O ṣeun fun lilo si Nature.com.Ẹya ẹrọ aṣawakiri ti o nlo ni atilẹyin opin fun CSS.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi pa ipo ibaramu ni Internet Explorer) .Ni akoko yii, lati rii daju pe atilẹyin tẹsiwaju, a yoo ṣafihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Ninu iwe yii, 220GHz broadband high-power interleaved double-blade traveling tube ti wa ni apẹrẹ ati ki o jẹri.Ni akọkọ, eto ti o ni ilọpo meji ti o ni ilọpo meji ti o lọra ti o lọra-igbiyanju ti wa ni imọran. Awọn ọna itanna opiti meji ti o ni ikọwe ti a ṣe apẹrẹ, foliteji awakọ jẹ 20 ~ 21 kV, ati lọwọlọwọ jẹ 2 × 80 mA. Awọn ibi-afẹde apẹrẹ.Nipa lilo apakan boju-boju ati elekiturodu iṣakoso ni ibon ina meji, awọn igi ikọwe meji le wa ni idojukọ pẹlu awọn ile-iṣẹ oniwun wọn pẹlu ipin funmorawon ti 7, ijinna idojukọ jẹ nipa 0.18mm eto imuduro ti o dara, ati eto imuduro ti o dara. ijinna ti planar ė elekitironi tan ina le de ọdọ 45 mm, ati awọn fojusi se aaye jẹ 0.6 T, eyi ti o jẹ to lati bo gbogbo ga igbohunsafẹfẹ eto (HFS) .Nigbana, lati mọ daju awọn lilo ti awọn itanna-opitika eto ati awọn iṣẹ ti awọn lọra-igbi be, patiku cell (PIC) iṣeṣiro won tun ṣe lori gbogbo HFS be ni agbara awọn esi ti o le ṣe aṣeyọri ti o wa nitosi eto ti o pọju ti awọn esi ti o wa nitosi ti awọn eto HFS. 310 W ni 220 GHz, foliteji ina ti o dara julọ jẹ 20.6 kV, lọwọlọwọ tan ina jẹ 2 × 80 mA, ere naa jẹ 38 dB, ati bandiwidi 3-dB kọja 35 dB nipa 70 GHz. Nikẹhin, iṣelọpọ microstructure ti o ga-giga ni a ṣe lati rii daju pe awọn iṣẹ ṣiṣe ati awọn abajade ti iwọn bandiwidi ni awọn abuda ti iṣelọpọ ti HFS ti wa ni ṣiṣe ati awọn abajade ti awọn ami-itumọ ti iwọn bandiwidi. Awọn abajade kikopa.Nitorina, ero ti a dabaa ninu iwe yii ni a nireti lati ṣe idagbasoke agbara-giga, awọn orisun itọsi terahertz-band ultra-broadband pẹlu agbara fun awọn ohun elo iwaju.
Bi awọn kan ibile igbale ẹrọ itanna, irin-ajo tube tube (TWT) yoo ohun irreplaceable ipa ni ọpọlọpọ awọn ohun elo bi ga-o ga Reda, satẹlaiti ibaraẹnisọrọ awọn ọna šiše, ati aaye exploration1,2,3.Sibẹsibẹ, bi awọn ọna igbohunsafẹfẹ ti nwọ awọn terahertz band, awọn ibile pelu-cavity TWT ati helical TWT ti a ti lagbara lati pade kekere ti iṣelọpọ agbara, ati agbara lati pade awọn eniyan ti o wuyi nitori iwọn kekere ti iṣelọpọ agbara ati awọn aini agbara lati dinku. ilana.Nitorina, bi o si comprehensively mu awọn iṣẹ ti awọn THz iye ti di a gidigidi fiyesi oro fun ọpọlọpọ awọn ijinle sayensi iwadi ajo.Ni odun to šẹšẹ, aramada o lọra-igbi ẹya (SWSs), gẹgẹ bi awọn staggered dual-abẹfẹlẹ (SDV) ẹya ati folded waveguide (FW) ẹya, ti gba sanlalu akiyesi nitori won adayeba Planar ẹya pẹlu SDmi ni ko si provel akiyesi. UC-Davis ni 20084. Eto eto eto le ni irọrun ni irọrun nipasẹ awọn ilana imuṣiṣẹ micro-nano gẹgẹbi iṣakoso nọmba kọnputa (CNC) ati UV-LIGA, gbogbo ohun elo package irin-irin le pese agbara igbona ti o tobi julọ pẹlu agbara iṣelọpọ ti o ga ati ere, ati ọna-igbimọ-bii ọna tun le pese iwọn iṣẹ ṣiṣe gbooro sii. awọn abajade agbara giga ti o pọju 100 W ati awọn ifihan agbara bandwidth 14 GHz ni G-band5. Sibẹsibẹ, awọn abajade wọnyi tun ni awọn ela ti ko le pade awọn ibeere ti o ni ibatan ti agbara giga ati iwọn bandiwidi ni okun terahertz.Fun UC-Davis's G-band SDV-TWT, awọn igi elekitironi dì ti a ti lo.Biotilẹjẹpe eyi-carry le mu ilọsiwaju ti o pọju ti o pọju ti o pọju agbara ti o pọju ti o pọju ni okun ti o pọju ni okun. si aisedeede ti dì tan ina elekitironi opitika eto (EOS), ati nibẹ jẹ ẹya lori-mode tan eefin, eyi ti o le tun fa awọn tan ina lati ara-ofin. - Excitation and oscillation 6,7.Lati le ṣe ibamu pẹlu awọn ibeere ti agbara agbara giga, iwọn bandiwidi ati iduroṣinṣin to dara ti THz TWT, meji-beam SDV-SWS pẹlu iṣẹ-ipo meji ni a dabaa ninu iwe yii.Ti o jẹ pe, lati le mu iwọn bandiwidi ṣiṣẹ, iṣẹ-ipo meji-meji ti wa ni imọran ati ti a ṣe ni ọna yii. Ati, lati jẹ ki o le mu iwọn ikọwe ikọwe pọ si awọn ikọwe ikọwe meji. awọn redio tan ina wa ni iwọn kekere nitori awọn idiwọn iwọn inaro.Ti iwuwo lọwọlọwọ ba ga ju, ṣiṣan lọwọlọwọ gbọdọ dinku, ti o mu abajade agbara iṣelọpọ kekere ti o kere ju.Lati mu ilọsiwaju tan ina naa, planar pin multibeam EOS ti farahan, eyiti o lo iwọn ita ti SWS.Nitori si isọdọtun tan ina ominira ominira, eto ti a ti pin kaakiri ti o ga julọ fun lọwọlọwọ le ṣetọju iwọn didun ti o ga julọ nipasẹ agbara ti o ga julọ lọwọlọwọ. beam, eyi ti o le yago fun overmode tan ina tunneling akawe si dì-beam awọn ẹrọ.Nitorina, o jẹ anfani ti lati ṣetọju awọn iduroṣinṣin ti awọn irin ajo igbi tube.On awọn ilana ti tẹlẹ work8,9, iwe yi o tanmo a G-band aṣọ oofa aaye fojusi ė ikọwe tan ina EOS, eyi ti o le gidigidi mu awọn idurosinsin ijinna gbigbe ti awọn tan ina ati siwaju sii mu awọn ti o wu wa nibẹ nipa awọn ibaraẹnisọrọ agbegbe.
Ilana ti iwe yii jẹ bi atẹle. Ni akọkọ, apẹrẹ sẹẹli SWS pẹlu awọn iṣiro, itupalẹ awọn abuda pipinka ati awọn abajade simulation igbohunsafẹfẹ giga ti wa ni apejuwe.Lẹhinna, ni ibamu si ilana ti sẹẹli ẹyọkan, ikọwe ikọwe meji EOS ati eto ibaraenisepo beam ti wa ni apẹrẹ ni iwe yii.Awọn abajade simulation patikulu intracellular tun gbekalẹ lati rii daju lilo ti EOS ati iṣẹ ṣiṣe ti SDV-TW finifini awọn abajade imudara ti SDV-TW. mọ daju awọn titunse ti gbogbo HFS. Níkẹyìn ṣe kan Lakotan.
Bi ọkan ninu awọn julọ pataki irinše ti awọn TWT, awọn dispersive-ini ti awọn lọra-igbi be tọkasi boya awọn elekitironi ere sisa ibaamu awọn ipele iyara ti awọn SWS, ati bayi ni o ni a nla ipa lori tan ina-igbi ibaraenisepo.Lati mu awọn iṣẹ ti gbogbo TWT, ohun dara si ibaraenisepo be ti wa ni design.The be ti awọn cell kuro ti wa ni han ni Figure 1stability of the powersidering the sheet 1stability of the singlesidering the only tan ina, awọn be adopts a ė pen tan ina lati siwaju mu awọn wu agbara ati iduroṣinṣin isẹ. Nibayi, ni ibere lati mu awọn ṣiṣẹ bandiwidi, a meji mode ti a ti dabaa lati SWS ṣiṣẹ.Nitori si awọn symmetry ti awọn SDV be, awọn ojutu ti awọn ti itanna aaye pipinka idogba le ti wa ni pin si odd ati paapa modes.Ni akoko kanna, awọn ipilẹ odd mode ti awọn kekere igbohunsafẹfẹ iye ati awọn Pataki ani mode ti awọn ga igbohunsafẹfẹ iye ti wa ni lo lati mọ awọn àsopọmọBurọọdubandi ti o wa ni ilọsiwaju ibaraenisepo ti ṣiṣẹ bandiwidi siwaju nibẹ.
Ni ibamu si awọn ibeere agbara, gbogbo tube ti wa ni apẹrẹ pẹlu kan awakọ foliteji ti 20 kV ati ki o kan ė tan ina ti isiyi ti 2 × 80 mA.Ni ibere lati baramu awọn foliteji bi ni pẹkipẹki bi o ti ṣee si awọn ọna bandiwidi ti awọn SDV-SWS, a nilo lati ṣe iṣiro awọn ipari ti awọn akoko p.The ibasepo laarin tan ina foliteji ati akoko ti han ni idogba (1) 10:
Nipa siseto iṣipopada alakoso si 2.5π ni igbohunsafẹfẹ aarin ti 220 GHz, akoko p le ṣe iṣiro lati jẹ 0.46 mm.Figure 2a fihan awọn ohun-ini pipinka ti SWS kuro cell.The 20 kV beamline match the bimodal curve very well.Matching igbohunsafẹfẹ bands can de around 70 GHz in the 5.230GHz mode) 265.4-280 GHz (paapaa ipo) awọn sakani.Figure 2b n ṣe afihan ifarabalẹ apapọ apapọ, eyiti o tobi ju 0.6 Ω lati 210 si 290 GHz, ti o nfihan pe awọn ibaraẹnisọrọ to lagbara le waye ni bandiwidi iṣẹ.
(a) Awọn abuda pipinka ti ipo-meji SDV-SWS pẹlu itanna elekitironi 20 kV.
Bibẹẹkọ, o ṣe pataki lati ṣe akiyesi pe aafo ẹgbẹ kan wa laarin awọn odd ati paapaa awọn ipo, ati pe a maa n tọka si aafo ẹgbẹ yii bi ẹgbẹ iduro, bi a ṣe han ni Figure 2a.Ti o ba ṣiṣẹ TWT nitosi ẹgbẹ igbohunsafẹfẹ yii, agbara isunmọ ina ti o lagbara le waye, eyiti yoo yorisi awọn oscillations ti aifẹ.Ni awọn ohun elo iṣe, gbogbo wa yago fun lilo TWT nitosi ọna ti o lọra ti gap ti a le rii nigbagbogbo. 0.1 GHz nikan.O nira lati pinnu boya aafo ẹgbẹ kekere yii fa awọn oscillations.Nitorina, iduroṣinṣin ti iṣiṣẹ ni ayika ẹgbẹ iduro yoo ṣe iwadii ni apakan simulation PIC atẹle lati ṣe itupalẹ boya awọn oscillations aifẹ le waye.
Awọn awoṣe ti gbogbo HFS ti han ni Figure 3.It oriširiši meji awọn ipele ti SDV-SWS, ti a ti sopọ nipa Bragg reflectors.The iṣẹ ti awọn reflector ni lati ge si pa awọn gbigbe ifihan agbara laarin awọn meji ni asiko, dinku awọn oscillation ati otito ti awọn ti kii-ṣiṣẹ igbe bi ga-ibere igbe ti ipilẹṣẹ laarin awọn oke ati isalẹ abe, nitorina ni o wa ni pipe awọn asopọ ti awọn itagbangba ti awọn iwọn ila opin si awọn tọkọtaya ti o wa ni ita. tun lo lati so awọn SWS to a WR-4 boṣewa waveguide.Awọn gbigbe olùsọdipúpọ ti awọn meji-ipele be ti wa ni wiwọn nipa akoko kan ašẹ solver ni 3D kikopa software.Considering awọn gangan ipa ti terahertz band lori awọn ohun elo ti, awọn ohun elo ti awọn igbale apoowe ti wa ni ibẹrẹ ṣeto si Ejò, ati awọn conductivity ti wa ni dinku si 2.25/×102.
Nọmba 4 ṣe afihan awọn abajade gbigbe fun HFS pẹlu ati laisi laini tapered couplers.Awọn esi fihan pe awọn tọkọtaya ni ipa diẹ lori iṣẹ gbigbe ti gbogbo HFS. Ipadabọ ipadabọ (S11 <- 10 dB) ati pipadanu ifibọ (S21> - 5 dB) ti gbogbo eto ni 207 ~ 280 GHz awọn abuda igbohunsafefe ti o dara fihan pe HFS ni o ni awọn ọna gbigbe ti o dara.
Bi awọn ipese agbara ti igbale itanna awọn ẹrọ, awọn elekitironi ibon taara ipinnu boya awọn ẹrọ le se ina to o wu power.Combined pẹlu awọn onínọmbà ti HFS ni Abala II, a meji-tan ina EOS nilo lati wa ni apẹrẹ lati pese to power.In yi apakan, da lori išaaju iṣẹ ni W-band8,9, a ė ikọwe elekitironi ibon ti a ṣe nipa lilo a planar boju apa ati iṣakoso awọn elekitironi ni ibamu si awọn ibeere SWS First. 2 , awọn awakọ foliteji Ua ti awọn elekitironi nibiti wa lakoko ṣeto si 20 kV, awọn sisan I ti awọn meji elekitironi nibiti o wa mejeeji 80 mA, ati awọn tan ina opin dw ti awọn elekitironi nibiti ni 0.13 mm. Ni akoko kanna, ni ibere lati rii daju wipe awọn ti isiyi iwuwo ti awọn elekitironi tan ina ati awọn cathode le wa ni se aseyori ti awọn elekitironi ratio, ti awọn cathode le wa ni se aseyori. nitorina iwuwo lọwọlọwọ ti itanna elekitironi jẹ 603 A / cm2, ati iwuwo lọwọlọwọ ti cathode jẹ 86 A / cm2, eyiti o le ṣee ṣe nipasẹ Eyi ni a ṣe aṣeyọri nipa lilo awọn ohun elo cathode tuntun.Gẹgẹbi ilana apẹrẹ 14, 15, 16, 17, ibon elekitironi Pierce aṣoju kan le ṣe idanimọ ni iyasọtọ.
Nọmba 5 fihan petele ati inaro sikematiki awọn aworan atọka ti awọn ibon, lẹsẹsẹ.O le wa ni ri pe awọn profaili ti awọn elekitironi ibon ni x-itọnisọna jẹ fere aami si ti a aṣoju dì-bi elekitironi ibon, nigba ti ni awọn y-itọnisọna awọn meji elekitironi nibiti ti wa ni apa kan niya nipasẹ awọn boju.The awọn ipo ti awọn meji cathodes, = 1 mm0 = x5 -0. 0.155 mm, y = 0 mm, lẹsẹsẹ.Gẹgẹbi awọn ibeere apẹrẹ ti iwọn funmorawon ati iwọn abẹrẹ elekitironi, awọn iwọn ti awọn ipele cathode meji ti pinnu lati jẹ 0.91 mm × 0.13 mm.
Lati le ṣe aaye ina ti o ni idojukọ ti o gba nipasẹ itanna elekitironi kọọkan ni itọnisọna x-itọnisọna nipa ile-iṣẹ ti ara rẹ, iwe yii kan elekiturodu iṣakoso kan si ibon elekitironi.Nipa eto foliteji ti elekiturodu ifọkansi ati elekiturodu iṣakoso si -20 kV, ati foliteji ti anode si 0 V, a le gba itọpa itọpa ti ipinfunni meji ti o wa ninu ibọn elekitironi ti o han 6. compressibility ti o dara ni itọsọna y, ati itanna elekitironi kọọkan n ṣajọpọ si ọna x-itọsọna lẹgbẹẹ aarin ti ara rẹ, eyiti o tọka si pe elekiturodu iṣakoso ṣe iwọntunwọnsi aaye ina aidogba ti ipilẹṣẹ nipasẹ elekiturodu idojukọ.
Nọmba 7 ṣe afihan apoowe beam ni awọn itọnisọna x ati y. Awọn esi fihan pe ijinna iṣiro ti itanna elekitironi ni ọna x-itọsọna yatọ si ti o wa ni y-itọsọna.Iwọn jiju ni ọna x jẹ nipa 4mm, ati aaye fifọ ni ọna y sunmọ si 7mm. Nitorina, ijinna jiju gangan yẹ ki o yan laarin 4-ati-itọkasi 8 mm ti o wa ni agbeka 7. 4.6 mm lati oju-iwe cathode. A le rii pe apẹrẹ ti apakan agbelebu jẹ isunmọ si itanna elekitironi ti o jẹ deede. Aaye laarin awọn itanna elekitironi meji ti o wa nitosi si 0.31 mm ti a ṣe apẹrẹ, ati radius jẹ nipa 0.13 mm, eyiti o pade awọn ibeere apẹrẹ. Nọmba 9 fihan awọn esi simulation ti awọn imudani ti o wa lọwọlọwọ, eyiti o le jẹ pe 6 jẹ ami ti o dara ni akoko meji. apẹrẹ 80mA.
Ṣiyesi iyipada ti foliteji awakọ ni awọn ohun elo ti o wulo, o jẹ dandan lati ṣe iwadi ifamọ foliteji ti awoṣe yii.Ninu iwọn foliteji ti 19.8 ~ 20.6 kV, awọn envelopes lọwọlọwọ ati tan ina ti wa ni gba, bi o ti han ni Nọmba 1 ati Nọmba 1.10 ati 11.Lati awọn abajade, o le rii pe iyipada ti foliteji awakọ ko ni ipa lori itanna lọwọlọwọ lati jẹ elekitiriki elekitironi. 0.74 si 0.78 A.Nitorina, o le ṣe akiyesi pe ibon elekitironi ti a ṣe apẹrẹ ninu iwe yii ni ifamọ to dara si foliteji.
Ipa ti awọn iyipada foliteji awakọ lori awọn apoowe tan ina x- ati itọsọna y.
Aaye ifọkansi oofa aṣọ kan jẹ eto idojukọ oofa ti o wọpọ nigbagbogbo.Nitori si pinpin aaye oofa aṣọ ile jakejado ikanni tan ina, o dara pupọ fun awọn itanna elekitironi axisymmetric.Ni apakan yii, eto idojukọ oofa aṣọ kan fun mimu gbigbe gigun gigun ti awọn opo ikọwe meji ni a dabaa. iwadi.Gẹgẹbi ilana gbigbe ti iduroṣinṣin ti ikọwe ikọwe kan ṣoṣo18,19, iye aaye magnetic Brillouin ni a le ṣe iṣiro nipasẹ idogba (2) .Ninu iwe yii, a tun lo deede yii lati ṣe iṣiro aaye oofa ti ikọwe ikọwe meji ti a pin ni ita.Ni idapọ pẹlu ibon elekitironi ti a ṣe ni iwe yii, idiyele aaye oofa ti o ni iṣiro jẹ nipa .f. Awọn akoko 20, 1.5-2 iye iṣiro ni a yan nigbagbogbo ni awọn aṣa iṣe.
Olusin 12 fihan awọn be ti a aṣọ oofa aaye fojusi aaye system.The blue apakan ni awọn yẹ oofa magnetized ninu awọn axial direction.Material aṣayan jẹ NdFeB tabi FeCoNi.The remanence Br ṣeto ninu awọn kikopa awoṣe jẹ 1.3 T ati awọn permeability jẹ 1.05.Ni ibere lati rii daju awọn idurosinsin gbigbe ti awọn tan ina ni gbogbo oofa, awọn ni ibẹrẹ iwọn ti mm ni 0. oofa ti o wa ni itọsọna x ṣe ipinnu boya aaye ifapa ti o wa ninu ikanni tan ina jẹ aṣọ, eyi ti o nilo pe iwọn ni itọsọna x ko le jẹ kekere ju. Ni akoko kanna, ni imọran iye owo ati iwuwo ti gbogbo tube, iwọn ti oofa naa ko yẹ ki o tobi ju.Nitorina, awọn oofa ti wa ni ibẹrẹ ti ṣeto si 150 mm × 150 mm × 150 mm × 70 mm, lati rii daju pe idojukọ aifọwọyi le jẹ ki o jẹ ki o lọra gbogbo. eto, awọn aaye laarin awọn oofa ti ṣeto si 20mm.
Ni ọdun 2015, Purna Chandra Panda21 dabaa nkan ọpa kan pẹlu iho tuntun kan ninu eto ifọkanbalẹ oofa aṣọ kan, eyiti o le dinku iwọn jijo ṣiṣan si cathode ati aaye oofa ti o ti ipilẹṣẹ ni iho igi. Awọn igbesẹ mẹta jẹ 0.5mm, ati aaye laarin awọn ihò nkan ọpá jẹ 2mm, bi o ṣe han ni Nọmba 13.
Olusin 14a fihan pinpin oofa aaye axial pẹlu awọn ile-iṣẹ ti awọn ile-iṣẹ elekitironi meji. O le rii pe awọn agbara aaye oofa lẹgbẹẹ awọn itanna elekitironi meji ni o dọgba. Iwọn aaye oofa jẹ nipa 6000 Gs, eyiti o jẹ awọn akoko 1.5 aaye imọ-itumọ Brillouin lati mu gbigbe pọ si ati ṣiṣe idojukọ. Ni akoko kanna, aaye magnetic podic ti fẹrẹẹ ni aaye 0 ni akoko kanna. ti o dara ipa lori idilọwọ awọn oofa ṣiṣan leakage.Figure 14b fihan awọn ifa se aaye pinpin Nipa ninu awọn z itọsọna ni awọn oke eti ti awọn meji elekitironi nibiti.O le wa ni ri pe awọn ifa se aaye jẹ kere ju 200 Gs nikan ni polu nkan iho, nigba ti ni awọn lọra-igbi Circuit, awọn ifa se aaye jẹ fere odo, eyi ti o jẹ lori awọn aaye ti awọn elekitironi ipa jẹ fere odo. negligible.Lati se awọn se ekunrere ti awọn polu awọn ege, o jẹ pataki lati iwadi awọn se aaye agbara inu awọn polu ona.Figure 14c fihan awọn idi iye ti awọn se aaye pinpin inu awọn polu nkan.It le wa ni ri pe awọn idi iye ti awọn se aaye agbara jẹ kere ju 1.2T, o nfihan pe awọn se saturation ti awọn pole nkan yoo ko waye.
Pipin agbara aaye oofa fun Br = 1.3 T. (a) pinpin aaye Axial.(b) Pipin aaye ti o wa ni ita Nipa ọna z.
Da lori module CST PS, ipo ibatan axial ti ibon beam meji ati eto idojukọ jẹ iṣapeye.Ni ibamu si Ref. 9 ati awọn iṣeṣiro, awọn ti aipe ipo ni ibi ti awọn anode nkan ni lqkan awọn polu nkan kuro lati magnet.Sibẹsibẹ, o ti ri wipe ti o ba ti remanence ti a ṣeto si 1.3T, awọn transmittance ti awọn elekitironi tan ina ko le de ọdọ 99% .Nipa jijẹ awọn remanence to 1.4 T, awọn fojusi oofa aaye yoo wa ni pọ si 6500m traject traject on Gyoz traject Awọn ọkọ ofurufu ti han ni Nọmba 15. O le rii pe ina naa ni gbigbe ti o dara, iyipada kekere, ati ijinna gbigbe ti o tobi ju 45mm.
Awọn itọpa ti awọn ina ikọwe meji labẹ eto oofa isokan pẹlu Br = 1.4 T.(a) xoz ofurufu.(b) ọkọ ofurufu yoz.
Nọmba 16 ṣe afihan apakan-agbelebu ti opo ni awọn ipo ọtọtọ kuro lati inu cathode. O le rii pe apẹrẹ ti apakan ti o wa ninu eto aifọwọyi ti wa ni itọju daradara, ati pe iwọn ila opin apakan ko ni iyipada pupọ. beam current.Awọn abajade fihan pe lọwọlọwọ jẹ nipa 2 × 80 mA, eyiti o ni ibamu pẹlu iye iṣiro ninu apẹrẹ ibon elekitironi.
Abala agbelebu ina elekitironi (pẹlu eto idojukọ) ni awọn ipo oriṣiriṣi kuro lati cathode.
Ti o ba ṣe akiyesi awọn iṣoro ti o pọju gẹgẹbi awọn aṣiṣe apejọ, awọn iyipada foliteji, ati awọn iyipada ninu agbara aaye oofa ni awọn ohun elo imudani ti o wulo, o jẹ dandan lati ṣe itupalẹ ifamọ ti eto aifọwọyi.Nitoripe aafo kan wa laarin nkan anode ati nkan ọpa ni sisẹ gangan, aafo yii nilo lati ṣeto ni simulation. Iwọn aafo ti a ṣeto si 0.2 mm ati pe o wa ni esi ti o wa ni bayi ni Figure 19alope ni esi ti o wa ni 19alope yii. fihan pe iyipada ninu apoowe tan ina ko ṣe pataki ati pe ina lọwọlọwọ ko ni iyipada.Nitorina, eto naa ko ni itara si awọn aṣiṣe apejọ.For the fluctuation of the drive voltage, the error range is set to ± 0.5 kV.Figure 19b fihan awọn abajade lafiwe.O le rii pe iyipada foliteji ni ipa diẹ lori apoowe tan ina si 0 lati +0. agbara aaye.Awọn abajade lafiwe ti han ni Nọmba 20. O le rii pe apoowe tan ina ko yipada, eyiti o tumọ si pe gbogbo EOS ko ni itara si awọn iyipada ninu agbara aaye oofa.
Beam apoowe ati lọwọlọwọ esi labẹ kan aṣọ se fojusi eto.(a) Apejọ ifarada ni 0.2 mm.(b) Awọn awakọ foliteji fluctuation jẹ ± 0.5 kV.
apoowe Beam labẹ eto idojukọ oofa aṣọ kan pẹlu awọn iyipada agbara aaye oofa axial ti o wa lati 0.63 si 0.68 T.
Lati le rii daju pe eto ifọkansi ti a ṣe ni iwe yii le baamu pẹlu HFS, o jẹ dandan lati darapo eto aifọwọyi ati HFS fun iwadi.Nọmba 21 ṣe afihan afiwe ti awọn envelopes beam pẹlu ati laisi ti kojọpọ HFS.Awọn esi fihan pe apoowe tan ina ko yipada pupọ nigbati gbogbo HFS ti wa ni fifuye.Nitorina, eto idojukọ jẹ o dara fun tube irin-ajo ti igbi apẹrẹ HFS loke.
Lati rii daju pe o tọ ti EOS ti a dabaa ni Abala III ati ṣe iwadii iṣẹ ti 220 GHz SDV-TWT, adaṣe 3D-PIC ti ibaraenisepo beam-wave ti wa ni ṣiṣe.Nitori awọn idiwọn sọfitiwia simulation, a ko lagbara lati ṣafikun gbogbo EOS si HFS.Nitorina, a ti rọpo ibon elekitironi ti a rọpo pẹlu iwọn ila opin kan ti iwọn ila opin meji. awọn ipele ti 0.31mm, awọn iṣiro kanna gẹgẹbi ibon elekitironi ti a ṣe apẹrẹ loke.Nitori aiṣedeede ati iduroṣinṣin ti o dara ti EOS, a le ṣe iṣeduro iṣeduro daradara lati ṣe aṣeyọri agbara ti o dara julọ ni simulation PIC. Awọn abajade simulation fihan pe agbara ti o ni kikun ati anfani ni a le gba ni wiwakọ iwakọ ti 20.6 kV, imudani ti o wa ni 03 ti 2 × A / 2 × 2 cm lọwọlọwọ, 0 80 ti agbara agbara ati 2 × 2 cm, 0.05 W.
Lati le gba ifihan agbara ti o dara julọ, nọmba awọn iyipo tun nilo lati wa ni iṣapeye.Agba agbara ti o dara julọ ni a gba nigba ti nọmba awọn ipele meji jẹ 42 + 48 cycles, bi o ṣe han ni Figure 22a.A 0.05 W ifihan agbara titẹ sii ti wa ni afikun si 314 W pẹlu ere ti 38 dB. Agbara agbara ti o dara julọ ti a gba nipasẹ Fast Foura Transking 2 jẹ mimọ ti o gba nipasẹ Fast Four GHz.Figure 22b ṣe afihan pinpin ipo axial ti agbara elekitironi ni SWS, pẹlu ọpọlọpọ awọn elekitironi ti npadanu agbara.Eyi fihan pe SDV-SWS le ṣe iyipada agbara kainetic ti awọn elekitironi sinu awọn ifihan agbara RF, nitorina ni imọran imudara ifihan agbara.
SDV-SWS ifihan agbara o wu ni 220 GHz.(a) Ijade agbara pẹlu to wa julọ.Oniranran.(b) Agbara pinpin elekitironi pẹlu itanna tan ina ni opin SWS inset.
Nọmba 23 ṣe afihan bandiwidi agbara ti o wu ati ere ti ipo meji meji-beam SDV-TWT.Iṣe iṣẹjade le ni ilọsiwaju siwaju sii nipasẹ awọn igbohunsafẹfẹ gbigba lati 200 si 275 GHz ati jijẹ foliteji awakọ naa. Abajade yii fihan pe bandiwidi 3-dB le bo 205 si 275 GHz-mode iṣẹ-ṣiṣe nla.
Sibẹsibẹ, ni ibamu si Ọpọtọ. awọn abajade kikopa ni diẹ ninu awọn iyipada, agbara ti o wu jade jẹ iduroṣinṣin.Oniranran naa tun han ni Figure 24 lẹsẹsẹ, spekitiriumu jẹ mimọ.Awọn abajade wọnyi fihan pe ko si isọ-ara-ẹni ti o wa nitosi idaduro idaduro.
Ṣiṣe ati wiwọn jẹ pataki lati rii daju pe o jẹ deede ti gbogbo HFS.Ni apakan yii, HFS ti wa ni lilo nipasẹ lilo iṣakoso nọmba kọmputa (CNC) imọ-ẹrọ pẹlu iwọn ila opin ọpa ti 0.1 mm ati išedede machining ti 10 μm. Awọn ohun elo ti o wa ni iwọn-igbohunsafẹfẹ ti o ga julọ ni a pese nipasẹ atẹgun-free high-conductivity (OFHC) Ejò.Figure 25a0 ti ṣe afihan ipari ipari ti 6. mm, a iwọn ti 20.00 mm ati ki o kan iga ti 8.66 mm.Eight pin ihò ti wa ni pin ni ayika awọn structure.Figure 25b fihan awọn be nipa Antivirus elekitironi microscopy (SEM) .The abe ti yi be ti wa ni iṣọkan produced ati ki o ni ti o dara dada roughness.Lẹhin kongẹ odiwọn, awọn ìwò machining aṣiṣe jẹ kere ju 5%, ati nipa awọn dada machining be. ati konge awọn ibeere.
Nọmba 26 ṣe afihan lafiwe laarin awọn abajade idanwo gangan ati awọn iṣeṣiro ti iṣẹ gbigbe.Port 1 ati Port 2 ni Nọmba 26a ni ibamu si awọn titẹ sii ati awọn ebute oko oju omi ti HFS, lẹsẹsẹ, ati pe o jẹ deede si Port 1 ati Port 4 ni Nọmba 3. Awọn abajade wiwọn gangan ti S11 jẹ diẹ ti o dara ju awọn abajade simulation. Ni akoko kanna, awọn abajade idii le jẹ diẹ ninu awọn abajade ti S2. awọn kikopa jẹ ga ju ati awọn dada roughness lẹhin ti gangan machining jẹ talaka.Iwoye, awọn esi wiwọn ni o wa ni ti o dara adehun pẹlu awọn kikopa esi, ati awọn gbigbe bandiwidi pàdé awọn ibeere ti 70 GHz, eyi ti verifies awọn aseise ati titunse ti awọn dabaa meji-mode SDV-TWT.Nitorina, ni idapo pelu awọn gangan igbelẹrọ ilana ati igbeyewo broamT-BroamT awọn esi-SD. ti a dabaa ninu iwe yii le ṣee lo fun iṣelọpọ ti o tẹle ati awọn ohun elo.
Ninu iwe yii, apẹrẹ alaye ti pinpin eto 220 GHz dual-beam SDV-TWT ti wa ni gbekalẹ.Apapọ ti iṣiṣẹ meji-ipo-meji ati iṣipopada meji-beam siwaju sii mu iwọn bandiwidi ṣiṣẹ ati agbara ti o wu jade.Imudaniloju ati igbeyewo tutu ni a tun gbe jade lati rii daju pe o tọ ti gbogbo HFS. Awọn abajade wiwọn gangan wa ni adehun ti o dara pẹlu awọn esi simulation.Fun apẹrẹ meji-beam EOS, apakan boju-boju ati awọn amọna iṣakoso ti lo papọ lati ṣe agbejade ikọwe meji-ikọwe.Labẹ aṣọ ti a ṣe apẹrẹ ti o fojusi aaye oofa, ina elekitironi le ṣee gbe ni iduroṣinṣin lori awọn ijinna pipẹ pẹlu apẹrẹ ti o dara.Ni ọjọ iwaju, iṣelọpọ ati idanwo ti EOS yoo ṣee ṣe, ati ti TW yii yoo tun gbe jade. SDV-TWT oniru eni dabaa ninu iwe yi ni kikun daapọ awọn ti isiyi ogbo ofurufu processing ọna ẹrọ, ati ki o fihan nla agbara ni iṣẹ ifi ati processing ati ijọ.Nitorina, iwe yi gbagbo wipe awọn planar be jẹ julọ seese lati di awọn idagbasoke aṣa ti igbale itanna ẹrọ ni terahertz band.
Pupọ julọ awọn data aise ati awọn awoṣe itupalẹ ninu iwadi yii ni a ti wa ninu iwe yii. Alaye ti o yẹ siwaju le ṣee gba lati ọdọ onkọwe ti o baamu lori ibeere ti o tọ.
Gamzina, D. et al.Nanoscale CNC machining ti sub-terahertz vacuum electronics.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067-4073 (2016).
Malekabadi, A. ati Paoloni, C. UV-LIGA microfabrication ti sub-terahertz waveguides lilo 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 THz ọna ẹrọ roadmap.J. Physics.D lati waye.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Strong itimole ti plasmonic igbi soju nipasẹ ultra-broadband staggered double-grating waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.304164).
Baig, A. et al.Iṣẹ ti Nano CNC Machined 220-GHz Traveling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590-592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Iwadi diocotron aisedeede ti ailopin jakejado dì elekitironi nibiti lilo macroscopic tutu ito awoṣe.Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/101/104101.
Galdetskiy, AV lori anfani lati mu iwọn bandiwidi pọ si nipasẹ iṣeto eto ti opo ni multibeam klystron.Ni 12th IEEE International Conference on Vacuum Electronics, Bangalore, India, 5747003, 317-318 https://doi.org/10.1109/IVEC.247101.5.
Nguyen, CJ et al.Apẹrẹ ti awọn ibon elekitironi onigun mẹta pẹlu dín tan ina yapa ofurufu pinpin ni W-band staggered ni ilopo-abẹfẹlẹ rin igbi tube [J].Science.Rep. 11, 940.https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
Wang.
Zhan, M. Iwadi lori Interleaved Double-Blade Travel Wave Tube pẹlu Millimeter-Wave Sheet Beams 20-22 (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Ikẹkọ lori iduroṣinṣin ibaraenisepo igbi-igbi ti G-band interleaved dual-blade traveling tube tube. https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).