გმადლობთ, რომ ეწვიეთ Nature.com-ს. თქვენს მიერ გამოყენებულ ბრაუზერის ვერსიას CSS-ის შეზღუდული მხარდაჭერა აქვს. საუკეთესო გამოცდილებისთვის გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში). ამასობაში, მხარდაჭერის უწყვეტი უზრუნველყოფის მიზნით, საიტს სტილებისა და JavaScript-ის გარეშე ვაჩვენებთ.
ამ ნაშრომში შემუშავებული და დამოწმებულია 220 გჰც სიხშირის ფართოზოლოვანი მაღალი სიმძლავრის, ურთიერთდაკავშირებული ორპირიანი მოძრავი ტალღური მილი. პირველ რიგში, შემოთავაზებულია ბრტყელი ორპირიანი სხივური, დაშლილი ორპირიანი ნელი ტალღური სტრუქტურა. ორმაგი რეჟიმის მუშაობის სქემის გამოყენებით, გადაცემის მუშაობა და გამტარობა თითქმის ორჯერ აღემატება ერთრეჟიმიან სისტემას. მეორეც, მაღალი გამომავალი სიმძლავრის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად და მოძრავი ტალღური მილის სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად, შემუშავებულია ორმაგი ფანქრის ფორმის ელექტრონული ოპტიკური სისტემა, რომლის მამოძრავებელი ძაბვაა 20~21 კვ, ხოლო დენი 2 × 80 მA. დიზაინის მიზნები. ორმაგი სხივის იარაღში ნიღბის ნაწილისა და საკონტროლო ელექტროდის გამოყენებით, ორი ფანქრის სხივი შეიძლება ფოკუსირებული იყოს მათი შესაბამისი ცენტრების გასწვრივ 7 შეკუმშვის კოეფიციენტით, ფოკუსირების მანძილია დაახლოებით 0.18 მმ და სტაბილურობა კარგია. ასევე ოპტიმიზირებულია ერთგვაროვანი მაგნიტური ფოკუსირების სისტემა. ბრტყელი ორმაგი ელექტრონული სხივის სტაბილური გადაცემის მანძილი შეიძლება მიაღწიოს 45 მმ-ს, ხოლო ფოკუსირების მაგნიტური ველია 0.6 ტ, რაც საკმარისია მთელი მაღალი სიხშირის სისტემის (HFS) დასაფარად. შემდეგ, დასადასტურებლად ელექტრონულ-ოპტიკური სისტემის გამოყენებადობისა და ნელი ტალღის სტრუქტურის მუშაობის შესაფასებლად, ნაწილაკების უჯრედის (PIC) სიმულაციები ასევე ჩატარდა მთელ HFS-ზე. შედეგები აჩვენებს, რომ სხივ-ურთიერთქმედების სისტემას შეუძლია მიაღწიოს თითქმის 310 ვატის პიკურ გამომავალ სიმძლავრეს 220 გჰც სიხშირეზე, ოპტიმიზებული სხივის ძაბვაა 20.6 კვ, სხივის დენი არის 2 × 80 mA, გაძლიერებაა 38 dB, ხოლო 3 dB გამტარობა აღემატება 35 dB-ს დაახლოებით 70 გჰც-ზე. დაბოლოს, HFS-ის მუშაობის დასადასტურებლად ხორციელდება მაღალი სიზუსტის მიკროსტრუქტურის დამზადება და შედეგები აჩვენებს, რომ გამტარობა და გადაცემის მახასიათებლები კარგად შეესაბამება სიმულაციის შედეგებს. ამიტომ, ამ ნაშრომში შემოთავაზებული სქემა, სავარაუდოდ, შეიმუშავებს მაღალი სიმძლავრის, ულტრაფართოზოლოვანი ტერაჰერცული დიაპაზონის გამოსხივების წყაროებს მომავალი გამოყენების პოტენციალით.
როგორც ტრადიციული ვაკუუმური ელექტრონული მოწყობილობა, მოძრავი ტალღის მილი (TWT) შეუცვლელ როლს ასრულებს მრავალ აპლიკაციაში, როგორიცაა მაღალი გარჩევადობის რადარი, თანამგზავრული საკომუნიკაციო სისტემები და კოსმოსური კვლევა1,2,3. თუმცა, როდესაც ოპერაციული სიხშირე ტერაჰერცის დიაპაზონში შედის, ტრადიციული შეწყვილებული ღრუს TWT და სპირალური TWT ვერ აკმაყოფილებს ადამიანების საჭიროებებს შედარებით დაბალი გამომავალი სიმძლავრის, ვიწრო გამტარობისა და რთული წარმოების პროცესების გამო. ამიტომ, THz დიაპაზონის მუშაობის ყოვლისმომცველი გაუმჯობესების საკითხი მრავალი სამეცნიერო-კვლევითი ინსტიტუტისთვის ძალიან საყურადღებო საკითხად იქცა. ბოლო წლებში, ახალმა ნელი ტალღის სტრუქტურებმა (SWS), როგორიცაა დაშლილი ორმაგი პირიანი (SDV) სტრუქტურები და დაკეცილი ტალღის გამტარი (FW) სტრუქტურები, დიდი ყურადღება მიიპყრო მათი ბუნებრივი ბრტყელი სტრუქტურების გამო, განსაკუთრებით ახალი SDV-SWS-ები პერსპექტიული პოტენციალით. ეს სტრუქტურა შემოთავაზებული იყო UC-Davis-ის მიერ 2008 წელს4. ბრტყელი სტრუქტურის დამზადება ადვილად შესაძლებელია მიკრო-ნანო დამუშავების ტექნიკით, როგორიცაა კომპიუტერული რიცხვითი კონტროლი (CNC) და UV-LIGA, მთლიანად ლითონის შეფუთვის სტრუქტურას შეუძლია უზრუნველყოს უფრო დიდი თერმული ტევადობა უფრო მაღალი გამომავალი სიმძლავრე და გაძლიერება, ხოლო ტალღის მსგავსი სტრუქტურა ასევე უზრუნველყოფს უფრო ფართო სამუშაო გამტარობას. ამჟამად, UC Davis-მა პირველად 2017 წელს აჩვენა, რომ SDV-TWT-ს შეუძლია 100 ვატზე მეტი მაღალი სიმძლავრის და თითქმის 14 გჰც გამტარობის სიგნალების გენერირება G-დიაპაზონში5. თუმცა, ამ შედეგებს ჯერ კიდევ აქვს ხარვეზები, რომლებიც ვერ აკმაყოფილებს მაღალი სიმძლავრის და ფართო გამტარობის მოთხოვნებს ტერაჰერცულ დიაპაზონში. UC-Davis-ის G-დიაპაზონის SDV-TWT-ისთვის გამოყენებულია ფურცლოვანი ელექტრონული სხივები. მიუხედავად იმისა, რომ ამ სქემას შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს სხივის დენის გამტარუნარიანობა, ძნელია დიდი გადაცემის მანძილის შენარჩუნება ფურცლოვანი სხივის ელექტრონული ოპტიკური სისტემის (EOS) არასტაბილურობის გამო და არსებობს ზედმეტად რეჟიმიანი სხივური გვირაბი, რამაც ასევე შეიძლება გამოიწვიოს სხივის თვითრეგულირება. – აგზნება და რხევა 6,7. THz TWT-ის მაღალი გამომავალი სიმძლავრის, ფართო გამტარობისა და კარგი სტაბილურობის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, ამ ნაშრომში შემოთავაზებულია ორმაგი სხივის SDV-SWS ორმაგი რეჟიმის მუშაობით. ანუ, ოპერაციული გამტარობის გაზრდის მიზნით, ამ სტრუქტურაში შემოთავაზებული და დანერგილია ორმაგი რეჟიმის მუშაობა. ხოლო, გამომავალი სიმძლავრის გაზრდის მიზნით, ასევე გამოიყენება ორმაგი ფანქრის სხივების ბრტყელი განაწილება. ერთ ფანქრის სხივის რადიოები შედარებით მცირეა ვერტიკალური ზომის შეზღუდვების გამო. თუ დენის სიმკვრივე ძალიან მაღალია, სხივის დენი უნდა შემცირდეს, რაც იწვევს შედარებით დაბალ გამომავალ სიმძლავრეს. სხივის დენის გასაუმჯობესებლად, გაჩნდა ბრტყელი განაწილებული მრავალსხივიანი EOS, რომელიც იყენებს SWS-ის გვერდით ზომას. დამოუკიდებელი სხივის გვირაბის გამო, ბრტყელ განაწილებულ მრავალსხივიანს შეუძლია მიაღწიოს მაღალ გამომავალ სიმძლავრეს სხივის მაღალი მთლიანი დენის და სხივზე მცირე დენის შენარჩუნებით, რაც თავიდან აიცილებს სხივის ზედმეტად მოდურ გვირაბირებას ფურცლოვან სხივურ მოწყობილობებთან შედარებით. ამიტომ, სასარგებლოა მოძრავი ტალღის მილის სტაბილურობის შენარჩუნება. წინა ნაშრომების საფუძველზე8,9, ეს ნაშრომი გვთავაზობს G-დიაპაზონის ერთგვაროვანი მაგნიტური ველის ფოკუსირებით აღჭურვილი ორმაგი ფანქრის სხივის EOS ოპტიკური კამერა, რომელსაც შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს სხივის სტაბილური გადაცემის მანძილი და კიდევ უფრო გაზარდოს სხივთან ურთიერთქმედების არეალი, რითაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს გამომავალ სიმძლავრეს.
ნაშრომის სტრუქტურა შემდეგია. პირველ რიგში, აღწერილია SWS უჯრედის დიზაინი პარამეტრებით, დისპერსიული მახასიათებლების ანალიზით და მაღალი სიხშირის სიმულაციის შედეგებით. შემდეგ, უჯრედის სტრუქტურის მიხედვით, ამ ნაშრომში შემუშავებულია ორმაგი ფანქრის სხივის EOS და სხივის ურთიერთქმედების სისტემა. ასევე წარმოდგენილია უჯრედშიდა ნაწილაკების სიმულაციის შედეგები EOS-ის გამოყენებადობისა და SDV-TWT-ის მუშაობის დასადასტურებლად. გარდა ამისა, ნაშრომში მოკლედ არის წარმოდგენილი დამზადების და ცივი ტესტირების შედეგები მთელი HFS-ის სისწორის დასადასტურებლად. და ბოლოს, გააკეთეთ შეჯამება.
როგორც TWT-ის ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი კომპონენტი, ნელი ტალღის სტრუქტურის დისპერსიული თვისებები მიუთითებს, ემთხვევა თუ არა ელექტრონის სიჩქარე SWS-ის ფაზურ სიჩქარეს და ამით დიდ გავლენას ახდენს სხივ-ტალღის ურთიერთქმედებაზე. მთელი TWT-ის მუშაობის გასაუმჯობესებლად, შემუშავებულია გაუმჯობესებული ურთიერთქმედების სტრუქტურა. ერთეული უჯრედის სტრუქტურა ნაჩვენებია ნახაზ 1-ში. ფურცლის სხივის არასტაბილურობისა და ერთი კალმის სხივის სიმძლავრის შეზღუდვის გათვალისწინებით, სტრუქტურა იყენებს ორმაგ კალმის სხივს გამომავალი სიმძლავრისა და მუშაობის სტაბილურობის შემდგომი გასაუმჯობესებლად. ამასობაში, სამუშაო გამტარობის გაზრდის მიზნით, შემოთავაზებულია ორმაგი რეჟიმი SWS-ის მუშაობისთვის. SDV სტრუქტურის სიმეტრიის გამო, ელექტრომაგნიტური ველის დისპერსიის განტოლების ამონახსნი შეიძლება დაიყოს კენტ და ლუწ რეჟიმებად. ამავდროულად, დაბალი სიხშირის დიაპაზონის ფუნდამენტური კენტი რეჟიმი და მაღალი სიხშირის დიაპაზონის ფუნდამენტური ლუწი რეჟიმი გამოიყენება სხივის ურთიერთქმედების ფართოზოლოვანი სინქრონიზაციის რეალიზებისთვის, რითაც კიდევ უფრო აუმჯობესებს სამუშაო გამტარობას.
სიმძლავრის მოთხოვნების მიხედვით, მთელი მილი გათვლილია 20 კვ-იანი მამოძრავებელი ძაბვით და 2 × 80 mA ორმაგი სხივური დენით. იმისათვის, რომ ძაბვა მაქსიმალურად მიახლოებული იყოს SDV-SWS-ის სამუშაო გამტარობასთან, საჭიროა გამოვთვალოთ პერიოდის p ხანგრძლივობა. სხივის ძაბვასა და პერიოდს შორის დამოკიდებულება ნაჩვენებია განტოლებაში (1)10:
220 გჰც-ის ცენტრალურ სიხშირეზე ფაზის ცვლის 2.5π-ზე დაყენებით, პერიოდი p შეიძლება გამოითვალოს 0.46 მმ-მდე. სურათი 2ა გვიჩვენებს SWS ბლოკის უჯრედის დისპერსიულ თვისებებს. 20 კვ ძაბვის სხივური ხაზი ძალიან კარგად ემთხვევა ბიმოდალურ მრუდს. შესაბამისი სიხშირის დიაპაზონები შეიძლება მიაღწიოს დაახლოებით 70 გჰც-ს 210–265.3 გჰც (კენტი რეჟიმი) და 265.4–280 გჰც (ლუწი რეჟიმი) დიაპაზონებში. სურათი 2ბ გვიჩვენებს საშუალო შეერთების წინაღობას, რომელიც 0.6 Ω-ზე მეტია 210-დან 290 გჰც-მდე, რაც მიუთითებს, რომ ოპერაციული გამტარობის დიაპაზონში შეიძლება მოხდეს ძლიერი ურთიერთქმედება.
(ა) 20 კვ ელექტრონული სხივური ხაზით ორმოდიანი SDV-SWS-ის დისპერსიული მახასიათებლები. (ბ) SDV ნელი ტალღის წრედის ურთიერთქმედების წინაღობა.
თუმცა, მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ კენტ და ლუწ რეჟიმებს შორის ზოლური უფსკრული არსებობს და ჩვენ, როგორც წესი, ამ ზოლურ უფსკრულს სტოპ ზოლს ვუწოდებთ, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 2ა-ზე. თუ TWT მუშაობს ამ სიხშირის დიაპაზონთან ახლოს, შეიძლება წარმოიშვას სხივის ძლიერი შეერთების სიძლიერე, რაც გამოიწვევს არასასურველ რხევებს. პრაქტიკულ გამოყენებაში, ჩვენ ზოგადად ვერიდებით TWT-ის გამოყენებას სტოპ ზოლთან ახლოს. თუმცა, ჩანს, რომ ამ ნელი ტალღის სტრუქტურის ზოლური უფსკრული მხოლოდ 0.1 გჰც-ია. ძნელია იმის დადგენა, იწვევს თუ არა ეს მცირე ზოლური უფსკრული რხევებს. ამიტომ, სტოპ ზოლის გარშემო მუშაობის სტაბილურობა გამოკვლეული იქნება PIC სიმულაციის შემდეგ ნაწილში, რათა გაანალიზდეს, შეიძლება თუ არა მოხდეს არასასურველი რხევები.
მთელი HFS-ის მოდელი ნაჩვენებია ნახაზ 3-ში. იგი შედგება SDV-SWS-ის ორი საფეხურისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ბრაგის რეფლექტორებით. რეფლექტორის ფუნქციაა ორ საფეხურს შორის სიგნალის გადაცემის გათიშვა, არასამუშაო რეჟიმების, როგორიცაა ზედა და ქვედა პირებს შორის გენერირებული მაღალი რიგის რეჟიმები, რხევებისა და არეკვლის ჩახშობა, რითაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მთელი მილის სტაბილურობას. გარე გარემოსთან დასაკავშირებლად, SWS-ის WR-4 სტანდარტულ ტალღამძღოლთან დასაკავშირებლად ასევე გამოიყენება ხაზოვანი კონუსური შემაერთებელი. ორდონიანი სტრუქტურის გადაცემის კოეფიციენტი იზომება დროის დომენის ამომხსნელით 3D სიმულაციის პროგრამაში. ტერაჰერცული ზოლის მასალაზე ფაქტობრივი ეფექტის გათვალისწინებით, ვაკუუმური გარსის მასალა თავდაპირველად დაყენებულია სპილენძზე, ხოლო გამტარობა მცირდება 2.25×107 S/m12-მდე.
სურათი 4 გვიჩვენებს HFS-ის გადაცემის შედეგებს ხაზოვანი კონუსური შემაერთებლებით და მათ გარეშე. შედეგები აჩვენებს, რომ შემაერთებელს მცირე გავლენა აქვს მთელი HFS-ის გადაცემის მუშაობაზე. 207~280 GHz ფართოზოლოვან ქსელში მთელი სისტემის დაბრუნების დანაკარგი (S11 < − 10 dB) და ჩასმის დანაკარგი (S21 > − 5 dB) აჩვენებს, რომ HFS-ს აქვს კარგი გადაცემის მახასიათებლები.
ვაკუუმური ელექტრონული მოწყობილობების კვების წყაროდ, ელექტრონული ქვემეხი პირდაპირ განსაზღვრავს, შეუძლია თუ არა მოწყობილობას საკმარისი გამომავალი სიმძლავრის გენერირება. II ნაწილში HFS-ის ანალიზთან ერთად, საჭიროა ორმაგი სხივის EOS-ის დაპროექტება საკმარისი სიმძლავრის უზრუნველსაყოფად. ამ ნაწილში, W-დიაპაზონში 8,9 წინა ნამუშევრების საფუძველზე, ორმაგი ფანქრის ელექტრონული ქვემეხი შექმნილია ბრტყელი ნიღბის ნაწილისა და საკონტროლო ელექტროდების გამოყენებით. პირველ რიგში, SWS-ის დიზაინის მოთხოვნების შესაბამისად, სექციაში. როგორც ნაჩვენებია ნახ. 2-ზე დაყრდნობით, ელექტრონული სხივების მამოძრავებელი ძაბვა Ua თავდაპირველად დაყენებულია 20 კვ-ზე, ორივე ელექტრონული სხივის დენები I არის 80 mA, ხოლო ელექტრონული სხივების სხივის დიამეტრი dw არის 0.13 მმ. ამავდროულად, ელექტრონული სხივისა და კათოდის დენის სიმკვრივის მიღწევის უზრუნველსაყოფად, ელექტრონული სხივის შეკუმშვის კოეფიციენტი დაყენებულია 7-ზე, ამიტომ ელექტრონული სხივის დენის სიმკვრივეა 603 A/cm2, ხოლო კათოდის დენის სიმკვრივეა 86 A/cm2, რაც მიიღწევა ახალი კათოდური მასალების გამოყენებით. დიზაინის თეორიის 14, 15, 16, 17 მიხედვით, ტიპიური პირსის ელექტრონული იარაღის უნიკალურად იდენტიფიცირება შესაძლებელია.
სურათი 5 გვიჩვენებს შესაბამისად თოფის ჰორიზონტალურ და ვერტიკალურ სქემატურ დიაგრამებს. ჩანს, რომ ელექტრონული თოფის პროფილი x მიმართულებით თითქმის იდენტურია ტიპიური ფურცლისებრი ელექტრონული თოფის პროფილისა, ხოლო y მიმართულებით ორი ელექტრონული სხივი ნაწილობრივ გამოყოფილია ნიღბით. ორი კათოდის პოზიციებია შესაბამისად x = – 0.155 მმ, y = 0 მმ და x = 0.155 მმ, y = 0 მმ. შეკუმშვის კოეფიციენტისა და ელექტრონის ინექციის ზომის დიზაინის მოთხოვნების შესაბამისად, ორი კათოდის ზედაპირის ზომები განისაზღვრება 0.91 მმ × 0.13 მმ-ით.
იმისათვის, რომ თითოეული ელექტრონული სხივის მიერ x-მიმართულებით მიღებული ფოკუსირებული ელექტრული ველი საკუთარი ცენტრის მიმართ სიმეტრიული იყოს, ამ ნაშრომში ელექტრონულ იარაღზე საკონტროლო ელექტროდი გამოიყენება. ფოკუსირების ელექტროდისა და საკონტროლო ელექტროდის ძაბვის -20 კვ-ზე, ხოლო ანოდის ძაბვის 0 ვ-ზე დაყენებით, შეგვიძლია მივიღოთ ორმაგი სხივის იარაღების ტრაექტორიის განაწილება, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახ. 6-ზე. ჩანს, რომ გამოსხივებულ ელექტრონებს აქვთ კარგი შეკუმშვადობა y-მიმართულებით და თითოეული ელექტრონული სხივი კონვერგენციას უწევს x-მიმართულებისკენ საკუთარი სიმეტრიის ცენტრის გასწვრივ, რაც მიუთითებს, რომ საკონტროლო ელექტროდი აბალანსებს ფოკუსირების ელექტროდის მიერ წარმოქმნილ არათანაბარ ელექტრულ ველს.
სურათი 7 გვიჩვენებს სხივის გარსს x და y მიმართულებით. შედეგები აჩვენებს, რომ ელექტრონული სხივის პროექციის მანძილი x მიმართულებით განსხვავდება y მიმართულებით არსებული მანძილისგან. x მიმართულებით სროლის მანძილი დაახლოებით 4 მმ-ია, ხოლო y მიმართულებით სროლის მანძილი თითქმის 7 მმ-ს შეადგენს. ამიტომ, ფაქტობრივი სროლის მანძილი უნდა შეირჩეს 4-დან 7 მმ-მდე. სურათი 8 გვიჩვენებს ელექტრონული სხივის განივი კვეთას კათოდის ზედაპირიდან 4.6 მმ-ის დაშორებით. ვხედავთ, რომ განივი კვეთის ფორმა ყველაზე ახლოსაა სტანდარტულ წრიულ ელექტრონულ სხივთან. ორ ელექტრონულ სხივს შორის მანძილი თითქმის დაპროექტებულ 0.31 მმ-ს შეადგენს, ხოლო რადიუსი დაახლოებით 0.13 მმ-ია, რაც აკმაყოფილებს დიზაინის მოთხოვნებს. სურათი 9 გვიჩვენებს სხივის დენის სიმულაციის შედეგებს. ჩანს, რომ ორი სხივის დენის სიმძლავრეა 76 მA, რაც კარგად შეესაბამება დაპროექტებულ 80 მA-ს.
პრაქტიკულ გამოყენებაში მამოძრავებელი ძაბვის რყევების გათვალისწინებით, აუცილებელია ამ მოდელის ძაბვის მგრძნობელობის შესწავლა. 19.8 ~ 20.6 კვ ძაბვის დიაპაზონში მიიღება დენის და სხივის დენის გარსები, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 1-სა და ნახაზ 1.10-სა და 11-ზე. შედეგებიდან ჩანს, რომ მამოძრავებელი ძაბვის ცვლილება გავლენას არ ახდენს ელექტრონული სხივის გარსზე და ელექტრონული სხივის დენი მხოლოდ 0.74-დან 0.78 ა-მდე იცვლება. ამიტომ, შეიძლება ჩაითვალოს, რომ ამ ნაშრომში შექმნილ ელექტრონულ იარაღს აქვს კარგი მგრძნობელობა ძაბვის მიმართ.
მამოძრავებელი ძაბვის რყევების გავლენა x და y მიმართულების სხივის გარსებზე.
ერთგვაროვანი მაგნიტური ფოკუსირების ველი მუდმივი მაგნიტის ფოკუსირების საერთო სისტემაა. სხივის არხში ერთგვაროვანი მაგნიტური ველის განაწილების გამო, ის ძალიან შესაფერისია ღერძული სიმეტრიული ელექტრონული სხივებისთვის. ამ ნაწილში შემოთავაზებულია ერთგვაროვანი მაგნიტური ფოკუსირების სისტემა ორმაგი ფანქრის სხივების დიდ მანძილზე გადაცემის შესანარჩუნებლად. გენერირებული მაგნიტური ველისა და სხივის გარსის ანალიზით, შემოთავაზებულია ფოკუსირების სისტემის დიზაინის სქემა და შესწავლილია მგრძნობელობის პრობლემა. ერთი ფანქრის სხივის სტაბილური გადაცემის თეორიის18,19 მიხედვით, ბრილუენის მაგნიტური ველის მნიშვნელობის გამოთვლა შესაძლებელია განტოლებით (2). ამ ნაშრომში ჩვენ ასევე ვიყენებთ ამ ეკვივალენტობას გვერდითი განაწილებული ორმაგი ფანქრის სხივის მაგნიტური ველის შესაფასებლად. ამ ნაშრომში შექმნილ ელექტრონულ იარაღთან ერთად, გამოთვლილი მაგნიტური ველის მნიშვნელობა დაახლოებით 4000 გ/წმ-ია. მითითება 20-ის მიხედვით, პრაქტიკულ დიზაინებში ჩვეულებრივ ირჩევა გამოთვლილი მნიშვნელობის 1.5-2-ჯერ მეტი.
სურათი 12 გვიჩვენებს ერთგვაროვანი მაგნიტური ველის ფოკუსირების სისტემის სტრუქტურას. ლურჯი ნაწილი წარმოადგენს ღერძული მიმართულებით მაგნიტიზებულ მუდმივ მაგნიტს. მასალის შერჩევაა NdFeB ან FeCoNi. სიმულაციურ მოდელში დაყენებული ნარჩენი Br არის 1.3 T, ხოლო გამტარობა 1.05. მთელ წრედში სხივის სტაბილური გადაცემის უზრუნველსაყოფად, მაგნიტის სიგრძე თავდაპირველად დაყენებულია 70 მმ-ზე. გარდა ამისა, მაგნიტის ზომა x მიმართულებით განსაზღვრავს, ერთგვაროვანია თუ არა სხივის არხში განივი მაგნიტური ველი, რაც მოითხოვს, რომ x მიმართულებით ზომა არ იყოს ძალიან პატარა. ამავდროულად, მთელი მილის ღირებულებისა და წონის გათვალისწინებით, მაგნიტის ზომა არ უნდა იყოს ძალიან დიდი. ამიტომ, მაგნიტები თავდაპირველად დაყენებულია 150 მმ × 150 მმ × 70 მმ-ზე. ამასობაში, იმისათვის, რომ უზრუნველყოფილი იყოს მთელი ნელი ტალღის წრედის განთავსება ფოკუსირების სისტემაში, მაგნიტებს შორის მანძილი დაყენებულია 20 მმ-ზე.
2015 წელს, Purna Chandra Panda21-მა შემოგვთავაზა ერთგვაროვანი მაგნიტური ფოკუსირების სისტემაში ახალი საფეხურებიანი ხვრელით პოლუსის ფორმის ელემენტი, რომელსაც შეუძლია კიდევ უფრო შეამციროს კათოდში ნაკადის გაჟონვის სიდიდე და პოლუსის ხვრელში წარმოქმნილი განივი მაგნიტური ველი. ამ ნაშრომში, ფოკუსირების სისტემის პოლუსურ ელემენტს საფეხურებიანი სტრუქტურა დავამატეთ. პოლუსის სისქე თავდაპირველად 1.5 მმ-ზეა დაყენებული, სამი საფეხურის სიმაღლე და სიგანე 0.5 მმ-ია, ხოლო პოლუსის ხვრელებს შორის მანძილი 2 მმ-ია, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 13-ზე.
სურათი 14ა გვიჩვენებს ორი ელექტრონული სხივის ცენტრალური ხაზების გასწვრივ ღერძულ მაგნიტურ ველს. ჩანს, რომ ორი ელექტრონული სხივის გასწვრივ მაგნიტური ველის ძალები თანაბარია. მაგნიტური ველის მნიშვნელობა დაახლოებით 6000 გ-ია, რაც 1.5-ჯერ აღემატება თეორიულ ბრილუენის ველს, რაც ზრდის გადაცემის და ფოკუსირების ეფექტურობას. ამავდროულად, კათოდთან მაგნიტური ველი თითქმის 0-ია, რაც მიუთითებს, რომ პოლუსს კარგი გავლენა აქვს მაგნიტური ნაკადის გაჟონვის თავიდან აცილებაზე. სურათი 14ბ გვიჩვენებს განივი მაგნიტური ველის განაწილებას z მიმართულებით ორი ელექტრონული სხივის ზედა კიდეზე. ჩანს, რომ განივი მაგნიტური ველი 200 გ-ზე ნაკლებია მხოლოდ პოლუსური ნაწილის ხვრელში, ხოლო ნელი ტალღის წრედში განივი მაგნიტური ველი თითქმის ნულის ტოლია, რაც ადასტურებს, რომ განივი მაგნიტური ველის გავლენა ელექტრონულ სხივზე უმნიშვნელოა. პოლუსური ნაწილების მაგნიტური გაჯერების თავიდან ასაცილებლად, აუცილებელია პოლუსური ნაწილების შიგნით მაგნიტური ველის სიძლიერის შესწავლა. სურათი 14გ გვიჩვენებს პოლუსური ნაწილის შიგნით მაგნიტური ველის განაწილების აბსოლუტურ მნიშვნელობას. ჩანს, რომ მაგნიტური ველის სიძლიერის აბსოლუტური მნიშვნელობა 1.2T-ზე ნაკლებია, რაც მიუთითებს, რომ პოლუსის მაგნიტური გაჯერება არ მოხდება.
მაგნიტური ველის სიძლიერის განაწილება Br = 1.3 T-ისთვის. (ა) ღერძული ველის განაწილება. (ბ) გვერდითი ველის განაწილება By z მიმართულებით. (გ) ველის განაწილების აბსოლუტური მნიშვნელობა პოლუსში.
CST PS მოდულის საფუძველზე, ორმაგი სხივური ქვემეხისა და ფოკუსირების სისტემის ღერძული ფარდობითი პოზიცია ოპტიმიზირებულია. 9 მითითებისა და სიმულაციების მიხედვით, ოპტიმალური ადგილმდებარეობაა ის ადგილი, სადაც ანოდური ნაწილი პოლუსს მაგნიტისგან მოშორებით ფარავს. თუმცა, აღმოჩნდა, რომ თუ ნარჩენი მნიშვნელობა 1.3T-ზე იქნებოდა დაყენებული, ელექტრონული სხივის გამტარობა 99%-ს ვერ მიაღწევდა. ნარჩენის 1.4 T-მდე გაზრდით, ფოკუსირების მაგნიტური ველი 6500 Gs-მდე გაიზრდება. სხივის ტრაექტორიები xoz და yoz სიბრტყეებზე ნაჩვენებია ნახაზ 15-ში. ჩანს, რომ სხივს აქვს კარგი გამტარობა, მცირე რყევა და გადაცემის მანძილი 45 მმ-ზე მეტი.
ორმაგი ფანქრის სხივების ტრაექტორიები ერთგვაროვანი მაგნიტური სისტემის ქვეშ Br = 1.4 T-ით. (ა) xoz სიბრტყე. (ბ) yoz თვითმფრინავი.
სურათი 16 გვიჩვენებს სხივის განივი კვეთას კათოდიდან სხვადასხვა პოზიციაზე. ჩანს, რომ ფოკუსირების სისტემაში სხივის მონაკვეთის ფორმა კარგად არის შენარჩუნებული და მონაკვეთის დიამეტრი დიდად არ იცვლება. სურათი 17 გვიჩვენებს სხივის გარსებს, შესაბამისად, x და y მიმართულებით. ჩანს, რომ სხივის რყევა ორივე მიმართულებით ძალიან მცირეა. სურათი 18 გვიჩვენებს სხივის დენის სიმულაციის შედეგებს. შედეგები აჩვენებს, რომ დენი დაახლოებით 2 × 80 mA-ია, რაც შეესაბამება ელექტრონული იარაღის დიზაინში გამოთვლილ მნიშვნელობას.
ელექტრონული სხივის განივი კვეთა (ფოკუსირების სისტემით) კათოდიდან სხვადასხვა პოზიციაზე.
პრაქტიკული დამუშავების აპლიკაციებში ისეთი პრობლემების სერიის გათვალისწინებით, როგორიცაა აწყობის შეცდომები, ძაბვის რყევები და მაგნიტური ველის სიძლიერის ცვლილებები, აუცილებელია ფოკუსირების სისტემის მგრძნობელობის ანალიზი. რადგან ფაქტობრივი დამუშავების დროს ანოდურ ნაწილსა და პოლუსურ ნაწილს შორის არის უფსკრული, ეს უფსკრული უნდა დაყენდეს სიმულაციაში. უფსკრულის მნიშვნელობა დაყენებულია 0.2 მმ-ზე და სურათი 19ა აჩვენებს სხივის გარსს და სხივის დენს y მიმართულებით. ეს შედეგი აჩვენებს, რომ სხივის გარსის ცვლილება არ არის მნიშვნელოვანი და სხივის დენი თითქმის არ იცვლება. ამიტომ, სისტემა არამგრძნობიარეა აწყობის შეცდომების მიმართ. მამოძრავებელი ძაბვის რყევისთვის, შეცდომის დიაპაზონი დაყენებულია ±0.5 კვ-ზე. სურათი 19ბ გვიჩვენებს შედარების შედეგებს. ჩანს, რომ ძაბვის ცვლილებას მცირე გავლენა აქვს სხივის გარსზე. შეცდომის დიაპაზონი დაყენებულია -0.02-დან +0.03 T-მდე მაგნიტური ველის სიძლიერის ცვლილებებისთვის. შედარების შედეგები ნაჩვენებია სურათი 20-ში. ჩანს, რომ სხივის გარსი თითქმის არ იცვლება, რაც ნიშნავს, რომ მთელი EOS არამგრძნობიარეა მაგნიტური ველის სიძლიერის ცვლილებების მიმართ.
სხივის გარსი და დენის შედეგები ერთგვაროვანი მაგნიტური ფოკუსირების სისტემის პირობებში. (ა) აწყობის ტოლერანტობაა 0.2 მმ. (ბ) მამოძრავებელი ძაბვის რყევაა ±0.5 კვ.
სხივის გარსი ერთგვაროვანი მაგნიტური ფოკუსირების სისტემის ქვეშ, ღერძული მაგნიტური ველის სიძლიერის რყევებით 0.63-დან 0.68 ტ-მდე დიაპაზონში.
იმისათვის, რომ უზრუნველყოფილი იყოს, რომ ამ ნაშრომში შექმნილი ფოკუსირების სისტემა შეესაბამებოდეს მაღალი სიმძლავრის ფილტრაციას (HFS), კვლევისთვის აუცილებელია ფოკუსირების სისტემისა და მაღალი სიმძლავრის ფილტრაციის (HFS) გაერთიანება. სურათი 21 გვიჩვენებს სხივის გარსების შედარებას მაღალი სიმძლავრის ფილტრაციის (HFS) დატვირთვის მქონე და მის გარეშე. შედეგები აჩვენებს, რომ სხივის გარსი დიდად არ იცვლება, როდესაც მთელი მაღალი სიმძლავრის ფილტრაციაა დატვირთული. ამიტომ, ფოკუსირების სისტემა შესაფერისია ზემოთ აღნიშნული დიზაინის მოძრავი ტალღის მილის მაღალი სიმძლავრის ფილტრაციისთვის.
III ნაწილში შემოთავაზებული EOS-ის სისწორის დასადასტურებლად და 220 GHz SDV-TWT-ის მუშაობის შესასწავლად, ჩატარდა სხივ-ტალღის ურთიერთქმედების 3D-PIC სიმულაცია. სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფის შეზღუდვების გამო, ჩვენ ვერ შევძელით მთელი EOS-ის HFS-ში დამატება. ამიტომ, ელექტრონული ქვემეხი შეიცვალა ეკვივალენტური გამოსხივების ზედაპირით, რომლის დიამეტრი 0.13 მმ-ია და ორ ზედაპირს შორის მანძილი 0.31 მმ-ია, იგივე პარამეტრებით, რაც ზემოთ დაპროექტებული ელექტრონული ქვემეხის. EOS-ის მგრძნობელობის არარსებობისა და კარგი სტაბილურობის გამო, PIC სიმულაციაში საუკეთესო გამომავალი სიმძლავრის მისაღწევად შესაძლებელია მამოძრავებელი ძაბვის სწორად ოპტიმიზაცია. სიმულაციის შედეგები აჩვენებს, რომ გაჯერებული გამომავალი სიმძლავრის და გაძლიერების მიღება შესაძლებელია 20.6 კვ მამოძრავებელი ძაბვის, 2 × 80 mA (603 A/cm2) სხივური დენის და 0.05 W შემავალი სიმძლავრის დროს.
საუკეთესო გამომავალი სიგნალის მისაღებად, ციკლების რაოდენობაც უნდა იყოს ოპტიმიზებული. საუკეთესო გამომავალი სიმძლავრე მიიღება, როდესაც ორი ეტაპის რაოდენობაა 42 + 48 ციკლი, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 22ა-ზე. 0.05 ვატიანი შემავალი სიგნალი ძლიერდება 314 ვატამდე 38 დბ-ის გაძლიერებით. სწრაფი ფურიეს გარდაქმნით (FFT) მიღებული გამომავალი სიმძლავრის სპექტრი სუფთაა, პიკს აღწევს 220 გჰც-ზე. სურათი 22ბ გვიჩვენებს ელექტრონული ენერგიის ღერძული პოზიციის განაწილებას SWS-ში, სადაც ელექტრონების უმეტესობა კარგავს ენერგიას. ეს შედეგი მიუთითებს, რომ SDV-SWS-ს შეუძლია ელექტრონების კინეტიკური ენერგიის გარდაქმნა RF სიგნალებად, რითაც ხორციელდება სიგნალის გაძლიერება.
SDV-SWS გამომავალი სიგნალი 220 გჰც-ზე. (ა) გამომავალი სიმძლავრე სპექტრით. (ბ) ელექტრონების ენერგიის განაწილება ელექტრონული სხივით SWS ჩანართის ბოლოში.
სურათი 23 გვიჩვენებს ორრეჟიმიანი ორსხივიანი SDV-TWT-ის გამომავალი სიმძლავრის გამტარობას და გაძლიერებას. გამომავალი მუშაობის გაუმჯობესება შესაძლებელია სიხშირეების 200-დან 275 გჰც-მდე გადაადგილებით და წამყვანი ძაბვის ოპტიმიზაციით. ეს შედეგი აჩვენებს, რომ 3 დბ გამტარობას შეუძლია დაფაროს 205-დან 275 გჰც-მდე, რაც ნიშნავს, რომ ორრეჟიმიან მუშაობას შეუძლია მნიშვნელოვნად გააფართოვოს ოპერაციული გამტარობა.
თუმცა, ნახ. 2ა-ს მიხედვით, ჩვენ ვიცით, რომ კენტ და ლუწ რეჟიმებს შორის არსებობს გაჩერების დიაპაზონი, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს არასასურველი რხევები. ამიტომ, გაჩერებების გარშემო მუშაობის სტაბილურობა უნდა იქნას შესწავლილი. ნახ. 24ა-გ წარმოადგენს 20 ns სიმულაციის შედეგებს შესაბამისად 265.3 გჰც, 265.35 გჰც და 265.4 გჰც სიხშირეებზე. ჩანს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ სიმულაციის შედეგებს აქვს გარკვეული რყევები, გამომავალი სიმძლავრე შედარებით სტაბილურია. სპექტრი ასევე ნაჩვენებია შესაბამისად ნახ. 24-ში, სპექტრი სუფთაა. ეს შედეგები მიუთითებს, რომ გაჩერების დიაპაზონთან ახლოს თვითრხევა არ არის.
მთელი მაღალი სიხშირის კონსტრუქციის (HFS) სისწორის დასადასტურებლად აუცილებელია დამზადება და გაზომვები. ამ ნაწილში, მაღალი სიხშირის კონსტრუქცია დამზადებულია კომპიუტერული რიცხვითი მართვის (CNC) ტექნოლოგიის გამოყენებით, 0.1 მმ ხელსაწყოს დიამეტრით და 10 μm დამუშავების სიზუსტით. მაღალი სიხშირის სტრუქტურის მასალა მოწოდებულია ჟანგბადისგან თავისუფალი მაღალი გამტარობის (OFHC) სპილენძისგან. სურათი 25ა გვიჩვენებს დამზადებულ სტრუქტურას. მთლიანი სტრუქტურის სიგრძეა 66.00 მმ, სიგანე 20.00 მმ და სიმაღლე 8.66 მმ. სტრუქტურის გარშემო განაწილებულია რვა ქინძისთავის ხვრელი. სურათი 25ბ გვიჩვენებს სტრუქტურას სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპიით (SEM). ამ სტრუქტურის პირები ერთგვაროვნად არის წარმოებული და აქვთ კარგი ზედაპირის უხეშობა. ზუსტი გაზომვის შემდეგ, დამუშავების საერთო შეცდომა 5%-ზე ნაკლებია, ხოლო ზედაპირის უხეშობა დაახლოებით 0.4 μm. დამუშავებული სტრუქტურა აკმაყოფილებს დიზაინისა და სიზუსტის მოთხოვნებს.
სურათი 26 გვიჩვენებს გადაცემის მუშაობის ფაქტობრივი ტესტის შედეგებსა და სიმულაციებს შორის შედარებას. სურათი 26a-ზე პორტი 1 და პორტი 2 შესაბამისად შეესაბამება HFS-ის შემავალ და გამომავალ პორტებს და ეკვივალენტურია სურათი 3-ზე პორტ 1-ისა და პორტ 4-ისა. S11-ის ფაქტობრივი გაზომვის შედეგები ოდნავ უკეთესია სიმულაციის შედეგებზე. ამავდროულად, S21-ის გაზომილი შედეგები ოდნავ უარესია. მიზეზი შეიძლება იყოს ის, რომ სიმულაციაში დაყენებული მასალის გამტარობა ძალიან მაღალია და ზედაპირის უხეშობა ფაქტობრივი დამუშავების შემდეგ ცუდია. საერთო ჯამში, გაზომილი შედეგები კარგად შეესაბამება სიმულაციის შედეგებს და გადაცემის გამტარობა აკმაყოფილებს 70 გჰც-ის მოთხოვნას, რაც ადასტურებს შემოთავაზებული ორრეჟიმიანი SDV-TWT-ის შესაძლებლობასა და სისწორეს. ამიტომ, ფაქტობრივი დამზადების პროცესთან და ტესტის შედეგებთან ერთად, ამ ნაშრომში შემოთავაზებული ულტრაფართოზოლოვანი ორსხივიანი SDV-TWT დიზაინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემდგომი დამზადებისა და გამოყენებისთვის.
ამ ნაშრომში წარმოდგენილია 220 გჰც სიხშირის ორსხივიანი SDV-TWT-ის დეტალური დიზაინი. ორრეჟიმიანი მუშაობისა და ორსხივიანი აგზნების კომბინაცია კიდევ უფრო ზრდის სამუშაო გამტარობას და გამომავალ სიმძლავრეს. მთელი HFS-ის სისწორის დასადასტურებლად ასევე ტარდება დამზადება და ცივი ტესტირება. ფაქტობრივი გაზომვის შედეგები კარგად შეესაბამება სიმულაციის შედეგებს. შექმნილი ორსხივიანი EOS-ისთვის, ნიღბის სექცია და საკონტროლო ელექტროდები ერთად იქნა გამოყენებული ორფანჯრიანი სხივის მისაღებად. შექმნილი ერთგვაროვანი ფოკუსირების მაგნიტური ველის პირობებში, ელექტრონული სხივი შეიძლება სტაბილურად გადაიცეს დიდ მანძილზე კარგი ფორმით. მომავალში განხორციელდება EOS-ის წარმოება და ტესტირება, ასევე განხორციელდება მთელი TWT-ის თერმული ტესტირება. ამ ნაშრომში შემოთავაზებული SDV-TWT დიზაინის ეს სქემა სრულად აერთიანებს ამჟამინდელ მოწიფულ სიბრტყის დამუშავების ტექნოლოგიას და აჩვენებს დიდ პოტენციალს შესრულების ინდიკატორებში, დამუშავებასა და აწყობაში. ამიტომ, ეს ნაშრომი მიიჩნევს, რომ სიბრტყოვანი სტრუქტურა, სავარაუდოდ, გახდება ვაკუუმური ელექტრონული მოწყობილობების განვითარების ტენდენცია ტერაჰერცულ დიაპაზონში.
ამ კვლევაში გამოყენებული ნედლი მონაცემებისა და ანალიტიკური მოდელების უმეტესობა შეტანილია ამ ნაშრომში. დამატებითი შესაბამისი ინფორმაციის მიღება შესაძლებელია შესაბამისი ავტორისგან გონივრული მოთხოვნის შემთხვევაში.
გამზინა, დ. და სხვ. სუბტერაჰერცული ვაკუუმური ელექტრონიკის ნანომასშტაბიანი CNC დამუშავება. IEEE ტრანსელექტრონული მოწყობილობები. 63, 4067–4073 (2016).
მალეკაბადი, ა. და პაოლონი, ს. ტერაჰერცული ტალღის გამტარების UV-LIGA მიკროფაბრიკაცია მრავალშრიანი SU-8 ფოტორეზისტის გამოყენებით. J. Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
დჰილონი, ს.ს. და სხვ. 2017 THz ტექნოლოგიის გზამკვლევი. J. Physics.D to apply.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
შინი, ი.მ., ბარნეტი, ლ.რ. და ლუმანი, ნ.კ. პლაზმონური ტალღის გავრცელების ძლიერი შეზღუდვა ულტრაფართოზოლოვანი სტატიკური ორმაგი ბადისებრი ტალღგამტარების მეშვეობით. application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (2008).
ბეიგი, ა. და სხვ. ნანო CNC დამუშავებული 220 გჰც სიხშირის მოძრავი ტალღური მილის გამაძლიერებლის მუშაობა. IEEE ტრანსელექტრონული მოწყობილობები. 64, 590–592 (2017).
ჰანი, ი. და რუანი, ჯ.ჯ. უსასრულოდ ფართო ფურცლოვანი ელექტრონული სხივების დიოკოტრონული არასტაბილურობის კვლევა მაკროსკოპული ცივი სითხის მოდელის თეორიის გამოყენებით. ჩინ ფიზიკა ბ. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/104101 (2011).
გალდეცკი, ა.ვ. მრავალსხივიან კლისტრონში სხივის ბრტყელი განლაგებით გამტარუნარიანობის გაზრდის შესაძლებლობაზე. ვაკუუმური ელექტრონიკის მე-12 საერთაშორისო კონფერენცია IEEE, ბანგალორი, ინდოეთი, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2011.5747003 (2011).
ნგუენი, CJ და სხვ. სამსხივიანი ელექტრონული ქვემეხების დიზაინი ვიწრო სხივის გაყოფის სიბრტყის განაწილებით W-დიაპაზონის ორმხრივ პირიან მოძრავ ტალღურ მილში [J]. Science.Rep. 11, 940. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
ვანგი, პ.პ., სუ, ი.ი., ჟანგი, ზ., ვანგი, ვ.ბ. და რუანი, სი.ჯ. W-დიაპაზონის ფუნდამენტური რეჟიმისთვის ვიწრო სხივური გამოყოფით პლანარული განაწილებული სამსხივიანი ელექტრონული ოპტიკური სისტემა TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
ჟანი, მ. კვლევა მილიმეტრიანი ტალღის ფურცლოვანი სხივებით 20-22 გადაჯაჭვული ორპირიანი მოძრავი ტალღური მილის შესახებ (დოქტორის დისერტაცია, ბეიჰანგის უნივერსიტეტი, 2018).
რუანი, ჯ.ჯ., ჟანგი, ჰ.ფ., ტაო, ჯ. და ჰე, ი. G-დიაპაზონის ურთიერთდაკავშირებული ორმაგი პირიანი მოძრავი ტალღური მილის სხივურ-ტალღური ურთიერთქმედების სტაბილურობის შესწავლა. 2018 წლის ინფრაწითელი მილიმეტრიული და ტერაჰერცული ტალღების 43-ე საერთაშორისო კონფერენცია, ნაგოია. 8510263, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).