太赫茲EIO的理論與實驗研究.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)用上具有重要的價值。而太赫茲源又是太赫茲科學(xué)技術(shù)的關(guān)鍵，因而對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)計和實驗研究，并獲得初步的成功。主要研究內(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)。采用等效電路和場論的方法研究了折疊波導(dǎo)慢波線的傳播特性

2、，對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)計了工作頻率為0.1THz的腔體結(jié)構(gòu)。
　　 ⑵對一種矩形結(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，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，又具有高頻率工作的優(yōu)點。論文對該結(jié)構(gòu)的色散特性進(jìn)行了理論分析，并通過大量的模擬，研究了腔體各個結(jié)構(gòu)參數(shù)對腔體色散、場強(qiáng)

3、等的影響，總結(jié)了該腔體的設(shè)計思路。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了工作頻率分別為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對實驗所需的電子槍進(jìn)行了淺顯的理論分析與數(shù)值模擬。對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)計和模擬。此外為降低加工和實驗難度設(shè)計了一種聚焦極和陽極為平行板結(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)合實驗室現(xiàn)狀進(jìn)行了頻率為35GHz和0.105THz的折疊波導(dǎo)擴(kuò)展互作用振蕩器實驗研究。對輸出窗進(jìn)行了理論和模擬研究，并分析了實際實驗中采用的窗體結(jié)構(gòu)。對實驗中采用的高發(fā)射密度陰極進(jìn)行了二極管和一極管測試，得到陰極的伏安特性和溫度特性。對實驗所用腔體進(jìn)行了冷測。設(shè)計了整管實驗的整體結(jié)構(gòu)，并給出了加工圖紙。搭建了實驗平臺，對整管進(jìn)行了加工、真空封裝、實驗測試，并對功率與頻率定標(biāo)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算得到輸出波頻率在3