组成示意图；
[0031]图1B为本发明高频结构及输出波导部分的结构示意图；
[0032]图2为电子束宽度及位置示意图；
[0033]图3为本发明以0.34太赫兹径向结构连续波振荡器为实施例的结构慢波结构示意图；
[0034]图4为本发明以0.34太赫兹径向结构连续波振荡器为实施例的过渡波段以及输出端口的示意图；
[0035]图5为本发明以0.34太赫兹径向结构连续波振荡器为实施例的工作频率示意图；
[0036]图6为本发明以0.34太赫兹径向结构连续波振荡器为实施例的输出功率示意图；
[0037]附图标记为:1、环状金属顶板；2、径向传输电子束；3、环状金属底板、31-慢波结构；4、金属过渡波导内筒；5、金属过渡波导外筒；6、同轴输出波导外筒；7、同轴输出波导内筒；8、外部电磁线圈。
【具体实施方式】
[0038]本发明设计了一种低电压情况下工作的径向结构连续波太赫兹振荡器，在器件中采用沿着径向反方向传输的电子注以及沿着径向的轴对称平板高频结构，器件能在太赫兹波段以连续波工作状态产生频率大于0.1太赫兹、输出功率大于1瓦的电磁波。以0.34太赫兹连续电磁波的产生为本发明的实施例，采用本方案设计了低电压、低磁场情况下工作频率为0.34太赫兹的径向结构振荡器，该器件能在外加引导磁场为0.7Tesla时，产生40瓦的输出功率。
[0039]如图1A-1B所示，本发明以0.34太赫兹径向结构连续波振荡器由环状金属顶板
1、径向传输电子束2、环状金属底板3、慢波结构31、金属过渡波导内筒4、金属过渡波导外筒5、同轴输出波导外筒6、同轴输出波导内筒7和外部电磁线圈8组成，所有金属材料的材质均为电导率较高的铜，所引入的欧姆损耗较小，高频金属顶板1与慢波结构31构成径向振荡器的高频互作用区，外部电磁线圈8产生沿着径向的均匀磁场，径向传输电子束2在该外部磁场的引导下与高频慢波结构发生非线性的波-束相互作用，产生0.34太赫兹的电磁波，产生的太赫兹频段电磁波经由同轴输出波导外筒6和同轴输出波导内筒7构成的传输波导沿着轴向输出，给出能量的径向传输电子束2最后打在金属过渡波导内筒4上被吸收，
[0040]图2所示为电子束宽度及位置示意图；径向传输电子束3的电流大小为5A，能量为20千电子伏，电子束沿着轴向的宽度h2为0.1mm，电子束左边的位置距离慢波结构31顶部的长度hi为0.5mm,电子束沿轴线方向的中心位置距环状金属顶板1的长度为1.27mm,外部电磁线圈8产生沿径向的均匀磁场为0.7Tesla。
[0041]图3为本发明的径向高频互作用区的示意图，径向高频互作用区包括慢波结构31以及环状金属顶板1，慢波结构31的周期数目为40个，慢波结构31中每一个周期的长度R2为0.12mm，慢波结构开槽的宽度R1为0.06mm，慢波结构开槽的深度L1为0.18mm，慢波结构31的顶部距离环状金属顶板1的长度L2为1.92mm，慢波结构31的底部距离对环状金属顶板1的长度L3为2.0mmo
[0042]图4为本发明的过渡波导以及输出波导的示意图，过渡波导外筒5沿轴线方向的长度L5为7.7mm,沿着径向方向的长度R3为3.9mm,左端口与环状金属顶板1相连接；右端口与同轴输出波导外筒6相连接，同轴波导输出端口外筒6的半径R6为1.0_，沿着轴线方向的长度L6为1.5_。过渡波导内筒4沿轴线方向的长度L4为0.82_，沿着径向方向的长度R4为0.6_，左端口与环状金属底板3相连接；右端口与同轴输出波导内筒7相连接，同轴波导输出端口内筒7的半径R5为0.2_，沿着轴线方向的长度L7为3.0_。
[0043]图5和图6为采用粒子模拟软件仿真的本发明实施例的计算结果，本发明实施例的计算模型如图1所示，图5表明本发明实施例的器件结构能产生频率为0.34太赫兹的电磁波，图6表明本发明实施例的器件结构能产生40瓦的输出功率。
【主权项】
1.一种径向结构连续波太赫兹振荡器，包括引导磁场产生装置、电子束产生装置、高频结构及输出波导，所述引导磁场产生装置用于产生引导电子束传输的磁场，所述输出波导包括内筒和外筒， 其特征在于:所述高频结构包括相对设置的环状金属顶板和环状金属底板，所述环状金属底板靠近环状金属顶板的面上设置有慢波结构，所述输出波导设置在环状金属顶板和环状金属底板的中心处且与环状金属顶板和环状金属底板垂直，输出波导的外筒与环状金属顶板相连接，输出波导的内筒与环状金属底板相连接，环状金属顶板与环状金属底板之间的间隙及输出波导内筒与输出波导外筒之间的间隙形成了束波通道， 所述电子束产生装置用于产生电子束，所产生的电子束在引导磁场的作用下从环状金属顶板和环状金属底板的边缘沿着环状金属顶板和环状金属底板的径向朝环状金属顶板和环状金属底板的中心传输。2.根据权利要求1所述的径向结构连续波太赫兹振荡器，其特征在于: 所述太赫兹振荡器还包括金属过渡波导外筒与金属过渡波导内筒，所述环状金属顶板与输出波导的外筒通过金属过渡波导外筒连接，所述环状金属底板与输出波导的内筒通过金属过渡波导内筒连接， 所述金属过渡波导外筒与金属过渡波导内筒的内表面为圆锥形，开口大的一端为大端，开口小的一端为小端，金属过渡波导外筒的大端与环状金属顶板连接，金属过渡波导内筒的大端与环状金属底板连接。3.根据权利要求2所述的径向结构连续波太赫兹振荡器，其特征在于:所述输出波导为同轴输出波导。4.根据权利要求3所述的径向结构连续波太赫兹振荡器，其特征在于:所述引导磁场产生装置设置在高频结构的外侧，所述引导磁场产生装置为电磁线圈或永磁铁。5.根据权利要求4所述的径向结构连续波太赫兹波振荡器，其特征在于:电磁线圈在慢波结构与环状金属顶板构成的高频互作用区产生的沿径向磁场幅度在0.1Tesla到1.4Tesla 之间。6.根据权利要求1至5之任一权利要求所述的径向结构连续波太赫兹振荡器，其特征在于:所述电子束产生装置所产生的电子束电压范围在1.0kV至50kV之间，电子束的电流密度范围在5A/cm2至300A/cm2之间。7.根据权利要求6所述的径向结构连续波太赫兹振荡器，其特征在于:所述电子束产生装置为电子枪。8.根据权利要求7所述的径向结构连续波太赫兹振荡器，其特征在于:所述高频结构及输出波导的材质为铜。9.根据权利要求8所述的径向结构连续波太赫兹振荡器，其特征在于:电子束沿着轴向的宽度h2为0.1mm,电子束左边的位置距离慢波结构顶部的长度hi为0.5mm,电子束沿轴线方向的中心位置距环状金属顶板的长度为1.27_，外部电磁线圈8产生沿径向的均匀磁场为0.7Tesla ； 慢波结构的周期数目为40个，慢波结构中每一个周期的长度R2为0.12mm，慢波结构开槽的宽度R1为0.06mm，慢波结构开槽的深度L1为0.18mm，慢波结构31的顶部距离环状金属顶板的长度L2为1.92mm，慢波结构的底部距离对环状金属顶板的长度L3为2.0mm ; 过渡波导外筒沿轴线方向的长度L5为7.7mm，沿着径向方向的长度R3为3.9mm，过渡波导内筒沿轴线方向的长度L4为0.82mm，沿着径向方向的长度R4为0.6mm ； 同轴波导输出端口外筒的半径R6为1.0_，沿着轴线方向的长度L6为1.5mm,同轴波导输出端口内筒7的半径R5为0.2_，沿着轴线方向的长度L7为3.0_。10.根据权利要求1所述的径向结构连续波太赫兹振荡器，其特征在于:所述输出波导为同轴输出波导。
【专利摘要】本发明涉及一种径向结构连续波太赫兹振荡器，包括环状金属顶板、径向传输电子束、慢波结构、金属过渡波导内筒、金属过渡波导外筒、同轴输出波导和电磁线圈；径向传输电子束在沿着径向的均匀静磁场的引导下，通过与由环状金属顶板和慢波结构构成的高频互作用区发生相互作用，将电子束的动能转化为太赫兹频段的电磁波，最后径向传输电子束打到金属过渡波导内筒上被吸收，太赫兹频段电磁波通过由同轴波导传输出去。由于该器件采用径向结构，电子束的尺寸以及器件的整体结构尺寸变大，提高了器件的输出功率，降低了器件进行精细加工的难度。
【IPC分类】H01J23/24, H01J25/02
【公开号】CN105244248
【申请号】CN201510702916
【发明人】陈再高, 王建国, 王玥, 程国新
【申请人】西北核技术研究所
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月26日