太赫茲EIO的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、太赫茲波在電磁波譜中所處的特殊位置，使它具有一系列卓越的性質(zhì)，在學(xué)術(shù)和應(yīng)用上具有重要的價(jià)值。而太赫茲源又是太赫茲科學(xué)技術(shù)的關(guān)鍵，因而對(duì)太赫茲輻射源的研究是十分必要和緊迫的。本文主要研究了基于真空電子學(xué)的擴(kuò)展互作用振蕩器，初步研究了圓柱和帶狀電子槍，進(jìn)行了整管的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，并獲得初步的成功。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 ⑴將傳統(tǒng)的折疊波導(dǎo)慢波線用于太赫茲波段擴(kuò)展互作用高頻結(jié)構(gòu)。采用等效電路和場(chǎng)論的方法研究了折疊波導(dǎo)慢波線的傳播特性

2、，對(duì)腔體中的電子注的群聚理論進(jìn)行了研究。使用多種微波軟件對(duì)折疊波導(dǎo)慢波線進(jìn)行了模擬分析，得出結(jié)果與理論相一致。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了工作頻率為0.1THz的腔體結(jié)構(gòu)。
　　 ⑵對(duì)一種矩形結(jié)構(gòu)的EIO腔體進(jìn)行了研究。該結(jié)構(gòu)采用帶狀電子束做為驅(qū)動(dòng)，帶狀束與腔體中的高次模進(jìn)行互作用，這既發(fā)揮了帶狀束互作用強(qiáng)度和效率高的優(yōu)點(diǎn)，又具有高頻率工作的優(yōu)點(diǎn)。論文對(duì)該結(jié)構(gòu)的色散特性進(jìn)行了理論分析，并通過大量的模擬，研究了腔體各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)腔體色散、場(chǎng)強(qiáng)

3、等的影響，總結(jié)了該腔體的設(shè)計(jì)思路。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了工作頻率分別為0.1THz和0.22THz的腔體結(jié)構(gòu)，粒子模擬結(jié)果顯示，輸出功率較折疊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)更為優(yōu)秀。
　　 ⑶對(duì)實(shí)驗(yàn)所需的電子槍進(jìn)行了淺顯的理論分析與數(shù)值模擬。對(duì)論文中所涉及的兩種電子槍結(jié)構(gòu)（圓形注和帶狀注）進(jìn)行了皮爾斯理論分析，并按照所需電子槍參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和模擬。此外為降低加工和實(shí)驗(yàn)難度設(shè)計(jì)了一種聚焦極和陽(yáng)極為平行板結(jié)構(gòu)的電子槍，并進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到結(jié)果與皮爾斯槍進(jìn)行了

4、比較。
　　 ⑷結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀進(jìn)行了頻率為35GHz和0.105THz的折疊波導(dǎo)擴(kuò)展互作用振蕩器實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)輸出窗進(jìn)行了理論和模擬研究，并分析了實(shí)際實(shí)驗(yàn)中采用的窗體結(jié)構(gòu)。對(duì)實(shí)驗(yàn)中采用的高發(fā)射密度陰極進(jìn)行了二極管和一極管測(cè)試，得到陰極的伏安特性和溫度特性。對(duì)實(shí)驗(yàn)所用腔體進(jìn)行了冷測(cè)。設(shè)計(jì)了整管實(shí)驗(yàn)的整體結(jié)構(gòu)，并給出了加工圖紙。搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)整管進(jìn)行了加工、真空封裝、實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并對(duì)功率與頻率定標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到輸出波頻率在3