Spas dikim ji bo seredana Nature.com. Guhertoya geroka ku hûn bikar tînin ji bo CSS-ê piştgiriyek sînordar heye. Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî moda lihevhatinê ya di Internet Explorer-ê de qut bikin).
Di vê gotarê de, lûleke pêla gerok a bi hêzek bilind a 220 GHz hatiye sêwirandin û verastkirin. Pêşîn, avahiyek pêla hêdî ya du-blade ya birêkûpêk tê pêşniyar kirin. îstîqrara lûleya pêla gerok, pergalek optîkî ya elektronîkî ya ducarî ya bi qelemê hatî sêwirandin, voltaja ajotinê 20~21 kV, û niha 2 × 80 mA ye. Armancên sêwiranê. Bi karanîna beşa maskê û elektrodê kontrolê di çeka tîrêjê de, du tîrêjên qelemê dikarin bi qasî 1, 1 mm û 0 dûrahiya navendê ya têkildar li ser 1 mm û 0 dûrahiya wan bêne balkişandin. îstîqrar baş e. Pergala balkişandina magnetîkî ya yekreng jî xweştir bûye. Dûrahiya veguheztina bi îstîqrar a tîra elektronê ya ducar a plankirî dikare bigihîje 45 mm, û qada magnetîkî ya baldar 0,6 T ye, ku têra tevahiya pergala frekansa bilind (HFS) e. Dûv re, ji bo verastkirina karanîna pergala elektron-optîkî û performansa pergala elektron-optîkî û performansa perçe-wave nîşan dide. ku pergala danûstendina tîrêjê dikare di 220 GHz de hêzek hilberanê ya lûtkeyê bi qasî 310 W bi dest bixe, voltaja tîrêjê ya xweşbînkirî 20,6 kV e, herikîna tîrêjê 2 × 80 mA ye, qezenc 38 dB ye, û firehiya bandê ya 3-dB ji 370-ê mîkro-bilindtir e. performansa HFS-ê verast bikin, û encam destnîşan dikin ku bandfireh û taybetmendiyên veguheztinê bi encamên simulasyonê re lihevhatinek baş in. Ji ber vê yekê, pilana ku di vê gotarê de hatî pêşniyar kirin tê çaverê kirin ku çavkaniyên radyasyonê terahertz-banda ultra-berfireh, bi potansiyela ji bo sepanên pêşerojê pêş bixe.
Wekî amûrek elektronîkî ya valahiya kevneşopî, lûleya pêla gerok (TWT) di gelek sepanan de wekî radara bi rezîliya bilind, pergalên ragihandinê yên satelîtê, û lêgerîna fezayê 1,2,3, rolek bêguhêr dilîze. , û pêvajoyên çêkirinê yên dijwar. Ji ber vê yekê, meriv çawa bi berfirehî performansa band THz baştir dike, ji bo gelek saziyên lêkolînên zanistî bûye mijarek pir bi fikar. Di van salên dawî de, strukturên pêla hêdî-hêdî (SWS) yên nû, yên wekî strukturên du-blade (SDV) û rêgirê pêlên pêçandî (FW) bi taybetî bi strukturên plansaziya xwezayî yên SDS-yê yên ku ji ber strukturên SDS-ê yên bêserûber bala xwe didin, wergirtine. potansiyel.Ev avahî ji hêla UC-Davis ve di sala 20084-an de hate pêşniyar kirin. Struktura plankirî bi teknîkên hilberandina mîkro-nano yên wekî kontrolkirina hejmarî ya kompîturê (CNC) û UV-LIGA bi hêsanî dikare were çêkirin. ku SDV-TWT dikare di G-band5-ê de îşaretên enerjiya bilind ji 100 W û nêzîkê 14 GHz çêbike.Lêbelê, van encaman hîn jî valahiyên wan hene ku nikarin hewcedariyên têkildar ên hêza bilind û band fireh di band terahertz de bicîh bînin. nexşe dikare kapasîteya hilgirtina niha ya tîrêjê bi girîngî baştir bike, ji ber bêserûberiya pergala optîkî ya elektronîkî ya tîrêjê ya pelê (EOS) domdarkirina dûrûdirêjiya veguheztinê dijwar e, û tunelek tîrêjê ya ser-mode jî heye, ku di heman demê de dibe ku bibe sedema ku tîrêj bixwe-rêkûpêk bibe.- Heyecan û lerzîn 6,7. Ji bo ku hewcedariyên hêza hilberana bilind, band fireh û îstîqrara baş a THz TWT bi cih bîne, di vê gotarê de SDV-SWS-tîrêjek du-tîrêj bi xebata du-mode tê pêşniyar kirin. Ango ji bo zêdekirina firehiya bandê ya xebitandinê, plansaziya belavkirina du-mode di vê strukturê de zêdekirina plansaziyek du-mode tê pêşniyar kirin. tîrêjên qelemê jî têne bikar anîn.Radyoyên tîrêjên qelemê yên yekane ji ber astengiyên mezinahiya vertîkal nisbeten piçûk in.Eger tîrêjiya tîrêjê pir zêde be, divê herika tîrêjê were kêm kirin, û di encamê de hêzek derketinê ya nisbeten kêm çêbibe. hêza hilberanê bi domandina herikîna tîrêjê ya giştî û her tîrêjek piçûk a her tîrêjê, ku dikare li gorî cîhazên tîrêjê tîrêjê ji tûnelkirina tîrêjê ya sermode dûr bisekine. Ji ber vê yekê, domkirina îstîqrara lûleya pêla gerok sûdmend e. Li ser bingeha xebata berê8,9, ev kaxez pêşnîyarek G-banda yekreng dike ku qada magnetîkî ya yekgirtî ducar zêde bike û tîrêjê qelemê bi ducarî zêde bike qada magnetîkî ya ku dikare dûr û dirêj zêde bike. herêmê, bi vî rengî hêza hilberînê pir baştir dike.
Struktura vê kaxezê wiha ye. Pêşî sêwirana şaneya SWS ya bi parametre, analîzên taybetmendiyên belavbûnê û encamên simulasyona frekansa bilind têne vegotin. Dûv re, li gorî avahiya şaneya yekîneyê, di vê kaxezê de tîrêjek pênûsa ducar EOS û pergala pêwendiya tîrêjê hatiye sêwirandin. Encamên simulasyona pariyên hundurîn jî têne pêşkêş kirin da ku karbidestiya kaxezêWTOSV bi kurtî verast bike û bikêrhatina kaxezêTOSV-ê verast bike. û encamên testa sar ji bo verastkirina rastbûna tevahiya HFS. Di dawiyê de kurteyek çêbikin.
Wek yek ji hêmanên herî girîng ên TWT, taybetmendiyên belavker ên strukturên pêla hêdî diyar dikin ka leza elektronê bi leza qonaxê ya SWS re têkildar e an na, û ji ber vê yekê bandorek mezin li ser têkiliya tîrêj-pêl heye. tîra pênûsê ya yekane, avahî tîrêjek pênûsê ya ducar dipejirîne da ku hêza derketinê û aramiya xebitandinê bêtir baştir bike.Di vê navberê de, ji bo ku firehiya xebatê zêde bibe, moda dualî ji bo xebitandina SWS hatiye pêşniyar kirin. Ji ber hevsengiya strûktûra SDV, çareseriya hevkêşeya belavbûna qada elektromagnetîk dikare li modên xerîb û hej were dabeş kirin. danûstendinê, bi vî rengî firehiya karûbarê bêtir çêtir dike.
Li gorî hewcedariyên hêzê, tevahî lûle bi voltaja ajotinê 20 kV û herikîna tîrêjê ya ducarî 2 × 80 mA hatîye sêwirandin. Ji bo ku voltaja bi qasî ku pêkan be bi firehiya karûbarê SDV-SWS-ê ve were hevber kirin, pêdivî ye ku em dirêjahiya heyama p bihesibînin. Têkiliya di navbera voltaja tîrêjê de di 10 equation û heyamê de tê xuyang kirin (1:1)
Bi danîna veguheztina qonaxê li 2,5π li frekansa navendê ya 220 GHz, heyama p dikare wekî 0,46 mm were hesibandin. Wêne 2a taybetmendiyên belavbûnê yên şaneya yekîneya SWS nîşan dide. Xeta tîrêjê ya 20 kV pir baş lihevhatî bi kêşana bimodal re dike. Bendên frekansê yên lihevhatî dikarin di moda 2520Hz de bigihîjin dora 2520Hz û di moda 2520Hz de dikare bigihîje dora 6.202Hz-ê. Rêjeyên 5,4–280 GHz (moda hevûdu). Xiflteya 2b berbelavbûna hevberdanê ya navînî nîşan dide, ku ji 0,6 Ω ji 210 heta 290 GHz mezintir e, nîşan dide ku dibe ku têkilîyên xurt di firehiya bandê ya xebatê de çêbibin.
(a) Taybetmendiyên belavbûna SDV-SWS-a du-mode ya bi tîrêjek elektronîkî ya 20 kV. (b) Impedansa pêwendiya pêla hêdî ya SDV.
Lêbelê, girîng e ku were zanîn ku di navbera modên xerîb û zewacê de valahiyek bandê heye, û em bi gelemperî vê valahiya bandê wekî benda rawestanê bi nav dikin, wekî ku di Figure 2a de tê xuyang kirin. Heke TWT li nêzikî vê bandê frekansê were xebitandin, dibe ku hêza hevgirtina tîrêjê ya bihêz çêbibe, ku dê bibe sedema lehîzasyonên nedilxwaz. ya vê avahiya pêla hêdî tenê 0,1 GHz e. Zehmet e ku meriv were destnîşankirin ka ev valahiya bandê ya piçûk dibe sedema leviyan an na. Ji ber vê yekê, îstîqrara xebitandinê li dora bendava rawestanê dê di beşa simulasyona PIC-ê ya jêrîn de were lêkolîn kirin da ku were analîz kirin ka gelo dibe ku ossilasyonên nedilxwaz çêbibin.
Modela tevahiya HFS di jimar 3 de tê nîşandan. Ew ji du qonaxên SDV-SWS pêk tê, ku ji hêla refleksên Bragg ve têne girêdan. Fonksiyona refleksker ew e ku veguheztina sînyalê di navbera her du qonaxan de qut bike, lerzîn û refleksa modên nexebitîne wek modên rêza bilind ên ku di navbera stêrên jorîn û jêrîn de têne hilberandin. jîngehê, ji bo girêdana SWS bi rêgezek standard WR-4-ê re hevgirêkek xêzkirî jî tê bikar anîn. Rêjeya veguheztinê ya avahiya du-astî ji hêla çareserkerek qada demê ve di nermalava simulasyonê ya 3D de tê pîvandin. Dema ku bandora rastîn a banda terahertz li ser materyalê were hesibandin, materyalê valahiya zerfê 2×1 kêm dibe. 2.
Xiflteya 4 encamên veguheztinê ji bo HFS bi û bêyî hevgirêkên xêzkirî yên xêzkirî nîşan dide. Encam destnîşan dikin ku hevber bandorek hindik li ser performansa veguheztinê ya tevahiya HFS dike. Wendabûna vegerê (S11 < - 10 dB) û windabûna têketinê (S21 > - 5 dB) ya tevahiya pergalê di navbeyna 207-280 HHz-ê de baş nîşan dide.
Wekî ku hêza amûrên elektronîkî yên valahiyê, rasterast, ku amûrek li W-Band8,9-ê tête çêkirin, bi karanîna pîşesaziya HFS-ê re tê çêkirin. di Fig.2, voltaja ajotinê Ua ya tîrêjên elektronîkî di destpêkê de li ser 20 kV tête danîn, herikîna I ya her du tîrêjên elektronîkî hem 80 mA ne, hem jî tîrêjê dw yê tîrêjên elektronîkî 0,13 mm e. Di heman demê de, ji bo ku were piştrast kirin ku dendika niha ya tîrêjê elektronîkî bi qasê tîrêjê elektronîkî bigihîje û bigihêje tîrêja elektronîkî ya ku bigihîje hev û 7, ji ber vê yekê tîrêjiya heyî ya tîrêjê elektronîkî 603 A/cm2 e, û dendika niha ya katodê 86 A/cm2 ye, ku dikare bi vê yekê bi karanîna materyalên katodê yên nû ve were bidestxistin. Li gorî teoriya sêwiranê 14, 15, 16, 17, çekek tîpîk a Pierce ku bi elektronek yekta naskirî dikare were çêkirin.
Xiflteya 5 bi rêzê şematokên şematîk û yên vertîk ên çekê nîşan dide. Tê dîtin ku profîla çeka elektronê ya di arasteka x-ê de hema hema wekî ya çekek elektronîkî ya tîpîk e, dema ku di arasteka y de du tîrêjên elektronîkî bi maskeyê bi qismî ji hev têne veqetandin. Cihên x0 =5 mm in, du x0 =5 mm in. 0,155 mm, y = 0 mm, bi rêzê. Li gorî hewcedariyên sêwiranê yên rêjeya berhevkirinê û mezinahiya derzîlêdana elektronê, pîvanên du rûberên katodê 0,91 mm × 0,13 mm têne destnîşankirin.
Ji bo ku qada elektrîkê ya baldar a ku ji hêla her tîrêjek elektronê ya di arasteka x-ê ve hatî wergirtin li ser navenda xwe simetrîk bike, ev kaxez elektrodek kontrolê li çeka elektronîkî dixe. ku elektronên belavkirî di arasteka y de xwedan pevgirêdanbûnek baş in, û her tîrêjek elektronîkî ber bi arasteka x-ê ve li ser navenda xwe ya simetrîyê digihêje hev, ku ev yek destnîşan dike ku elektroda kontrolê qada elektrîkî ya newekhev a ku ji hêla elektroda baldar ve hatî hilberandin hevseng dike.
Xiflteya 7 zerfa tîrêjê di rêgezên x û y de nîşan dide. Encam nîşan didin ku dûrahiya projeksiyonê ya tîrêjê elektronê di arasteka x de ji ya di arasteya y-yê de cûda ye. Dûrahiya avêtinê di arasteya x de bi qasî 4mm e, û dûrahiya avêtinê di riya y de nêzîkê 7mm e. Ji ber vê yekê, divê dûrahiya avêtinê ya rastîn di navbera the4-ê de, dûrahiya avêtinê ya rastîn ya mm4 û 7-ê ya elektroneyê nîşan bide. .6 mm ji rûxara katodê ye. Em dikarin bibînin ku şeklê beşa xaçê herî nêzikî tîrêjek elektronîkî ya dorhêl a standard e. Dûrahiya di navbera her du tîrêjên elektronîkî de nêzî 0,31 mm ya hatî sêwirandin e, û tîrêj jî bi qasî 0,13 mm e, ku hewcedariyên sêwiranê pêk tîne. Wêne 9 encamên simulasyonê yên tîrêjê nîşan dide. .
Ji ber guheztina voltaja ajotinê di sepanên pratîkî de, pêdivî ye ku meriv hesasiyeta voltaja vê modelê were lêkolîn kirin. Di navbêna voltaja 19,8 ~ 20,6 kV de, zerfên niha û tîrêjê têne wergirtin, wekî ku di Xiflteya 1 û Figure 1.10 de têne xuyang kirin û bandora voltaja li ser 11-ê nayê dîtin. am zerfê, û herikîna tîrêjê ya elektronê tenê ji 0,74 ber 0,78 A diguhere. Ji ber vê yekê, meriv dikare were hesibandin ku çeka elektronîkî ya ku di vê kaxezê de hatî çêkirin xwedan hestiyariyek baş a voltazê ye.
Bandora guheztinên voltaja ajotinê li ser zerfên tîrêjên arastekirina x- û y.
Qada balkişandina magnetîkî ya yekreng pergalek balkişandina magnetîkî ya daîmî ya hevpar e. Ji ber belavkirina qada magnetîkî ya yekreng li seranserê kanala tîrêjê, ew ji bo tîrêjên elektronîkî yên eksîsimetrîk pir maqûl e. Di vê beşê de, pergalek balkişandina magnetîkî ya yekreng ji bo domandina veguheztina dûr û dirêj a tîrêjên pênûsa ducar tê pêşniyar kirin. lêkolîn kirin. Li gorî teoriya veguheztina bi îstîqrar a tîrêjek qelemê ya yekane18,19, nirxa qada magnetîkî ya Brillouin dikare bi hevkêşana (2) were hesibandin. Di vê gotarê de, em vê hevwateyê jî ji bo texmînkirina qada magnetîkî ya tîrêjek qelemê ya dualî ya li alîkî bi kar tînin. Bi çeka elektronê ya ku di vê kaxezê de hatî çêkirin, bi çeka elektronîkî ya ku di vê kaxezê de hatî çêkirin, tê hesibandin.20, 1,5-2 carî nirxa hesabkirî bi gelemperî di sêwiranên pratîkî de têne hilbijartin.
Xiflteya 12 avaniya pergalek qada magnetîkî ya yekdest nîşan dide.Beşê şîn magnetika daîmî ye ku di arasteka eksê de magnetîzekirî ye. Hilbijartina materyalê NdFeB an FeCoNi ye. Di modela simulasyonê de bermayiya Br 1,3 T û permeability 1,05 e. Ji bo ku dirêjahiya pêvek a mîgnatîsê bi îstîqrar were mîsogerkirin, ji bo ku dirêjahiya tîrêjê ya destpêkê bi tevahî mm7 veguhezîne. magnetika di arasteya x de diyar dike ka qada magnetîkî ya li ser kanala tîrêjê yekreng e an na, ku hewce dike ku mezinahî di arasteya x de ne pir piçûk be. Di heman demê de, lêçûn û giraniya lûleyê li ber çavan tê girtin, divê mezinahiya magnetê ne pir mezin be. Ji ber vê yekê, magnets di destpêkê de li ser 150 mm × 150 mm têne danîn. , dûrahiya di navbera magnetan de 20mm tê danîn.
Di sala 2015-an de, Purna Chandra Panda21 di pergalek balkişandina magnetîkî ya yekreng de perçeyek stûnek bi qulikek nû ya gavî ya nû pêşniyar kir, ku dikare mezinahiya herikîna herikînê ya li katodê û qada magnetîkî ya gerguhêz a ku li qulika perçeya stûnê çêdibe bêtir kêm bike. Di vê kaxezê de, em perçeyek gavî ya stûrbûna pergala stûnê5 li pergala balkişandinê ya destpêkê zêde dikin. mm, bilindî û firehiya sê gavan 0,5 mm e, û dûrahiya di navbera kunên perçeya polê de 2 mm e, wekî ku di Figure 13 de tê xuyang kirin.
Figure 14a belavkirina zeviya magnetîkî ya eksê li ser xetên navendî yên du tîrêjên elektron nîşan dide. Tê dîtin ku hêzên qada magnetîkî ya li ser her du tîrêjên elektronê hema hema yek in. Nirxa qada magnetîkî bi qasî 6000 Gs e, ku 1,5 qat ji qada Brillouin ya teorîkî ye ku veguheztinê û balkişandinê zêde dike. bandorek baş li ser pêşîlêgirtina levbûna herikîna magnetîkî ye. Figure 14b belavkirina qada magnetîkî ya paşîn nîşan dide Ji hêla z ve li kêleka jorîn a du tîrêjên elektronîkî. Dihê dîtin ku qada magnetîkî ya paşîn tenê li qulika perçeya polê ji 200 Gs kêmtir e, dema ku di pêla hêdî de, bandora zero ya magnetîkî ya ku li qada elektronîkî ya zirav hema hema ne bandor e. ible.Ji bo pêşîgirtina têrbûna magnetîkî ya perçeyên stûnê, pêdivî ye ku meriv hêza qada magnetîkî ya di hundurê perçeyên stûnê de were lêkolîn kirin. Xiflteya 14c nirxa mutleq ya belavkirina zeviya magnetîkî ya di hundurê perçeya polê de nîşan dide. Dikare were dîtin ku nirxa mutleq ya hêza qada magnetîkî ji 1.2T kêmtir e, ev nîşan dide ku têrbûna magnetîkî ya perçeya stûnê dê pêk neyê.
Dabeşkirina hêza zeviya magnetîkî ji bo Br = 1,3 T. (a) Dabeşkirina zeviyê aksial. (b) Dabeşkirina qada alîkî Ji hêla z ve.
Li ser bingeha modula CST PS-ê, pozîsyona têkildar a aksî ya çeka tîrêjê ya dualî û pergala balkişandinê xweşbîn e. Li gorî Ref.9 û simulasyon, cihê herî baş ew e ku perçeya anodê perçeyê polê ji magnetê dûr bikeve.Lêbelê, hat dîtin ku ger remanence li ser 1.3T were danîn, veguheztina tîra elektronê nikare bigihîje 99%. Xiflteya 15. Tê dîtin ku tîrêjê veguheztinek baş, guheztinek piçûk, û dûrahiya veguheztinê ji 45 mm mezintir heye.
Trajektorên tîrêjên qelemê yên ducar di bin pergala magnetîkî ya homojen de bi Br = 1,4 T.(a) balafira xoz.(b) balafira yoz.
Xiflteya 16 xaça tîrêjê li cihên cihê yên dûrî katodê nîşan dide. Dihête dîtin ku şeklê beşa tîrêjê di pergala balkişandinê de baş tê domandin, û bejna beşê zêde nayê guhertin. Xiflteya 17 zerfên tîrêjê bi rêzê ve di rêgezên x û y de nîşan dide. Dikare were dîtin ku hejmêra tîrêjê di her duyan de encamên pir piçûk 8 nîşan dide. herikîna tîrêjê. Encam nîşan didin ku niha bi qasî 2 × 80 mA ye, ku bi nirxa hesabkirî ya di sêwirana çeka elektronîkî re têkildar e.
Beşa xaça tîrêjê ya elektron (bi pergala balkişandinê) li cihên cihêreng ji katodê dûr.
Di sepanên pêvajoyî yên pratîkî de rêzek pirsgirêkan wekî xeletiyên kombûnê, guheztinên voltajê û guheztinên hêza qada magnetîkî li ber çavan tê girtin, pêdivî ye ku meriv hesasiyeta pergala balkişandinê were analîz kirin. Ji ber ku di hilberandina rastîn de di navbera perçeya anodê û perçeya polê de valahiyek heye, pêdivî ye ku ev valahî di simulasyonê de were danîn. û herikîna tîrêjê di arasteya y de ye. Ev encam nîşan dide ku guhertina di zerfa tîrêjê de ne girîng e û herikîna tîrêjê bi zorê diguhere. Ji ber vê yekê, pergal ji xeletiyên kombûnê re ne hesas e. Ji bo guheztina voltaja ajotinê, rêjeya xeletiyê li ser ± 0,5 kV hatiye danîn. Wêne 19b nîşan dide ku voltaja hindik li ser guheztinê heye ku encamên berhevkirinê hene. rêjeyek ji -0,02 heta +0,03 T ji bo guhertinên di hêza qada magnetîkî de tê danîn. Encamên berawirdkirinê di jimar 20 de têne xuyang kirin. Dihê dîtin ku zerfa tîrêjê bi zorê diguhezîne, ev tê vê wateyê ku tevahiya EOS ji guheztinên hêza qada magnetîkî re bêhest e.
Zerfa tîrêjê û tîrêjê di bin pergalek baldarkirina magnetîkî ya yekbûyî de encam dide. (a) Tolerasyona meclîsê 0,2 mm e. (b) Guherîna voltaja ajotinê ±0,5 kV ye.
Zerfa tîrêjê di bin pergalek baldarkirina magnetîkî ya yekbûyî de bi guheztinên hêza zeviya magnetîkî ya axial ji 0,63 heta 0,68 T.
Ji bo ku pê ewle bibe ku pergala balkêşanê ya ku di vê gotarê de hatî çêkirin dikare bi HFS-ê re li hev bike, pêdivî ye ku pergala balansê û HFS ji bo lêkolînê were hevber kirin. Xiflteya 21 berawirdkirina zerfên tîrêjê bi û bêyî HFS-ya barkirî nîşan dide. Encam destnîşan dikin ku dema ku tevahiya HFS tê barkirin zerfa tîrêjê pir naguhere. Ji ber vê yekê, pergala gerîdeyê ya li jor guncan e.
Ji bo verastkirina rastbûna EOS-ya ku di Beşa III de hatî pêşniyar kirin û vekolîna performansa SDV-TWT ya 220 GHz, simulasyonek 3D-PIC ya pêwendiya tîrêj-pêl tê kirin. Ji ber sînorkirinên nermalava simulasyonê, me nekarî tevahiya EOS-ê di navbera HFS-ê de zêde bikin. Ji ber vê yekê, elektronek emitting gunek bi pîvanek 1 mm ve hate guheztin. du rûberên 0,31 mm, heman pîvanên çeka elektronîkî ya ku li jor hatî sêwirandin. Ji ber bêhesasî û aramiya baş a EOS-ê, voltaja ajotinê bi rêkûpêk dikare were xweş kirin da ku di simulasyona PIC-ê de hêza hilberanê ya çêtirîn bi dest bixe. Encamên simulasyonê destnîşan dikin ku hêza hilbera têrkirî û qezenc dikare bi voltaja ajotinê 8 bem 00 × 8 × 6 mA (2 A0 × volt) were bidestxistin. 3 A/cm2), û hêza têketinê 0,05 W.
Ji bo bidestxistina sînyala deranê ya herî baş, pêdivî ye ku hejmara dewreyan jî were xweş kirin. Hêza derketinê ya herî baş tê bidestxistin dema ku hejmara du qonaxên 42 + 48 çerx be, wek ku di Figure 22a de tê xuyang kirin. Sînyala ketina 0,05 W di 314 W de bi qazanca 38 dB ve tê zêdekirin. li 220 GHz. Wêne 22b belavkirina pozîsyona eksîkî ya enerjiya elektronê di SWS de nîşan dide, digel ku piraniya elektronan enerjiyê winda dikin. Ev encam nîşan dide ku SDV-SWS dikare enerjiya kinetîk a elektronan veguhezîne sînyalên RF, bi vî rengî xurtkirina sînyalê pêk bîne.
Sînyala derana SDV-SWS li 220 GHz. (a) Hêza derketinê ya bi spektrumê ve tê de heye. (b) Dabeşkirina enerjiyê ya elektronan bi tîrêja elektronê ya li dawiya têketina SWS.
Figure 23 firehiya hêza derketinê û bidestxistina SDV-TWT-tîrêjek du-mode ya du-mode nîşan dide. Performansa derketinê dikare bi hilgirtina frekansan ji 200 heta 275 GHz û xweşbînkirina voltaja ajotinê bêtir were baştir kirin. ly firehiya bandê ya xebitandinê berfireh dike.
Lêbelê, li gorî Xiflteya 2a, em dizanin ku di navbera modên cêwîtî û zewacê de bendek rawestanê heye, ku dibe sedema lerizînên nexwestî. Ji ber vê yekê, aramiya xebatê li dora rawestgehan pêdivî ye ku were lêkolîn kirin. Wêneyên 24a-c encamên simulasyona 20 ns li 265,3 GHz, 265, 265,4Hzt, GHz, 265,4,3 û 265,4 Hzt, bi rêzdarî têne dîtin. her çend di encamên simulasyonê de hin guheztin hebin jî, hêza derketinê nisbeten bi îstîqrar e. Di jimareya 24-an de jî spektrûm bi rêzê ve hatî xuyang kirin, spektrum safî ye. Ev encam nîşan didin ku li nêzî bendava rawestanê xwe-oscilasyon tune.
Çêkirin û pîvandin ji bo verastkirina rastbûna tevahiya HFS-ê hewce ne. Di vê beşê de, HFS bi karanîna teknolojiya kontrolkirina hejmarî ya kompîturê (CNC) bi pîvana amûrê 0,1 mm û rastbûna makînekirinê ya 10 μm tê çêkirin. Materyal ji bo strukturên frekansa bilind ji hêla bêoksîjenê ve tê peyda kirin. 66,00 mm, firehiya 20,00 mm û bilindahî 8,66 mm. Heşt kunên pîne li dora avahîyê hatine belav kirin. Figure 25b avaniya bi mîkroskopiya elektronîkî (SEM) nîşan dide. Kulîlkên vê avahî bi yekcarî têne hilberandin û xwedan ziravbûna rûyê baş in. Struktura ning hewcedariyên sêwiranê û rastdariyê pêk tîne.
Xiflteya 26 berhevdana di navbera encamên testê yên rastîn û simulasyonên performansa veguheztinê de nîşan dide. Porta 1 û Port 2 ya di jimar 26a de bi rêzê ve bi benderên têketin û derketinê yên HFS re têkildar in, û bi Port 1 û Port 4 re di jimar 3 de hevwate ne. Encamên pîvandina rastîn ên S11-ê hinekî xirabtir in. Encamên pîvandinê yên rastîn ên S11-ê hinekî çêtir in. be ku gihandina materyalê ya ku di simulasyonê de hatî destnîşan kirin pir zêde be û ziraviya rûxê piştî makînekirina rastîn nebaş be. Bi tevayî, encamên pîvandinê bi encamên simulasyonê re lihevhatinek baş in, û firehiya bandê ya veguheztinê hewcedariya 70 GHz pêk tîne, ku pêkanî û rastbûna pêvajoya dual-WT ya pêşnîyarkirî bi testa SDV-ê ve, tevdîr-aktîf-aktîf-Tê verast dike. Sêwirana SDV-TWT ya dualî ya ku di vê kaxezê de hatî pêşniyar kirin dikare ji bo çêkirin û serîlêdanên paşîn were bikar anîn.
Di vê gotarê de, sêwiranek hûrgulî ya belavkirina plankirî ya 220 GHz-tîrêjê dualî SDV-TWT tê pêşkêş kirin. Tevlihevkirina operasyona moda dualî û heyecana du-tîrêjê bêtir firehiya bandê ya xebitandinê û hêza derketinê zêde dike. Testa çêkirin û sar jî ji bo verastkirina rastbûna tevahiya HFS-ê têne kirin.Encamên pîvandinê yên rastîn bi encamên simulasyonê re lihevhatinek baş e. Ji bo EOS-ya du-tîrêjê ya hatî sêwirandin, beşa maskek û elektrodên kontrolê bi hev re hatine bikar anîn da ku tîrêjek du-qelemê were hilberandin. Di binê qada magnetîkî ya yekrengî ya dîzaynkirî de, tîra elektronê dikare bi domdarî li dûr û dirêj û bi rengek baş were veguheztin. pilana ku di vê kaxezê de hatî pêşniyar kirin bi tevahî teknolojiya pêvajokirina firokeya gihîştî ya heyî bi hev re dike, û di nîşaneyên performansê û pêvajokirin û komkirinê de potansiyelek mezin nîşan dide. Ji ber vê yekê, ev kaxez bawer dike ku avahiya plankirî bi îhtîmalek mezin dibe ku bibe meyla pêşkeftina amûrên elektronîkî yên valahiya di band terahertz de.
Piraniya daneyên xav û modelên analîtîk ên di vê lêkolînê de di vê gotarê de cih girtine. Li gorî daxwazek maqûl dikare ji nivîskarê peywendîdar bêtir agahdarî were wergirtin.
Gamzina, D. et al. Nanoscale CNC machining of sub-terahertz vacuum electronics.IEEE Trans.electronic device.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. and Paoloni, C. UV-LIGA mîkrofabrîkasyona pêlên jêr-terahertz bi karanîna wênekêşkerê pirrengî SU-8.J.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 nexşeya rê teknolojiya THz.J.Physics.D to application.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Qirkirina xurt a belavbûna pêla plazmonîk bi riya waveguides.application.physics.Wright.93, 221504.
Baig, A. et al.Performance of a Nano CNC Machined 220-GHz Amplifier Tube Wave Traveling.IEEE Amûrên elektronîk.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Vekolîna bêîstîqrara diokotronê ya tîrêjên elektronîkî yên bêdawî yên fireh bi karanîna teoriya modela şilava sar a makroskopî.Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/1011 (104).
Galdetskiy, AV li ser derfeta zêdekirina firehiya bandê ji hêla nexşeya plankirî ya tîrêjê ve di klystronek pirtîrêj de. Di 12th Konferansa Navneteweyî ya IEEE ya li ser Elektronîkên Vacuumê, Bangalore, Hindistan, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1741/10.17401.
Nguyen, CJ et al. Sêwirana çekên elektronîkî yên sê-tîrêj bi belavkirina balafira perçekirina tîrêjê ya teng di lûleya pêla gerok a du-blade[J] de.Zanist.Rep.11, 940.https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
Wang, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB & Ruan, CJ Planar ji bo cîhazên elektronîkî yên bingehîn TWT.IEEE Trans.68, 5215–5219 (2021) pergala optîkî ya elektronîkî ya sê-tîrêj bi veqetandina tîrêjê teng belav kir.
Zhan, M. Lêkolîna li ser lûleya pêla Rêwî ya Du-Blade ya Interleaved bi Tîrêjên Pêla Milîmetre 20-22 (PhD, Zanîngeha Beihang, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Lêkolîna li ser îstîqrara pêla pêla tîrêjê ya lûleyek pêla gerok a du-blade ya navberkirî. 2018 Konferansa Navneteweyî ya 43yemîn li ser Milimetra Infrared û Pêlên Terahertz, Nagoya.8510211, Nagoya.8510211, Https. 510263 (2018).