Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി.നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ബ്രൗസർ പതിപ്പിന് CSS-ന് പരിമിതമായ പിന്തുണയേ ഉള്ളൂ. മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്‌ഡേറ്റ് ചെയ്‌ത ബ്രൗസർ (അല്ലെങ്കിൽ Internet Explorer-ൽ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി മോഡ് ഓഫാക്കുക) ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു. അതിനിടയിൽ, തുടർ പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ശൈലികളും JavaScript ഇല്ലാതെ സൈറ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കും.
ഈ പേപ്പറിൽ, ഒരു 220GHz ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് ഹൈ-പവർ ഇന്റർലീവ്ഡ് ഡബിൾ-ബ്ലേഡ് ട്രാവലിംഗ് വേവ് ട്യൂബ് രൂപകല്പന ചെയ്യുകയും പരിശോധിച്ചുറപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.ആദ്യം, ഒരു പ്ലാനർ ഡബിൾ-ബീം സ്റ്റേഗർഡ് ഡബിൾ-ബ്ലേഡ് സ്ലോ-വേവ് ഘടന നിർദ്ദേശിക്കപ്പെടുന്നു. ഒരു ഡ്യുവൽ-മോഡ് ഓപ്പറേഷൻ സ്കീം ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, ട്രാൻസ്മിഷൻ പ്രകടനവും ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും സിംഗിൾ മോഡ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഉയർന്ന തരംഗക്ഷമതയുടെ ഇരട്ടിയാണ്. ട്യൂബ്, ഇരട്ട പെൻസിൽ ആകൃതിയിലുള്ള ഇലക്‌ട്രോണിക് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റം രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു, ഡ്രൈവിംഗ് വോൾട്ടേജ് 20~21 kV ആണ്, കറന്റ് 2 × 80 mA ആണ്. ഡിസൈൻ ലക്ഷ്യങ്ങൾ. ഡബിൾ ബീം തോക്കിൽ മാസ്‌ക് ഭാഗവും കൺട്രോൾ ഇലക്‌ട്രോഡും ഉപയോഗിച്ച് രണ്ട് പെൻസിൽ ബീമുകളും അതത് കേന്ദ്രങ്ങളിൽ ഫോക്കസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. മാഗ്നറ്റിക് ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റവും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. പ്ലാനർ ഡബിൾ ഇലക്ട്രോൺ ബീമിന്റെ സ്ഥിരതയുള്ള ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൂരം 45 മില്ലീമീറ്ററിലെത്തും, ഫോക്കസിംഗ് കാന്തിക മണ്ഡലം 0.6 T ആണ്, ഇത് മുഴുവൻ ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി സിസ്റ്റത്തെയും (HFS) ഉൾക്കൊള്ളാൻ പര്യാപ്തമാണ്. തുടർന്ന്, ഇലക്ട്രോൺ-ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റത്തിന്റെ മുഴുവൻ ഉപയോഗക്ഷമതയും പരിശോധിക്കാനും, HF കോശത്തിന്റെ പ്രകടനവും സ്ലോ-വേവ് ഘടനയിൽ കാണിക്കുന്നു. ബീം-ഇന്ററാക്ഷൻ സിസ്റ്റത്തിന് 220 GHz-ൽ ഏകദേശം 310 W ന്റെ പീക്ക് ഔട്ട്പുട്ട് പവർ കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത ബീം വോൾട്ടേജ് 20.6 kV ആണ്, ബീം കറന്റ് 2 × 80 mA ആണ്, നേട്ടം 38 dB ആണ്, കൂടാതെ 3-dB ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് 35 dB-ൽ കൂടുതലാണ്, ഫാബ്രിക് 70 dB-ൽ കൂടുതലാണ്. HFS-ന്റെ പ്രകടനം പരിശോധിക്കുക, ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും ട്രാൻസ്മിഷൻ സവിശേഷതകളും സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളുമായി നല്ല യോജിപ്പിലാണ് എന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഈ പേപ്പറിൽ നിർദ്ദേശിച്ചിരിക്കുന്ന സ്കീം ഭാവിയിലെ പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് സാധ്യതയുള്ള ഹൈ-പവർ, അൾട്രാ-ബ്രോഡ്ബാൻഡ് ടെറാഹെർട്സ്-ബാൻഡ് റേഡിയേഷൻ സ്രോതസ്സുകൾ വികസിപ്പിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.
ഒരു പരമ്പരാഗത വാക്വം ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണം എന്ന നിലയിൽ, ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ റഡാർ, സാറ്റലൈറ്റ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങൾ, ബഹിരാകാശ പര്യവേക്ഷണം തുടങ്ങിയ നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ട്രാവലിംഗ് വേവ് ട്യൂബ് (TWT) ഒരു മാറ്റാനാകാത്ത പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഓപ്പറേറ്റിംഗ് ഫ്രീക്വൻസി ടെറാഹെർട്സ് ബാൻഡിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുമ്പോൾ, പരമ്പരാഗത കപ്പിൾഡ്-കാവിറ്റി TWT-ന് ആപേക്ഷികമായി TWT പവർ ആവശ്യമാണ്. dth, ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകൾ. അതിനാൽ, THz ബാൻഡിന്റെ പ്രകടനം എങ്ങനെ സമഗ്രമായി മെച്ചപ്പെടുത്താം എന്നത് പല ശാസ്ത്ര ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങൾക്കും വളരെ ഉത്കണ്ഠാകുലമായ ഒരു വിഷയമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, സ്ലോ-വേവ് സ്ട്രക്ച്ചറുകൾ (SWSs), സ്‌റ്റാഗേഡ് ഡ്യുവൽ ബ്ലേഡ് (SDV) ഘടനകൾ, ഫോൾഡഡ് വേവ് ഗൈഡ് (FW) ഘടനകൾ, പ്രത്യേകിച്ച് അവയുടെ നൂതനമായ ഘടനകൾ, പ്രത്യേക ശ്രദ്ധ ലഭിച്ചു. ഈ ഘടന യുസി-ഡേവിസ് 20084-ൽ നിർദ്ദേശിച്ചു. കമ്പ്യൂട്ടർ ന്യൂമറിക്കൽ കൺട്രോൾ (CNC), UV-LIGA പോലുള്ള മൈക്രോ-നാനോ പ്രോസസ്സിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്ലാനർ ഘടന എളുപ്പത്തിൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും, ഓൾ-മെറ്റൽ പാക്കേജ് ഘടനയ്ക്ക് ഉയർന്ന താപ ശേഷിയും ഉയർന്ന ഔട്ട്പുട്ട് പവറും നേട്ടവും നൽകാൻ കഴിയും, കൂടാതെ സി. 2017-ൽ ആദ്യമായി SDV-TWT-ന് G-band5-ൽ 100 ​​W-ൽ കൂടുതൽ ഉയർന്ന പവർ ഔട്ട്‌പുട്ടുകളും ഏകദേശം 14 GHz ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് സിഗ്നലുകളും സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും .ഈ സ്കീമിന് ബീമിന്റെ കറന്റ്-വഹിക്കുന്ന ശേഷി ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെങ്കിലും, ഷീറ്റ് ബീം ഇലക്ട്രോൺ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റത്തിന്റെ (EOS) അസ്ഥിരത കാരണം ദീർഘമായ ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൂരം നിലനിർത്താൻ പ്രയാസമാണ്, കൂടാതെ ഒരു ഓവർ-മോഡ് ബീം ടണൽ ഉണ്ട്, ഇത് ബീം സ്വയം നിയന്ത്രിക്കാനും കാരണമായേക്കാം.- ഉത്തേജനവും ആന്ദോളനവും 6,7. ഉയർന്ന ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ, വൈഡ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, THz TWT യുടെ നല്ല സ്ഥിരത എന്നിവയുടെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി, ഡ്യുവൽ-മോഡ് ഓപ്പറേഷനോടുകൂടിയ ഒരു ഡ്യുവൽ-ബീം SDV-SWS ഈ പേപ്പറിൽ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. അതായത്, ഓപ്പറേറ്റിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്, ഇരട്ട-മോഡ് ഓപ്പറേഷൻ ഓർഡറിൽ പെൻ വിതരണവും ഓർഡറും വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ നിർദ്ദേശിച്ചിരിക്കുന്നു. il ബീമുകളും ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലംബമായ വലുപ്പ പരിമിതികൾ കാരണം സിംഗിൾ പെൻസിൽ ബീം റേഡിയോകൾ താരതമ്യേന ചെറുതാണ്. നിലവിലെ സാന്ദ്രത വളരെ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, ബീം കറന്റ് കുറയ്ക്കണം, ഇത് താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ ഔട്ട്പുട്ട് പവർ ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഉയർന്ന ടോട്ടൽ ബീം കറന്റും ഓരോ ബീമിനും ഒരു ചെറിയ കറന്റും നിലനിർത്തുന്നതിലൂടെ പവർ, ഷീറ്റ്-ബീം ഉപകരണങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ഓവർമോഡ് ബീം ടണലിംഗ് ഒഴിവാക്കാം. അതിനാൽ, ട്രാവലിംഗ് വേവ് ട്യൂബിന്റെ സ്ഥിരത നിലനിർത്തുന്നത് പ്രയോജനകരമാണ്. മുൻ ജോലിയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ 8,9, ഈ പേപ്പർ ഒരു ജി-ബാൻഡ് യൂണിഫോം കാന്തികക്ഷേത്രം നിർദ്ദേശിക്കുന്നു. പ്രദേശം, അതുവഴി ഔട്ട്പുട്ട് പവർ വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
ഈ പേപ്പറിന്റെ ഘടന ഇപ്രകാരമാണ്.ആദ്യം, പരാമീറ്ററുകളോടുകൂടിയ SWS സെൽ ഡിസൈൻ, ഡിസ്പർഷൻ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ വിശകലനം, ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങൾ എന്നിവ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു. തുടർന്ന്, യൂണിറ്റ് സെല്ലിന്റെ ഘടന അനുസരിച്ച്, ഇരട്ട പെൻസിൽ ബീം EOS, ബീം ഇന്ററാക്ഷൻ സിസ്റ്റം എന്നിവ ഈ പേപ്പറിൽ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ഫാബ്രിക്കേഷനും കോൾഡ് ടെസ്റ്റ് ഫലങ്ങളും മുഴുവൻ HFS-ന്റെ കൃത്യത പരിശോധിക്കാൻ. ഒടുവിൽ ഒരു സംഗ്രഹം ഉണ്ടാക്കുക.
TWT യുടെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഘടകങ്ങളിലൊന്ന് എന്ന നിലയിൽ, സ്ലോ-വേവ് ഘടനയുടെ ചിതറിക്കിടക്കുന്ന ഗുണങ്ങൾ ഇലക്ട്രോൺ പ്രവേഗം SWS-ന്റെ ഘട്ട പ്രവേഗവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നുണ്ടോ എന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അതിനാൽ ബീം-വേവ് പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൽ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. മുഴുവൻ TWT- യുടെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന്, ഒരു മെച്ചപ്പെട്ട ഇന്ററാക്ഷൻ ഘടന രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നു. സിംഗിൾ പെൻ ബീം, ഔട്ട്‌പുട്ട് പവറും ഓപ്പറേഷൻ സ്ഥിരതയും കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഘടന ഇരട്ട പേന ബീം സ്വീകരിക്കുന്നു.അതേസമയം, വർക്കിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനായി, SWS ഓപ്പറേറ്റ് ചെയ്യാൻ ഒരു ഡ്യുവൽ മോഡ് നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. SDV ഘടനയുടെ സമമിതി കാരണം, വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലത്തിന്റെ വിതരണ സമവാക്യത്തിന്റെ പരിഹാരത്തെ ഒറ്റ, ഇരട്ട മോഡുകളായി തിരിക്കാം. ഞാൻ ഇടപെടുന്നു, അതുവഴി പ്രവർത്തന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
വൈദ്യുതി ആവശ്യകതകൾ അനുസരിച്ച്, മുഴുവൻ ട്യൂബും 20 kV ഡ്രൈവിംഗ് വോൾട്ടേജും 2 × 80 mA ഇരട്ട ബീം കറന്റും ഉപയോഗിച്ചാണ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. SDV-SWS-ന്റെ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് വോൾട്ടേജ് കഴിയുന്നത്ര അടുത്ത് പൊരുത്തപ്പെടുത്തുന്നതിന്, പി കാലയളവിന്റെ ദൈർഘ്യം കണക്കാക്കേണ്ടതുണ്ട്. ബീം വോൾട്ടേജും കാലയളവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം: സമവാക്യം (1)
220 GHz-ന്റെ മധ്യ ആവൃത്തിയിൽ ഘട്ടം ഷിഫ്റ്റ് 2.5π ആയി സജ്ജീകരിക്കുന്നതിലൂടെ, p പിരീഡ് 0.46 mm ആയി കണക്കാക്കാം. SWS യൂണിറ്റ് സെല്ലിന്റെ ഡിസ്‌പർഷൻ പ്രോപ്പർട്ടികൾ ചിത്രം 2a കാണിക്കുന്നു. 20 kV ബീംലൈൻ ബൈമോഡൽ കർവുമായി നന്നായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ഫ്രീക്വൻസി ബാൻഡുകൾ 70 GHz-60-ൽ ഏകദേശം 70 GHz-ൽ എത്താം. .4–280 GHz (പോലും മോഡ്) ശ്രേണികൾ.ചിത്രം 2b ശരാശരി കപ്ലിംഗ് ഇം‌പെഡൻസ് കാണിക്കുന്നു, ഇത് 210 മുതൽ 290 GHz വരെ 0.6 Ω-നേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, ഇത് ഓപ്പറേറ്റിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്‌ത്തിൽ ശക്തമായ ഇടപെടലുകൾ ഉണ്ടാകാമെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
(എ) 20 കെവി ഇലക്‌ട്രോൺ ബീംലൈൻ ഉള്ള ഒരു ഡ്യുവൽ മോഡ് SDV-SWS-ന്റെ ഡിസ്‌പർഷൻ സവിശേഷതകൾ.(b) SDV സ്ലോ-വേവ് സർക്യൂട്ടിന്റെ ഇന്ററാക്ഷൻ ഇംപെഡൻസ്.
എന്നിരുന്നാലും, ഒറ്റ-ഇരട്ട മോഡുകൾക്കിടയിൽ ഒരു ബാൻഡ് വിടവ് ഉണ്ടെന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്, ചിത്രം 2a-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഞങ്ങൾ സാധാരണയായി ഈ ബാൻഡ് ഗ്യാപ്പിനെ സ്റ്റോപ്പ് ബാൻഡ് എന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്. ഈ ഫ്രീക്വൻസി ബാൻഡിന് സമീപം TWT പ്രവർത്തിപ്പിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ശക്തമായ ബീം കപ്ലിംഗ് ശക്തി ഉണ്ടാകാം, ഇത് അനാവശ്യ ആന്ദോളനങ്ങളിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം. ഈ സ്ലോ-വേവ് ഘടനയുടെ 0.1 GHz മാത്രമാണ്. ഈ ചെറിയ ബാൻഡ് വിടവ് ആന്ദോളനങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്നുണ്ടോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. അതിനാൽ, സ്റ്റോപ്പ് ബാൻഡിന് ചുറ്റുമുള്ള പ്രവർത്തനത്തിന്റെ സ്ഥിരത അനാവശ്യ ആന്ദോളനങ്ങൾ ഉണ്ടാകുമോ എന്ന് വിശകലനം ചെയ്യാൻ ഇനിപ്പറയുന്ന PIC സിമുലേഷൻ വിഭാഗത്തിൽ അന്വേഷിക്കും.
മുഴുവൻ HFS-ന്റെയും മാതൃക ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ബ്രാഗ് റിഫ്‌ളക്ടറുകളാൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന SDV-SWS-ന്റെ രണ്ട് ഘട്ടങ്ങൾ ഇതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. രണ്ട് ഘട്ടങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള സിഗ്നൽ സംപ്രേക്ഷണം വെട്ടിക്കുറയ്ക്കുക, ട്യൂബിന്റെ മുകളിലും താഴെയുമുള്ള വലിയ ബ്ലേഡുകളിലേക്കുള്ള ഉയർന്ന-ഓർഡർ മോഡുകൾ പോലെയുള്ള പ്രവർത്തനരഹിതമായ മോഡുകളുടെ ആന്ദോളനവും പ്രതിഫലനവും അടിച്ചമർത്തുക എന്നതാണ് റിഫ്ലക്ടറിന്റെ പ്രവർത്തനം. പരിസ്ഥിതി, ഒരു WR-4 സ്റ്റാൻഡേർഡ് വേവ്‌ഗൈഡുമായി SWS-നെ ബന്ധിപ്പിക്കാൻ ഒരു ലീനിയർ ടേപ്പർഡ് കപ്ലർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. 3D സിമുലേഷൻ സോഫ്‌റ്റ്‌വെയറിലെ ഒരു ടൈം ഡൊമെയ്‌ൻ സോൾവർ ഉപയോഗിച്ചാണ് രണ്ട്-ലെവൽ ഘടനയുടെ ട്രാൻസ്മിഷൻ കോഫിഫിഷ്യന്റ് അളക്കുന്നത്. മെറ്റീരിയലിലെ ടെറാഹെർട്‌സ് ബാൻഡിന്റെ യഥാർത്ഥ പ്രഭാവം കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, വാക്വം ചാലകത പ്രാരംഭമായി 2-ലേക്ക് സജ്ജീകരിക്കുന്നു. S/m12.
ലീനിയർ ടേപ്പർഡ് കപ്ലറുകൾ ഉപയോഗിച്ചും അല്ലാതെയും HFS-നുള്ള സംപ്രേക്ഷണ ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 4 കാണിക്കുന്നു. മുഴുവൻ HFS-ന്റെയും ട്രാൻസ്മിഷൻ പ്രകടനത്തിൽ കപ്ലറിന് കാര്യമായ സ്വാധീനമില്ലെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. റിട്ടേൺ ലോസ് (S11 <− 10 dB), ഇൻസെർഷൻ നഷ്ടം (S21> - 5 dB) എന്നിവ 207 ബ്രോഡ് ബാൻഡ് GFS 207 ബ്രോഡ് ബാൻഡ് 207-ൽ കാണിക്കുന്നു.
വാക്വം ഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പവർ സപ്ലൈ എന്ന നിലയിൽ, ഉപകരണത്തിന് ആവശ്യമായ ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാനാകുമോ എന്ന് ഇലക്‌ട്രോൺ ഗൺ നേരിട്ട് നിർണ്ണയിക്കുന്നു. സെക്ഷൻ II-ലെ എച്ച്എഫ്‌എസ് വിശകലനത്തോടൊപ്പം മതിയായ പവർ നൽകുന്നതിന് ഒരു ഡ്യുവൽ-ബീം ഇഒഎസ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്. ഈ ഭാഗത്ത്, W-band8,9-ലെ മുൻ ജോലിയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഒരു ഇരട്ട പെൻസിൽ ഇലക്‌ട്രോൺ ഗൺ രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു. ചിത്രം.2, ഇലക്ട്രോൺ ബീമുകളുടെ ഡ്രൈവിംഗ് വോൾട്ടേജ് Ua തുടക്കത്തിൽ 20 kV ആയി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, രണ്ട് ഇലക്ട്രോൺ ബീമുകളുടെയും വൈദ്യുതധാരകൾ I രണ്ടും 80 mA ആണ്, കൂടാതെ ഇലക്ട്രോൺ ബീമുകളുടെ ബീം വ്യാസം dw 0.13 mm ആണ്. അതേ സമയം, ഇലക്ട്രോൺ ബീമിന്റെ നിലവിലെ സാന്ദ്രത കൈവരിക്കാൻ, ഇലക്ട്രോൺ ബീമിന്റെ ഇലക്ട്രോൺ സെറ്റ് 7 ആയി അമർത്താം. , അതിനാൽ ഇലക്ട്രോൺ ബീമിന്റെ നിലവിലെ സാന്ദ്രത 603 A/cm2 ആണ്, കൂടാതെ കാഥോഡിന്റെ നിലവിലെ സാന്ദ്രത 86 A/cm2 ആണ്, ഇത് നേടാം ഇത് പുതിയ കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇത് നേടിയെടുക്കുന്നത്. ഡിസൈൻ സിദ്ധാന്തം 14, 15, 16, 17 അനുസരിച്ച്, ഒരു സാധാരണ പിയേഴ്സ് ഇലക്ട്രോണിനെ അദ്വിതീയമായി തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയും.
യഥാക്രമം തോക്കിന്റെ തിരശ്ചീനവും ലംബവുമായ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രമുകൾ ചിത്രം 5 കാണിക്കുന്നു. x-ദിശയിലുള്ള ഇലക്ട്രോൺ തോക്കിന്റെ പ്രൊഫൈൽ ഒരു സാധാരണ ഷീറ്റ് പോലെയുള്ള ഇലക്ട്രോൺ തോക്കിന്റെ പ്രൊഫൈലിന് ഏതാണ്ട് സമാനമാണ്, അതേസമയം y-ദിശയിൽ രണ്ട് ഇലക്ട്രോൺ ബീമുകളും ഭാഗികമായി വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു. x = 0.155 mm, y = 0 mm, യഥാക്രമം. കംപ്രഷൻ അനുപാതത്തിന്റെയും ഇലക്ട്രോൺ ഇഞ്ചക്ഷൻ വലുപ്പത്തിന്റെയും ഡിസൈൻ ആവശ്യകതകൾ അനുസരിച്ച്, രണ്ട് കാഥോഡ് പ്രതലങ്ങളുടെ അളവുകൾ 0.91 mm × 0.13 mm ആയി നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു.
എക്‌സ്-ദിശയിലുള്ള ഓരോ ഇലക്‌ട്രോൺ ബീമിനും ലഭിക്കുന്ന ഫോക്കസ് ചെയ്‌ത വൈദ്യുത മണ്ഡലം അതിന്റെ കേന്ദ്രത്തെ കുറിച്ച് സമമിതി ആക്കുന്നതിന്, ഈ പേപ്പർ ഇലക്‌ട്രോൺ തോക്കിലേക്ക് ഒരു കൺട്രോൾ ഇലക്‌ട്രോഡ് പ്രയോഗിക്കുന്നു. ഫോക്കസിംഗ് ഇലക്‌ട്രോഡിന്റെയും കൺട്രോൾ ഇലക്‌ട്രോഡിന്റെയും വോൾട്ടേജ് −20 kV ആയും, ആനോഡിന്റെ വോൾട്ടേജ് 0 V ആയും സജ്ജീകരിക്കുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് ഗൺ വിതരണത്തിൽ കാണാം. പുറത്തുവിടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് y-ദിശയിൽ നല്ല കംപ്രസിബിലിറ്റി ഉണ്ടെന്നും, ഓരോ ഇലക്ട്രോൺ ബീമും അതിന്റേതായ സമമിതി കേന്ദ്രത്തിലൂടെ x-ദിശയിലേക്ക് ഒത്തുചേരുന്നു, ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് നിയന്ത്രണ ഇലക്ട്രോഡ് ഫോക്കസിംഗ് ഇലക്ട്രോഡ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന അസമമായ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തെ സന്തുലിതമാക്കുന്നു എന്നാണ്.
ചിത്രം 7, x, y ദിശകളിലെ ബീം എൻവലപ്പ് കാണിക്കുന്നു. x-ദിശയിലുള്ള ഇലക്ട്രോൺ ബീമിന്റെ പ്രൊജക്ഷൻ ദൂരം y-ദിശയിലുള്ളതിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. x ദിശയിലുള്ള ത്രോ ദൂരം ഏകദേശം 4mm ആണ്. കാഥോഡ് പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് 4.6 മില്ലീമീറ്ററിൽ. ക്രോസ് സെക്ഷന്റെ ആകൃതി ഒരു സാധാരണ വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഇലക്ട്രോൺ ബീമിനോട് ഏറ്റവും അടുത്താണെന്ന് നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയും. രണ്ട് ഇലക്ട്രോൺ ബീമുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത 0.31 മില്ലീമീറ്ററിന് അടുത്താണ്, കൂടാതെ ഏകദേശം 0.13 മില്ലീമീറ്ററാണ് ദൂരം, ഇത് ഡിസൈൻ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നു. ചിത്രം 9 കാണിക്കുന്നു. 80mA.
പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളിൽ ഡ്രൈവിംഗ് വോൾട്ടേജിന്റെ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, ഈ മോഡലിന്റെ വോൾട്ടേജ് സെൻസിറ്റിവിറ്റി പഠിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. 19.8 ~ 20.6 kV വോൾട്ടേജ് പരിധിയിൽ, ചിത്രം 1, ചിത്രം 1.10, 11 എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ കറന്റ്, ബീം കറന്റ് എൻവലപ്പുകൾ ലഭിക്കും. am കറന്റ് 0.74 മുതൽ 0.78 A വരെ മാത്രമേ മാറുന്നുള്ളൂ.അതിനാൽ, ഈ പേപ്പറിൽ രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ഇലക്ട്രോൺ തോക്കിന് വോൾട്ടേജിനോട് നല്ല സംവേദനക്ഷമത ഉണ്ടെന്ന് കണക്കാക്കാം.
x-, y-ദിശ ബീം എൻവലപ്പുകളിൽ ഡ്രൈവിംഗ് വോൾട്ടേജ് ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളുടെ പ്രഭാവം.
ഒരു യൂണിഫോം മാഗ്നെറ്റിക് ഫോക്കസിംഗ് ഫീൽഡ് ഒരു സാധാരണ സ്ഥിരമായ കാന്തിക ഫോക്കസിംഗ് സംവിധാനമാണ്. ബീം ചാനലിലുടനീളം ഏകീകൃത കാന്തിക മണ്ഡലം വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനാൽ, അച്ചുതണ്ട ഇലക്ട്രോൺ ബീമുകൾക്ക് ഇത് വളരെ അനുയോജ്യമാണ്. ഈ വിഭാഗത്തിൽ, ഇരട്ട പെൻസിൽ ബീമുകളുടെ ദീർഘദൂര പ്രക്ഷേപണം നിലനിർത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഏകീകൃത കാന്തിക ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റം നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. നിർദ്ദേശിച്ചതും സംവേദനക്ഷമത പ്രശ്‌നവും പഠിക്കുന്നു. സിംഗിൾ പെൻസിൽ ബീം18,19-ന്റെ സ്ഥിരതയുള്ള ട്രാൻസ്മിഷൻ സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച്, ബ്രില്ലൂയിൻ കാന്തികക്ഷേത്ര മൂല്യം (2) സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കാം. ഈ പേപ്പറിൽ, ഈ പേപ്പറിൽ, ഈ പേപ്പറിൽ, ലാറ്ററായി വിതരണം ചെയ്ത ഇരട്ട പെൻസിലിന്റെ കാന്തികക്ഷേത്രം കണക്കാക്കാൻ ഞങ്ങൾ ഈ തുല്യത ഉപയോഗിക്കുന്നു. Gs. Ref.20, 1.5-2 തവണ കണക്കാക്കിയ മൂല്യം സാധാരണയായി പ്രായോഗിക ഡിസൈനുകളിൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നു.
ചിത്രം 12 ഒരു ഏകീകൃത കാന്തിക മണ്ഡലം ഫോക്കസിംഗ് ഫീൽഡ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഘടന കാണിക്കുന്നു. നീല ഭാഗം അക്ഷീയ ദിശയിൽ കാന്തവൽക്കരിക്കപ്പെട്ട സ്ഥിര കാന്തമാണ്. മെറ്റീരിയൽ സെലക്ഷൻ NdFeB അല്ലെങ്കിൽ FeCoNi ആണ്. സിമുലേഷൻ മോഡലിലെ റിമാനൻസ് Br സെറ്റ് 1.3 T ആണ്, കൂടാതെ പെർഫോമബിലിറ്റി 1.05 ആണ്. കൂടാതെ, x ദിശയിലുള്ള കാന്തത്തിന്റെ വലിപ്പം ബീം ചാനലിലെ തിരശ്ചീന കാന്തികക്ഷേത്രം ഏകീകൃതമാണോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കുന്നു, ഇതിന് x ദിശയിലുള്ള വലുപ്പം വളരെ ചെറുതായിരിക്കാൻ പാടില്ല. അതേ സമയം, മുഴുവൻ ട്യൂബിന്റെയും വിലയും ഭാരവും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, കാന്തത്തിന്റെ വലുപ്പം വളരെ വലുതായിരിക്കരുത്. അതിനാൽ, പ്രാരംഭമായി കാന്തങ്ങൾ 1 mm 1 mm0 അതേസമയം, മുഴുവൻ സ്ലോ-വേവ് സർക്യൂട്ടും ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റത്തിൽ സ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ, കാന്തങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം 20 മില്ലീമീറ്ററായി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
2015-ൽ, പൂർണ്ണ ചന്ദ്ര പാണ്ഡ21 ഒരു ഏകീകൃത കാന്തിക ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റത്തിൽ ഒരു പുതിയ സ്റ്റെപ്പ്ഡ് ദ്വാരമുള്ള ഒരു പോൾ കഷണം നിർദ്ദേശിച്ചു, ഇത് കാഥോഡിലേക്കും തിരശ്ചീന കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലേക്കും ഒഴുകുന്ന ഫ്ളക്സ് ചോർച്ചയുടെ വ്യാപ്തി കുറയ്ക്കും. മൂന്ന് പടികളുടെ ഉയരവും വീതിയും 0.5 മില്ലീമീറ്ററാണ്, ചിത്രം 13 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ പോൾ പീസ് ദ്വാരങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം 2 മില്ലീമീറ്ററാണ്.
ചിത്രം 14a രണ്ട് ഇലക്‌ട്രോൺ ബീമുകളുടെ മധ്യരേഖകളിലുള്ള അച്ചുതണ്ട കാന്തികക്ഷേത്ര വിതരണം കാണിക്കുന്നു. രണ്ട് ഇലക്‌ട്രോൺ ബീമുകൾക്കൊപ്പമുള്ള കാന്തികക്ഷേത്ര ശക്തികൾ തുല്യമാണെന്ന് കാണാൻ കഴിയും. കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ മൂല്യം ഏകദേശം 6000 Gs ആണ്, ഇത് സൈദ്ധാന്തികമായ Brillouin ഫീൽഡിന്റെ 1.5 മടങ്ങ് പ്രസരണവും ഫോക്കസിംഗ് ഫീൽഡും വർദ്ധിപ്പിക്കും. കാന്തിക പ്രവാഹത്തിന്റെ ചോർച്ച തടയുന്നതിൽ le piece നല്ല സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. രണ്ട് ഇലക്ട്രോൺ ബീമുകളുടെ മുകളിലെ അറ്റത്തുള്ള z ദിശയിൽ തിരശ്ചീന കാന്തികക്ഷേത്ര വിതരണം ചിത്രം 14b കാണിക്കുന്നു. ധ്രുവഭാഗം ദ്വാരത്തിൽ മാത്രമേ തിരശ്ചീന കാന്തികക്ഷേത്രം 200 Gs-ൽ താഴെയായിരിക്കുമെന്ന് കാണാൻ കഴിയും, അതേസമയം കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ ഏതാണ്ട് തിരശ്ചീന കാന്തിക മണ്ഡലത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോൺ ബീം നിസ്സാരമാണ്. ധ്രുവ കഷണങ്ങളുടെ കാന്തിക സാച്ചുറേഷൻ തടയുന്നതിന്, ധ്രുവക്കഷണങ്ങൾക്കുള്ളിലെ കാന്തിക മണ്ഡലത്തിന്റെ ശക്തി പഠിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ചിത്രം 14 സി ധ്രുവക്കഷണത്തിനുള്ളിലെ കാന്തികക്ഷേത്ര വിതരണത്തിന്റെ കേവല മൂല്യം കാണിക്കുന്നു. കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ കേവല മൂല്യം 1.2T-യിൽ കുറവാണെന്ന് കാണാൻ കഴിയും.
Br = 1.3 T.(a) ആക്സിയൽ ഫീൽഡ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ.(b) ലാറ്ററൽ ഫീൽഡ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ z ദിശയിൽ.(c) പോൾ പീസിനുള്ളിലെ ഫീൽഡ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷന്റെ സമ്പൂർണ്ണ മൂല്യം.
CST PS മൊഡ്യൂളിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഡ്യുവൽ ബീം ഗണ്ണിന്റെയും ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റത്തിന്റെയും അക്ഷീയ ആപേക്ഷിക സ്ഥാനം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു. Ref പ്രകാരം.9, സിമുലേഷനുകൾ, ആനോഡ് കഷണം കാന്തത്തിൽ നിന്ന് ധ്രുവഭാഗത്തെ ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യുന്നിടത്താണ് ഒപ്റ്റിമൽ ലൊക്കേഷൻ. എന്നിരുന്നാലും, റീമാനൻസ് 1.3T ആയി സജ്ജീകരിച്ചാൽ, ഇലക്ട്രോൺ ബീമിന്റെ സംപ്രേക്ഷണം 99% ൽ എത്താൻ കഴിയില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി. 1.4 T ആയി റീമാനൻസ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, കാന്തിക മണ്ഡലം Graj0 60 ആയി വർദ്ധിക്കും. xoz, yoz പ്ലെയിനുകൾ ചിത്രം 15-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ബീമിന് നല്ല ട്രാൻസ്മിഷൻ, ചെറിയ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ, 45 മില്ലീമീറ്ററിൽ കൂടുതൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൂരം എന്നിവ ഉണ്ടെന്ന് കാണാൻ കഴിയും.
Br = 1.4 T.(a) xoz വിമാനം.(b) yoz വിമാനത്തോടുകൂടിയ ഏകതാനമായ കാന്തിക സംവിധാനത്തിന് കീഴിലുള്ള ഇരട്ട പെൻസിൽ ബീമുകളുടെ പാതകൾ.
ചിത്രം 16 കാഥോഡിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിൽ ബീമിന്റെ ക്രോസ്-സെക്ഷൻ കാണിക്കുന്നു. ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റത്തിലെ ബീം സെക്ഷന്റെ ആകൃതി നന്നായി പരിപാലിക്കുന്നതായും സെക്ഷൻ വ്യാസത്തിൽ വലിയ മാറ്റമില്ലെന്നും കാണാം. ചിത്രം 17 യഥാക്രമം x, y ദിശകളിലെ ബീം എൻവലപ്പുകൾ കാണിക്കുന്നു. ആം കറന്റ്. ഇലക്ട്രോൺ ഗൺ രൂപകൽപ്പനയിലെ കണക്കാക്കിയ മൂല്യവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന കറന്റ് ഏകദേശം 2 × 80 mA ആണെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
കാഥോഡിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോൺ ബീം ക്രോസ് സെക്ഷൻ (ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റം ഉള്ളത്).
അസംബ്ലി പിശകുകൾ, വോൾട്ടേജ് ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ, പ്രാക്ടിക്കൽ പ്രോസസ്സിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലെ കാന്തിക മണ്ഡലത്തിന്റെ ശക്തിയിലെ മാറ്റങ്ങൾ തുടങ്ങിയ പ്രശ്‌നങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പര കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ സംവേദനക്ഷമത വിശകലനം ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. യഥാർത്ഥ പ്രോസസ്സിംഗിൽ ആനോഡ് പീസും പോൾ പീസും തമ്മിൽ വിടവ് ഉള്ളതിനാൽ, ഈ വിടവ് സിമുലേഷനിൽ സജ്ജീകരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. y ദിശയിലുള്ള ബീം കറന്റ്. ബീം എൻവലപ്പിലെ മാറ്റം കാര്യമായതല്ലെന്നും ബീം കറന്റ് മാറുന്നില്ലെന്നും ഈ ഫലം കാണിക്കുന്നു. അതിനാൽ, സിസ്റ്റം അസംബ്ലി പിശകുകളോട് സംവേദനക്ഷമമല്ല. ഡ്രൈവിംഗ് വോൾട്ടേജിന്റെ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾക്ക്, പിശക് ശ്രേണി ± 0.5 kV ആയി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ചിത്രം 19b കാണിക്കുന്നു. കാന്തിക മണ്ഡലത്തിന്റെ ശക്തിയിലെ മാറ്റങ്ങൾക്ക് 2 മുതൽ +0.03 ടി വരെ. താരതമ്യ ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 20-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ബീം എൻവലപ്പ് മാറുന്നില്ലെന്ന് കാണാൻ കഴിയും, അതായത് മുഴുവൻ EOS-യും കാന്തിക മണ്ഡല ശക്തിയിലെ മാറ്റങ്ങളോട് സംവേദനക്ഷമമല്ല.
ഒരു യൂണിഫോം മാഗ്നറ്റിക് ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റത്തിന് കീഴിലുള്ള ബീം എൻവലപ്പും നിലവിലെ ഫലങ്ങളും.(എ) അസംബ്ലി ടോളറൻസ് 0.2 എംഎം ആണ്.(ബി) ഡ്രൈവിംഗ് വോൾട്ടേജ് വ്യതിയാനം ±0.5 കെവി ആണ്.
0.63 മുതൽ 0.68 T വരെയുള്ള അക്ഷീയ കാന്തിക മണ്ഡല ശക്തി ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളുള്ള ഒരു യൂണിഫോം മാഗ്നറ്റിക് ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റത്തിന് കീഴിലുള്ള ബീം എൻവലപ്പ്.
ഈ പേപ്പറിൽ രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്ന ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റം HFS-മായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ, ഗവേഷണത്തിനായി ഫോക്കസിംഗ് സിസ്റ്റവും HFS-ഉം സംയോജിപ്പിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. HFS ലോഡുചെയ്‌തതും അല്ലാത്തതുമായ ബീം എൻവലപ്പുകളുടെ താരതമ്യം ചിത്രം 21 കാണിക്കുന്നു. മുഴുവൻ HFS ലോഡുചെയ്യുമ്പോൾ ബീം എൻവലപ്പിന് വലിയ മാറ്റമില്ലെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
സെക്ഷൻ III-ൽ നിർദ്ദേശിച്ചിരിക്കുന്ന EOS-ന്റെ കൃത്യത പരിശോധിക്കുന്നതിനും 220 GHz SDV-TWT-ന്റെ പ്രകടനം അന്വേഷിക്കുന്നതിനും, ബീം-വേവ് ഇന്ററാക്ഷന്റെ ഒരു 3D-PIC സിമുലേഷൻ നടത്തുന്നു. സിമുലേഷൻ സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ പരിമിതികൾ കാരണം, ഞങ്ങൾക്ക് മുഴുവൻ EOS-ഉം HFS-ലേക്ക് ചേർക്കാനായില്ല. അതിനാൽ, ഒരു എംഎം 0 വ്യാസമുള്ള ഇലക്ട്രോൺ ഗണ്ണിന് പകരം 1 എംഎം വ്യാസമുള്ള ഒരു ഉപരിതലം നൽകി. 0.31 മില്ലീമീറ്ററിന്റെ രണ്ട് ഉപരിതലങ്ങൾ, മുകളിൽ രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ഇലക്ട്രോൺ ഗണ്ണിന്റെ അതേ പാരാമീറ്ററുകൾ. EOS-ന്റെ സംവേദനക്ഷമതയും നല്ല സ്ഥിരതയും കാരണം, PIC സിമുലേഷനിൽ മികച്ച ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ നേടുന്നതിന് ഡ്രൈവിംഗ് വോൾട്ടേജ് ശരിയായി ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് പൂരിത ഔട്ട്‌പുട്ട് പവറും ലാഭവും പൂരിത ഔട്ട്‌പുട്ട് പവറും 20.6 എം. 6 എം. 6 എം. 2), ഇൻപുട്ട് പവർ 0.05 W.
മികച്ച ഔട്ട്‌പുട്ട് സിഗ്നൽ ലഭിക്കുന്നതിന്, സൈക്കിളുകളുടെ എണ്ണവും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്.ചിത്രം 22a-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളുടെ എണ്ണം 42 + 48 സൈക്കിളുകളായിരിക്കുമ്പോൾ മികച്ച ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ ലഭിക്കും.A 0.05 W ഇൻപുട്ട് സിഗ്നൽ 314 W ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കും, ഇത് 38 dB ന്റെ നേട്ടത്തോടെയാണ്. 0 GHz.ചിത്രം 22b, SWS-ലെ ഇലക്ട്രോൺ ഊർജ്ജത്തിന്റെ അച്ചുതണ്ട് സ്ഥാന വിതരണത്തെ കാണിക്കുന്നു, മിക്ക ഇലക്ട്രോണുകളും ഊർജ്ജം നഷ്‌ടപ്പെടുത്തുന്നു. ഈ ഫലം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, SDV-SWS-ന് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഗതികോർജ്ജത്തെ RF സിഗ്നലുകളാക്കി മാറ്റാനും അതുവഴി സിഗ്നൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സാക്ഷാത്കരിക്കാനും കഴിയും.
220 GHz-ൽ SDV-SWS ഔട്ട്‌പുട്ട് സിഗ്നൽ.(a) ഉൾപ്പെടുത്തിയ സ്പെക്‌ട്രത്തോടുകൂടിയ ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ.(b) SWS ഇൻസെറ്റിന്റെ അവസാനത്തിൽ ഇലക്ട്രോൺ ബീം ഉള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊർജ്ജ വിതരണം.
ചിത്രം 23 ഒരു ഡ്യുവൽ മോഡ് ഡ്യുവൽ-ബീം SDV-TWT-ന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും നേട്ടവും കാണിക്കുന്നു. 200 മുതൽ 275 GHz വരെയുള്ള ഫ്രീക്വൻസികൾ സ്വീപ്പ് ചെയ്‌ത് ഡ്രൈവ് വോൾട്ടേജ് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്‌ത് ഔട്ട്‌പുട്ട് പ്രകടനം കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്താം. പ്രവർത്തന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്.
എന്നിരുന്നാലും, ചിത്രം 2a അനുസരിച്ച്, ഒറ്റ ഇരട്ട മോഡുകൾക്കിടയിൽ ഒരു സ്റ്റോപ്പ് ബാൻഡ് ഉണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾക്കറിയാം, അത് അനാവശ്യ ആന്ദോളനങ്ങളിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം. അതിനാൽ, സ്റ്റോപ്പുകൾക്ക് ചുറ്റുമുള്ള പ്രവർത്തന സ്ഥിരത പഠിക്കേണ്ടതുണ്ട്. 24a-c എന്നത് 20 ns സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങൾ യഥാക്രമം 265.3 GHz, 265, GHz, 265 എന്നിവയിൽ കാണാം. സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങൾക്ക് ചില ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ ഉണ്ടെങ്കിലും, ഔട്ട്പുട്ട് പവർ താരതമ്യേന സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്. സ്പെക്ട്രം യഥാക്രമം ചിത്രം 24-ലും കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, സ്പെക്ട്രം ശുദ്ധമാണ്. ഈ ഫലങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് സ്റ്റോപ്പ്ബാൻഡിന് സമീപം സ്വയം ആന്ദോളനം ഇല്ല എന്നാണ്.
മുഴുവൻ എച്ച്‌എഫ്‌എസിന്റെയും കൃത്യത പരിശോധിക്കുന്നതിന് ഫാബ്രിക്കേഷനും അളവെടുപ്പും ആവശ്യമാണ്. ഈ ഭാഗത്ത്, 0.1 എംഎം ടൂൾ വ്യാസവും 10 മൈക്രോമീറ്റർ മെഷീനിംഗ് കൃത്യതയുമുള്ള കമ്പ്യൂട്ടർ ന്യൂമറിക്കൽ കൺട്രോൾ (സിഎൻസി) സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് എച്ച്എഫ്എസ് നിർമ്മിക്കുന്നു. 66.00 mm നീളവും 20.00 mm വീതിയും 8.66 mm ഉയരവും ഉണ്ട്. ഘടനയ്ക്ക് ചുറ്റും എട്ട് പിൻ ദ്വാരങ്ങൾ വിതരണം ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ചിത്രം 25b ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പി (SEM) സ്കാൻ ചെയ്തുകൊണ്ട് ഘടന കാണിക്കുന്നു. ഈ ഘടനയുടെ ബ്ലേഡുകൾ ഒരേപോലെ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുകയും നല്ല ഉപരിതല പരുക്കൻതായിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. 4μm. മെഷീനിംഗ് ഘടന രൂപകൽപ്പനയും കൃത്യതയും ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നു.
യഥാർത്ഥ ടെസ്റ്റ് ഫലങ്ങളും ട്രാൻസ്മിഷൻ പ്രകടനത്തിന്റെ സിമുലേഷനുകളും തമ്മിലുള്ള താരതമ്യം ചിത്രം 26 കാണിക്കുന്നു. ചിത്രം 26a-ലെ പോർട്ട് 1, പോർട്ട് 2 എന്നിവ യഥാക്രമം HFS-ന്റെ ഇൻപുട്ട്, ഔട്ട്പുട്ട് പോർട്ടുകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ചിത്രം 3-ലെ പോർട്ട് 1, പോർട്ട് 4 എന്നിവയ്ക്ക് തുല്യമാണ്. സിമുലേഷനിൽ സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്ന മെറ്റീരിയൽ കണ്ടക്ടിവിറ്റി വളരെ ഉയർന്നതും യഥാർത്ഥ മഷിനിങ്ങിനു ശേഷമുള്ള ഉപരിതല പരുക്കൻ കുറവുമാണ് കാരണം. മൊത്തത്തിൽ, അളന്ന ഫലങ്ങൾ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളുമായി നല്ല യോജിപ്പിലാണ്, കൂടാതെ ട്രാൻസ്മിഷൻ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് 70 GHz ആവശ്യകതയെ നിറവേറ്റുന്നു, ഇത് സംയോജിത പരിശോധനാ ഫലങ്ങളും ഫലങ്ങളും പരിശോധിക്കുന്നു. ഈ പേപ്പറിൽ നിർദ്ദേശിച്ചിരിക്കുന്ന അൾട്രാ-ബ്രോഡ്ബാൻഡ് ഡ്യുവൽ-ബീം SDV-TWT ഡിസൈൻ തുടർന്നുള്ള ഫാബ്രിക്കേഷനും ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും ഉപയോഗിക്കാം.
ഈ പേപ്പറിൽ, ഒരു പ്ലാനർ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ 220 GHz ഡ്യുവൽ-ബീം SDV-TWT-യുടെ വിശദമായ ഡിസൈൻ അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഡ്യുവൽ-മോഡ് ഓപ്പറേഷന്റെയും ഡ്യുവൽ-ബീം എക്‌സൈറ്റേഷന്റെയും സംയോജനം ഓപ്പറേറ്റിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും ഔട്ട്‌പുട്ട് പവറും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. മുഴുവൻ HFS-ന്റെ കൃത്യത പരിശോധിക്കുന്നതിനായി ഫാബ്രിക്കേഷനും കോൾഡ് ടെസ്റ്റും നടത്തുന്നു.യഥാർത്ഥ അളവെടുപ്പ് ഫലങ്ങൾ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളുമായി നല്ല യോജിപ്പിലാണ്. രൂപകല്പന ചെയ്ത രണ്ട്-ബീം EOS-ന്, ഒരു മാസ്ക് വിഭാഗവും കൺട്രോൾ ഇലക്ട്രോഡുകളും ഒരുമിച്ച് രണ്ട്-പെൻസിൽ ബീം നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. രൂപകല്പന ചെയ്ത യൂണിഫോം ഫോക്കസിംഗ് കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന് കീഴിൽ, ഇലക്ട്രോൺ ബീം നല്ല രൂപത്തിൽ ദീർഘദൂരങ്ങളിലേക്ക് സുസ്ഥിരമായി പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഈ പേപ്പറിൽ നിർദ്ദേശിച്ചിരിക്കുന്ന ഈ SDV-TWT ഡിസൈൻ സ്കീം, നിലവിലുള്ള പക്വമായ പ്ലെയിൻ പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയെ പൂർണ്ണമായി സംയോജിപ്പിച്ച്, പ്രകടന സൂചകങ്ങളിലും പ്രോസസ്സിംഗിലും അസംബ്ലിയിലും വലിയ സാധ്യതകൾ കാണിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ടെറാഹെർട്സ് ബാൻഡിലെ വാക്വം ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ വികസന പ്രവണതയായി പ്ലാനർ ഘടന മാറാൻ സാധ്യതയുണ്ടെന്ന് ഈ പേപ്പർ വിശ്വസിക്കുന്നു.
ഈ പഠനത്തിലെ ഒട്ടുമിക്ക അസംസ്‌കൃത ഡാറ്റയും അനലിറ്റിക്കൽ മോഡലുകളും ഈ പേപ്പറിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. ന്യായമായ അഭ്യർത്ഥന പ്രകാരം ബന്ധപ്പെട്ട രചയിതാവിൽ നിന്ന് കൂടുതൽ പ്രസക്തമായ വിവരങ്ങൾ ലഭിച്ചേക്കാം.
Gamzina, D. et al.സബ്-ടെറാഹെർട്‌സ് വാക്വം ഇലക്ട്രോണിക്‌സിന്റെ നാനോസ്‌കെയിൽ CNC മെഷീനിംഗ്.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
മലേകാബാഡി, എ., പൗലോണി, സി. യു.വി.-എൽ.ഐ.ജി.എ മൾട്ടി ലെയർ എസ്.യു.-8 ഫോട്ടോറെസിസ്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച് സബ്-ടെറാഹെർട്സ് വേവ് ഗൈഡുകളുടെ മൈക്രോഫാബ്രിക്കേഷൻ.ജെ.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
ധില്ലൻ, SS et al.2017 THz ടെക്നോളജി റോഡ്മാപ്പ്.ജെ.പ്രയോഗിക്കാൻ Physics.D.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC അൾട്രാ ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് വഴിയുള്ള പ്ലാസ്‌മോണിക് തരംഗ പ്രചരണത്തിന്റെ ശക്തമായ പരിമിതപ്പെടുത്തൽ സ്‌റ്റേഗർഡ് ഡബിൾ-ഗ്രേറ്റിംഗ് waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.302016.
Baig, A. et al.ഒരു നാനോ CNC മെഷീൻ ചെയ്ത 220-GHz ട്രാവലിംഗ് വേവ് ട്യൂബ് ആംപ്ലിഫയർ.IEEE ട്രാൻസ്.ഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ മാക്രോസ്‌കോപ്പിക് കോൾഡ് ഫ്ളൂയിഡ് മോഡൽ സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് അനന്തമായ വൈഡ് ഷീറ്റ് ഇലക്‌ട്രോൺ ബീമുകളുടെ ഡയോകോട്രോൺ അസ്ഥിരത അന്വേഷിക്കുന്നു. ചിൻ ഫിസ് ബി. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/1010/1041.
ഒരു മൾട്ടിബീം ക്ലൈസ്ട്രോണിൽ ബീമിന്റെ പ്ലാനർ ലേഔട്ട് ഉപയോഗിച്ച് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് വർദ്ധിപ്പിക്കാനുള്ള അവസരത്തെക്കുറിച്ച് ഗാൽഡെറ്റ്‌സ്കി, എവി. 12-ാമത് ഐഇഇഇ ഇന്റർനാഷണൽ കോൺഫറൻസ് ഓൺ വാക്വം ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്, ബാംഗ്ലൂർ, ഇന്ത്യ, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1207137.1209/1372011.37.12071.
Nguyen, CJ et al.ഡബ്ല്യു-ബാൻഡ് സ്‌റ്റേഗർഡ് ഡബിൾ-ബ്ലേഡ് ട്രാവലിംഗ് വേവ് ട്യൂബിൽ[ജെ]. സയൻസ്. റെപ്.11, 940.https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
വാങ്, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB & Ruan, CJ പ്ലാനർ W-ബാൻഡ് അടിസ്ഥാന മോഡ് TWT.IEEE Trans.electronic ഉപകരണങ്ങൾക്കായി വീതികുറഞ്ഞ ബീം വേർതിരിക്കുന്ന ത്രീ-ബീം ഇലക്ട്രോൺ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റം വിതരണം ചെയ്തു.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. മില്ലിമീറ്റർ-വേവ് ഷീറ്റ് ബീമുകളുള്ള ഇന്റർലീവ്ഡ് ഡബിൾ-ബ്ലേഡ് ട്രാവലിംഗ് വേവ് ട്യൂബിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം 20-22 (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. ഒരു G-band interleaved dual-blade travelling wave tube ന്റെ ബീം-വേവ് ഇന്ററാക്ഷൻ സ്ഥിരതയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം. 2018 ഇൻഫ്രാറെഡ് മില്ലിമീറ്റർ, ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങൾ എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള 43-ാമത് അന്തർദേശീയ സമ്മേളനം, Nagoya.8510263, https://1851010W 8510263 (2018).