենք ցույց տալ, որ ատրճանակը երևում է որպես երկակի գծով: որ արտանետվող էլեկտրոնները լավ սեղմելիություն ունեն y ուղղությամբ, և յուրաքանչյուր էլեկտրոնային ճառագայթ զուգակցվում է դեպի x-ուղղությունը իր համաչափության կենտրոնի երկայնքով, ինչը ցույց է տալիս, որ հսկիչ էլեկտրոդը հավասարակշռում է անհավասար էլեկտրական դաշտը, որն առաջանում է կենտրոնացման էլեկտրոդի կողմից:
Նկար 7-ը ցույց է տալիս ճառագայթի ծրարը x և y ուղղություններով: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ էլեկտրոնային փնջի պրոյեկցիայի հեռավորությունը x-ուղղությամբ տարբերվում է y-ուղղությունից: X-ի ուղղությամբ նետման հեռավորությունը մոտ 4 մմ է, իսկ y ուղղությամբ նետման հեռավորությունը մոտ է 7 մմ-ին: Հետևաբար, իրական նետման հեռավորությունը պետք է ընտրվի 4 մմ-ի և 7 մմ-ի միջև: .6 մմ կաթոդի մակերևույթից: Մենք կարող ենք տեսնել, որ խաչմերուկի ձևը ամենամոտն է ստանդարտ շրջանաձև էլեկտրոնային փնջին: Երկու էլեկտրոնային ճառագայթների միջև հեռավորությունը մոտ է նախագծված 0.31 մմ-ին, իսկ շառավիղը մոտ 0.13 մմ է, որը համապատասխանում է նախագծման պահանջներին: Նկար 9-ը ցույց է տալիս ճառագայթի սիմուլյացիայի արդյունքները: .
Հաշվի առնելով շարժիչ լարման տատանումները գործնական կիրառություններում, անհրաժեշտ է ուսումնասիրել այս մոդելի լարման զգայունությունը: 19,8 ~ 20,6 կՎ լարման միջակայքում ստացվում են հոսանքի և ճառագայթի հոսանքի ծրարները, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում և Նկար 1.10-ում և երևում է, որ էլեկտրոլորտի փոփոխությունը չի երևում 11-ի վրա էլեկտրականության փոփոխությունից: am ծրարով, իսկ էլեկտրոնային ճառագայթի հոսանքը փոխվում է միայն 0,74-ից մինչև 0,78 Ա: Հետևաբար, կարելի է համարել, որ այս հոդվածում նախագծված էլեկտրոնային ատրճանակը լավ զգայունություն ունի լարման նկատմամբ:
Շարժիչ լարման տատանումների ազդեցությունը x- և y-ուղղությամբ ճառագայթների ծրարների վրա:
Միատեսակ մագնիսական կենտրոնացման դաշտը մշտական ​​մագնիսական կենտրոնացման սովորական համակարգ է: Շնորհիվ մագնիսական դաշտի միատեսակ բաշխման ողջ ճառագայթի ալիքում, այն շատ հարմար է առանցքի համաչափ էլեկտրոնային ճառագայթների համար: Այս բաժնում առաջարկվում է կրկնակի մատիտի ճառագայթների հեռահար փոխանցումը պահպանելու համար միասնական մագնիսական կենտրոնացման համակարգ: Ուսումնասիրվել է: Համաձայն մեկ մատիտի ճառագայթի կայուն փոխանցման տեսության18,19, Բրիլուենի մագնիսական դաշտի արժեքը կարող է հաշվարկվել (2) հավասարմամբ: Այս հոդվածում մենք օգտագործում ենք նաև այս համարժեքությունը կողային բաշխված կրկնակի մատիտի ճառագայթի մագնիսական դաշտը գնահատելու համար: Այս թղթի մեջ նախագծված էլեկտրոնային ատրճանակի հետ համակցված, մագնիսական դաշտի հաշվարկված արժեքը A00 է:Գործնական նախագծերում սովորաբար ընտրվում է 20, հաշվարկված արժեքի 1,5-2 անգամ:
Նկար 12-ը ցույց է տալիս միասնական մագնիսական դաշտի կենտրոնացման դաշտի համակարգի կառուցվածքը: Կապույտ հատվածը մշտական ​​մագնիսն է, որը մագնիսացված է առանցքային ուղղությամբ: Նյութի ընտրությունը՝ NdFeB կամ FeCoNi: Մոդելավորման մոդելում Br-ի մնացորդությունը 1,3 Տ է, իսկ թափանցելիությունը՝ 1,05: Որպեսզի ապահովվի մագնիսի կայուն փոխանցումը մինչև մմ7 ճառագայթի սկզբնական չափը: x-ի ուղղությամբ մագնիսը որոշում է, թե արդյոք ճառագայթի ալիքում լայնակի մագնիսական դաշտը միատեսակ է, ինչը պահանջում է, որ x-ի ուղղությամբ չափը չի կարող շատ փոքր լինել: Միևնույն ժամանակ, հաշվի առնելով ամբողջ խողովակի արժեքը և քաշը, մագնիսի չափը չպետք է չափազանց մեծ լինի: Հետևաբար, մագնիսները սկզբում սահմանվում են 150 մմ × 150 մմ-ից մինչև 70 մմ, մինչև ամբողջ համակարգը կարող է դանդաղ լինել: , մագնիսների միջև հեռավորությունը սահմանվում է 20 մմ:
2015-ին Purna Chandra Panda21-ը առաջարկեց բևեռի կտոր նոր աստիճանավոր անցքով միատարր մագնիսական կենտրոնացման համակարգում, որը կարող է ավելի նվազեցնել հոսքի արտահոսքի մեծությունը դեպի կաթոդ և լայնակի մագնիսական դաշտը, որը առաջանում է բևեռի կտորի անցքում: մմ, երեք աստիճանների բարձրությունը և լայնությունը 0,5 մմ են, իսկ բևեռի կտորի անցքերի միջև հեռավորությունը 2 մմ է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 13-ում:
Նկար 14ա-ն ցույց է տալիս առանցքային մագնիսական դաշտի բաշխումը երկու էլեկտրոնային ճառագայթների կենտրոնական գծերի երկայնքով: Կարելի է տեսնել, որ երկու էլեկտրոնային ճառագայթների երկայնքով մագնիսական դաշտի ուժերը գրեթե հավասար են: Մագնիսական դաշտի արժեքը մոտ 6000 Gs է, ինչը 1,5 անգամ գերազանցում է տեսական Բրիլուինի դաշտը, որը մեծացնում է փոխանցումը և կենտրոնացումը, մագնիսական դաշտը միաժամանակ ունի 0: լավ ազդեցություն մագնիսական հոսքի արտահոսքի կանխման վրա: Նկար 14b-ը ցույց է տալիս լայնակի մագնիսական դաշտի բաշխումը Z ուղղությամբ երկու էլեկտրոնային փնջերի վերին եզրին: Կարելի է տեսնել, որ լայնակի մագնիսական դաշտը 200 Գ-ից պակաս է միայն բևեռային հատվածի անցքում, մինչդեռ դանդաղ ալիքում, մագնիսական դաշտի լայնակի ազդեցությունը գրեթե չի ապացուցում, որ մագնիսական դաշտի լայնակի ազդեցությունն է: Բևեռների մագնիսական հագեցվածությունը կանխելու համար անհրաժեշտ է ուսումնասիրել բևեռների ներսում մագնիսական դաշտի ուժը: Նկար 14c-ը ցույց է տալիս բևեռի ներսում մագնիսական դաշտի բաշխման բացարձակ արժեքը: Կարելի է տեսնել, որ մագնիսական դաշտի ուժգնության բացարձակ արժեքը 1,2 Տ-ից փոքր է, ինչը ցույց է տալիս, որ բևեռի մագնիսական հագեցվածությունը տեղի չի ունենա:
Մագնիսական դաշտի ուժի բաշխում Br = 1.3 T-ի համար։ (ա) դաշտի առանցքային բաշխում։ (բ) դաշտի կողային բաշխում Ըստ z ուղղությամբ։ (գ) դաշտի բաշխման բացարձակ արժեքը բևեռային հատվածում։
Ելնելով CST PS մոդուլից՝ օպտիմիզացված է երկփնջի ատրճանակի և կենտրոնացման համակարգի առանցքային հարաբերական դիրքը: Համաձայն Nr.9 և սիմուլյացիաներում, օպտիմալ տեղակայումն այն է, որտեղ անոդի կտորը համընկնում է բևեռի վրա մագնիսից հեռու: Այնուամենայնիվ, պարզվեց, որ եթե ռեմենենտությունը սահմանվեր 1.3 Տ, ապա էլեկտրոնային ճառագայթի հաղորդունակությունը չէր կարող հասնել 99%-ի: Նկար 15. Տեսանելի է, որ ճառագայթն ունի լավ փոխանցում, փոքր տատանումներ և 45 մմ-ից մեծ փոխանցման հեռավորություն:
Կրկնակի մատիտի ճառագայթների հետագծերը միատարր մագնիսական համակարգի տակ՝ Br = 1.4 T.(a) xoz հարթությամբ.(b) yoz ինքնաթիռ.
Նկար 16-ը ցույց է տալիս փնջի խաչմերուկը կաթոդից հեռու տարբեր դիրքերում: Տեսանելի է, որ կենտրոնացման համակարգում ճառագայթի հատվածի ձևը լավ պահպանված է, և հատվածի տրամագիծը շատ չի փոխվում: Նկար 17-ը ցույց է տալիս փնջի ծրարները համապատասխանաբար x և y ուղղություններով: Տեսանելի է, որ ճառագայթի տատանման արդյունքը շատ փոքր է 8 ուղղությամբ: ճառագայթի հոսանք: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ հոսանքը մոտ 2 × 80 մԱ է, որը համապատասխանում է էլեկտրոնային ատրճանակի նախագծման հաշվարկված արժեքին:
Էլեկտրոնային ճառագայթի խաչմերուկ (կենտրոնացման համակարգով) կաթոդից հեռու տարբեր դիրքերում:
Հաշվի առնելով մի շարք խնդիրներ, ինչպիսիք են հավաքման սխալները, լարման տատանումները և մագնիսական դաշտի ուժի փոփոխությունները գործնական մշակման կիրառություններում, անհրաժեշտ է վերլուծել կենտրոնացման համակարգի զգայունությունը: Քանի որ իրական մշակման ժամանակ անոդի և բևեռի միջև բաց կա, այս բացը պետք է սահմանվի սիմուլյացիայի մեջ: և ճառագայթի հոսանքը y ուղղությամբ: Այս արդյունքը ցույց է տալիս, որ ճառագայթի ծրարի փոփոխությունը էական չէ, և ճառագայթի հոսանքը գրեթե չի փոխվում: Հետևաբար, համակարգը անզգայուն է հավաքման սխալների նկատմամբ: Շարժիչ լարման տատանման համար սխալի միջակայքը դրված է ±0,5 կՎ: Նկար 19b-ը ցույց է տալիս, որ համեմատության էֆեկտը փոքր է: տիրույթը սահմանվում է -0,02-ից մինչև +0,03 Տ մագնիսական դաշտի ուժգնության փոփոխությունների համար: Համեմատության արդյունքները ներկայացված են Նկար 20-ում: Տեսանելի է, որ ճառագայթի ծրարը գրեթե չի փոխվում, ինչը նշանակում է, որ ամբողջ EOS-ը անզգայուն է մագնիսական դաշտի ուժգնության փոփոխությունների նկատմամբ:
Ճառագայթի ծրարը և հոսանքը ստացվում են միասնական մագնիսական կենտրոնացման համակարգի ներքո: ա) հավաքման հանդուրժողականությունը 0,2 մմ է: բ) շարժիչ լարման տատանումը ±0,5 կՎ է:
Ճառագայթի ծրարը միասնական մագնիսական կենտրոնացման համակարգի տակ՝ առանցքային մագնիսական դաշտի ուժգնության տատանումներով, որոնք տատանվում են 0,63-ից մինչև 0,68 Տ:
Որպեսզի ապահովվի, որ այս հոդվածում նախագծված կենտրոնացման համակարգը կարող է համընկնել HFS-ի հետ, անհրաժեշտ է համատեղել կենտրոնացման համակարգը և HFS-ը հետազոտության համար: Նկար 21-ը ցույց է տալիս HFS-ով և առանց բեռնված ճառագայթների ծրարների համեմատությունը: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ճառագայթի ծրարը շատ չի փոխվում, երբ ամբողջ HFS-ը բեռնված է: Հետևաբար, HFS-ի նախագծման համակարգը հարմար է վերը նշված HFS ալիքի համար:
III բաժնում առաջարկված EOS-ի ճիշտությունը ստուգելու և 220 ԳՀց SDV-TWT-ի կատարումը ուսումնասիրելու համար իրականացվել է ճառագայթ-ալիք փոխազդեցության 3D-PIC մոդելավորում: Մոդելավորման ծրագրային սահմանափակումների պատճառով մենք չկարողացանք ամբողջ EOS-ը ավելացնել HFS-ին: Հետևաբար, էլեկտրոնային ատրճանակը փոխարինվեց մակերևույթի30 մմ տրամագծով ատրճանակով: 0,31 մմ երկու մակերեսները, նույն պարամետրերը, ինչ վերը նախագծված էլեկտրոնային ատրճանակը: EOS-ի անզգայունության և լավ կայունության շնորհիվ, շարժիչ լարումը կարող է պատշաճ կերպով օպտիմիզացվել PIC մոդելավորման մեջ լավագույն ելքային հզորությունը ձեռք բերելու համար: Մոդելավորման արդյունքները ցույց են տալիս, որ հագեցած ելքային հզորությունը և ավելացումը կարող են ստացվել 2A × 0.6 մ շարժիչ հոսանքի դեպքում (կ2A × 00 վոլտ) 3 A/cm2), իսկ մուտքային հզորությունը 0,05 Վտ:
Լավագույն ելքային ազդանշան ստանալու համար անհրաժեշտ է օպտիմիզացնել նաև ցիկլերի քանակը: Լավագույն ելքային հզորությունը ձեռք է բերվում, երբ երկու փուլերի թիվը 42 + 48 ցիկլ է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 22ա-ում: 0,05 Վտ մուտքային ազդանշանն ուժեղացվում է մինչև 314 Վտ՝ 38 դԲ հզորությամբ, FFT-ի ելքային հզորությամբ ստացվում է ֆորումի ձևաչափով: 220 ԳՀց հաճախականությամբ: Նկար 22b-ը ցույց է տալիս էլեկտրոնների էներգիայի առանցքային դիրքի բաշխումը SWS-ում, ընդ որում էլեկտրոնների մեծ մասը կորցնում է էներգիա: Այս արդյունքը ցույց է տալիս, որ SDV-SWS-ը կարող է էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան վերածել ՌԴ ազդանշանների՝ դրանով իսկ իրականացնելով ազդանշանի ուժեղացում:
SDV-SWS ելքային ազդանշան 220 ԳՀց հաճախականությամբ։ (ա) Ելքային հզորություն՝ ներառված սպեկտրով։ (բ) Էլեկտրոնների էներգիայի բաշխում SWS ներդիրի վերջում գտնվող էլեկտրոնային ճառագայթով։
Նկար 23-ը ցույց է տալիս ելքային հզորության թողունակությունը և երկռեժիմ երկփնջի SDV-TWT-ի ելքային հզորությունը: Ելքի կատարումը կարող է հետագայում բարելավվել՝ 200-ից մինչև 275 ԳՀց հաճախականություններն անցնելու և շարժիչի լարման օպտիմալացման միջոցով: պարզապես ընդլայնել գործառնական թողունակությունը:
Այնուամենայնիվ, համաձայն Նկ. 2ա-ի, մենք գիտենք, որ կենտ և զույգ ռեժիմների միջև կա կանգառի գոտի, որը կարող է հանգեցնել անցանկալի տատանումների: Հետևաբար, կանգառների շուրջ աշխատանքի կայունությունը պետք է ուսումնասիրվի: Նկարները 24a-c-ն 20 ns մոդելավորման արդյունքներն են 265.3 ԳՀց, 265 ԳՀց, GHz, 265.35 և համապատասխանաբար երևալ: Թեև մոդելավորման արդյունքներն ունեն որոշ տատանումներ, ելքային հզորությունը համեմատաբար կայուն է: Սպեկտրը ներկայացված է նաև Նկար 24-ում, համապատասխանաբար, սպեկտրը մաքուր է: Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ կանգառի մոտակայքում չկա ինքնատատանում:
Ամբողջ HFS-ի ճիշտությունը ստուգելու համար անհրաժեշտ է պատրաստել և չափել: Այս մասում HFS-ն արտադրվում է համակարգչային թվային կառավարման (CNC) տեխնոլոգիայի միջոցով՝ գործիքի տրամագիծը 0,1 մմ և մշակման ճշգրտությունը 10 մկմ: Բարձր հաճախականության կառուցվածքի նյութը տրամադրվում է թթվածնազերծ գործվածքի բարձր երկարությամբ: 66,00 մմ, լայնությունը՝ 20,00 մմ և բարձրությունը՝ 8,66 մմ: Կառույցի շուրջը բաշխված են ութ փին անցք: Նկար 25b-ը ցույց է տալիս կառուցվածքը սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով (SEM): Այս կառուցվածքի շեղբերները հավասարաչափ արտադրված են և ունեն մակերեսի լավ կոշտություն: Ճշգրիտ չափումից հետո, ընդհանուր մակերեսի սխալը 0,5% է, իսկ ընդհանուր մակերևույթը 4% է: ning կառուցվածքը համապատասխանում է նախագծման և ճշգրտության պահանջներին:
Նկար 26-ը ցույց է տալիս իրական փորձարկման արդյունքների և փոխանցման սիմուլյացիաների համեմատությունը: Նկար 26a-ի 1-ին և 2-րդ նավահանգիստը համապատասխանում են HFS-ի մուտքային և ելքային պորտերին և համարժեք են Նկար 3-ի պորտ 1-ին և 4-ին: լինի, որ սիմուլյացիայի մեջ սահմանված նյութի հաղորդունակությունը չափազանց բարձր է, իսկ մակերևույթի կոշտությունը փաստացի մշակումից հետո վատ է: Ընդհանուր առմամբ, չափված արդյունքները լավ համընկնում են սիմուլյացիայի արդյունքների հետ, և փոխանցման թողունակությունը բավարարում է 70 ԳՀց պահանջին, որը ստուգում է առաջարկվող կրկնակի ռեժիմի գործընթացի իրագործելիությունը և ճշգրտությունը: Այս հոդվածում առաջարկված երկփնջի SDV-TWT դիզայնը կարող է օգտագործվել հետագա արտադրության և կիրառման համար:
Այս փաստաթղթում ներկայացված է 220 ԳՀց երկփառանի SDV-TWT հարթ բաշխման մանրամասն նախագիծ: Երկռեժիմի շահագործման և երկփնջի գրգռման համադրությունը հետագայում մեծացնում է գործառնական թողունակությունը և ելքային հզորությունը: Պատրաստման և սառը փորձարկումն իրականացվում է նաև ամբողջ HFS-ի ճիշտությունը ստուգելու համար:Փաստացի չափման արդյունքները լավ համընկնում են սիմուլյացիայի արդյունքների հետ: Նախագծված երկփնջի EOS-ի համար դիմակ հատվածը և հսկիչ էլեկտրոդները միասին օգտագործվել են երկու մատիտով ճառագայթ արտադրելու համար: Նախագծված միասնական կենտրոնացող մագնիսական դաշտի ներքո էլեկտրոնային ճառագայթը կարող է կայուն կերպով փոխանցվել երկար հեռավորությունների վրա լավ ձևով: Այս փաստաթղթում առաջարկված սխեման ամբողջությամբ համատեղում է ընթացիկ հասուն հարթության մշակման տեխնոլոգիան և ցույց է տալիս մեծ ներուժ կատարողականության ցուցանիշների, մշակման և հավաքման մեջ: Հետևաբար, այս փաստաթուղթը կարծում է, որ հարթ կառուցվածքը, ամենայն հավանականությամբ, կդառնա տերահերցային գոտում վակուումային էլեկտրոնային սարքերի զարգացման միտում:
Այս հետազոտության չմշակված տվյալների և վերլուծական մոդելների մեծ մասը ներառվել են այս փաստաթղթում: Լրացուցիչ համապատասխան տեղեկատվություն կարելի է ստանալ համապատասխան հեղինակից ողջամիտ պահանջով:
Gamzina, D. et al. Nanoscale CNC մեքենայացում ենթատերահերցային վակուումային էլեկտրոնիկայի.IEEE Trans.electronic սարքեր.63, 4067–4073 (2016):
Malekabadi, A. and Paoloni, C. UV-LIGA microfabrication of subterahertz waveguides using multilayer SU-8 photoresist.J.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016 թ.):
Dhillon, SS et al.2017 THz տեխնոլոգիական ճանապարհային քարտեզ.J.Physics.D to application.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017 թ.):
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Պլազմոնիկ ալիքի տարածման ուժեղ սահմանափակում ուլտրա-լայնաշերտ երկտող երկտեղանոց ալիքների միջոցով.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.6 (304)
Baig, A. et al.Performance of a Nano CNC Machined 220-GHz Traveling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017):
Han, Y. & Ruan, CJ Investigating diocotron instability of infinitely wide sheet electron beams using macroscopic cold fluid model theory.Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/1011 (104).
Galdetskiy, AV-ը բազմափայլ կլիստրոնում փնջի հարթ հատակագծով թողունակությունը մեծացնելու հնարավորության մասին: Վակուումային էլեկտրոնիկայի 12-րդ IEEE միջազգային կոնֆերանսում, Բանգալոր, Հնդկաստան, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.17101/10.17101.
Nguyen, CJ et al. Երեք ճառագայթով էլեկտրոնային ատրճանակների նախագծում նեղ ճառագայթով բաժանող հարթության բաշխմամբ W-շերտավոր երկշեղբով շրջող ալիքային խողովակում [J]: Գիտություն. Rep.11, 940. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021):
Wang, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB & Ruan, CJ Planar բաշխված երեք ճառագայթով էլեկտրոնային օպտիկական համակարգ W-band հիմնարար ռեժիմի TWT.IEEE Trans.electronic սարքերի համար: 68, 5215–5219 (2021):
Zhan, M. Research on interleaved Double-Blade Traveling Wave Tube with millimeter-Wave Sheet Beams 20-22 (PhD, Beihang University, 2018):
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Study on beam-wave interaction stability of a G-band interleaved dual-blade traveling wave tube.2018 43-րդ միջազգային կոնֆերանս ինֆրակարմիր միլիմետրի և տերահերցի ալիքների մասին, Nagoya.8510211, Nagoya.8510263 510263 (2018).