Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com. Версияи браузере, ки шумо истифода мебаред, дастгирии маҳдуди CSS дорад. Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки аз браузери навшуда истифода баред (ё ҳолати мувофиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед). Дар ҳамин ҳол, барои таъмини идомаи дастгирӣ, мо сайтро бидуни услуб ва JavaScript намоиш медиҳем.
Дар ин мақола, як найчаи мавҷи фарохмаҷрои 220 ГГц дорои қудрати баланд дар байни дукаратаи сайёҳӣ тарҳрезӣ ва санҷида шудааст. Аввалан, сохтори оҳиста-мавҷи дукарата, ки дукарата оҳиста ҷойгир шудааст, пешниҳод карда мешавад. Бо истифода аз схемаи кори дуҷониба, иҷрои интиқол ва фарохмаҷро тақрибан ду баробар аст, ки суръати интиқолро ба талаботи режими баланд қонеъ мегардонад. найча, системаи электронии оптикии дукаратаи қаламшакл тарҳрезӣ шудааст, шиддати ронандагӣ 20 ~ 21 кВ ва ҷараён 2 × 80 мА аст. Ҳадафҳои тарроҳӣ. Бо истифода аз қисми ниқоб ва электроди назоратӣ дар таппончаи дучандон, ду чӯби қаламро метавон дар баробари марказҳои дахлдори худ бо таносуби фишурдани 7 тамаркуз кард, системаи фокусӣ тақрибан 0 мм аст, устувории фокус тақрибан 0 мм аст. инчунин оптимизатсия карда шудааст. Масофаи мӯътадили интиқоли чӯби дукаратаи электронии ҳамвор метавонад ба 45 мм мерасад ва майдони магнитии фокускунанда 0,6 Т аст, ки барои фаро гирифтани тамоми системаи басомади баланд (HFS) кифоя аст. Сипас, барои санҷидани қобилияти коршоямии системаи электронии оптикӣ ва кори сохтори мавҷи суст, ҳуҷайраҳои заррачаҳо (PIC) инчунин метавонанд дар тамоми системаи симулятсияи H анҷом дода шаванд. Қувваи баландтарини баромади тақрибан 310 Вт дар 220 ГГц, шиддати оптимизатсияшудаи чӯб 20,6 кВ, ҷараёни чӯб 2 × 80 мА, фоида 38 дБ ва паҳнои 3-дБ аз 35 дБ тақрибан 70 ГГц зиёд аст. бо натиҷаҳои моделсозӣ мувофиқат мекунад. Аз ин рӯ, нақшаи дар ин мақола пешниҳодшуда дар назар аст, ки манбаҳои радиатсионӣ-иқтидори ултра фарохмаҷрои терагертс-бандро бо потенсиал барои барномаҳои оянда таҳия намояд.
Ҳамчун як дастгоҳи электронии анъанавии вакуумӣ, найчаи мавҷҳои сайёҳӣ (TWT) дар бисёр барномаҳо, аз қабили радарҳои баландсифат, системаҳои алоқаи моҳвораӣ ва иктишофи кайҳон нақши ивазнашаванда мебозад1,2,3. Аммо, вақте ки басомади амалиётӣ ба банди терагертс ворид мешавад, TWT-и анъанавии қуттии қуфӣ ва спиралии TWT аз сабаби қобилияти пасти қувваи барқ ​​​​қонеъ карда наметавонистанд. Аз ин рӯ, чӣ гуна ба таври ҳамаҷониба такмил додани кори банди THz барои бисёр муассисаҳои тадқиқотии илмӣ як масъалаи хеле нигаронкунанда гардид. Дар солҳои охир, сохторҳои нави мавҷи суст (SWS), аз қабили сохторҳои дугонаи дукарата (SDV) ва сохторҳои печонидашудаи мавҷӣ (FW), аз сабаби сохторҳои ба нақша гирифтаи табиии онҳо, махсусан, ба нақшагирии провайдери SWT, диққати зиёд дода шуданд. Сохтори ҳамворӣ аз ҷониби UC-Davis дар соли 2008 таҳия шудааст. Сохтори ҳамворро метавон тавассути усулҳои коркарди микро-нано ба монанди назорати ададӣ (CNC) ва UV-LIGA ба осонӣ сохтан мумкин аст, сохтори бастаи пурраи металлӣ метавонад иқтидори гармидиҳии калонтарро бо қудрат ва фоидаи баландтар таъмин кунад ва сохтори ба мавҷ монанд низ метавонад фарохмаҷрои васеътари кориро таъмин кунад. Дар айни замон, UC2T дар давраи аввал, ки дар давраи аввал баҳо дода мешавад, UC2T-ро тавлид кунад. баромади нерӯи зиёда аз 100 Вт ва сигналҳои фарохмаҷрои тақрибан 14 ГГц дар G-band5. Бо вуҷуди ин, ин натиҷаҳо то ҳол норасоиҳо доранд, ки ба талаботи марбут ба қудрати баланд ва фарохмаҷрои васеъ дар банди терагерс ҷавобгӯ нестанд. Барои UC-Davis G-band SDV-TWT, чӯбҳои электронии варақ истифода шудаанд. ба ноустувории системаи оптикии электронии чӯбро (EOS) оварда мерасонад ва нақби чӯби зиёдатӣ мавҷуд аст, ки он метавонад боиси худтанзимкунии чӯб гардад.– Барангезиш ва ларзиш 6,7. Бо мақсади қонеъ гардонидани талаботи қувваи баланди баромад, фарохмаҷрои васеъ ва устувории хуби THz TWT, дар ин мақола як SDV-SWS-и дугона бо амалиёти дуҷониба пешниҳод карда мешавад. Яъне, бо мақсади баланд бардоштани маҷрои корӣ, амалиёти дуҷониба пешниҳод ва ҷорӣ карда мешавад, ки дар ин сохтор инчунин тақсимоти дукарата истифода бурда мешавад. Радиоҳои як чӯби қалам аз сабаби маҳдудиятҳои андозаи амудӣ нисбатан хурд мебошанд. Агар зичии ҷорӣ аз ҳад зиёд баланд бошад, ҷараёни чӯбро кам кардан лозим аст, ки дар натиҷа иқтидори нисбатан пасти баромад ба вуҷуд меояд. Барои беҳтар кардани ҷараёни чӯб, EOS-и ҳамвора тақсимшуда ба вуҷуд омадааст, ки андозаи паҳлӯии SWS-ро истифода мебарад. Аз сабаби нигоҳ доштани қувваи баланди тақсимоти барқ ​​​​бо нақшаи баланди тақсимоти барқ ​​метавонад ба даст оварда шавад. Ҷараёни умумии чӯб ва ҷараёни хурди ҳар як чӯб, ки метавонад дар муқоиса бо дастгоҳҳои варақи чӯбӣ нақби аз ҳад зиёди чӯбро пешгирӣ кунад. Аз ин рӯ, нигоҳ доштани устувории найи мавҷи сайр муфид аст. Дар асоси кори қаблӣ8,9, ин коғаз як майдони ягонаи магнитии G-бандро пешниҳод мекунад, ки ба чӯби қалами дукаратаи EOS тамаркуз мекунад, ки метавонад масофаро боз ҳам беҳтар созад ва масофаро дар он ҷо беҳтар созад. қувваи баромад.
Сохтори ин коғаз чунин аст. Аввалан, тарҳи ҳуҷайраи SWS бо параметрҳо, таҳлили хусусиятҳои дисперсия ва натиҷаҳои моделсозии басомади баланд тавсиф карда мешаванд. Сипас, мувофиқи сохтори ҳуҷайраи воҳид, як чӯби қалами дукаратаи EOS ва системаи мутақобилаи чӯб дар ин мақола тарҳрезӣ шудаанд. Натоиҷи моделсозии зарраҳои дохилиҳуҷайравӣ инчунин барои тафтиш кардани қобилияти коршоямии EOS-и матоъ ва дар озмоиши бритониёии SDVT пешниҳод карда мешаванд. натиҷаҳо барои тафтиши дурустии тамоми HFS.Дар охир як хулосаи.
Ҳамчун яке аз ҷузъҳои муҳимтарини TWT, хосиятҳои дисперсионии сохтори мавҷҳои суст нишон медиҳанд, ки оё суръати электрон ба суръати фазавии SWS мувофиқат мекунад ва аз ин рӯ ба таъсири мутақобилаи шуо ва мавҷ таъсири калон мерасонад. чӯбро, сохтор барои минбаъд беҳтар кардани қувваи баромад ва устувории амалиёт як чӯби қалами дукаратаро қабул мекунад.Дар ҳамин ҳол, бо мақсади баланд бардоштани маҷрои корӣ, режими дугона барои кор кардани SWS пешниҳод шудааст. Аз сабаби симметрияи сохтори SDV, ҳалли муодилаи дисперсияи майдони электромагнитӣ метавонад ба режимҳои тоқ ва ҷуфт тақсим карда шавад. Дар айни замон, режими тоқи асосии басомади паст ва режими асосии ҷуфти бандҳои басомади баланд барои амалӣ кардани синхронизатсияи минбаъдаи банди басомади баланд истифода мешаванд. маҷрои корӣ.
Мувофиқи талаботи қувваи барқ, тамоми қубур бо шиддати гардонандаи 20 кВ ва ҷараёни дукаратаи 2 × 80 мА тарҳрезӣ шудааст. Барои он ки шиддат то ҳадди имкон ба паҳнои кории SDV-SWS мувофиқат кунад, мо бояд дарозии давраро ҳисоб кунем. Муносибати байни шиддати чӯб ва давра дар муодилаи (1)10 нишон дода шудааст:
Бо гузоштани тағирёбии фаза ба 2,5π дар басомади марказии 220 ГГц, давраи p-ро метавон 0,46 мм ҳисоб кард. Дар расми 2а хосиятҳои дисперсионии ҳуҷайраи воҳиди SWS нишон дода шудааст. Хатти нури 20 кВ ба каҷи бимодалӣ хеле хуб мувофиқат мекунад. Басомадҳои мувофиқ метавонанд тақрибан 70 ГГц ва режими 721 ГГц ва режими 0,26 дар 260 ГГц бирасад Диапазони 280 ГГц (режими ҷуфт). Дар расми 2б муқовимати миёнаи пайвастшавӣ нишон дода шудааст, ки он аз 0,6 Ом аз 210 то 290 ГГц зиёдтар аст, ки нишон медиҳад, ки дар фарохмаҷрои корӣ таъсири мутақобилаи қавӣ метавонад рух диҳад.
(а) Хусусиятҳои дисперсионии як ҳолати дугонаи SDV-SWS бо хати электронии 20 кВ. (б) Импеданси мутақобилаи занҷири мавҷи сусти SDV.
Аммо, бояд қайд кард, ки фосилаи банд байни режимҳои тоқ ва ҷуфт вуҷуд дорад ва мо одатан ин фосилаи бандро ҳамчун банди қатъ меномем, тавре ки дар расми 2а нишон дода шудааст. ГГц. Муайян кардан душвор аст, ки оё ин фосилаи хурд боиси ларзишҳо мешавад. Аз ин рӯ, устувории кор дар атрофи банди қатъ дар фасли зерини моделиронии PIC тафтиш карда мешавад, то таҳлили он ки оё ларзишҳои номатлуб рух дода метавонанд ё не.
Модели тамоми HFS дар расми 3 нишон дода шудааст. Он аз ду марҳилаи SDV-SWS иборат аст, ки тавассути рефлекторҳои Брегг пайваст карда шудааст. Вазифаи рефлектор аз қатъ кардани интиқоли сигнал байни ду марҳила, пахш кардани ларзиш ва инъикоси режимҳои корношоям, аз қабили режимҳои баландтартиби тавлидшуда дар байни қабатҳои болоӣ ва поёнӣ мебошад. пайвасткунандаи pered низ барои пайваст кардани SWS ба мавҷи стандартии WR-4 истифода мешавад. Коэффисиенти интиқоли сохтори дусатҳи аз ҷониби ҳалкунандаи домени вақт дар нармафзори моделиронии 3D чен карда мешавад. Бо дарназардошти таъсири воқеии бандҳои терагерт ба мавод, маводи лифофаи вакуумӣ дар аввал ба мис муқаррар карда мешавад ва гузаронандагӣ то S27 × 1.2m кам карда мешавад.
Тасвири 4 натиҷаҳои интиқолро барои HFS бо ва бе пайвасткунакҳои конуси хаттӣ нишон медиҳад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки пайвасткунанда ба иҷрои интиқоли тамоми HFS таъсири каме дорад. Талафоти бозгашт (S11 < − 10 dB) ва талафоти воридшавӣ (S21 > - 5 dB) тамоми система дар 207~280 ГГц дорои хусусиятҳои хуби интиқоли HFS мебошад.
As the power supply of vacuum electronic devices, the electron gun directly determines whether the device can generate enough output power.Combined with the analysis of HFS in Section II, a dual-beam EOS needs to be designed to provide sufficient power.In this part, based on previous work in W-band8,9, a double pencil electron gun is designed using a planar mask part and control electrodes.First, according to the design requirements of SWS in Sect.As shown in FIG.2, шиддати ҳаракатдиҳандаи Ua чӯбҳои электронӣ дар аввал ба 20 кВ муқаррар карда мешавад, ҷараёнҳои I ду чӯби электронӣ ҳам 80 мА ва диаметри чӯби dw чӯбҳои электронӣ 0,13 мм аст. зичии ҷорӣ аз чӯбро электрон 603 A/cm2 аст, ва зичии ҷорӣ катод аст, 86 A/cm2, ки мумкин аст ба даст Ин аст, ки бо истифода аз маводи нави катодї ба даст оварда мешавад. Мувофиқи назарияи тарҳрезӣ 14, 15, 16, 17, як таппончаи электронии маъмулӣ Пирс метавонад беназир муайян карда шавад.
Дар расми 5 диаграммаҳои схематикии уфуқӣ ва амудии таппонча мутаносибан нишон дода шудааст. Дидан мумкин аст, ки профили таппончаи электронӣ дар самти x тақрибан ба як таппончаи электронии маъмулӣ шабоҳат дорад, дар ҳоле ки дар самти y ду нури электронӣ қисман бо ниқоб аз ҳам ҷудо карда мешаванд. ва x = 0,155 мм, y = 0 мм, мутаносибан. Мувофиқи талаботи тарҳрезии таносуби фишурдакунӣ ва андозаи сӯзандоруи электрон, андозаҳои ду сатҳи катодӣ 0,91 мм × 0,13 мм муайян карда мешаванд.
Барои он ки майдони электрикии фокусшудае, ки аз ҷониби ҳар як чӯби электрон дар самти x гирифта мешавад, дар маркази худ симметрӣ кунад, ин коғаз электроди идоракуниро ба таппончаи электронӣ истифода мебарад. Бо гузоштани шиддати электроди фокускунанда ва электроди идоракунӣ ба -20 кВ ва шиддати анод ба 0 В, мо метавонем траекторияи дар тақсимоти нишондодашудаи FiIg6 пайдо кунем. электронҳои тед дар самти y фишурдани хуб доранд ва ҳар як чӯби электрон ба самти x дар баробари маркази симметрияи худ ҷамъ мешавад, ки ин нишон медиҳад, ки электроди идоракунӣ майдони нобаробари электрикии тавлидшудаи электроди фокускунандаро мувозинат мекунад.
Дар расми 7 лифофаи чӯбро дар самтҳои x ва y нишон медиҳад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки масофаи проексияи чӯби электрон дар самти x аз масофа дар самти y фарқ мекунад. Масофаи партоб дар самти x тақрибан 4 мм аст ва масофаи партофтан дар самти y ба 7 мм наздик аст. Аз ин рӯ, масофаи воқеии интихобшуда байни масофаҳои пошидани 4-8g бояд нишон дода шавад. чӯбро дар 4,6 мм аз сатҳи катод. Мо мебинем, ки шакли буридани салиб ба як чӯби электронии стандартии даврашакл наздиктар аст. Масофаи байни ду чӯбҳои электронӣ ба 0,31 мм наздик аст ва радиусаш тақрибан 0,13 мм аст, ки ба талаботи тарҳ мувофиқат мекунад. Расми 9 натиҷаҳои моделиронии ҷараёни чӯбро нишон медиҳад. 80 мА тарҳрезӣ шудааст.
Тағйирёбии шиддати ҳаракаткунанда дар татбиқи амалӣ ҳассосияти шиддати ин моделро омӯхтан лозим аст. Дар диапазони шиддати 19,8 ~ 20,6 кВ лифофаҳои ҷараён ва чӯб, тавре ки дар расми 1 ва расми 1.10 ва 11 нишон дода шудааст, ба даст оварда мешаванд. 4 ба 0,78 A. Аз ин рӯ, метавон ҳисоб кард, ки таппончаи электронии дар ин мақола тарҳрезӣшуда ба шиддат ҳассосияти хуб дорад.
Таъсири тағирёбии шиддати ҳаракат ба лифофаҳои нури самти x ва y.
Майдони фокускунии ягонаи магнитӣ як системаи фокускунии доимии магнитӣ мебошад. Аз сабаби тақсимоти якхелаи майдони магнитӣ дар тамоми канали чӯб, он барои чӯбҳои электронии меҳвари симметрӣ хеле мувофиқ аст. Дар ин бахш системаи ягонаи фокускунии магнитӣ барои нигоҳ доштани интиқоли масофаи дури чӯбҳои қалами дукарата пешниҳод карда мешавад. ва масъалаи ҳассосият омӯхта мешавад. Мувофиқи назарияи интиқоли устувори як нури қалам18,19, қимати майдони магнитии Бриллуинро метавон бо муодилаи (2) ҳисоб кард. Дар ин мақола мо инчунин ин эквивалентро барои ҳисоб кардани майдони магнитии чӯби қалами дукаратаи паҳлӯӣ истифода мебарем. Якҷоя бо майдони магнити 0, ки дар атрофи ин таппончаи магнити0 тарҳрезӣ шудааст, ҳисоб карда мешавад. .Мувофики маълумотхои .20, 1,5-2 маротиба арзиши ҳисобшуда одатан дар тарҳҳои амалӣ интихоб карда мешавад.
Тасвири 12 сохтори майдони ягонаи магнитии фокускуниро нишон медиҳад. Қисмати кабуд магнити доимӣ дар самти меҳвар аст. Интихоби мавод NdFeB ё FeCoNi аст. Реманентии Br дар модели моделиронӣ 1,3 Т ва гузариши 1,05 аст. Барои таъмини интиқоли устувори тамоми маҷмӯи магнит дар дарозии ибтидоӣ, дар мм 0 аст. андозаи магнит дар самти x муайян мекунад, ки оё майдони магнитии transverse дар канали чӯб яксон аст, ки ин талаб мекунад, ки андоза дар самти x наметавонад хеле хурд бошад. Дар айни замон, бо назардошти арзиш ва вазни тамоми най, андозаи магнит набояд аз ҳад зиёд калон бошад. Бинобар ин, магнитҳо дар аввал ба 150 мм × 150 мм муқаррар карда мешаванд, ки тамоми гардишро таъмин кунад. дар системаи фокус ҷойгир карда шавад, масофаи байни магнитҳо ба 20 мм муқаррар карда мешавад.
Дар соли 2015, Purna Chandra Panda21 як порчаи қутбро бо сӯрохи нави зинадор дар системаи ягонаи фокускунии магнитӣ пешниҳод кард, ки метавонад минбаъд миқёси ихроҷи ҷараёнро ба катод ва майдони магнитии кундаланге, ки дар сӯрохи порчаи қутб тавлид мешавад, коҳиш диҳад. Дар ин коғаз, мо сохтори зинадорро ба системаи ғафсии қутб 1 мм ғафсӣ илова мекунем. , баландӣ ва паҳнои се зина 0,5 мм ва масофаи байни сӯрохиҳои порчаи сутун 2 мм аст, ки дар расми 13 нишон дода шудааст.
Дар расми 14а тақсимоти майдони магнитии меҳварӣ дар баробари хатҳои марказии ду чӯбҳои электронӣ нишон дода шудааст. Ин мумкин аст, ки қувваҳои майдони магнитӣ дар баробари ду чӯбро электрон баробаранд. Қимати майдони магнитӣ тақрибан 6000 Гс аст, ки ин 1,5 маротиба аз майдони назариявии Бриллоуин барои баланд бардоштани интиқол ва фокускунӣ дар вақти самаранокии майдони магнитӣ тақрибан якхела аст. пора барои пешгирии ихроҷи ҷараёнҳои магнитӣ таъсири хуб дорад. Дар расми 14б тақсимоти майдони магнитии кундаланг бо самти z дар канори болоии ду чӯби электронӣ нишон дода шудааст. Ин мумкин аст, ки майдони магнитии кундаланг танҳо дар сӯрохи порчаи қутб камтар аз 200 Гс аст, дар ҳоле ки дар майдони магнитии мавҷҳои суст, ки майдони магнитии гардиши кундаланг аст, собит мекунад. майдони чӯби электрон ночиз аст. Барои пешгирии сершавии магнитии пораҳои қутб, зарур аст, ки қувваи майдони магнитиро дар дохили қисмҳои қутб омӯхтан лозим аст. Дар расми 14c арзиши мутлақи тақсимоти майдони магнитӣ дар дохили порчаи қутб нишон дода шудааст. Дидан мумкин аст, ки арзиши мутлақи қувваи майдони магнитӣ аз 1,2Т камтар аст, нишон медиҳад, ки магнити сатҳӣ ба амал намеояд.
Тақсимоти қувваи майдони магнитӣ барои Br = 1,3 Т.(а) Тақсими майдони меҳварӣ.(б) Тақсимоти паҳлӯии майдон аз ҷониби самти z.(в) Қимати мутлақи тақсимоти майдон дар дохили порчаи қутб.
Дар асоси модули CST PS, мавқеи нисбии меҳвари таппончаи чӯби дугона ва системаи фокус оптимизатсия карда шудааст. Мувофиқи истинод.9 ва симулятсияҳо, макони оптималии он аст, ки порчаи анод порчаи қутбро дуртар аз магнит ба ҳам мепайвандад. Аммо, маълум шуд, ки агар реманентӣ ба 1,3T муқаррар карда шавад, интиқоли чӯби электронӣ ба 99% расида наметавонад. Бо зиёд кардани реманентӣ то 1,4 Т, фокуси майдони магнитӣ ба нақшаи xozo5000 зиёд мешавад. Дар расми 15 нишон дода шудааст. Дидан мумкин аст, ки чӯб интиқоли хуб, флуктуатсияи хурд ва масофаи интиқол аз 45 мм зиёдтар аст.
Траекторияхои нурхои дукаратаи калам дар зери системаи магнитии якхела бо Br = 1,4 Т.(а) самолёти xoz.(б) самолёти ёз.
Дар расми 16 буриши чӯбро дар мавқеъҳои гуногун дуртар аз катод нишон медиҳад. Мумкин аст, ки шакли қисмати чӯб дар системаи фокусӣ хуб нигоҳ дошта шудааст ва диаметри бахш чандон тағир намеёбад. Дар расми 17 лифофаҳои чӯбро мутаносибан дар самтҳои x ва y нишон медиҳанд. am current.Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки ҷараёни ҷорӣ тақрибан 2 × 80 мА аст, ки бо арзиши ҳисобшуда дар тарҳи таппончаи электронӣ мувофиқ аст.
Қисмати буриши электрон (бо системаи фокус) дар мавқеъҳои гуногун аз катод дуртар.
Бо назардошти як қатор мушкилот, аз қабили хатогиҳои васлкунӣ, тағирёбии шиддат ва тағирёбии қувваи майдони магнитӣ дар барномаҳои коркарди амалӣ, ҳассосияти системаи фокусро таҳлил кардан лозим аст. Азбаски дар коркарди воқеӣ байни порчаи анод ва порчаи қутб фосила вуҷуд дорад, ин фосиларо дар симулятсия муқаррар кардан лозим аст. Натиҷа нишон медиҳад, ки тағирёбии лифофаи чӯб чандон назаррас нест ва ҷараёни чӯб базӯр тағйир намеёбад. Бинобар ин, система ба хатогиҳои васлкунӣ ҳассос нест. Барои тағирёбии шиддати ҳаракаткунанда, диапазони хатогӣ ба ±0,5 кВ муқаррар карда шудааст. Дар расми 19б натиҷаҳои муқоиса нишон дода шудааст. Дидан мумкин аст, ки тағирёбии шиддат ба андозаи аз T -0.0.0 дар ҳудуди муқарраршуда таъсири каме дорад. қувваи майдони магнитӣ. Натиҷаҳои муқоиса дар расми 20 нишон дода шудаанд. Дидан мумкин аст, ки лифофаи чӯб базӯр тағйир намеёбад, яъне тамоми EOS ба тағирёбии қувваи майдони магнитӣ ҳассос нест.
Лифофаи чӯб ва ҷараён дар зери системаи ягонаи фокускунии магнитӣ натиҷа медиҳад. (a) Таҳаммулпазирии монтаж 0,2 мм. (б) Тағйирёбии шиддати ҳаракаткунанда ± 0,5 кВ аст.
Лифофаи чӯб дар зери системаи ягонаи фокускунии магнитӣ бо тағирёбии шиддати майдони магнитии меҳвар аз 0,63 то 0,68 Т.
Барои он ки системаи фокускуние, ки дар ин мақола тарҳрезӣ шудааст, метавонад бо HFS мувофиқат кунад, бояд системаи фокускунӣ ва HFS-ро барои тадқиқот муттаҳид кард. Дар расми 21 муқоисаи лифофаҳои чӯбӣ бо ва бе HFS бор карда шудааст. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки лифофаи чӯб ҳангоми пур кардани тамоми HFS чандон тағир намеёбад. Аз ин рӯ, тарҳрезии найчаи фокускунии найчаи болоии HF мувофиқ аст.
Барои санҷидани дурустии EOS-и дар фасли III пешниҳодшуда ва таҳқиқи иҷрои 220 ГГц SDV-TWT, моделиронии 3D-PIC-и мутақобилаи шуо ва мавҷ иҷро карда мешавад. Аз сабаби маҳдудиятҳои нармафзори симулятсия, мо натавонистем тамоми EOS-ро ба HFS илова кунем. Аз ин рӯ, таппончаи электрониро бо масофаи байни диаметри 10 мм ва диаметри эквиметр иваз карда шуд. ду сатҳи 0,31 мм, ҳамон параметрҳое, ки таппончаи электронии дар боло тарҳрезӣ шудааст. Аз сабаби ҳассосият ва устувории хуби EOS, шиддати ронандагӣ метавонад ба таври дуруст оптимизатсия карда шавад, то ба беҳтарин қудрати баромад дар симулятсияи PIC ноил шавад. Натиҷаҳои моделиронӣ нишон медиҳанд, ки қувваи баромади тофта ва фоидаро метавон дар шиддати гардонандаи 20,6 кВ, қувваи A2A2/cm3 ба даст овард. 0,05 Вт.
Барои ба даст овардани сигнали беҳтарини баромад, шумораи давраҳоро низ оптимизатсия кардан лозим аст. Қувваи беҳтарини баромад вақте ба даст меояд, ки шумораи ду марҳила 42 + 48 давра аст, тавре ки дар расми 22a нишон дода шудааст. Сигналҳои вурудии 0,05 Вт то 314 Вт бо афзоиши 38 дБ. Баланд бардоштани иқтидори баромади 38 дБ. .Расми 22б тақсимоти мавқеъи меҳварии энергияи электронро дар SWS нишон медиҳад, ки аксари электронҳо энергияро аз даст медиҳанд. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки SDV-SWS метавонад энергияи кинетикии электронҳоро ба сигналҳои РБ табдил диҳад ва ба ин васила тақвияти сигналро амалӣ созад.
Сигнали баромади SDV-SWS дар 220 ГГц.(а) Қувваи баромад бо спектри дохилшуда.(б) Тақсимоти энергияи электронҳо бо чӯби электрон дар охири вуруди SWS.
Дар расми 23 маҷрои қувваи баромад ва фоидаи як ҳолати дугонаи дугонаи SDV-TWT нишон дода шудааст. Иҷрои баромадро метавон тавассути тоза кардани басомадҳо аз 200 то 275 ГГц ва оптимизатсияи шиддати гардонанда беҳтар кард. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки маҷрои 3-дБ метавонад аз 205 то 275 ГГц фаро гирифта шавад, ки ин маънои онро дорад, ки фарохмаҷрои дугонаи ГГц-ро фаро мегирад.
Аммо, мувофиқи расми 2а, мо медонем, ки байни режимҳои тоқ ва ҷуфт банди таваққуф мавҷуд аст, ки метавонад ба ларзишҳои номатлуб оварда расонад. Бинобар ин, устувории кор дар атрофи истгоҳҳоро омӯхтан лозим аст. Расмҳои 24a-c натиҷаҳои моделиронии 20 нс дар 265,3 ГГц, 265,325 ГГц дида мешаванд, ҳарчанд мумкин аст. Натиҷаҳои моделиронӣ баъзе тағйирот доранд, иқтидори баромад нисбатан устувор аст. Спектр низ мутаносибан дар расми 24 нишон дода шудааст, спектр пок аст. Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки дар наздикии банди қатъкунӣ худтағйирёбанда вуҷуд надорад.
Истеҳсол ва андозагирӣ барои тасдиқи дурустии тамоми HFS зарур аст. Дар ин қисм, HFS бо истифода аз технологияи назорати ададии компютерӣ (CNC) бо диаметри асбоби 0,1 мм ва дақиқии коркарди 10 μm сохта шудааст. Мавод барои сохтори басомади баланд аз ҷониби оксигени ройгон таъмин карда мешавад. аз 66,00 мм, паҳнои 20,00 мм ва баландии 8,66 мм. Ҳашт сӯрохиҳои PIN дар атрофи сохтор тақсим карда мешавад. Тасвири 25b сохторро тавассути микроскопияи электронии сканерӣ (SEM) нишон медиҳад. Дар blades аз ин сохтор яксон истеҳсол ва дорои roughness сатҳи хуб доранд.After ченкунии дақиқ, хато дар бораи maw5% камтар аст. .Сохтори коркард ба талаботи тарҳрезӣ ва дақиқ мувофиқат мекунад.
Дар расми 26 муқоисаи натиҷаҳои санҷиш ва моделсозии иҷрои интиқол нишон дода шудааст. Порт 1 ва Порт 2 дар расми 26a мутаносибан ба портҳои вуруд ва баромади HFS мувофиқанд ва ба Порт 1 ва Порт 4 дар расми 3 баробаранд. Натиҷаҳои ченкунии воқеии S11 нисбат ба натиҷаҳои моделсозӣ каме беҳтар аст. қобилияти муқарраршуда дар симулятсия хеле баланд аст ва ноҳамвории рӯи пас аз коркарди воқеӣ заиф аст. Дар маҷмӯъ, натиҷаҳои ченшуда бо натиҷаҳои моделсозӣ мувофиқати хуб доранд ва паҳнои интиқол ба талаботи 70 ГГц мувофиқат мекунад, ки имконпазирӣ ва дурустии режими дугонаи пешниҳодшудаи SDV-TWT-ро тафтиш мекунад. Тарҳрезии дар ин мақола пешниҳодшуда метавонад барои таҳия ва татбиқи минбаъда истифода шавад.
Дар ин коғаз, тарҳи муфассали тақсимоти planar 220 ГГц дугона чӯбро SDV-TWT муаррифӣ карда мешавад.Дар омезиши амалиёти дугона-ҳолати ва барангехтани дугона чӯбро минбаъд зиёд маҷрои амалиётӣ ва power.The истеҳсолот ва санҷиши сард низ барои тафтиш дурустии тамоми HFS гузаронида мешавад.Натиҷаҳои ченкунии воқеии ченкунӣ бо натиҷаҳои моделсозӣ мувофиқат мекунанд. Барои EOS-и ду-чӯби тарҳрезишуда, қисмати ниқоб ва электродҳои назоратӣ якҷоя барои тавлиди чӯби ду-қалам истифода шудаанд. Дар доираи як шакли тарҳрезишудаи майдони магнитии фокус, чӯби электронро метавон ба масофаҳои дуру дароз бо шакли хуб мӯътадил интиқол дод. Дар оянда истеҳсол ва озмоиши EOS инчунин тамоми озмоиши TDVT гузаронида мешавад. Нақшаи тарроҳии WT, ки дар ин коғаз пешниҳод шудааст, технологияи коркарди ҳавопаймои баркамолро пурра муттаҳид мекунад ва иқтидори бузургро дар нишондиҳандаҳои фаъолият ва коркард ва assembly.Аз ин рӯ, ин коғаз чунин мешуморад, ки сохтори planar эҳтимоли зиёд ба тамоюли рушди дастгоҳҳои электронии вакуумӣ дар банд terahertz табдил меёбад.
Аксари маълумоти хом ва моделҳои таҳлилии ин тадқиқот ба ин мақола дохил карда шудаанд. Маълумоти бештари мувофиқро бо дархости асоснок аз муаллифи мувофиқ гирифтан мумкин аст.
Гамзина, Д.
Малекабади, А. ва Паолони, C. UV-LIGA микрофабрикатсияи мавҷҳои суб-терагертс бо истифода аз фоторезистҳои бисёрқабатаи SU-8.J.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz технологияи Roadmap.J.Physics.D to application.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Шин, ЙМ, Барнетт, ЛР ва Луманн, NC Маҳдудияти пурқуввати паҳншавии мавҷи плазмоникӣ тавассути ултра фарохмаҷрои мавҷҳои дукарата печидаи waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1061/1.60 ().
Baig, A. et al.Performance of Nano CNC Machined 220-GHz Traveling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Тадқиқоти ноустувории диокотронии чӯбҳои электронии бепоёни васеъ бо истифода аз назарияи модели моеъи сарди макроскопӣ. Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/10411 (10411).
Галдетский, А.В. дар бораи имконияти зиёд кардани фарохмаҷрои тавассути тарҳбандии ҳамвории чӯб дар клистрон мултимедиявӣ. Дар 12-умин Конфронси байналмилалии IEEE оид ба вакуум электроника, Бангалор, Ҳиндустон, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2010.
Нгуен, CJ ва дигарон.Тарҳрезии таппончаҳои электронии се чӯбро бо тақсимоти ҳавопаймои тақсимкунандаи чӯби танг дар W-банд дар найчаи мавҷи дукаратаи сайёҳӣ [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 системаи оптикии электронии се чӯбро бо ҷудокунии чӯби танг барои ҳолати фундаменталии W-банд тақсим кард TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Чжан, М. Тадқиқот оид ба найчаи дукаратаи сайёҳии мавҷӣ бо чӯбҳои варақи миллиметрӣ 20-22 (PhD, Донишгоҳи Бейханг, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Омӯзиш дар бораи устувории мутақобилаи чӯб-мавҷи найчаи мавҷи дугонаи сайёҳии G-банд. 2018 43-умин Конфронси байналмилалӣ оид ба мавҷҳои миллиметрии инфрасурх ва терагерт, Нагоя.8510263, https://doi.10263, https://doi.1010.1/doi.120.z. 263 (2018).