Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан серепчи версиясы CSS үчүн чектелген колдоого ээ. Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerде шайкештик режимин өчүрүү). Ошол эле учурда, колдоо үзгүлтүксүз болушу үчүн, биз сайтты стилдерсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Бул документте 220 ГГц кең тилкелүү жогорку кубаттуулуктагы аралаш эки канаттуу кыдыруучу толкун түтүгү иштелип чыккан жана текшерилген. Биринчиден, тегиздик эки нурлуу тепкичтүү эки канаттуу жай толкун түзүмү сунушталат. Кош режимде иштөө схемасын колдонуу менен, өткөрүүнүн натыйжалуулугу жана өткөрүү жөндөмдүүлүгү дээрлик эки эсеге көбөйөт жана бир режимде саякаттын кубаттуулугунун туруктуулугун жакшыртат. түтүк, кош карандаш түрүндөгү электрондук оптикалык система иштелип чыккан, айдоо чыңалуусу 20~21 кВ, ток 2 × 80 мА. Дизайн максаттары. Кош нурлуу тапанчадагы маска бөлүгүн жана башкаруу электродду колдонуу менен эки карандаш нурун кысуу катышы 7 болгон тиешелүү борборлор боюнча фокустоого болот. Ошондой эле оптималдаштырылган. Тегиздик кош электрон нурунун туруктуу өткөрүү аралыгы 45 ммге жетиши мүмкүн, ал эми фокустоочу магнит талаасы 0,6 Т, бул бүткүл жогорку жыштык системасын (HFS) камтуу үчүн жетиштүү. Андан кийин, электрондук-оптикалык системанын колдонууга жарамдуулугун жана жай толкун түзүмүнүн иштешин текшерүү үчүн, бөлүкчө клеткасы (PIC) ошондой эле бүтүндөй системадагы H моделдештирүү натыйжаларына жетиши мүмкүн экенин көрсөтөт. 220 ГГцде эң жогорку кубаттуулугу 310 Вт, оптималдаштырылган нур чыңалуусу 20,6 кВ, нурдун агымы 2 × 80 мА, пайда 38 дБ жана 3 дБ өткөрүү жөндөмдүүлүгү болжол менен 70 ГГц 35 дБ ашат. моделдештирүүнүн натыйжалары менен жакшы макулдашылган. Ошондуктан, бул документте сунушталган схема келечектеги колдонмолор үчүн потенциалы бар жогорку кубаттуулуктагы, ультра кең тилкелүү терагерц диапазондуу нурлануу булактарын иштеп чыгуусу күтүлүүдө.
Салттуу вакуумдук электрондук түзүлүш катары, кыдыруучу толкун түтүгү (TWT) жогорку резолюциядагы радар, спутниктик байланыш системалары жана космостук изилдөөлөр сыяктуу көптөгөн колдонмолордо алмаштырылгыс ролду ойнойт. Бирок, иштөө жыштыгы терагерц диапазонуна кирген сайын, салттуу туташкан боштук TWT жана спиралдуу TWT адамдардын электр кубаттуулугунун төмөн муктаждыктарына байланыштуу канааттандыра албай калды. Ошондуктан, THz тилкесинин натыйжалуулугун кантип комплекстүү жакшыртуу көптөгөн илимий изилдөө институттары үчүн абдан тынчсызданган маселе болуп калды. Акыркы жылдарда жаңы жай толкун түзүмдөрүнө (SWSs), мисалы, тепкичтүү кош тилкелүү (SDV) структуралар жана бүктөлгөн толкун өткөргүч (FW) түзүмдөрүнө өзгөчө көңүл бурулду. UC-Davis тарабынан 20084-жылы жасалган. Тегиздик структурасын компьютердик сандык башкаруу (CNC) жана UV-LIGA сыяктуу микро-нано иштетүү ыкмалары менен оңой эле жасоого болот, бүт металл пакетинин структурасы чоңураак жылуулук сыйымдуулугун жогорураак чыгаруу күчү жана пайда менен камсыздай алат, ал эми толкун өткөргүч сымал структура дагы кененирээк иштөө жөндөмдүүлүгүн камсыздай алат. G-диапазондо 100 Вт жана дээрлик 14 ГГц өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн сигналдарынан ашкан кубаттуулуктар 5. Бирок, бул натыйжаларда терагерц тилкесиндеги жогорку кубаттуулукка жана кең өткөрүүгө байланыштуу талаптарга жооп бере албаган боштуктар дагы эле бар. UC-Davis's G-диапазон SDV-TWT үчүн барак электрон нурлары колдонулган. барак нурунун электрондук оптикалык тутумунун (EOS) туруксуздугуна жана ашыкча режимдеги нур туннели бар, ал ошондой эле нурдун өзүн өзү жөнгө салуусуна алып келиши мүмкүн.– дүүлүктүрүү жана термелүү 6,7. THz TWTтин жогорку кубаттуулугуна, кең өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө жана жакшы туруктуулугуна болгон талаптарды канааттандыруу үчүн бул документте эки нурлуу SDV-SWS эки режимдүү иштөөсү сунушталган. Башкача айтканда, иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу максатында, эки режимдүү операция сунушталат жана киргизилди, бул структурада кубаттуулукту эки эсе көбөйтүү планда колдонулат. Жалгыз карандаш нурлуу радиостанциялар вертикалдуу өлчөмдөгү чектөөлөрдөн улам салыштырмалуу кичине. Учурдагы тыгыздык өтө жогору болсо, нурдун токунун көлөмүн азайтуу керек, натыйжада чыгаруу кубаттуулугу салыштырмалуу аз болот. Нур токту жакшыртуу үчүн пландык бөлүштүрүлгөн көп нурлуу EOS пайда болду, ал SWSнын каптал өлчөмүн пайдаланды. жалпы нур агымы жана бир нурга бир аз ток, бул барактуу түзүлүштөр менен салыштырганда ашыкча нур туннелдерин болтурбай коё алат. Ошондуктан, кыдыруучу толкун түтүгүнүн туруктуулугун сактоо пайдалуу. Мурунку иштердин негизинде 8,9, бул документ G-диапазонун бирдиктүү магниттик талаасын эки карандаш нурунун EOS фокустоосун сунуштайт, бул ал жердеги аралыкты андан ары жакшыртат жана ал аралыкты бир топ жакшыртат. чыгаруу күчү.
Бул документтин түзүлүшү төмөнкүдөй. Биринчиден, параметрлери, дисперсиялык мүнөздөмөлөрүнүн анализи жана жогорку жыштык симуляциясынын натыйжалары менен SWS клеткасынын дизайны сүрөттөлөт. Андан соң, бирдик клеткасынын түзүлүшүнө ылайык, кош карандаш нурунун EOS жана нурдун өз ара аракеттенүү системасы бул документте иштелип чыккан. Клетка ичиндеги бөлүкчөлөрдү симуляциялоонун натыйжалары да EOS-кошумча кагаздын колдонууга жарамдуулугун жана SDVT сыноосунун натыйжалуулугун текшерүү үчүн берилген. бүт HFS тууралыгын текшерүү үчүн жыйынтыктарды.
TWTтин эң маанилүү компоненттеринин бири катары жай толкун түзүмүнүн дисперсиялык касиеттери электрондун ылдамдыгы SWS фазасынын ылдамдыгына дал келеби же жокпу, ошону менен нур-толкун өз ара аракеттенүүсүнө чоң таасирин тийгизет. Бүткүл TWTтин иштешин жакшыртуу үчүн жакшыртылган өз ара аракеттенүү структурасы иштелип чыккан. нур, структура андан ары чыгаруу күчүн жана иш туруктуулугун жакшыртуу үчүн кош калем устунду кабыл алат.Ошол эле учурда, жумушчу өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн, SWS иштешине кош режим сунушталды. SDV түзүмүнүн симметриясынан улам, электромагниттик талаанын дисперсиялык теңдемесин чечүү так жана жуп режимдерге бөлүнөт. Ошол эле учурда, төмөнкү жыштык тилкесинин негизги так режими жана негизги жуп режими колдонулат, ал жерде жогорку жыштык тилкесинин синхронизациясын андан ары ишке ашыруу үчүн колдонулат. иштөө жөндөмдүүлүгүн.
Кубаттын талаптарына ылайык, бүт түтүк 20 кВ кыймылдаткыч чыңалуусу жана 2 × 80 мА кош нурлуу ток менен иштелип чыккан. Чыңалууну SDV-SWSнин иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө мүмкүн болушунча жакындаштыруу үчүн, биз p-периоддун узундугун эсептеп чыгышыбыз керек.
220 ГГц борбор жыштыгында фазалык жылышты 2,5πге коюу менен, p мезгилин 0,46 мм деп эсептөөгө болот. 2а-сүрөттө SWS бирдик клеткасынын дисперсиялык касиеттери көрсөтүлгөн. 20 кВ нур сызыгы бимодальдык ийри сызыкка абдан туура келет. Дал келген жыштык тилкелери 70 ГГц жана 36-25-де 721 ГГц жана 25-200 ГГц жыштыгына жетиши мүмкүн. 280 ГГц (жуп режими) диапазондору. 2б-сүрөт 210дон 290 ГГцге чейинки 0,6 Омдон жогору болгон орточо туташуу импедансын көрсөтөт, бул иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгүндө күчтүү өз ара аракеттенишүүлөр болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.
(a) 20 кВ электрон нур сызыгы менен кош режимдүү SDV-SWS дисперсиялык мүнөздөмөлөрү. (b) SDV жай толкун чынжырынын өз ара аракеттенүү импедансы.
Бирок, так жана жуп режимдердин ортосунда тилке ажырымы бар экенин белгилей кетүү маанилүү жана биз адатта бул тилке боштугун 2a-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, токтотуу тилкеси деп атайбыз. Эгерде TWT ушул жыштык тилкесинде иштетилсе, нурдун күчтүү кошулуу күчү пайда болушу мүмкүн, бул каалабаган термелүүлөргө алып келет. Практикалык колдонмолордо биз жалпысынан TWTди колдонуудан качабыз, ал токтоо тилкесинин жанында бул жай гана түзүлүшү байкалат. ГГц. Бул кичинекей тилке ажырымы термелүүлөрдү пайда кылабы же жокпу аныктоо кыйын. Ошондуктан, токтотуу тилкесинин айланасында иштөөнүн туруктуулугу төмөнкү PIC симуляция бөлүмүндө каралат.
Бүткүл HFS модели 3-сүрөттө көрсөтүлгөн. Ал Bragg рефлекторлору менен туташтырылган SDV-SWS эки этаптан турат. Рефлектордун милдети эки этаптын ортосундагы сигналды өткөрүү, термелүүнү жана иштебеген режимдердин чагылышын басуу, мисалы, үстүнкү жана астыңкы чөйрөнүн ортосунда түзүлгөн жогорку тартиптеги режимдер, мында түтүктүн тышкы чөйрөнүн туруктуулугун жогорулатуу үчүн. pered кошкуч да SWSти WR-4 стандарттуу waveguide менен туташтыруу үчүн колдонулат. Эки деңгээлдүү структуранын өткөрүү коэффициенти 3D симуляциялоо программасында убакыт доменин чечүүчү менен өлчөнөт. Материалга терагерц тилкесинин иш жүзүндөгү таасирин эске алуу менен, вакуумдук конверттин материалы башында жезге орнотулуп, өткөргүчтүгү S27×12.2.5 мге кыскарган.
4-сүрөттө сызыктуу конустук кошкучтары бар жана жок HFS үчүн өткөрүү натыйжалары көрсөтүлгөн. Жыйынтыктар кошкуч бүт HFS өткөрүүнүн натыйжалуулугуна анча деле таасир этпей турганын көрсөтүп турат. 207~280 ГГц кең тилкесинде бүт системанын кайтаруу жоготуусу (S11 < - 10 дБ) жана киргизүү жоготуусу (S21 > - 5 дБ) HFS өткөрүүнүн жакшы мүнөздөмөлөрү бар экенин көрсөтүп турат.
Вакуум электрондук шаймандарын электр менен жабдуулар катары, электрон тапанчанын II бөлүмүндө жетиштүү кубаттуулукту камсыз кыла турган иш-аракетин түзөөрүн аныктайт. Бул бөлүк.2, электрон нурларынын кыймылдаткыч чыңалуусу Ua адегенде 20 кВга орнотулган, эки электрон нурунун токтары I экөө тең 80 мА, ал эми электрон нурларынын нурунун диаметри dw 0,13 мм. Ошол эле учурда, электрон нурунун токтун тыгыздыгын камсыз кылуу үчүн жана электроддун кысуу катышына жетишүү үчүн, электрон нурунун учурдагы тыгыздыгы 603 A / см2 болуп саналат, ал эми катоддун учурдагы тыгыздыгы 86 А / см2, бул аркылуу жетишүүгө болот Бул жаңы катод материалдарын колдонуу менен жетишилет. Дизайн теориясына ылайык 14, 15, 16, 17, типтүү Пирс электрон мылтыгын уникалдуу түрдө аныктоого болот.
5-сүрөттө мылтыктын горизонталдык жана вертикалдык схемалык диаграммалары көрсөтүлгөн. Бул х-багытындагы электрондук тапанчанын профили кадимки барак сымал электрондук мылтыктын профили менен дээрлик бирдей экендигин көрүүгө болот, ал эми y-багытында эки электрон нурлары жарым-жартылай маска менен бөлүнгөн. жана х = 0,155 мм, у = 0 мм, тиешелүүлүгүнө жараша. кысуу катышы жана электрон сайынуу өлчөмү долбоорлоо талаптарына ылайык, эки катод бетинин өлчөмдөрү 0,91 мм × 0,13 мм болуп аныкталат.
Х багытындагы ар бир электрон нуру кабыл алган фокусталган электр талаасын өзүнүн борборуна карата симметриялуу кылуу үчүн, бул кагаз электрондук тапанчага башкаруучу электродду колдонот. Фокустоочу электроддун жана башкаруу электродунун чыңалуусун −20 кВ, аноддун чыңалуусун 0 В кылып коюу менен, биз дюгюндун траекториясынын бөлүштүрүлүшү боюнча көрсөтүлгөндөй ала алабыз. ted электрондору y-багытында жакшы кысылууга ээ жана ар бир электрон шооласы өзүнүн симметрия борбору боюнча x багытын көздөй жакындайт, бул башкаруу электродунун фокустоочу электрод тарабынан пайда болгон бирдей эмес электр талаасын тең салмактап турганын көрсөтөт.
7-сүрөт x жана y багыттарындагы нур конвертин көрсөтөт. Жыйынтыктар x багытындагы электрон нурунун проекциялык аралык y-багытындагыдан башкача экенин көрсөтүп турат. х багытындагы ыргытуу аралыгы болжол менен 4 мм, ал эми y багытындагы ыргытуу аралыгы 7 ммге жакын. Ошондуктан, чыныгы ыргытуу аралыгы мм 48 ортосундагы ыргытуу аралыкты көрсөтөт. Катоддун бетинен 4,6 мм аралыкта нур. Биз кесилишинин формасы стандарттуу тегерек электрон нуруна эң жакын экенин көрөбүз. Эки электрон нурунун ортосундагы аралык болжолдонгон 0,31 ммге жакын, ал эми радиусу болжол менен 0,13 мм, бул долбоорлоо талаптарына жооп берет. 80мА иштелип чыккан.
Практикалык колдонмолордо кыймылдаткыч чыңалуунун өзгөрүшүн эске алуу менен, бул моделдин чыңалуу сезгичтигин изилдөө керек. 19,8 ~ 20,6 кВ чыңалуу диапазонунда ток жана нур токтун конверттери алынат, 1-сүрөттө жана 1.10 жана 11-сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Жыйынтыктардан көрүнүп тургандай, кыймылдаткычтын чыңалуусунан электр тогунун өзгөрүшүнө жана токтун өзгөрүшүнө эч кандай таасир тийгизбейт. 4 0,78 A. Ошондуктан, бул кагазда иштелип чыккан электрондук курал чыңалуу жакшы сезгичтиги бар деп эсептесе болот.
Айдоо чыңалууларынын өзгөрүшүнүн х жана у багытындагы нурлардын конверттерине тийгизген таасири.
Бирдиктүү магниттик фокустоо талаасы жалпы туруктуу магнит фокустоо системасы болуп саналат. Магниттик талаанын нур каналы боюнча бирдей бөлүштүрүлүшүнө байланыштуу, ал аксимметриялык электрон нурлары үчүн абдан ылайыктуу. Бул бөлүмдө кош карандаш нурларынын узак аралыкка өткөрүлүшүн камсыз кылуу үчүн бирдиктүү магниттик фокустоо системасы сунушталат. жана сезгичтик маселеси изилденет. Жалгыз карандаш нурунун туруктуу өтүү теориясына ылайык18,19, Бриллуен магнит талаасынын маанисин (2) теңдеме менен эсептөөгө болот. Бул эмгекте биз бул эквивалентти капталдан таралган кош карандаш нурунун магнит талаасын баалоо үчүн да колдонобуз. .Шилтемеге ылайык.20, 1,5-2 эсеге эсептелген маани, адатта, практикалык долбоорлордо тандалат.
12-сүрөттө бир тектүү магнит талаасынын фокустук талаа системасынын түзүлүшү көрсөтүлгөн. Көк бөлүгү октук багытта магниттелген туруктуу магнит болуп саналат. Материалды тандоо NdFeB же FeCoNi болуп саналат. Симуляциялык моделде белгиленген Br реманенси 1,3 Т жана өткөрүмдүүлүк 1,05. х багытындагы магниттин өлчөмү нур каналындагы туурасынан кеткен магнит талаасынын бирдей экендигин аныктайт, бул х багытындагы өлчөмү өтө кичине болушун талап кылат. Ошол эле учурда, бүт түтүктүн баасын жана салмагын эске алуу менен, магниттин өлчөмү өтө чоң болбошу керек.Ошондуктан, магниттер алгач 150 мм × 700 mm-ге чейин орнотулат. фокустоо тутумуна жайгаштырылса, магниттердин ортосундагы аралык 20 мм болуп белгиленет.
2015-жылы, Purna Chandra Panda21 бирдиктүү магниттик фокустоо системасында жаңы баскычтуу тешиги бар уюл бөлүгүн сунуш кылган, ал катодго агымдын агып чыгышынын чоңдугун жана уюл бөлүгүндөгү тешикте пайда болгон туурасынан кеткен магнит талаасын андан ары азайта алат. , 13-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, үч кадамдын бийиктиги жана туурасы 0,5 мм, уюлдун тешиктеринин ортосундагы аралык 2 мм.
Сүрөт 14a эки электрон нурларынын борбордук сызыктары боюнча октук магнит талаасынын бөлүштүрүлүшүн көрсөтөт. Эки электрон нурларынын боюндагы магнит талаасынын күчтөрү бирдей экенин көрүүгө болот. Магнит талаасынын мааниси болжол менен 6000 Gs, бул өткөрүү жана фокустоо талаасын жогорулатуу үчүн теориялык Бриллуен талаасынан 1,5 эсе көп. кесим магнит агымынын агып кетишин алдын алууга жакшы таасир этет. 14б-сүрөттө эки электрон нурунун жогорку четинде z багыты боюнча туурасынан кеткен магнит талаасынын бөлүштүрүлүшү көрсөтүлгөн. Туурасынан кеткен магнит талаасы полюстун тешигинде гана 200 Гс аз экенин көрүүгө болот, ал эми жай толкунда магнит талаасы туурасынан өткөн магниттик талаага дээрлик таасир этет. электрон нурунун талаасы жокко эсе. Уюл даана магниттик каныккан алдын алуу үчүн, ал полюс даана ичинде магнит талаасынын күчүн изилдөө зарыл. Figure 14c уюл бөлүгүндө магнит талаасынын бөлүштүрүүнүн абсолюттук маанисин көрсөтөт. Магниттик талаа күчүнүн абсолюттук мааниси 1,2T кем экенин көрүүгө болот, магниттик сатыштын пайда боло турган эмес.
Br = 1,3 Т үчүн магнит талаасынын күчүнүн бөлүштүрүлүшү.(а) талаанын октук бөлүштүрүлүшү.(б) талаанын каптал бөлүштүрүлүшү z багытында By.(c) полюс бөлүгүндө талаанын бөлүштүрүлүшүнүн абсолюттук мааниси.
CST PS модулунун негизинде кош нурлуу мылтыктын октук салыштырмалуу абалы жана фокустоо системасы оптималдаштырылган. Реф.9 жана симуляциялар, оптималдуу жайгашуу анод бөлүгү магниттен алыс полюстун бөлүгүн каптаган жери болуп саналат.Бирок, эгерде реманенттик 1,3T деп коюлса, электрон нурунун өткөрүмдүүлүгү 99% жетиши мүмкүн эмес экени аныкталган. 15-сүрөттө көрсөтүлгөн. Бул нурдун жакшы өткөргүч, кичинекей термелүү жана 45ммден ашык өткөргүч аралыкка ээ экенин көрүүгө болот.
Br = 1,4 Т.(а) xoz тегиздиги.(б) ёз учактары менен бир тектүү магниттик системанын астындагы кош карандаш нурларынын траекториялары.
16-сүрөт катоддон алыс жайгашкан ар түрдүү позициялардагы нурдун кесилишин көрсөтөт. Фокустоо системасында нурдун кесилишинин формасы жакшы сакталганын жана кесилишинин диаметри көп деле өзгөрбөгөнүн көрүүгө болот. am current.Натыйжалар токтун болжол менен 2 × 80 мА экенин көрсөтүп турат, бул электрондук тапанчанын дизайнындагы эсептелген мааниге шайкеш келет.
Катоддон алыс жайгашкан ар кандай позициялардагы электрондук нурдун кесилиши (фокустоо системасы менен).
Практикалык иштетүү колдонмолорунда монтаждоо каталары, чыңалуунун өзгөрүшү жана магнит талаасынын күчүнүн өзгөрүшү сыяктуу бир катар көйгөйлөрдү эске алып, фокустоо системасынын сезгичтигин талдоо керек. Иш жүзүндө иштетүүдө анод бөлүгү менен уюл бөлүгүнүн ортосунда боштук бар болгондуктан, бул боштук симуляцияда коюлушу керек. Ажыратуунун мааниси орнотулду жана агымдын 0,2 мм болушун көрсөтөт. натыйжа нур конвертинин өзгөрүүсү олуттуу эмес экенин жана нурдун токунун дээрлик өзгөрбөй турганын көрсөтүп турат. Демек, система монтаждоо каталарына сезимтал эмес. Айдоо чыңалышынын өзгөрүүсү үчүн ката диапазону ±0,5 кВга коюлган. 19б-сүрөттө салыштыруу натыйжалары көрсөтүлгөн. магнит талаасынын күчү. Салыштыруунун натыйжалары 20-сүрөттө көрсөтүлгөн. Нур конвертинин дээрлик өзгөрбөгөнүн көрүүгө болот, бул бүткүл EOS магнит талаасынын күчүн өзгөртүүгө сезгич эмес экенин билдирет.
Бирдиктүү магниттик фокустоо системасынын алкагында нур конверти жана токтун натыйжалары. (a) Монтаждык толеранттуулук 0,2 мм. (b) Айдоо чыңалуунун термелүүсү ±0,5 кВ.
0,63 тен 0,68 Т ге чейинки октук магнит талаасынын күчүнүн термелүүсү менен бирдей магниттик фокустоо системасынын астындагы нур конверти.
Бул макалада иштелип чыккан фокустоо системасы HFS менен дал келишин камсыз кылуу үчүн изилдөө үчүн фокустоо системасын жана HFSди айкалыштыруу керек. 21-сүрөттө HFS жүктөлгөн жана жок нур конверттеринин салыштыруусу көрсөтүлгөн. Жыйынтыктар бүт HFS жүктөлгөндө нур конверти көп деле өзгөрбөй турганын көрсөттү.
III бөлүмдө сунушталган EOSтун тууралыгын текшерүү жана 220 ГГц SDV-TWT иштешин иликтөө үчүн нур-толкун өз ара аракеттешүүсүнүн 3D-PIC симуляциясы аткарылды. Модельдештирүү программасынын чектөөлөрүнөн улам, биз HFSге бүтүндөй EOS кошо алган жокпуз. Ошондуктан, электрон тапанчасы диаметри 0 мм жана 1 мм эквивалга чейинки аралыкка алмаштырылды. эки бети 0,31 мм, жогоруда иштелип чыккан электрондук тапанча менен бирдей параметрлер. EOS сезимсиздигинен жана жакшы туруктуулугунан улам, PIC симуляциясында эң мыкты чыгуу кубаттуулугуна жетүү үчүн айдап чыгуу чыңалуусун туура оптималдаштырса болот. Модельдештирүү натыйжалары каныккан чыгуу күчүн жана пайданы 20,6 кВ, a2A/cm2 токтун кубаттуулугу 20,6 кВ айдоо чыңалуусунда алууга болорун көрсөттү. 0,05 Вт.
Эң жакшы чыгуу сигналын алуу үчүн циклдердин санын да оптималдаштыруу керек. Эң мыкты чыгуу кубаттуулугу эки этаптын саны 42 + 48 цикл болгондо алынат, 22a-сүрөттө көрсөтүлгөндөй. 0,05 Вт кириш сигналы 38 дБ өсүү менен 314 Вт чейин күчөтүлгөн. .Figure 22b SWSдеги электрон энергиясынын октук абалынын бөлүштүрүлүшүн көрсөтөт, электрондордун көпчүлүгү энергияны жоготот. Бул натыйжа SDV-SWS электрондордун кинетикалык энергиясын RF сигналдарына айландыра аларын көрсөтүп турат, ошону менен сигналдын күчөшүн ишке ашырат.
220 ГГцдеги SDV-SWS чыгуу сигналы.(a) Кошулган спектри менен чыгуучу кубаттуулук.(b) SWS киргизүүнүн аягындагы электрон нуру менен электрондордун энергиянын бөлүштүрүлүшү.
23-сүрөттө эки режимдүү кош нурлуу SDV-TWTнин чыгуу кубаттуулугунун өткөрүү жөндөмдүүлүгү жана кирешеси көрсөтүлгөн. Чыгуу көрсөткүчү жыштыктарды 200дөн 275 ГГцге чейин шыпырып, дисктин вольтажын оптималдаштыруу аркылуу андан ары жакшыртылышы мүмкүн.
Бирок, 2a-сүрөткө ылайык, биз так жана жуп режимдердин ортосунда токтотуу тилкеси бар экенин билебиз, бул каалабаган термелүүлөргө алып келиши мүмкүн. Ошондуктан, аялдамалардын айланасындагы иш туруктуулугун изилдөө керек. 24a-c фигураларында 265,3 ГГц, 265,325 ГГц жана 265,325 ГГц боюнча 20 нс симуляциянын натыйжалары көрүнүп турат. симуляциянын натыйжаларында кээ бир термелүүлөр бар, чыгуу кубаттуулугу салыштырмалуу туруктуу. Спектр 24-сүрөттө да көрсөтүлгөн, спектр таза.
Даярдоо жана өлчөө бүт HFS тууралыгын текшерүү үчүн зарыл. Бул бөлүктө, HFS 0,1 мм аспап диаметри жана 10 μm бир иштетүү тактыгы менен компьютердик сандык башкаруу (CNC) технологиясын колдонуу менен даярдалган. Жогорку жыштык структурасы үчүн материал кычкылтексиз жогорку өткөрүмдүүлүк менен камсыз кылынат (OF25C түзүлүшү бүтүндөй түзүмүн көрсөтөт). 66.00 мм, туурасы 20.00 мм жана бийиктиги 8.66 мм. Сегиз төөнөгүч тешиктер структуранын айланасында бөлүштүрүлөт. 25b-Figure 25b электрондук микроскоптун сканерлөө жолу менен түзүмүн көрсөтөт. Бул структуранын бычактары бирдей өндүрүлгөн жана жакшы жер үстүндөгү бүдөмүккө ээ. .Машиналоо түзүмү дизайн жана так талаптарга жооп берет.
26-сүрөттө сыноонун айкын натыйжалары менен өткөргүч өндүрүмдүүлүгүнүн симуляцияларынын салыштырылышы көрсөтүлгөн. 26a-сүрөттөгү 1-порт жана 2-порт, тиешелүүлүгүнө жараша HFSтин кириш жана чыгаруу портторуна туура келет жана 3-сүрөттөгү 1-порт менен 4-портко эквиваленттүү. S11 өлчөө натыйжалары симуляциянын натыйжаларынан бир аз жакшыраак. симуляцияда орнотулган иштиктүүлүк өтө жогору жана иш жүзүндө иштетилгенден кийин бетинин бүдүрлүүлүгү начар. Жалпысынан алганда, өлчөнгөн натыйжалар симуляциянын натыйжалары менен жакшы дал келет жана өткөрүү өткөрүү жөндөмдүүлүгү 70 ГГц талабына жооп берет, бул сунушталган кош режим SDV-TWTнин ишке ашуусун жана тууралыгын текшерет. Бул кагазда сунуш кылынган дизайн кийинки даярдоо жана колдонуу үчүн колдонулушу мүмкүн.
Бул документте, тегиздик бөлүштүрүү 220 GHz кош нурлуу SDV-TWT деталдуу долбоор көрсөтүлөт. Кош режиминде иштөө жана кош нурдуу дүүлүктүрүү айкалышы андан ары иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жана чыгаруу күчүн жогорулатат. Жасалма жана муздак сыноо да бүт HFS тууралыгын текшерүү үчүн жүргүзүлөт.Өлчөөнүн чыныгы натыйжалары симуляциянын натыйжалары менен жакшы дал келет. Долбоорланган эки нурлуу EOS үчүн эки карандаш нурун алуу үчүн маска бөлүмү жана башкаруу электроддору чогуу колдонулган. Долбоорланган бирдиктүү фокустук магнит талаасынын астында электрон нуру жакшы формада узак аралыктарга туруктуу түрдө берилиши мүмкүн. Келечекте EOS өндүрүшү жана сыналышы да бүтүндөй TDVT сынагынан өткөрүлөт. Бул кагазда сунушталган WT долбоорлоо схемасы толугу менен учурдагы жетилген учак иштетүү технологиясын айкалыштырат, жана аткаруу көрсөткүчтөрү жана кайра иштетүү жана assembly.Therefore зор мүмкүнчүлүктөрдү көрсөтөт, бул кагаз тегиздик структурасы terahertz тилкесинде вакуумдук электрондук аппараттардын өнүгүү тенденциясы болуп калышы мүмкүн деп эсептейт.
Бул изилдөөдөгү чийки маалыматтардын жана аналитикалык моделдердин көбү бул кагазга киргизилген. Андан ары тиешелүү маалымат негиздүү суроо-талап боюнча тиешелүү автордон алынышы мүмкүн.
Gamzina, D. et al. Nanoscale CNC иштетүү суб-terahertz вакуумдук электроника.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. жана Paoloni, C. UV-LIGA көп катмарлуу SU-8 photoresist.J колдонуу менен суб-терагерц толкун өткөргүчтөрдүн microfabrication.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz Technology roadmap.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 Ультра кең тилкелүү тепкичтүү кош торлуу waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.30 () аркылуу плазмоникалык толкундун жайылышын күчтүү чектөө.
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 Макроскопиялык муздак суюктук моделинин теориясын колдонуу менен чексиз кең барак электрон нурларынын диокотрондук туруксуздугун иликтөө. Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/1041 (1041).
Галдецкий, А.В. көп нурлуу клистрондо нурдун тегиз жайгашуусу аркылуу өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу мүмкүнчүлүгү жөнүндө. Вакуумдук электроника боюнча 12th IEEE эл аралык конференциясында, Бангалор, Индия, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2010 (317-310).
Nguyen, CJ et al. W-диапазондо тепкичтүү кош бычакты кыдыруучу толкун түтүкчөсүндө тар нурду бөлүүчү учак бөлүштүрүү менен үч нурлуу электрон мылтыктарынын дизайны [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 үч нурлуу электрондук оптикалык система W-топ негизги режими үчүн тар нур бөлүү менен бөлүштүрүлгөн TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215-5219 (2021).
Zhan, M. Interleaved Double-Blade Traveling Wave Tube боюнча изилдөө миллиметр-толкун барак нурлары 20-22 (PhD, Бейханг университети, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Study on beam-wave interaction stability of a G-band interleaved dual-blade саякат толкун түтүк.2018 43rd International Conference on Infrared Millimeter and Terahertz Waves, Nagoya.8510263, https://doi.10263, https://doi.12010.19 263 (2018).