Grazzi talli żort Nature.com.Il-verżjoni tal-brawżer li qed tuża għandha appoġġ limitat għas-CSS. Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew itfi l-mod ta' kompatibilità f'Internet Explorer).Sadattant, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna se nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
F'dan id-dokument, tubu tal-mewġ li jivvjaġġa b'xafra doppja interleaved ta 'qawwa għolja ta' 220GHz huwa ddisinjat u vverifikat. L-ewwel, hija proposta struttura ta 'mewġa bil-mod b'xafra doppja imqassam b'raġġ doppju planari. sistema ottika elettronika forma hija ddisinjata, il-vultaġġ tas-sewqan huwa 20 ~ 21 kV, u l-kurrent huwa 2 × 80 mA.Disinn goals.By tuża l-parti tal-maskra u l-elettrodu ta 'kontroll fil-pistola tar-raġġ doppju, iż-żewġ raġġi tal-lapes jistgħu jiġu ffukati tul iċ-ċentri rispettivi tagħhom bi proporzjon ta' kompressjoni ta '7, id-distanza ta' kompressjoni hija ta 'madwar 0.18mm. ar raġġ ta 'elettroni doppju jista' jilħaq 45 mm, u l-kamp manjetiku li jiffoka huwa 0.6 T, li huwa biżżejjed biex ikopri s-sistema kollha ta 'frekwenza għolja (HFS). Imbagħad, biex tivverifika l-użabilità tas-sistema elettron-ottika u l-prestazzjoni tal-istruttura tal-mewġ bil-mod, simulazzjonijiet taċ-ċelluli tal-partiċelli (PIC) saru wkoll fuq l-HFS kollu. vultaġġ tar-raġġ ized huwa 20.6 kV, il-kurrent tar-raġġ huwa 2 × 80 mA, il-gwadann huwa 38 dB, u l-bandwidth 3-dB jaqbeż il-35 dB madwar 70 GHz. -enerġija, sorsi ta 'radjazzjoni terahertz-band ultra-broadband b'potenzjal għal applikazzjonijiet futuri.
Bħala apparat elettroniku tradizzjonali tal-vakwu, it-tubu tal-mewġ li jivvjaġġa (TWT) għandu rwol insostitwibbli f'ħafna applikazzjonijiet bħal radar b'riżoluzzjoni għolja, sistemi ta 'komunikazzjoni bis-satellita, u esplorazzjoni spazjali1,2,3. , Kif tittejjeb b'mod komprensiv il-prestazzjoni tal-medda THz saret kwistjoni mħassba ħafna għal ħafna istituzzjonijiet ta 'riċerka xjentifika. F'dawn l-aħħar snin, strutturi ġodda ta' mewġ bil-mod (SWSs), bħal strutturi mqassma b'xafra doppja (SDV) u strutturi ta 'gwida tal-mewġ (FW) mitwija, irċevew attenzjoni estensiva minħabba l-istrutturi planari naturali tagħhom, speċjalment l-istruttura ġdida SDV-SWS. L-istruttura ar tista 'tiġi fabbrikata faċilment b'tekniki ta' proċessar mikro-nano bħal kontroll numeriku tal-kompjuter (CNC) u UV-LIGA, l-istruttura tal-pakkett tal-metall kollu tista 'tipprovdi kapaċità termali akbar b'qawwa u qligħ ogħla tal-ħruġ, u l-istruttura tal-waveguide-like tista' wkoll tipprovdi bandwidth tax-xogħol usa'. s fil-G-band5.Madankollu, dawn ir-riżultati għad għandhom lakuni li ma jistgħux jissodisfaw ir-rekwiżiti relatati ta 'qawwa għolja u bandwidth wiesa' fil-banda terahertz. Għall-G-band SDV-TWT ta 'UC-Davis, intużaw raġġi tal-elettroni tal-folja. mina tar-raġġ fuq il-modalità, li tista 'wkoll tikkawża li r-raġġ jirregola lilhom infushom.– Eċċitazzjoni u oxxillazzjoni 6,7.Biex tissodisfa r-rekwiżiti ta 'qawwa għolja tal-ħruġ, bandwidth wiesa' u stabbiltà tajba ta 'THz TWT, f'dan id-dokument huwa propost SDV-SWS b'raġġ doppju b'operazzjoni b'mod doppju. Jiġifieri, sabiex tiżdied il-bandwidth operattiv, operazzjoni b'modalità doppja hija proposta u introdotta f'din l-istruttura. radjijiet tar-raġġ tal-lapes huma relattivament żgħar minħabba restrizzjonijiet ta 'daqs vertikali. Jekk id-densità tal-kurrent hija għolja wisq, il-kurrent tar-raġġ għandu jitnaqqas, li jirriżulta f'qawwa tal-ħruġ relattivament baxxa. Biex ittejjeb il-kurrent tar-raġġ, ħareġ EOS multibeam planari, li jisfrutta d-daqs laterali tal-SWS. , Li jistgħu jevitaw overmode raġġ tunneling meta mqabbla ma 'sheet-beam devices.Therefore, huwa ta' benefiċċju li tinżamm l-istabbiltà tat-tubu tal-mewġ li jivvjaġġaw. Fuq il-bażi ta 'work8,9 preċedenti, dan id-dokument jipproponi kamp manjetiku uniformi G-band li jiffoka EOS doppju raġġ tal-lapes, li jista' jtejjeb ħafna d-distanza ta 'trażmissjoni stabbli tar-raġġ u jkompli jżid iż-żona ta' interazzjoni tal-qawwa kbira, b'hekk ikun hemm interazzjoni kbira.
L-istruttura ta 'dan id-dokument hija kif ġej. L-ewwel, id-disinn taċ-ċellula SWS b'parametri, analiżi tal-karatteristiċi ta' dispersjoni u riżultati ta 'simulazzjoni ta' frekwenza għolja huma deskritti. Imbagħad, skond l-istruttura taċ-ċellula ta 'unità, EOS raġġ doppju tal-lapes u sistema ta' interazzjoni tar-raġġ huma ddisinjati f'dan id-dokument. il-korrettezza tal-HFS kollu.Fl-aħħar agħmel sommarju.
Bħala wieħed mill-komponenti l-aktar importanti tat-TWT, il-proprjetajiet dispersivi tal-istruttura tal-mewġ bil-mod jindikaw jekk il-veloċità tal-elettroni taqbilx mal-veloċità tal-fażi tal-SWS, u għalhekk għandha influwenza kbira fuq l-interazzjoni tar-raġġ-mewġ. Biex ittejjeb il-prestazzjoni tat-TWT kollu, hija mfassla struttura ta 'interazzjoni mtejba. raġġ tal-pinna biex ittejjeb aktar il-qawwa tal-ħruġ u l-istabbiltà tal-operat.Sadanittant, sabiex tiżdied il-bandwidth tax-xogħol, mod doppju ġie propost li SWS operate.Due għas-simetrija tal-istruttura SDV, is-soluzzjoni tal-ekwazzjoni ta 'dispersjoni tal-kamp elettromanjetiku tista' tinqasam f'modi fard u saħansitra.
Skont ir-rekwiżiti tal-enerġija, it-tubu kollu huwa ddisinjat b'vultaġġ ta 'sewqan ta' 20 kV u kurrent ta 'raġġ doppju ta' 2 × 80 mA. Sabiex tqabbel il-vultaġġ kemm jista 'jkun mal-bandwidth operattiv tal-SDV-SWS, għandna bżonn nikkalkulaw it-tul tal-perjodu p.Ir-relazzjoni bejn il-vultaġġ tar-raġġ u l-perjodu hija murija fl-ekwazzjoni (1)10:
Billi tissettja l-bidla tal-fażi għal 2.5π fil-frekwenza ċentrali ta '220 GHz, il-perjodu p jista' jiġi kkalkulat li jkun 0.46 mm.Figura 2a turi l-proprjetajiet ta 'dispersjoni taċ-ċellula ta' l-unità SWS. Il-linja tar-raġġ ta '20 kV taqbel tajjeb ħafna mal-kurva bimodali. Meded ta' frekwenza li jaqblu jistgħu jilħqu madwar 70 GHz fil-modalità 21.30–26 GHz (21.30–26 GHz) modalità anke) firxiet.Figura 2b turi l-impedenza medja tal-akkoppjar, li hija akbar minn 0.6 Ω minn 210 sa 290 GHz, li tindika li jistgħu jseħħu interazzjonijiet qawwija fil-bandwidth operattiv.
(a) Karatteristiċi ta' dispersjoni ta' SDV-SWS b'modalità doppja b'linja ta' dawl ta' elettroni ta' 20 kV. (b) Impedenza ta' interazzjoni taċ-ċirkwit SDV bil-mod.
Madankollu, huwa importanti li wieħed jinnota li hemm band gap bejn il-modi fard u anke, u normalment nirreferu għal din band gap bħala l-faxxa ta 'waqfien, kif muri fil-Figura 2a. Jekk it-TWT jitħaddem ħdejn din il-medda ta' frekwenza, tista 'sseħħ qawwa qawwija ta' akkoppjar tar-raġġ, li twassal għal oxxillazzjonijiet mhux mixtieqa. 0.1 GHz.Huwa diffiċli li jiġi ddeterminat jekk din id-distakk tal-medda żgħira tikkawżax oxxillazzjonijiet.Għalhekk, l-istabbiltà tal-operat madwar il-faxxa ta 'waqfien se tiġi investigata fit-taqsima ta' simulazzjoni PIC li ġejja biex tanalizza jekk jistgħux iseħħu oxxillazzjonijiet mhux mixtieqa.
Il-mudell tal-HFS kollu huwa muri fil-Figura 3.It jikkonsisti f'żewġ stadji ta 'SDV-SWS, konnessi minn rifletturi Bragg. Il-funzjoni tar-riflettur hija li jaqta' t-trażmissjoni tas-sinjal bejn iż-żewġ stadji, irażżan l-oxxillazzjoni u r-riflessjoni ta 'modi li ma jaħdmux bħal modi ta' ordni għolja ġġenerati bejn ix-xfafar ta 'fuq u t'isfel, u b'hekk ittejjeb bil-kbir il-konnessjoni esterna tat-tubu użata wkoll għal konnessjoni ta' tubu kollu. biex tgħaqqad l-SWS ma 'waveguide standard WR-4. Il-koeffiċjent ta' trażmissjoni tal-istruttura ta 'żewġ livelli huwa mkejjel minn solver tad-dominju tal-ħin fis-softwer ta' simulazzjoni 3D. Meta wieħed iqis l-effett attwali tal-medda terahertz fuq il-materjal, il-materjal tal-pakkett tal-vakwu huwa inizjalment issettjat għal ram, u l-konduttività titnaqqas għal 2.25 × 1207 S/m 1207.
Il-Figura 4 turi r-riżultati tat-trażmissjoni għal HFS bi u mingħajr couplers lineari għax-xejn. Ir-riżultati juru li l-coupler għandu ftit effett fuq il-prestazzjoni tat-trażmissjoni tal-HFS kollu. It-telf tar-ritorn (S11 < - 10 dB) u t-telf tal-inserzjoni (S21 > - 5 dB) tas-sistema kollha fil-207 ~ 280 GHz juru karatteristiċi ta 'trasmissjoni broadband HFS tajba.
Bħala l-provvista ta 'enerġija ta' apparati elettroniċi vakwu, il-pistola elettronika tiddetermina direttament jekk l-apparat jistax jiġġenera biżżejjed qawwa ta 'ħruġ. Flimkien mal-analiżi ta' HFS fit-Taqsima II, EOS b'raġġ doppju jeħtieġ li jkun iddisinjat biex jipprovdi enerġija suffiċjenti.2, il-vultaġġ tas-sewqan Ua tar-raġġi ta 'l-elettroni huwa inizjalment issettjat għal 20 kV, il-kurrenti I taż-żewġ raġġi ta' l-elettroni huma t-tnejn 80 mA, u d-dijametru tar-raġġ dw tar-raġġi ta 'l-elettroni huwa 0.13 mm. id-densità tal-kurrent tar-raġġ tal-elettroni hija 603 A/cm2, u d-densità tal-kurrent tal-katodu hija 86 A/cm2, li tista 'tinkiseb minn Dan jinkiseb bl-użu ta' materjali tal-katodu ġodda. Skond it-teorija tad-disinn 14, 15, 16, 17, gun tipiku ta 'elettroni Pierce jista' jiġi identifikat b'mod uniku.
Figura 5 turi d-dijagrammi skematiċi orizzontali u vertikali tal-kanun, rispettivament.Jista 'jara li l-profil tal-kanun tal-elettroni fid-direzzjoni x huwa kważi identiku għal dak ta' gun tal-elettroni tipiku bħal folja, filwaqt li fid-direzzjoni y iż-żewġ raġġi tal-elettroni huma parzjalment separati mill-maskra. 0 mm, rispettivament.Skond ir-rekwiżiti tad-disinn tal-proporzjon tal-kompressjoni u d-daqs tal-injezzjoni tal-elettroni, id-dimensjonijiet taż-żewġ uċuħ tal-katodu huma determinati li jkunu 0.91 mm × 0.13 mm.
Sabiex il-kamp elettriku ffokat riċevut minn kull raġġ ta 'elettroni fid-direzzjoni x simetriku dwar iċ-ċentru tiegħu stess, dan id-dokument japplika elettrodu ta' kontroll għall-pistola ta 'l-elettroni. Billi tistabbilixxi l-vultaġġ ta' l-elettrodu li jiffoka u l-elettrodu ta 'kontroll għal -20 kV, u l-vultaġġ ta' l-anodu għal 0 V, nistgħu niksbu d-distribuzzjoni tat-trajettorja tal-, kif murija fid-distribuzzjoni tal-figura. għandhom kompressibbiltà tajba fid-direzzjoni y, u kull raġġ ta 'elettroni jikkonverġi lejn id-direzzjoni x tul iċ-ċentru ta' simetrija tiegħu stess, li jindika li l-elettrodu tal-kontroll jibbilanċja l-kamp elettriku mhux ugwali ġġenerat mill-elettrodu li jiffoka.
Figura 7 turi l-pakkett tar-raġġ fid-direzzjonijiet x u y. Ir-riżultati juru li d-distanza ta 'projezzjoni tar-raġġ ta' l-elettroni fid-direzzjoni x hija differenti minn dik fid-direzzjoni y. Id-distanza tat-tarmi fid-direzzjoni x hija ta 'madwar 4mm, u d-distanza tat-tarmi fid-direzzjoni y hija qrib 7mm. f'4.6 mm mill-wiċċ tal-katodu.Nistgħu naraw li l-forma tas-sezzjoni trasversali hija l-eqreb għal raġġ ta 'elettroni ċirkolari standard. Id-distanza bejn iż-żewġ raġġi ta' elettroni hija qrib id-disinn ta '0.31 mm, u r-raġġ huwa madwar 0.13 mm, li jissodisfa r-rekwiżiti tad-disinn.Figura 9 turi r-riżultati ta' simulazzjoni tar-raġġ kurrenti. 0mA.
Meta wieħed iqis il-varjazzjoni tal-vultaġġ tas-sewqan f'applikazzjonijiet prattiċi, huwa meħtieġ li tiġi studjata s-sensittività tal-vultaġġ ta 'dan il-mudell. Fil-medda tal-vultaġġ ta' 19.8 ~ 20.6 kV, jinkisbu l-pakketti tal-kurrent u tar-raġġ tal-kurrent, kif muri f'Figura 1 u Figura 1.10 u 11.Mir-riżultati, wieħed jista 'jara li l-bidla tal-vultaġġ tas-sewqan m'għandha l-ebda bidla biss fuq il-vultaġġ elettron. 74 sa 0.78 A.Għalhekk, jista 'jitqies li l-kanun elettron iddisinjat f'din id-dokument għandu sensittività tajba għall-vultaġġ.
L-effett tal-varjazzjonijiet fil-vultaġġ tas-sewqan fuq l-envelops tar-raġġ tad-direzzjoni x u y.
Qasam manjetiku uniformi li jiffoka huwa sistema ta 'fokus ta' kalamita permanenti komuni. Minħabba d-distribuzzjoni uniformi tal-kamp manjetiku matul il-kanal tar-raġġ, huwa adattat ħafna għal raġġi ta 'elettroni assisimmetriċi. għat-teorija ta 'trażmissjoni stabbli ta' raġġ wieħed tal-lapes18,19, il-valur tal-kamp manjetiku Brillouin jista 'jiġi kkalkulat bl-ekwazzjoni (2).F'dan id-dokument, nużaw ukoll din l-ekwivalenza biex nistmaw il-kamp manjetiku ta' raġġ tal-lapes doppju distribwit lateralment. Magħquda mal-kanun tal-elettron iddisinjat f'din id-dokument, il-valur tal-kamp manjetiku kkalkulat huwa ta 'madwar Gs.40000.20, 1.5-2 darbiet il-valur ikkalkulat normalment jintgħażel f'disinji prattiċi.
Figura 12 turi l-istruttura ta 'kamp manjetiku uniformi li jiffoka sistema ta' kamp.Il-parti blu hija l-kalamita permanenti magnetized fid-direzzjoni assjali. L-għażla tal-materjal hija NdFeB jew FeCoNi.Il-remanence Br issettjat fil-mudell ta 'simulazzjoni huwa 1.3 T u l-permeabilità hija 1.05. Sabiex tiġi żgurata t-trażmissjoni stabbli tar-raġġ fid-daqs tal-kalamita, fil-bidu nett, id-daqs tal-kalamita huwa 70 mm. direzzjoni x tiddetermina jekk il-kamp manjetiku trasversali fil-kanal tar-raġġ huwiex uniformi, li jeħtieġ li d-daqs fid-direzzjoni x ma jistax ikun żgħir wisq. Fl-istess ħin, meta wieħed iqis l-ispiża u l-piż tat-tubu kollu, id-daqs tal-kalamita m'għandux ikun kbir wisq. Għalhekk, il-kalamiti huma inizjalment issettjati għal 150 mm × 150 mm × 70 mm. s huwa ssettjat għal 20mm.
Fl-2015, Purna Chandra Panda21 ipproponiet biċċa arblu b'toqba gradata ġdida f'sistema ta 'fokus manjetiku uniformi, li tista' tkompli tnaqqas il-kobor ta 'tnixxija tal-fluss lejn il-katodu u l-kamp manjetiku trasversali ġġenerat fit-toqba tal-biċċa tal-arblu. tliet passi huma 0.5mm, u d-distanza bejn it-toqob tal-biċċa tal-arblu hija 2mm, kif muri fil-Figura 13.
Figura 14a turi d-distribuzzjoni tal-kamp manjetiku assjali tul il-linji taċ-ċentru taż-żewġ raġġi ta 'elettroni. Jista' jidher li l-forzi tal-kamp manjetiku tul iż-żewġ raġġi ta 'elettroni huma ugwali. fuq il-prevenzjoni tat-tnixxija tal-fluss manjetiku.Figura 14b turi d-distribuzzjoni tal-kamp manjetiku trasversali Permezz fid-direzzjoni z fit-tarf ta 'fuq taż-żewġ raġġi ta' elettroni. Jista 'jidher li l-kamp manjetiku trasversali huwa inqas minn 200 Gs biss fit-toqba tal-biċċa tal-arblu, filwaqt li fiċ-ċirkwit bil-mod tal-mewġ, il-kamp manjetiku trasversali jipprevjeni li l-kamp manjetiku trasversali huwa kważi l-influwenza trasversali tal-kamp manjetiku trasversali. saturazzjoni manjetika tal-biċċiet tal-arblu, huwa meħtieġ li tistudja s-saħħa tal-kamp manjetiku ġewwa l-biċċiet tal-arblu.Figura 14c turi l-valur assolut tad-distribuzzjoni tal-kamp manjetiku ġewwa l-biċċa tal-arblu. Jista 'jidher li l-valur assolut tal-qawwa tal-kamp manjetiku huwa inqas minn 1.2T, li jindika li s-saturazzjoni manjetika tal-biċċa tal-arblu ma sseħħx.
Distribuzzjoni tal-qawwa tal-kamp manjetiku għal Br = 1.3 T. (a) Distribuzzjoni tal-kamp axjali. (b) Distribuzzjoni tal-kamp laterali By fid-direzzjoni z. (c) Valur assolut tad-distribuzzjoni tal-kamp fil-biċċa tal-arblu.
Ibbażat fuq il-modulu CST PS, il-pożizzjoni relattiva axjali tal-pistola tar-raġġ doppju u s-sistema ta 'fokus hija ottimizzata.Skond ir-Ref.9 u simulazzjonijiet, il-post ottimali huwa fejn il-biċċa anodu tikkoinċidi l-biċċa tal-arblu 'l bogħod mill-kalamita. Madankollu, instab li jekk ir-remanenza kienet issettjata għal 1.3T, it-trasmittanza tar-raġġ tal-elettroni ma setgħetx tilħaq 99%. Billi żżid ir-remanenza għal 1.4 T, il-kamp manjetiku li jiffoka se jiżdied għal 650am il-figura ta' l-itrajettarju yos. Wieħed jista 'jara li r-raġġ għandu trasmissjoni tajba, fluttwazzjoni żgħira, u distanza ta' trasmissjoni akbar minn 45mm.
Trajetorji ta' travi doppji tal-lapes taħt sistema manjetika omoġenja b'Br = 1.4 T.(a) pjan xoz.(b) inġenju tal-ajru yoz.
Figura 16 turi s-sezzjoni trasversali tar-raġġ f'pożizzjonijiet differenti 'l bogħod mill-katodu.Jista' jara li l-forma tas-sezzjoni tar-raġġ fis-sistema li tiffoka hija miżmuma tajjeb, u d-dijametru tas-sezzjoni ma jinbidilx ħafna.Figura 17 turi l-envelops tar-raġġ fid-direzzjonijiet x u y, rispettivament.Jista 'jara li l-varjazzjoni tal-beam direzzjoni hija żgħira ħafna fl-istess direzzjoni ta' simulazzjoni. Ir-riżultati juru li l-kurrent huwa ta 'madwar 2 × 80 mA, li huwa konsistenti mal-valur ikkalkulat fid-disinn tal-kanun elettroniku.
Sezzjoni trasversali tar-raġġ ta 'l-elettroni (b'sistema ta' fokus) f'pożizzjonijiet differenti 'l bogħod mill-katodu.
Meta wieħed iqis serje ta 'problemi bħal żbalji ta' assemblaġġ, varjazzjonijiet fil-vultaġġ, u bidliet fis-saħħa tal-kamp manjetiku f'applikazzjonijiet ta 'pproċessar prattiċi, huwa meħtieġ li tiġi analizzata s-sensittività tas-sistema ta' fokus. Minħabba li hemm vojt bejn il-biċċa anodu u l-biċċa arblu fl-ipproċessar attwali, dan id-distakk jeħtieġ li jiġi stabbilit fis-simulazzjoni. Ir-riżultat s juri li l-bidla fl-envelop tar-raġġ mhix sinifikanti u l-kurrent tar-raġġ bilkemm jinbidel.Għalhekk, is-sistema hija insensittiva għall-iżbalji ta 'assemblaġġ.Għall-varjazzjoni tal-vultaġġ tas-sewqan, il-firxa ta' l-iżball hija ssettjata għal ± 0.5 kV.Figura 19b turi r-riżultati tal-paragun. Jista 'jidher li l-bidla tal-vultaġġ għandha ftit effett fuq is-sett ta' envelope.0 għal T.0.0. bidliet fil-qawwa tal-kamp manjetiku.Ir-riżultati tat-tqabbil huma murija fil-Figura 20.Jista 'jara li l-envelop tar-raġġ ma tantx jinbidel, li jfisser li l-EOS kollu huwa insensittiv għal bidliet fil-qawwa tal-kamp manjetiku.
L-envelop tar-raġġ u r-riżultati tal-kurrent taħt sistema ta 'fokus manjetiku uniformi.(a) It-tolleranza tal-assemblaġġ hija 0.2 mm.(b) Il-varjazzjoni tal-vultaġġ tas-sewqan hija ±0.5 kV.
Envelopp tar-raġġ taħt sistema ta 'fokus manjetiku uniformi b'varjazzjonijiet tal-qawwa tal-kamp manjetiku assjali li jvarjaw minn 0.63 sa 0.68 T.
Sabiex jiġi żgurat li s-sistema ta 'fokus iddisinjata f'dan id-dokument tista' taqbel ma 'HFS, huwa meħtieġ li tgħaqqad is-sistema ta' fokus u l-HFS għar-riċerka.Figura 21 turi paragun ta 'envelops tar-raġġ bi u mingħajr HFS mgħobbija. Ir-riżultati juru li l-pakkett tar-raġġ ma jinbidilx ħafna meta l-HFS kollu jkun mgħobbi.
Biex tivverifika l-korrettezza tal-EOS propost fit-Taqsima III u tinvestiga l-prestazzjoni tal-220 GHz SDV-TWT, titwettaq simulazzjoni 3D-PIC tal-interazzjoni tal-mewġ tar-raġġ. Due għal limitazzjonijiet ta 'softwer ta' simulazzjoni, ma stajniex inżidu l-EOs kollha ma 'HFS.Therefore, il-pistola tal-elettroni ġiet sostitwita b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ekwivalenti b'dijametru ta' 0.13mm Eters bħala l-pistola tal-elettroni ddisinjata hawn fuq. L-insensittività u l-istabbiltà tajba tal-EOS, il-vultaġġ tas-sewqan jista 'jiġi ottimizzat sew biex tinkiseb l-aħjar qawwa tal-ħruġ fis-simulazzjoni PIC. Ir-riżultati tas-simulazzjoni juru li l-qawwa u l-qligħ tal-ħruġ saturat jistgħu jinkisbu b'vultaġġ tas-sewqan ta '20 .6 kV, kurrent tar-raġġ ta' 2 × 80 Ma (603 A / cm2), u qawwa ta 'input ta' 0.05 W.
Sabiex jinkiseb l-aħjar sinjal ta 'ħruġ, in-numru ta' ċikli jeħtieġ ukoll li jiġi ottimizzat.L-aħjar qawwa tal-ħruġ tinkiseb meta n-numru ta 'żewġ stadji huwa 42 + 48 ċiklu, kif muri fil-Figura 22a.Sinjal ta' input ta '0.05 W huwa amplifikat għal 314 W bi gwadann ta' 38 dB. id-distribuzzjoni tal-pożizzjoni axjali tal-enerġija tal-elettroni fl-SWS, bil-biċċa l-kbira tal-elettroni jitilfu l-enerġija.Dan ir-riżultat jindika li l-SDV-SWS jista 'jikkonverti l-enerġija kinetika tal-elettroni f'sinjali RF, u b'hekk jirrealizza l-amplifikazzjoni tas-sinjal.
Sinjal tal-ħruġ SDV-SWS f'220 GHz.(a) Qawwa tal-ħruġ bi spettru inkluż.(b) Distribuzzjoni tal-enerġija tal-elettroni bir-raġġ tal-elettroni fit-tarf tal-inset tal-SWS.
Il-Figura 23 turi l-faxxa tal-qawwa tal-ħruġ u l-qligħ ta 'sDV-TWT b'mod doppju b'mod doppju. Il-prestazzjoni tal-ħruġ tista' titjieb aktar billi jinknis il-frekwenzi minn 200 sa 275 GHz u jiġi ottimizzat il-vultaġġ tas-sewqan.
Madankollu, skond Fig. 2a, nafu li hemm medda ta 'waqfien bejn il-modi fard u anke, li jista' jwassal għal oxxillazzjonijiet mhux mixtieqa. Għalhekk, l-istabbiltà tax-xogħol madwar il-waqfiet jeħtieġ li tiġi studjata. Figuri 24a-c huma r-riżultati ta 'simulazzjoni ta' 20 ns f'265.3 GHz, 265.35 GHz, u 265.35 GHz, u 265.35 GHz, u 265. l-enerġija hija relattivament stabbli.L-ispettru huwa muri wkoll fil-Figura 24 rispettivament, l-ispettru huwa pur.Dawn ir-riżultati jindikaw li m'hemm l-ebda awto-oxxillazzjoni ħdejn il-faxxa ta 'waqfien.
Il-fabbrikazzjoni u l-kejl huma meħtieġa biex jivverifikaw il-korrettezza tal-HFS kollu. F'din il-parti, l-HFS huwa fabbrikat bl-użu tat-teknoloġija tal-kontroll numeriku tal-kompjuter (CNC) b'dijametru tal-għodda ta '0.1 mm u preċiżjoni tal-magni ta' 10 μm. mm, wisa 'ta' 20.00 mm u għoli ta '8.66 mm.Tmien toqob tal-pin huma mqassma madwar l-istruttura.Figura 25b turi l-istruttura permezz ta' mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM).Ix-xfafar ta 'din l-istruttura huma prodotti b'mod uniformi u għandhom ħruxija tajba tal-wiċċ. rekwiżiti ta’ deċiżjoni.
Figura 26 turi t-tqabbil bejn ir-riżultati tat-test attwali u simulazzjonijiet tal-prestazzjoni tat-trażmissjoni.Port 1 u Port 2 fil-Figura 26a jikkorrispondu għall-portijiet tad-dħul u l-ħruġ tal-HFS, rispettivament, u huma ekwivalenti għal Port 1 u Port 4 fil-Figura 3.Ir-riżultati attwali tal-kejl tal-S11 huma kemmxejn aħjar mir-riżultati tas-simulazzjoni. is-simulazzjoni hija għolja wisq u l-ħruxija tal-wiċċ wara l-magni attwali hija fqira. B'mod ġenerali, ir-riżultati mkejla huma fi qbil tajjeb mar-riżultati tas-simulazzjoni, u l-bandwidth tat-trażmissjoni tissodisfa r-rekwiżit ta '70 GHz, li jivverifika l-fattibilità u l-korrettezza tal-modalità doppja proposta SDV-TWT.Għalhekk, flimkien mal-proċess ta' fabbrikazzjoni attwali u r-riżultati tat-test SDVT jistgħu jintużaw il-proċess ta 'fabbrikazzjoni attwali u r-riżultati tat-test SDV-T ultra-bebam SDV-T. għal fabbrikazzjoni u applikazzjonijiet sussegwenti.
F'dan id-dokument, disinn dettaljat ta 'distribuzzjoni planari 220 GHz SDV-TWT b'raġġ doppju huwa ppreżentat. Il-kombinazzjoni ta' tħaddim b'mod doppju u eċċitazzjoni b'raġġ doppju tkompli żżid il-bandwidth operattiva u l-qawwa tal-ħruġ. Il-fabbrikazzjoni u t-test kiesaħ jitwettqu wkoll biex tivverifika l-korrettezza tal-HFS kollu.Ir-riżultati tal-kejl attwali huma fi qbil tajjeb mar-riżultati tas-simulazzjoni. Għall-EOS iddisinjat b'żewġ raġġi, sezzjoni tal-maskra u elettrodi ta 'kontroll intużaw flimkien biex jipproduċu raġġ b'żewġ lapsijiet. Taħt il-kamp manjetiku li jiffoka uniformi ddisinjat, ir-raġġ tal-elettroni jista' jiġi trażmess b'mod stabbli fuq distanzi twal b'forma tajba. propost f'dan id-dokument jgħaqqad bis-sħiħ it-teknoloġija tal-ipproċessar tal-pjan matur attwali, u juri potenzjal kbir fl-indikaturi tal-prestazzjoni u l-ipproċessar u l-assemblaġġ.Għalhekk, dan id-dokument jemmen li l-istruttura planari x'aktarx issir ix-xejra tal-iżvilupp tal-apparat elettroniku tal-vakwu fil-medda terahertz.
Ħafna mid-dejta mhux ipproċessata u l-mudelli analitiċi f'dan l-istudju ġew inklużi f'dan id-dokument. Aktar informazzjoni rilevanti tista 'tinkiseb mill-awtur korrispondenti fuq talba raġonevoli.
Gamzina, D. et al.Nanoscale CNC makkinar ta 'sub-terahertz vacuum electronics.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. u Paoloni, C. UV-LIGA microfabrication ta 'sub-terahertz waveguides bl-użu ta' multilayer SU-8 photoresist.J.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 Pjan direzzjonali tat-teknoloġija THz.J.Physics.D to apply.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Konfinament qawwi tal-propagazzjoni tal-mewġ plasmoniku permezz ta 'waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (2008).
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 Jinvestigaw l-instabilità tad-diokotron ta 'raġġi ta' elettroni tal-folja infinitament wiesgħa bl-użu ta 'teorija makroskopika tal-mudell ta' fluwidu kiesaħ.
Galdetskiy, AV dwar l-opportunità li tiżdied bandwidth bit-tqassim planari tar-raġġ f'klystron multibeam.Fi 12th IEEE International Conference on Vacuum Electronics, Bangalore, Indja, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.20103 (5724701).
Nguyen, CJ et al.Disinn ta 'kanuni elettroni bi tliet raġġi b'distribuzzjoni tal-pjan ta' qsim tar-raġġ dejjaq f'tubu tal-mewġ li jivvjaġġa b'xafra doppja imqassam b'medda W [J].Xjenza.Rep.11, 940.https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
Wang, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB & Ruan, CJ Sistema ottika ta 'elettroni bi tliet raġġi mqassma b'separazzjoni ta' raġġ dejjaq għal mod fundamentali tal-medda W TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Riċerka dwar it-tubu tal-mewġ li jivvjaġġa b'xafra doppja interleaved b'raġġi ta 'folji millimetriċi-mewġ 20-22 (PhD, Università ta' Beihang, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Studju dwar l-istabbiltà tal-interazzjoni tar-raġġ-mewġ ta 'tubu tal-mewġ li jivvjaġġa b'xafra doppja interleaved G-band. (2018).