Nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තූතියි. ඔබ භාවිතා කරන බ්‍රව්සර් අනුවාදයේ CSS සඳහා සීමිත සහයක් ඇත. හොඳම අත්දැකීම සඳහා, ඔබ යාවත්කාලීන කළ බ්‍රව්සරයක් භාවිතා කරන ලෙස අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා මාදිලිය අක්‍රිය කරන්න). මේ අතරතුර, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි විලාස සහ JavaScript නොමැතිව අඩවිය ප්‍රදර්ශනය කරන්නෙමු.
මෙම පත්‍රිකාවේ, 220GHz බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් අධි බල අන්තර් පත්‍ර සහිත ද්විත්ව තල ගමන් තරංග නලයක් නිර්මාණය කර සත්‍යාපනය කර ඇත.පළමුව, තල ද්විත්ව කදම්භ එකතැන පල්වෙන ද්විත්ව තල මන්දගාමී තරංග ව්‍යුහයක් යෝජනා කෙරේ.ද්විත්ව මාදිලියේ මෙහෙයුම් යෝජනා ක්‍රමයක් භාවිතා කිරීමෙන්, සම්ප්‍රේෂණ කාර්ය සාධනය සහ කලාප පළල තනි මාදිලියේ මෙන් දෙගුණයකට ආසන්න වේ.දෙවනුව, ඉහළ නිමැවුම් බලයේ අවශ්‍යතා සපුරාලීම සහ ගමන් තරංග නළයේ ස්ථායිතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, ද්විත්ව පැන්සල් හැඩැති ඉලෙක්ට්‍රොනික දෘශ්‍ය පද්ධතියක් නිර්මාණය කර ඇත, ධාවන වෝල්ටීයතාවය 20~21 kV වන අතර ධාරාව 2 × 80 mA වේ. සැලසුම් ඉලක්ක.ද්විත්ව කදම්භ තුවක්කුවේ ආවරණ කොටස සහ පාලන ඉලෙක්ට්‍රෝඩය භාවිතා කිරීමෙන්, පැන්සල් කදම්භ දෙක ඒවායේ අදාළ මධ්‍යස්ථාන ඔස්සේ 7 ක සම්පීඩන අනුපාතයකින් නාභිගත කළ හැකිය, නාභිගත කිරීමේ දුර 0.18mm පමණ වන අතර ස්ථායිතාව හොඳයි.ඒකාකාර චුම්භක නාභිගත කිරීමේ පද්ධතිය ද ප්‍රශස්ත කර ඇත.තල ද්විත්ව ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයේ ස්ථායී සම්ප්‍රේෂණ දුර 45 mm දක්වා ළඟා විය හැකි අතර, නාභිගත කරන චුම්භක ක්ෂේත්‍රය 0.6 T වන අතර එය සම්පූර්ණ ඉහළ සංඛ්‍යාතය ආවරණය කිරීමට ප්‍රමාණවත් වේ. පද්ධතිය (HFS).ඉන්පසු, ඉලෙක්ට්‍රෝන-දෘශ්‍ය පද්ධතියේ උපයෝගීතාව සහ මන්දගාමී තරංග ව්‍යුහයේ ක්‍රියාකාරිත්වය සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා, අංශු සෛල (PIC) සමාකරණ සම්පූර්ණ HFS මත ද සිදු කරන ලදී. ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ කදම්භ-අන්තර්ක්‍රියා පද්ධතියට 220 GHz හිදී 310 W ට ආසන්න උපරිම ප්‍රතිදාන බලයක් ලබා ගත හැකි බවත්, ප්‍රශස්ත කදම්භ වෝල්ටීයතාවය 20.6 kV බවත්, කදම්භ ධාරාව 2 × 80 mA බවත්, ලාභය 38 dB බවත්, 3-dB කලාප පළල 70 GHz පමණ 35 dB ඉක්මවන බවත්ය.අවසාන වශයෙන්, HFS හි කාර්ය සාධනය සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහ නිෂ්පාදනය සිදු කරනු ලබන අතර, ප්‍රතිඵලවලින් පෙන්නුම් කරන්නේ කලාප පළල සහ සම්ප්‍රේෂණ ලක්ෂණ සමාකරණ ප්‍රතිඵල සමඟ හොඳ එකඟතාවයකින් යුක්ත බවයි.එබැවින්, මෙම පත්‍රිකාවේ යෝජනා කර ඇති යෝජනා ක්‍රමය අනාගත යෙදුම් සඳහා විභවයන් සහිත අධි බලැති, අතිශය පුළුල් කලාප ටෙරාහර්ට්ස්-බෑන්ඩ් විකිරණ ප්‍රභවයන් සංවර්ධනය කිරීමට අපේක්ෂා කෙරේ.
සාම්ප්‍රදායික රික්ත ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගයක් ලෙස, ගමන් තරංග නළය (TWT) අධි-විභේදන රේඩාර්, චන්ද්‍රිකා සන්නිවේදන පද්ධති සහ අභ්‍යවකාශ ගවේෂණය වැනි බොහෝ යෙදුම්වල ප්‍රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. කෙසේ වෙතත්, මෙහෙයුම් සංඛ්‍යාතය ටෙරාහර්ට්ස් කලාපයට ඇතුළු වන විට, සාම්ප්‍රදායික යුගල-කුහර TWT සහ හෙලික්සීය TWT සාපේක්ෂව අඩු නිමැවුම් බලය, පටු කලාප පළල සහ දුෂ්කර නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් හේතුවෙන් ජනතාවගේ අවශ්‍යතා සපුරාලීමට නොහැකි වී ඇත. එබැවින්, THz කලාපයේ ක්‍රියාකාරිත්වය පුළුල් ලෙස වැඩිදියුණු කරන්නේ කෙසේද යන්න බොහෝ විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ ආයතන සඳහා ඉතා සැලකිලිමත් වන ගැටළුවක් බවට පත්ව ඇත. මෑත වසරවලදී, එකතැන පල්වෙන ද්විත්ව-තල (SDV) ව්‍යුහයන් සහ නැමුණු තරංග මාර්ගෝපදේශ (FW) ව්‍යුහයන් වැනි නව මන්දගාමී තරංග ව්‍යුහයන් (SWSs), ඒවායේ ස්වාභාවික තල ව්‍යුහයන් නිසා, විශේෂයෙන් පොරොන්දු වූ විභවයන් සහිත නව SDV-SWSs නිසා පුළුල් අවධානයක් ලබා ඇත. මෙම ව්‍යුහය 20084 දී UC-Davis විසින් යෝජනා කරන ලදී. පරිගණක සංඛ්‍යාත්මක පාලනය (CNC) සහ UV-LIGA, සියලු-ලෝහ වැනි ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ සැකසුම් ශිල්පීය ක්‍රම මගින් තල ව්‍යුහය පහසුවෙන් නිපදවිය හැකිය. පැකේජ ව්‍යුහයට ඉහළ නිමැවුම් බලයක් සහ ලාභයක් සමඟ විශාල තාප ධාරිතාවක් සැපයිය හැකි අතර, තරංග මාර්ගෝපදේශයක් වැනි ව්‍යුහයට පුළුල් ක්‍රියාකාරී කලාප පළලක් ද සැපයිය හැකිය. වර්තමානයේ, UC ඩේවිස් 2017 දී ප්‍රථම වරට පෙන්නුම් කළේ SDV-TWT හට G-band5 හි 100 W ට වැඩි සහ 14 GHz කලාප පළල සංඥා ජනනය කළ හැකි බවයි.කෙසේ වෙතත්, මෙම ප්‍රතිඵල තවමත් ටෙරාහර්ට්ස් කලාපයේ ඉහළ බලය සහ පුළුල් කලාප පළල පිළිබඳ අදාළ අවශ්‍යතා සපුරාලිය නොහැකි හිඩැස් ඇත.UC-Davis හි G-band SDV-TWT සඳහා, තහඩු ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ භාවිතා කර ඇත.මෙම යෝජනා ක්‍රමයට කදම්භයේ ධාරාව ගෙන යන ධාරිතාව සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැකි වුවද, තහඩු කදම්භ ඉලෙක්ට්‍රෝන දෘශ්‍ය පද්ධතියේ (EOS) අස්ථාවරත්වය හේතුවෙන් දිගු සම්ප්‍රේෂණ දුරක් පවත්වා ගැනීම දුෂ්කර වන අතර, අධි-මාදිලි කදම්භ උමගක් ඇති අතර, එය කදම්භය ස්වයං-නියාමනය කිරීමට ද හේතු විය හැක. – උද්දීපනය සහ දෝලනය 6,7. ඉහළ නිමැවුම් බලය, පුළුල් කලාප පළල සහ THz TWT හි හොඳ ස්ථායිතාවයේ අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා, ද්විත්ව මාදිලියේ ක්‍රියාකාරිත්වයක් සහිත ද්විත්ව-කදම්භ SDV-SWS මෙම පත්‍රිකාවේ යෝජනා කර ඇත. එනම්, මෙහෙයුම් කලාප පළල වැඩි කිරීම සඳහා, ද්විත්ව මාදිලියේ ක්‍රියාකාරිත්වය යෝජනා කර මෙම ව්‍යුහය තුළ හඳුන්වා දෙනු ලැබේ. තවද, ප්‍රතිදාන බලය වැඩි කිරීම සඳහා, ද්විත්ව පැන්සල් කදම්භවල තලීය ව්‍යාප්තියක් ද භාවිතා වේ. සිරස් ප්‍රමාණයේ සීමාවන් නිසා තනි පැන්සල් කදම්භ රේඩියෝ සාපේක්ෂව කුඩා වේ.ධාරා ඝනත්වය ඉතා ඉහළ නම්, කදම්භ ධාරාව අඩු කළ යුතු අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සාපේක්ෂව අඩු ප්‍රතිදාන බලයක් ලැබේ.කදම්භ ධාරාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, SWS හි පාර්ශ්වීය ප්‍රමාණය සූරාකන තලීය බෙදා හරින ලද බහු-කදම්භ EOS මතු වී ඇත.ස්වාධීන කදම්භ උමං මාර්ගය හේතුවෙන්, තලීය බෙදා හරින ලද බහු-කදම්භයට ඉහළ සම්පූර්ණ කදම්භ ධාරාවක් සහ කදම්භයකට කුඩා ධාරාවක් පවත්වා ගැනීමෙන් ඉහළ ප්‍රතිදාන බලයක් ලබා ගත හැකි අතර, එමඟින් ෂීට්-කදම්භ උපාංගවලට සාපේක්ෂව අධි මාදිලියේ කදම්භ උමං මාර්ගය වළක්වා ගත හැකිය.එබැවින්, ගමන් තරංග නළයේ ස්ථායිතාව පවත්වා ගැනීම ප්‍රයෝජනවත් වේ.පෙර කාර්යයේ පදනම මත8,9, මෙම පත්‍රිකාව ද්විත්ව පැන්සල් කදම්භ EOS නාභිගත කරන G-කලාප ඒකාකාර චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක් යෝජනා කරයි, එමඟින් කදම්භයේ ස්ථායී සම්ප්‍රේෂණ දුර බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කළ හැකි අතර කදම්භ අන්තර්ක්‍රියා ප්‍රදේශය තවදුරටත් වැඩි කළ හැකි අතර එමඟින් ප්‍රතිදාන බලය බෙහෙවින් වැඩි දියුණු වේ.
මෙම පත්‍රිකාවේ ව්‍යුහය පහත පරිදි වේ.පළමුව, පරාමිතීන් සහිත SWS සෛල නිර්මාණය, විසරණ ලක්ෂණ විශ්ලේෂණය සහ ඉහළ සංඛ්‍යාත සමාකරණ ප්‍රතිඵල විස්තර කෙරේ.ඉන්පසු, ඒකක සෛලයේ ව්‍යුහයට අනුව, ද්විත්ව පැන්සල් කදම්භ EOS සහ කදම්භ අන්තර්ක්‍රියා පද්ධතියක් මෙම පත්‍රිකාවේ නිර්මාණය කර ඇත.EOS හි උපයෝගීතාව සහ SDV-TWT හි ක්‍රියාකාරිත්වය සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා අන්තර් සෛලීය අංශු සමාකරණ ප්‍රතිඵල ද ඉදිරිපත් කෙරේ.ඊට අමතරව, සම්පූර්ණ HFS හි නිවැරදි බව සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා නිෂ්පාදනය සහ සීතල පරීක්ෂණ ප්‍රතිඵල පත්‍රිකාව කෙටියෙන් ඉදිරිපත් කරයි.අවසාන වශයෙන් සාරාංශයක් කරන්න.
TWT හි වැදගත්ම අංගයක් ලෙස, මන්දගාමී තරංග ව්‍යුහයේ විසරණ ගුණාංග මගින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවේගය SWS හි අවධි ප්‍රවේගයට ගැලපෙනවාද යන්න පෙන්නුම් කරන අතර එමඟින් කදම්භ-තරංග අන්තර්ක්‍රියාවට විශාල බලපෑමක් ඇති කරයි. මුළු TWT හි ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, වැඩිදියුණු කළ අන්තර්ක්‍රියා ව්‍යුහයක් නිර්මාණය කර ඇත.ඒකක සෛලයේ ව්‍යුහය රූපය 1 හි දක්වා ඇත.තනි පෑන කදම්භයේ අස්ථාවරත්වය සහ තනි පෑන කදම්භයේ බල සීමාව සැලකිල්ලට ගනිමින්, ප්‍රතිදාන බලය සහ මෙහෙයුම් ස්ථායිතාව තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා ව්‍යුහය ද්විත්ව පෑන කදම්භයක් භාවිතා කරයි. මේ අතර, වැඩ කරන කලාප පළල වැඩි කිරීම සඳහා, SWS ක්‍රියාත්මක වීමට ද්විත්ව මාදිලියක් යෝජනා කර ඇත.SDV ව්‍යුහයේ සමමිතිය නිසා, විද්‍යුත් චුම්භක ක්ෂේත්‍ර විසරණ සමමුහුර්තකරණයේ විසඳුම ඔත්තේ සහ ඉරට්ටේ මාතයන්ට බෙදිය හැකිය.ඒ සමඟම, අඩු සංඛ්‍යාත කලාපයේ මූලික ඔත්තේ මාදිලිය සහ ඉහළ සංඛ්‍යාත කලාපයේ මූලික ඉරට්ටේ මාදිලිය කදම්භ අන්තර්ක්‍රියාවේ පුළුල් පරාස සමමුහුර්තකරණය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා භාවිතා කරන අතර එමඟින් වැඩ කරන කලාප පළල තවදුරටත් වැඩිදියුණු වේ.
බල අවශ්‍යතා අනුව, මුළු නළයම 20 kV ධාවන වෝල්ටීයතාවයකින් සහ 2 × 80 mA ද්විත්ව කදම්භ ධාරාවකින් නිර්මාණය කර ඇත. SDV-SWS හි ක්‍රියාකාරී කලාප පළලට වෝල්ටීයතාවය හැකිතාක් සමීපව ගැලපීම සඳහා, අපි කාල පරිච්ඡේදයේ දිග ගණනය කළ යුතුය. කදම්භ වෝල්ටීයතාවය සහ කාල පරිච්ඡේදය අතර සම්බන්ධතාවය සමීකරණය (1)10 හි දක්වා ඇත:
220 GHz මධ්‍ය සංඛ්‍යාතයේදී අදියර මාරුව 2.5π ලෙස සැකසීමෙන්, p කාල පරිච්ඡේදය 0.46 mm ලෙස ගණනය කළ හැක.රූප සටහන 2a SWS ඒකක සෛලයේ විසරණ ගුණාංග පෙන්වයි. 20 kV කදම්භ රේඛාව ද්විමාන වක්‍රයට ඉතා හොඳින් ගැලපේ.ගැලපෙන සංඛ්‍යාත කලාප 210–265.3 GHz (ඔත්තේ මාදිලිය) සහ 265.4–280 GHz (ඉරට්ටේ මාදිලිය) පරාසයන්හි 70 GHz පමණ ළඟා විය හැකිය.රූප සටහන 2b සාමාන්‍ය සම්බන්ධක සම්බාධනය පෙන්වයි, එය 210 සිට 290 GHz දක්වා 0.6 Ω ට වඩා වැඩි වන අතර, මෙහෙයුම් කලාප පළල තුළ ශක්තිමත් අන්තර්ක්‍රියා සිදුවිය හැකි බව පෙන්නුම් කරයි.
(අ) 20 kV ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ රේඛාවක් සහිත ද්විත්ව මාදිලියේ SDV-SWS හි විසරණ ලක්ෂණ. (ආ) SDV මන්දගාමී තරංග පරිපථයේ අන්තර්ක්‍රියා සම්බාධනය.
කෙසේ වෙතත්, ඔත්තේ සහ ඉරට්ටේ මාතයන් අතර කලාප පරතරයක් ඇති බව සැලකිල්ලට ගැනීම වැදගත් වන අතර, අපි සාමාන්‍යයෙන් මෙම කලාප පරතරය නැවතුම් කලාපය ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ, රූපය 2a හි පෙන්වා ඇති පරිදි. මෙම සංඛ්‍යාත කලාපය අසල TWT ක්‍රියාත්මක වන්නේ නම්, ශක්තිමත් කදම්භ සම්බන්ධක ශක්තියක් ඇති විය හැකි අතර, එය අනවශ්‍ය දෝලනයන්ට හේතු වේ. ප්‍රායෝගික යෙදුම් වලදී, අපි සාමාන්‍යයෙන් නැවතුම් කලාපය අසල TWT භාවිතා කිරීමෙන් වැළකී සිටිමු. කෙසේ වෙතත්, මෙම මන්දගාමී තරංග ව්‍යුහයේ කලාප පරතරය 0.1 GHz පමණක් බව දැකිය හැකිය. මෙම කුඩා කලාප පරතරය දෝලනයන් ඇති කරයිද යන්න තීරණය කිරීම අපහසුය. එබැවින්, අනවශ්‍ය දෝලනයන් සිදුවිය හැකිද යන්න විශ්ලේෂණය කිරීම සඳහා නැවතුම් කලාපය වටා ක්‍රියාකාරිත්වයේ ස්ථායිතාව පහත PIC සමාකරණ කොටසේදී විමර්ශනය කෙරේ.
සම්පූර්ණ HFS හි ආකෘතිය රූපය 3 හි දක්වා ඇත. එය Bragg පරාවර්තක මගින් සම්බන්ධ කර ඇති SDV-SWS අදියර දෙකකින් සමන්විත වේ. පරාවර්තකයේ කාර්යය වන්නේ අදියර දෙක අතර සංඥා සම්ප්‍රේෂණය කපා හැරීම, ඉහළ සහ පහළ තල අතර ජනනය වන ඉහළ-පිළිවෙල මාතයන් වැනි ක්‍රියා නොකරන මාතයන්ගේ දෝලනය සහ පරාවර්තනය මැඩපැවැත්වීම, එමඟින් සම්පූර්ණ නළයේ ස්ථායිතාව බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කිරීමයි.බාහිර පරිසරයට සම්බන්ධ කිරීම සඳහා, SWS WR-4 සම්මත තරංග මාර්ගෝපදේශයකට සම්බන්ධ කිරීම සඳහා රේඛීය ටේපර්ඩ් කප්ලර් ද භාවිතා වේ.ද්වි-මට්ටමේ ව්‍යුහයේ සම්ප්‍රේෂණ සංගුණකය ත්‍රිමාණ සමාකරණ මෘදුකාංගයේ කාල වසම් විසඳුම්කරුවෙකු මගින් මනිනු ලැබේ.ටෙරාහර්ට්ස් කලාපයේ ද්‍රව්‍යයේ සැබෑ බලපෑම සලකා බැලීමේදී, රික්තක ලියුම් කවරයේ ද්‍රව්‍යය මුලින් තඹ ලෙස සකසා ඇති අතර සන්නායකතාවය 2.25×107 S/m12 දක්වා අඩු වේ.
රේඛීය ටේපර්ඩ් කප්ලර් සහිත සහ රහිත HFS සඳහා සම්ප්‍රේෂණ ප්‍රතිඵල රූපය 4 හි දැක්වේ. ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ කප්ලර් සමස්ත HFS හි සම්ප්‍රේෂණ ක්‍රියාකාරිත්වයට සුළු බලපෑමක් ඇති කරන බවයි. 207~280 GHz බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් හි මුළු පද්ධතියේම ප්‍රතිලාභ අලාභය (S11 <− 10 dB) සහ ඇතුළත් කිරීමේ අලාභය (S21 > − 5 dB) පෙන්නුම් කරන්නේ HFS හොඳ සම්ප්‍රේෂණ ලක්ෂණ ඇති බවයි.
රික්ත ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල බල සැපයුම ලෙස, ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුව උපාංගයට ප්‍රමාණවත් ප්‍රතිදාන බලයක් ජනනය කළ හැකිද යන්න සෘජුවම තීරණය කරයි. II කොටසේ HFS විශ්ලේෂණය සමඟ ඒකාබද්ධව, ප්‍රමාණවත් බලයක් සැපයීම සඳහා ද්විත්ව කදම්භ EOS නිර්මාණය කළ යුතුය. මෙම කොටසේදී, W-band8,9 හි පෙර වැඩ මත පදනම්ව, ද්විත්ව පැන්සල් ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුවක් නිර්මාණය කර ඇත්තේ තල ආවරණ කොටසක් සහ පාලන ඉලෙක්ට්‍රෝඩ භාවිතා කරමිනි.පළමුව, අංශයේ SWS හි සැලසුම් අවශ්‍යතා අනුව.රූප සටහනේ දැක්වෙන පරිදි. 2, ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භවල ධාවන වෝල්ටීයතාව Ua මුලින් 20 kV ලෙස සකසා ඇති අතර, ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ දෙකෙහි ධාරා I දෙකම 80 mA වන අතර, ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භවල කදම්භ විෂ්කම්භය dw 0.13 mm වේ. ඒ සමඟම, ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයේ සහ කැතෝඩයේ ධාරා ඝනත්වය ලබා ගත හැකි බව සහතික කිරීම සඳහා, ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයේ සම්පීඩන අනුපාතය 7 ලෙස සකසා ඇත, එබැවින් ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයේ ධාරා ඝනත්වය 603 A/cm2 වන අතර, කැතෝඩයේ ධාරා ඝනත්වය 86 A/cm2 වන අතර, එය සාක්ෂාත් කරගත හැකිය. මෙය නව කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය භාවිතයෙන් සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ.නිර්මාණ න්‍යාය 14, 15, 16, 17 ට අනුව, සාමාන්‍ය පියර්ස් ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුවක් අද්විතීය ලෙස හඳුනාගත හැකිය.
රූපය 5 හි තුවක්කුවේ තිරස් සහ සිරස් ක්‍රමානුරූප රූප සටහන් පිළිවෙලින් දැක්වේ. x-දිශාවේ ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුවේ පැතිකඩ සාමාන්‍ය පත්‍රයක් වැනි ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුවකට බොහෝ දුරට සමාන බව දැකිය හැකි අතර y-දිශාවේ ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ දෙක වෙස් මුහුණෙන් අර්ධ වශයෙන් වෙන් කර ඇත. කැතෝඩ දෙකෙහි ස්ථාන පිළිවෙලින් x = – 0.155 mm, y = 0 mm සහ x = 0.155 mm, y = 0 mm වේ. සම්පීඩන අනුපාතය සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන එන්නත් ප්‍රමාණයේ සැලසුම් අවශ්‍යතා අනුව, කැතෝඩ පෘෂ්ඨ දෙකෙහි මානයන් 0.91 mm × 0.13 mm ලෙස තීරණය වේ.
එක් එක් ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයට x-දිශාව මගින් ලැබෙන නාභිගත විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය එහි කේන්ද්‍රය වටා සමමිතික කිරීම සඳහා, මෙම පත්‍රිකාව ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුවට පාලන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් යොදයි. නාභිගත කරන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ සහ පාලන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ වෝල්ටීයතාවය −20 kV ලෙසත්, ඇනෝඩයේ වෝල්ටීයතාවය 0 V ලෙසත් සැකසීමෙන්, රූපය 6 හි පෙන්වා ඇති පරිදි ද්විත්ව කදම්භ තුවක්කුවේ ගමන් පථයේ ව්‍යාප්තිය අපට ලබා ගත හැකිය. විමෝචනය වන ඉලෙක්ට්‍රෝන y-දිශාවේදී හොඳ සම්පීඩ්‍යතාවයක් ඇති බව දැකිය හැකි අතර, සෑම ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයක්ම තමන්ගේම සමමිතික මධ්‍යස්ථානය ඔස්සේ x-දිශාව දෙසට අභිසාරී වන අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ පාලක ඉලෙක්ට්‍රෝඩය නාභිගත කරන ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මගින් ජනනය වන අසමාන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය සමතුලිත කරන බවයි.
රූපය 7 හි x සහ y දිශාවන්හි කදම්භ ලියුම් කවරය පෙන්වයි. ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ x-දිශාවේ ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයේ ප්‍රක්ෂේපණ දුර y-දිශාවට වඩා වෙනස් බවයි. x දිශාවට විසි කිරීමේ දුර 4mm පමණ වන අතර y දිශාවට විසි කිරීමේ දුර 7mm ට ආසන්න වේ. එබැවින්, සැබෑ විසි කිරීමේ දුර 4 සහ 7mm අතර තෝරා ගත යුතුය. රූපය 8 කැතෝඩ මතුපිට සිට 4.6 mm හි ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයේ හරස්කඩ පෙන්වයි. හරස්කඩේ හැඩය සම්මත රවුම් ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයකට ආසන්න බව අපට පෙනේ. ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ දෙක අතර දුර සැලසුම් කරන ලද 0.31 mm ට ආසන්න වන අතර අරය 0.13 mm පමණ වන අතර එය සැලසුම් අවශ්‍යතා සපුරාලයි. රූපය 9 කදම්භ ධාරාවේ සමාකරණ ප්‍රතිඵල පෙන්වයි. කදම්භ ධාරා දෙක 76mA බව දැකිය හැකි අතර එය සැලසුම් කරන ලද 80mA සමඟ හොඳ එකඟතාවයකි.
ප්‍රායෝගික යෙදුම්වල ධාවන වෝල්ටීයතාවයේ උච්චාවචනය සැලකිල්ලට ගනිමින්, මෙම ආකෘතියේ වෝල්ටීයතා සංවේදීතාව අධ්‍යයනය කිරීම අවශ්‍ය වේ. 19.8 ~ 20.6 kV වෝල්ටීයතා පරාසය තුළ, රූප සටහන 1 සහ රූප සටහන 1.10 සහ 11 හි දැක්වෙන පරිදි, ධාරාව සහ කදම්භ ධාරා ලියුම් කවර ලබා ගනී. ප්‍රතිඵල වලින්, ධාවන වෝල්ටීයතාවයේ වෙනස ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ ලියුම් කවරයට කිසිදු බලපෑමක් නොකරන බවත්, ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ ධාරාව 0.74 සිට 0.78 A දක්වා පමණක් වෙනස් වන බවත් දැකිය හැකිය. එබැවින්, මෙම පත්‍රිකාවේ නිර්මාණය කර ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුව වෝල්ටීයතාවයට හොඳ සංවේදීතාවයක් ඇති බව සැලකිය හැකිය.
x- සහ y-දිශා කදම්භ ලියුම් කවර මත ධාවක වෝල්ටීයතා උච්චාවචනයන්ගේ බලපෑම.
ඒකාකාර චුම්භක නාභිගත කිරීමේ ක්ෂේත්‍රයක් යනු පොදු ස්ථිර චුම්භක නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියකි. කදම්භ නාලිකාව පුරා ඒකාකාර චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තිය හේතුවෙන්, එය අක්ෂ සමමිතික ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ සඳහා ඉතා සුදුසු වේ. මෙම කොටසේදී, ද්විත්ව පැන්සල් කදම්භවල දිගු දුර සම්ප්‍රේෂණය පවත්වා ගැනීම සඳහා ඒකාකාර චුම්භක නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියක් යෝජනා කෙරේ. ජනනය කරන ලද චුම්භක ක්ෂේත්‍රය සහ කදම්භ ලියුම් කවරය විශ්ලේෂණය කිරීමෙන්, නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියේ සැලසුම් යෝජනා ක්‍රමය යෝජනා කර ඇති අතර, සංවේදීතා ගැටළුව අධ්‍යයනය කෙරේ. තනි පැන්සල් කදම්භයක ස්ථායී සම්ප්‍රේෂණ න්‍යායට අනුව18,19, බ්‍රිලූයින් චුම්භක ක්ෂේත්‍ර අගය සමීකරණය (2) මගින් ගණනය කළ හැක.මෙම පත්‍රිකාවේ, පාර්ශ්වීයව බෙදා හරින ලද ද්විත්ව පැන්සල් කදම්භයක චුම්භක ක්ෂේත්‍රය ඇස්තමේන්තු කිරීමට ද අපි මෙම සමානතාවය භාවිතා කරමු.මෙම පත්‍රිකාවේ නිර්මාණය කර ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුව සමඟ ඒකාබද්ධව, ගණනය කරන ලද චුම්භක ක්ෂේත්‍ර අගය 4000 Gs පමණ වේ.Ref. 20 ට අනුව, ප්‍රායෝගික සැලසුම් වලදී සාමාන්‍යයෙන් ගණනය කළ අගය මෙන් 1.5-2 ගුණයක් තෝරා ගනු ලැබේ.
රූපය 12 ඒකාකාර චුම්භක ක්ෂේත්‍ර නාභිගත කිරීමේ ක්ෂේත්‍ර පද්ධතියක ව්‍යුහය පෙන්වයි. නිල් කොටස යනු අක්ෂීය දිශාවට චුම්භක කර ඇති ස්ථිර චුම්භකයයි. ද්‍රව්‍ය තේරීම NdFeB හෝ FeCoNi වේ. සමාකරණ ආකෘතියේ ඇති ප්‍රතිස්ථාපන Br කට්ටලය 1.3 T වන අතර පාරගම්යතාව 1.05 වේ. සම්පූර්ණ පරිපථයේ කදම්භයේ ස්ථායී සම්ප්‍රේෂණය සහතික කිරීම සඳහා, චුම්බකයේ දිග මුලින් 70 mm ලෙස සකසා ඇත. ඊට අමතරව, x දිශාවේ චුම්බකයේ ප්‍රමාණය කදම්භ නාලිකාවේ තීර්යක් චුම්බක ක්ෂේත්‍රය ඒකාකාරද යන්න තීරණය කරයි, ඒ සඳහා x දිශාවේ ප්‍රමාණය ඉතා කුඩා විය නොහැක. ඒ සමඟම, සම්පූර්ණ නළයේ පිරිවැය සහ බර සැලකිල්ලට ගනිමින්, චුම්බකයේ ප්‍රමාණය ඉතා විශාල නොවිය යුතුය. එබැවින්, චුම්බක මුලින් 150 mm × 150 mm × 70 mm ලෙස සකසා ඇත. මේ අතර, සම්පූර්ණ මන්දගාමී තරංග පරිපථය නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියේ තැබිය හැකි බව සහතික කිරීම සඳහා, චුම්බක අතර දුර 20mm ලෙස සකසා ඇත.
2015 දී, පූර්ණ චන්ද්‍ර පාණ්ඩ21 ඒකාකාර චුම්භක නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියක නව පියවර සිදුරක් සහිත ධ්‍රැව කැබැල්ලක් යෝජනා කළ අතර, එමඟින් කැතෝඩයට සහ ධ්‍රැව කැබලි සිදුරේදී ජනනය වන තීර්යක් චුම්භක ක්ෂේත්‍රයට ප්‍රවාහ කාන්දු වීමේ විශාලත්වය තවදුරටත් අඩු කළ හැකිය. මෙම පත්‍රිකාවේ, අපි නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියේ ධ්‍රැව කැබැල්ලට පියවර ව්‍යුහයක් එකතු කරමු. ධ්‍රැව කැබැල්ලේ ඝණකම මුලින් 1.5mm ලෙස සකසා ඇති අතර, පියවර තුනේ උස සහ පළල 0.5mm වන අතර, රූපය 13 හි පෙන්වා ඇති පරිදි ධ්‍රැව කැබලි සිදුරු අතර දුර 2mm වේ.
රූපය 14a මඟින් ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ දෙකෙහි මධ්‍ය රේඛා ඔස්සේ අක්ෂීය චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තිය පෙන්වයි.ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ දෙක දිගේ චුම්භක ක්ෂේත්‍ර බලවේග සමාන බව දැකිය හැකිය.චුම්භක ක්ෂේත්‍ර අගය 6000 Gs පමණ වන අතර එය සම්ප්‍රේෂණය සහ අවධානය යොමු කිරීමේ කාර්ය සාධනය වැඩි කිරීම සඳහා න්‍යායාත්මක බ්‍රිලූයින් ක්ෂේත්‍රය මෙන් 1.5 ගුණයකි.ඒ සමඟම, කැතෝඩයේ චුම්භක ක්ෂේත්‍රය පාහේ 0 වන අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ ධ්‍රැව කැබැල්ල චුම්භක ප්‍රවාහ කාන්දු වීම වැළැක්වීම සඳහා හොඳ බලපෑමක් ඇති කරන බවයි.රූප සටහන 14b මගින් තීර්යක් චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තිය පෙන්වයි. ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ දෙකෙහි ඉහළ කෙළවරේ z දිශාවට.තීර්යක් චුම්භක ක්ෂේත්‍රය ධ්‍රැව කැබැල්ලේ සිදුරේ පමණක් 200 Gs ට වඩා අඩු බව දැකිය හැකි අතර, මන්දගාමී තරංග පරිපථයේ තීර්යක් චුම්භක ක්ෂේත්‍රය ශුන්‍යයට ආසන්න වන අතර, එමඟින් ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයට තීර්යක් චුම්භක ක්ෂේත්‍රයේ බලපෑම නොසැලකිය හැකි බව ඔප්පු වේ.ධ්‍රැව කැබලිවල චුම්භක සන්තෘප්තිය වැළැක්වීම සඳහා, ධ්‍රැව කැබලි තුළ චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය අධ්‍යයනය කිරීම අවශ්‍ය වේ.රූප සටහන 14c මඟින් ධ්‍රැව කැබැල්ල තුළ චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තියේ නිරපේක්ෂ අගය පෙන්වයි. නිරපේක්ෂ බව දැකිය හැකිය චුම්බක ක්ෂේත්‍ර ශක්තියේ අගය 1.2T ට වඩා අඩු නම්, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ ධ්‍රැව කැබැල්ලේ චුම්භක සන්තෘප්තිය සිදු නොවන බවයි.
Br සඳහා චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය ව්‍යාප්තිය = 1.3 T.(a) අක්ෂීය ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තිය.(b) z දිශාවට පාර්ශ්වීය ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තිය By.(c) ධ්‍රැව කැබැල්ල තුළ ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තියේ නිරපේක්ෂ අගය.
CST PS මොඩියුලය මත පදනම්ව, ද්විත්ව කදම්භ තුවක්කුවේ සහ නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියේ අක්ෂීය සාපේක්ෂ පිහිටීම ප්‍රශස්ත කර ඇත. Ref. 9 සහ සමාකරණවලට අනුව, ප්‍රශස්ත ස්ථානය වන්නේ ඇනෝඩ කැබැල්ල චුම්බකයෙන් ඉවතට ධ්‍රැව කැබැල්ල අතිච්ඡාදනය වන ස්ථානයයි. කෙසේ වෙතත්, ප්‍රතිමූර්තිය 1.3T ලෙස සකසා ඇත්නම්, ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයේ සම්ප්‍රේෂණය 99% දක්වා ළඟා විය නොහැකි බව සොයා ගන්නා ලදී. ප්‍රතිමූර්තිය 1.4 T දක්වා වැඩි කිරීමෙන්, නාභිගත කරන චුම්බක ක්ෂේත්‍රය 6500 Gs දක්වා වැඩි වේ. xoz සහ yoz තලවල කදම්භ ගමන් පථ රූපය 15 හි දක්වා ඇත. කදම්භයට හොඳ සම්ප්‍රේෂණයක්, කුඩා උච්චාවචනයක් සහ 45mm ට වැඩි සම්ප්‍රේෂණ දුරක් ඇති බව දැකිය හැකිය.
Br = 1.4 T.(a) xoz තලය.(b) yoz ගුවන් යානයක් සහිත සමජාතීය චුම්භක පද්ධතියක් යටතේ ද්විත්ව පැන්සල් කදම්භවල ගමන් පථ.
රූපය 16 හි කැතෝඩයෙන් ඈත්ව විවිධ ස්ථානවල කදම්භයේ හරස්කඩ පෙන්වයි. නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියේ කදම්භ කොටසේ හැඩය හොඳින් පවත්වා ගෙන යන බවත්, අංශ විෂ්කම්භය එතරම් වෙනස් නොවන බවත් දැකිය හැකිය. රූපය 17 පිළිවෙලින් x සහ y දිශාවන්හි කදම්භ ලියුම් කවර පෙන්වයි. දිශාවන් දෙකෙහිම කදම්භයේ උච්චාවචනය ඉතා කුඩා බව දැකිය හැකිය. රූපය 18 කදම්භ ධාරාවේ සමාකරණ ප්‍රතිඵල පෙන්වයි. ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ ධාරාව 2 × 80 mA පමණ වන අතර එය ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කු නිර්මාණයේ ගණනය කළ අගයට අනුකූල වේ.
කැතෝඩයෙන් ඈත්ව විවිධ ස්ථානවල ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ හරස්කඩ (නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියක් සහිත).
ප්‍රායෝගික සැකසුම් යෙදුම්වල එකලස් කිරීමේ දෝෂ, වෝල්ටීයතා උච්චාවචනයන් සහ චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ශක්තියේ වෙනස්වීම් වැනි ගැටළු මාලාවක් සලකා බැලීමේදී, නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියේ සංවේදීතාව විශ්ලේෂණය කිරීම අවශ්‍ය වේ. සත්‍ය සැකසීමේදී ඇනෝඩ කැබැල්ල සහ ධ්‍රැව කැබැල්ල අතර පරතරයක් ඇති බැවින්, මෙම පරතරය සමාකරණයේදී සැකසිය යුතුය. පරතරය අගය 0.2 mm ලෙස සකසා ඇති අතර රූපය 19a y දිශාවට කදම්භ ලියුම් කවරය සහ කදම්භ ධාරාව පෙන්වයි. මෙම ප්‍රතිඵලය පෙන්නුම් කරන්නේ කදම්භ ලියුම් කවරයේ වෙනස සැලකිය යුතු නොවන බවත් කදම්භ ධාරාව කිසිසේත්ම වෙනස් නොවන බවත්ය. එබැවින්, පද්ධතිය එකලස් කිරීමේ දෝෂ වලට සංවේදී නොවේ. ධාවක වෝල්ටීයතාවයේ උච්චාවචනය සඳහා, දෝෂ පරාසය ± 0.5 kV ලෙස සකසා ඇත. රූපය 19b සංසන්දනාත්මක ප්‍රතිඵල පෙන්වයි. වෝල්ටීයතා වෙනස කදම්භ ලියුම් කවරයට එතරම් බලපෑමක් නොකරන බව දැකිය හැකිය. චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ශක්තියේ වෙනස්කම් සඳහා දෝෂ පරාසය -0.02 සිට +0.03 T දක්වා සකසා ඇත. සංසන්දනාත්මක ප්‍රතිඵල රූපය 20 හි දක්වා ඇත. කදම්භ ලියුම් කවරය කිසිසේත්ම වෙනස් නොවන බව දැකිය හැකිය, එයින් අදහස් කරන්නේ සමස්ත EOS චුම්භක වෙනස්වීම් වලට සංවේදී නොවන බවයි. ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය.
ඒකාකාර චුම්භක නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියක් යටතේ කදම්භ කවරය සහ ධාරාව ප්‍රතිඵල වේ.(අ) එකලස් කිරීමේ ඉවසීම 0.2 මි.මී.(ආ) ධාවන වෝල්ටීයතා උච්චාවචනය ±0.5 kV වේ.
0.63 සිට 0.68 T දක්වා පරාසයක අක්ෂීය චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ශක්ති උච්චාවචනයන් සහිත ඒකාකාර චුම්භක නාභිගත කිරීමේ පද්ධතියක් යටතේ කදම්භ ලියුම් කවරය.
මෙම පත්‍රිකාවේ නිර්මාණය කර ඇති නාභිගත කිරීමේ පද්ධතිය HFS සමඟ ගැළපෙන බව සහතික කිරීම සඳහා, පර්යේෂණ සඳහා නාභිගත කිරීමේ පද්ධතිය සහ HFS ඒකාබද්ධ කිරීම අවශ්‍ය වේ. HFS පටවා ඇති සහ රහිත කදම්භ ලියුම් කවර සංසන්දනයක් රූපය 21 හි දැක්වේ. ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ සම්පූර්ණ HFS පටවා ඇති විට කදම්භ ලියුම් කවරය එතරම් වෙනස් නොවන බවයි. එබැවින්, ඉහත සැලසුමේ ගමන් කරන තරංග නල HFS සඳහා නාභිගත කිරීමේ පද්ධතිය සුදුසු වේ.
III කොටසේ යෝජනා කර ඇති EOS හි නිවැරදි බව සත්‍යාපනය කිරීමට සහ 220 GHz SDV-TWT හි ක්‍රියාකාරිත්වය විමර්ශනය කිරීමට, කදම්භ-තරංග අන්තර්ක්‍රියාවේ 3D-PIC අනුකරණයක් සිදු කරනු ලැබේ. සමාකරණ මෘදුකාංග සීමාවන් නිසා, අපට සම්පූර්ණ EOS HFS වෙත එක් කිරීමට නොහැකි විය.එබැවින්, ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුව 0.13mm විෂ්කම්භයක් සහ 0.31mm මතුපිට දෙක අතර දුරක් සහිත සමාන විමෝචක මතුපිටක් සමඟ ප්‍රතිස්ථාපනය කරන ලදී, ඉහත නිර්මාණය කර ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කුවට සමාන පරාමිතීන්.EOS හි අසංවේදීතාව සහ හොඳ ස්ථායිතාව හේතුවෙන්, PIC සමාකරණයේ හොඳම ප්‍රතිදාන බලය ලබා ගැනීම සඳහා ධාවන වෝල්ටීයතාවය නිසි ලෙස ප්‍රශස්තිකරණය කළ හැකිය. සමාකරණ ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ සංතෘප්ත ප්‍රතිදාන බලය සහ ලාභය 20.6 kV ධාවන වෝල්ටීයතාවයකින්, 2 × 80 mA (603 A/cm2) කදම්භ ධාරාවකින් සහ 0.05 W ආදාන බලයකින් ලබා ගත හැකි බවයි.
හොඳම ප්‍රතිදාන සංඥාව ලබා ගැනීම සඳහා, චක්‍ර ගණන ද ප්‍රශස්ත කළ යුතුය. හොඳම ප්‍රතිදාන බලය ලබා ගන්නේ රූප සටහන 22a හි දැක්වෙන පරිදි, අදියර දෙකක සංඛ්‍යාව චක්‍ර 42 + 48 ක් වූ විටය. 0.05 W ආදාන සංඥාව 38 dB ක ලාභයක් සමඟ 314 W දක්වා විස්තාරණය කර ඇත. Fast Fourier Transform (FFT) මගින් ලබාගත් ප්‍රතිදාන බල වර්ණාවලිය පිරිසිදු වන අතර එය 220 GHz හි උපරිමයට ළඟා වේ. රූපය 22b මඟින් SWS හි ඉලෙක්ට්‍රෝන ශක්තියේ අක්ෂීය ස්ථාන ව්‍යාප්තිය පෙන්වන අතර බොහෝ ඉලෙක්ට්‍රෝන ශක්තිය අහිමි වේ. මෙම ප්‍රතිඵලයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ SDV-SWS මඟින් ඉලෙක්ට්‍රෝනවල චාලක ශක්තිය RF සංඥා බවට පරිවර්තනය කළ හැකි බවත්, එමඟින් සංඥා විස්තාරණය සාක්ෂාත් කර ගත හැකි බවත්ය.
220 GHz හි SDV-SWS ප්‍රතිදාන සංඥාව.(a) වර්ණාවලිය ඇතුළත් කර ඇති ප්‍රතිදාන බලය.(b) SWS ඇතුළු කිරීමේ අවසානයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භය සමඟ ඉලෙක්ට්‍රෝනවල ශක්ති ව්‍යාප්තිය.
රූපය 23 ද්විත්ව මාදිලියේ ද්විත්ව කදම්භ SDV-TWT හි ප්‍රතිදාන බල කලාප පළල සහ ලාභය පෙන්වයි. 200 සිට 275 GHz දක්වා සංඛ්‍යාත අතුගා දැමීමෙන් සහ ධාවක වෝල්ටීයතාවය ප්‍රශස්ත කිරීමෙන් ප්‍රතිදාන කාර්ය සාධනය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කළ හැකිය. මෙම ප්‍රතිඵලයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ 3-dB කලාප පළල 205 සිට 275 GHz දක්වා ආවරණය කළ හැකි බවයි, එයින් අදහස් වන්නේ ද්විත්ව මාදිලියේ ක්‍රියාකාරිත්වයට මෙහෙයුම් කලාප පළල බෙහෙවින් පුළුල් කළ හැකි බවයි.
කෙසේ වෙතත්, රූපය 2a ට අනුව, ඔත්තේ සහ ඉරට්ටේ මාතයන් අතර නැවතුම් කලාපයක් ඇති බව අපි දනිමු, එය අනවශ්‍ය දෝලනයන්ට හේතු විය හැක. එබැවින්, නැවතුම් වටා වැඩ ස්ථායිතාව අධ්‍යයනය කළ යුතුය. රූප සටහන් 24a-c යනු පිළිවෙලින් 265.3 GHz, 265.35 GHz සහ 265.4 GHz හි 20 ns සමාකරණ ප්‍රතිඵල වේ. සමාකරණ ප්‍රතිඵලවල යම් උච්චාවචනයන් තිබුණද, ප්‍රතිදාන බලය සාපේක්ෂව ස්ථායී බව දැකිය හැකිය. වර්ණාවලිය පිළිවෙලින් රූපය 24 හි ද දක්වා ඇත, වර්ණාවලිය පිරිසිදුයි. මෙම ප්‍රතිඵලවලින් පෙන්නුම් කරන්නේ නැවතුම් කලාපය අසල ස්වයං දෝලනයක් නොමැති බවයි.
සම්පූර්ණ HFS වල නිවැරදි බව සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා පිරිසැකසුම් කිරීම සහ මැනීම අවශ්‍ය වේ. මෙම කොටසේදී, HFS පරිගණක සංඛ්‍යාත්මක පාලන (CNC) තාක්ෂණය භාවිතයෙන් නිෂ්පාදනය කර ඇති අතර මෙවලම් විෂ්කම්භය 0.1 mm සහ යන්ත්‍රෝපකරණ නිරවද්‍යතාවය 10 μm වේ. අධි-සංඛ්‍යාත ව්‍යුහය සඳහා ද්‍රව්‍ය ඔක්සිජන්-නිදහස් අධි-සන්නායකතා (OFHC) තඹ මගින් සපයනු ලැබේ. රූපය 25a පිරිසැකසුම් කරන ලද ව්‍යුහය පෙන්වයි. සම්පූර්ණ ව්‍යුහයේ දිග 66.00 mm, පළල 20.00 mm සහ උස 8.66 mm වේ. ව්‍යුහය වටා පින් සිදුරු අටක් බෙදා හරිනු ලැබේ. රූපය 25b ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (SEM) ස්කෑන් කිරීමෙන් ව්‍යුහය පෙන්වයි. මෙම ව්‍යුහයේ තල ඒකාකාරව නිපදවන අතර හොඳ මතුපිට රළු බවක් ඇත.නිවැරදි මිනුමෙන් පසු, සමස්ත යන්ත්‍රෝපකරණ දෝෂය 5% ට වඩා අඩු වන අතර මතුපිට රළු බව 0.4μm පමණ වේ. යන්ත්‍රෝපකරණ ව්‍යුහය සැලසුම් සහ නිරවද්‍යතා අවශ්‍යතා සපුරාලයි.
රූප සටහන 26 මඟින් සත්‍ය පරීක්ෂණ ප්‍රතිඵල සහ සම්ප්‍රේෂණ කාර්ය සාධනයේ සමාකරණ අතර සංසන්දනය පෙන්වයි.රූප සටහන 26a හි වරාය 1 සහ වරාය 2 පිළිවෙලින් HFS හි ආදාන සහ ප්‍රතිදාන වරායන්ට අනුරූප වන අතර රූපය 3 හි වරාය 1 සහ වරාය 4 ට සමාන වේ.S11 හි සත්‍ය මිනුම් ප්‍රතිඵල සමාකරණ ප්‍රතිඵලවලට වඩා තරමක් යහපත් ය.ඒ සමඟම, S21 හි මනින ලද ප්‍රතිඵල තරමක් නරක ය.හේතුව විය හැක්කේ සමාකරණයේ සකසා ඇති ද්‍රව්‍ය සන්නායකතාවය ඉතා ඉහළ වීම සහ සත්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණ කිරීමෙන් පසු මතුපිට රළුබව දුර්වල වීමයි.සමස්තයක් වශයෙන්, මනින ලද ප්‍රතිඵල සමාකරණ ප්‍රතිඵල සමඟ හොඳ එකඟතාවයකින් යුක්ත වන අතර, සම්ප්‍රේෂණ කලාප පළල 70 GHz අවශ්‍යතාවය සපුරාලන අතර, එය යෝජිත ද්විත්ව මාදිලියේ SDV-TWT හි ශක්‍යතාව සහ නිවැරදි බව සත්‍යාපනය කරයි.එබැවින්, සත්‍ය නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය සහ පරීක්ෂණ ප්‍රතිඵල සමඟ ඒකාබද්ධව, මෙම පත්‍රිකාවේ යෝජනා කර ඇති අල්ට්‍රා-බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් ද්විත්ව-කදම්භ SDV-TWT සැලසුම පසුකාලීන නිෂ්පාදන සහ යෙදුම් සඳහා භාවිතා කළ හැකිය.
මෙම පත්‍රිකාවේ, 220 GHz ද්විත්ව කදම්භ SDV-TWT තලීය ව්‍යාප්තියක සවිස්තරාත්මක සැලසුමක් ඉදිරිපත් කර ඇත. ද්විත්ව මාදිලියේ ක්‍රියාකාරිත්වය සහ ද්විත්ව කදම්භ උද්දීපනයේ සංයෝජනය මෙහෙයුම් කලාප පළල සහ ප්‍රතිදාන බලය තවදුරටත් වැඩි කරයි.සම්පූර්ණ HFS හි නිවැරදි බව සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා නිෂ්පාදනය සහ සීතල පරීක්ෂණය ද සිදු කරනු ලැබේ. සත්‍ය මිනුම් ප්‍රතිඵල සමාකරණ ප්‍රතිඵල සමඟ හොඳ එකඟතාවයකින් යුක්ත වේ.සැලසුම් කරන ලද ද්වි-කදම්භ EOS සඳහා, පැන්සල් දෙකක කදම්භයක් නිපදවීම සඳහා ආවරණ අංශයක් සහ පාලන ඉලෙක්ට්‍රෝඩ එකට භාවිතා කර ඇත.සැලසුම් කරන ලද ඒකාකාර නාභිගත කිරීමේ චුම්බක ක්ෂේත්‍රය යටතේ, ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භය හොඳ හැඩයකින් දිගු දුරක් හරහා ස්ථායීව සම්ප්‍රේෂණය කළ හැකිය.අනාගතයේදී, EOS නිෂ්පාදනය සහ පරීක්ෂා කිරීම සිදු කරනු ලබන අතර, සමස්ත TWT හි තාප පරීක්ෂණය ද සිදු කරනු ලැබේ.මෙම පත්‍රිකාවේ යෝජනා කර ඇති මෙම SDV-TWT සැලසුම් යෝජනා ක්‍රමය වත්මන් පරිණත තල සැකසුම් තාක්ෂණය සම්පූර්ණයෙන්ම ඒකාබද්ධ කරන අතර කාර්ය සාධන දර්ශක සහ සැකසුම් සහ එකලස් කිරීමේදී විශාල විභවයක් පෙන්නුම් කරයි.එබැවින්, තලීය ව්‍යුහය ටෙරාහර්ට්ස් කලාපයේ රික්ත ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල සංවර්ධන ප්‍රවණතාවය බවට පත්වීමට බොහෝ දුරට ඉඩ ඇති බව මෙම පත්‍රිකාව විශ්වාස කරයි.
මෙම අධ්‍යයනයේ බොහෝ අමු දත්ත සහ විශ්ලේෂණාත්මක ආකෘති මෙම පත්‍රිකාවට ඇතුළත් කර ඇත. සාධාරණ ඉල්ලීමක් මත අදාළ කතුවරයාගෙන් වැඩිදුර අදාළ තොරතුරු ලබා ගත හැකිය.
ගම්සිනා, ඩී. සහ තවත් අය. උප-ටෙරාහර්ට්ස් රික්ත ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල නැනෝ පරිමාණ CNC යන්ත්‍රකරණය. IEEE Trans. ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග. 63, 4067–4073 (2016).
මැලේකාබාඩි, ඒ. සහ පාඕලෝනි, සී. බහු ස්ථර SU-8 ෆොටෝරෙසිස්ට් භාවිතා කරමින් උප-ටෙරාහර්ට්ස් තරංග මාර්ගෝපදේශවල UV-LIGA ක්ෂුද්‍ර පිරිසැකසුම්කරණය.ජේ. ක්ෂුද්‍ර යාන්ත්‍ර විද්‍යාව.ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz තාක්ෂණ මාර්ග සිතියම.J. Physics.D to apply.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
ෂින්, වයි.එම්., බාර්නෙට්, එල්.ආර්. සහ ලූහ්මන්, එන්.සී. අල්ට්‍රා-බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් ස්ටේගර්ඩ් ඩබල්-ග්‍රේටින් තරංග මාර්ගෝපදේශ හරහා ප්ලාස්මොනික් තරංග ප්‍රචාරණය දැඩි ලෙස සීමා කිරීම.ඇප්ලිකේෂන්.ෆිසික්ස්.රයිට්.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (2008).
බේග්, ඒ. සහ තවත් අය. නැනෝ CNC යන්ත්‍රගත 220-GHz ගමන් කරන තරංග නල ඇම්ප්ලිෆයරයක ක්‍රියාකාරිත්වය. IEEE Trans. ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග. 64, 590–592 (2017).
හැන්, වයි. සහ රුවන්, සීජේ. මැක්‍රොස්කොපික් සීතල තරල ආකෘති න්‍යාය භාවිතා කරමින් අනන්ත පළල තහඩු ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භවල ඩයකොට්‍රෝන අස්ථායිතාව විමර්ශනය කිරීම. චින් භෞතික බී. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/104101 (2011).
බහු කදම්භ ක්ලයිස්ට්‍රෝනයක කදම්භයේ තලීය සැකැස්ම මගින් කලාප පළල වැඩි කිරීමේ අවස්ථාව පිළිබඳව ගැල්ඩෙට්ස්කි, ඒවී. රික්ත ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ පිළිබඳ 12 වන IEEE ජාත්‍යන්තර සමුළුවේදී, බැංගලෝර්, ඉන්දියාව, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2011.5747003 (2011).
න්ගුයෙන්, සීජේ සහ තවත් අය. W-බෑන්ඩ් එකතැන පල්වෙන ද්විත්ව තල ගමන් තරංග නළයේ [J] පටු කදම්භ බෙදීමේ තල ව්‍යාප්තියක් සහිත කදම්භ තුනේ ඉලෙක්ට්‍රෝන තුවක්කු නිර්මාණය. විද්‍යාව. නියෝජිත 11, 940. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
W-band මූලික මාදිලිය TWT.IEEE Trans.electronic උපාංග සඳහා පටු කදම්භ වෙන් කිරීමක් සහිත ත්‍රි-කදම්භ ඉලෙක්ට්‍රෝන දෘශ්‍ය පද්ධතියක් Wang, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB & Ruan, CJ Planar විසින් බෙදා හරින ලදී.68, 5215–5219 (2021).
ෂාන්, එම්. මිලිමීටර-තරංග පත්‍ර කදම්භ 20-22 සහිත අන්තර් පත්‍ර සහිත ද්විත්ව තල ගමන් කරන තරංග නළය පිළිබඳ පර්යේෂණ (ආචාර්ය උපාධිය, බෙයිහැන්ග් විශ්ව විද්‍යාලය, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. G-බෑන්ඩ් අන්තර් පත්‍ර සහිත ද්විත්ව තල ගමන් තරංග නළයක කදම්භ-තරංග අන්තර්ක්‍රියා ස්ථායිතාව පිළිබඳ අධ්‍යයනය. 2018 අධෝරක්ත මිලිමීටරය සහ ටෙරාහර්ට්ස් තරංග පිළිබඳ 43 වන ජාත්‍යන්තර සමුළුව, නගෝයා.8510263, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).