一种太赫兹带状注回旋管制造技术

本公开提供了一种太赫兹带状注回旋管，包括：平面阴极，用于产生带状电子注；导引磁体，用于产生磁场，以使所述带状电子注在所述磁场的z轴方向磁场的作用下沿z轴方向传输；共焦波导结构，用于对所述带状电子注实现注

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹带状注回旋管


[0001]本公开涉及真空太赫兹源
，具体涉及到一种太赫兹带状注回旋管。

技术介绍

[0002]太赫兹是介于毫米波与远红外光波之间，其独特的性质使得该波段在通信、医学成像、无损检测、成像雷达等领域有着重要的应用价值。太赫兹辐射源是太赫兹技术研究的基础和关键，目前THz辐射源效率较低，难以满足需要。因此寻求有效方法发展高功率、高效率太赫兹辐射源是十分必要的，对促进THz波的推广应用具有重要的意义。
[0003]基于电子回旋脉塞机制发展的传统圆柱结构回旋管是产生太赫兹波的主要辐射源，其利用相对论效应下的环形回旋电子注与电磁波互作用，实现电子与电磁波的能量交换，高频电磁场吸收电子注的能量从而在太赫兹波段产生高功率电磁辐射，回旋管可广泛应用在等离子体加热、材料处理、陶瓷烧结、粒子加速、先进雷达等方面。
[0004]图1为现有技术基于电子回旋脉塞机制的传统圆柱结构回旋管的结构示意图，主要由磁控式注入电子枪、开放式谐振腔、输出结构、磁体构成，如图1所示，磁控式注入电子枪阴极产生的环形回旋电子注在磁场系统导引下在开放式谐振腔相互作用产生电磁波，并经由输出窗输出，作用后的电子注被收集极收集。该器件的特点是工作频率与磁感应强度和高频结构参数有关，不需要外加激励信号，能够在毫米波产生高功率电磁辐射。然而，如图1所示的传统圆柱结构回旋管在向高频率发展过程中，模式竞争严重，注
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波互作用效率大大降低，在1THz输出功率在几个kW量级，远远不能满足应用的需要。
专利技术内容
[0005]为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种太赫兹带状注回旋管，用于解决以上技术问题中的至少之一。
[0006]本公开提供了一种太赫兹带状注回旋管，包括：平面阴极，用于产生带状电子注；导引磁体，用于产生磁场，以使该带状电子注在磁场的z轴方向磁场的作用下沿z轴方向传输；共焦波导结构，用于对带状电子注实现注
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波互作用，产生THz电磁辐射；收集极，用于收集俘获进行注
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波互作用后的带状电子注；其中，共焦波导结构为横向开敞的共焦波导结构，其包括：相对设置的两个共焦镜面波导，两个共焦镜面波导的焦点位于相对设置的共焦镜面波导上。
[0007]进一步地，两个共焦镜面波导两端均设置截止段及输出段，其中，截止段用于抑制所述带状电子注返向传播；输出段用于输出所述注
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波互作用后的带状电子注。
[0008]进一步地，两个共焦镜面波导均为圆弧段，该圆弧段的圆半径与两个共焦镜面波导的间距相等。
[0009]进一步地，截止段与输出段均为锥形波导。
[0010]进一步地，两个共焦镜面波导由无氧铜材料构成。
[0011]进一步地，截止段及输出段与其相连的共焦镜面波导间的夹角均为1
°
～5
°
。
[0012]进一步地，两个共焦镜面波导的长度与输出段的长度相等，且大于截止段的长度。
[0013]进一步地，两个共焦镜面波导的间距为3mm～6mm。
[0014]进一步地，两个共焦镜面波导的宽度为3mm～6mm。
[0015]进一步地，控制阳极，用于带状电子注从控制阳极的前方射出。
[0016]本公开相比现有技术至少具备以下有益效果：
[0017](1)本公开采用开放式横向开敞共焦波导结构和平面电子束相结合构造一种新型的回旋器件，不仅可以增大互作用结构尺寸，工作于高次模式，而且还具有平面电子束的优点，降低起振电流和工作电流，从而使太赫兹回旋管的输出效率大大增加。
[0018](2)相对于平板结构，本公开采用共焦波导结构可以更灵活地通过调节共焦镜面波导宽度a来控制不同模式的衍射损耗，更好的解决模式竞争问题。由于结构特点，一般选用共焦镜面波导的电磁模式TE0n模式来作为工作模式，与带状电子注互作用效率更高，工作更稳定。
附图说明
[0019]为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
[0020]图1现有技术回旋管的结构示意图；
[0021]图2示意性示出了根据本公开一实施例的太赫兹带状注回旋管的结构示意图；
[0022]图3示意性示出了根据本公开一实施例的截止段、共焦镜面波导及输出段的主视图；
[0023]图4示意性示出了根据本公开一实施例的共焦镜面波导的左视图。
具体实施方式
[0024]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0025]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0026]在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0027]本公开提供了一种太赫兹带状注回旋管，基于电子回旋脉塞机制，采用带状电子注和横向开敞共焦波导高频结构为基础构造的一种新型太赫兹辐射源，其互作用结构有不同于常规的互作用结构(如：圆柱型开放腔、同轴腔)，电子注也不同于常规回旋管采用的环形电子注。
[0028]图2示意性示出了根据本公开一实施例的太赫兹带状注回旋管的结构示意图。
[0029]如图2所示，该太赫兹带状注回旋管，该回旋管为上下整体对称结构，包括：
[0030]平面阴极1，用于产生带状电子注。其中，该带状电子注为z方向的带状电子注。
[0031]控制阳极2，用于从控制阳极2中部的阳极孔射出该带状电子注，从前方射出。
[0032]导引磁体4，设置于该带状电子注传输空间的外围，用于产生磁场，以使该带状电子注在磁场的z轴方向磁场的作用下沿z轴方向传输。
[0033]共焦波导结构3，设置于导引磁体4的内侧，用于对带状电子注实现注
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波互作用，带状电子注的动能转换成电磁波的能量，产生THz电磁辐射，其中，该共焦波导结构3为横向开敞的共焦波导结构，在x轴方向上开口设置，其包括：相对设置的共焦镜面波导31和共焦镜面波导32，两个共焦镜面波导的焦点位于相对设置的共焦镜面波导上，即共焦镜面波导31的焦点位于共焦镜面波导32上，共焦镜面波导32的焦点位于共焦镜面波导31上。
[0034]收集极5，与控制阳极2相对设置，用于收集俘获进行注
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波互作用后的带状电子注。
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹带状注回旋管，其特征在于，包括：平面阴极(1)，用于产生带状电子注；导引磁体(4)，用于产生磁场，以使所述带状电子注在所述磁场的z轴方向磁场的作用下沿z轴方向传输；共焦波导结构(3)，用于对所述带状电子注实现注
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波互作用，产生THz电磁辐射；收集极(5)，用于收集俘获进行注
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波互作用后的带状电子注；其中，所述共焦波导结构(3)为横向开敞的共焦波导结构，其包括：相对设置的两个共焦镜面波导，所述两个共焦镜面波导的焦点位于相对设置的共焦镜面波导上。2.根据权利要求1所述的太赫兹带状注回旋管，其特征在于，所述两个共焦镜面波导两端均设置截止段及输出段；其中，所述截止段用于抑制所述带状电子注返向传播；所述输出段用于输出所述注
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波互作用后的带状电子注。3.根据权利要求2所述的太赫兹带状注回旋管，其特征在于，所述两个共焦镜面波导均为圆弧段，该圆弧段的圆半径与所述两个共焦镜面...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐寿喜，耿志辉，张健，张瑞，张志强，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：