太赫兹回旋管的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种太赫兹回旋管。该太赫兹回旋管包括：电子枪阴极；导引磁场，设置于所述带状电子注传输空间的外围；板状互作用结构，设置于所述导引磁场的内侧，为横向板状结构，其垂直于z轴方向的两侧开口；以及收集极，与带状电子枪的阴极相对设置；其中，所述电子枪阴极产生x轴方向的带状电子注，该带状电子注在所述导引磁场所产生的z轴方向磁场的作用下，沿z轴方向传输；该带状电子注在所述板状互作用结构中实现注-波互作用，产生THz电磁辐射，并从所述板状互作用结构的两侧开口向外辐射。本发明采用开放式板状互作用结构，不仅互作用结构尺寸可以增大，而且还可以兼顾带状注电子枪的优点，从而使太赫兹回旋管的输出功率大大增加。
【专利说明】太赫兹回旋管
【技术领域】
[0001]本发明涉及太赫兹(THz)源【技术领域】，尤其涉及一种太赫兹回旋管。
【背景技术】
[0002]太赫兹(Terahertz，THz)辐射波是频率处在0.1THz-lOTHz (ITHz = IO12Hz)之间的电磁波，位于发展相对成熟的微波毫米波与远红外光波之间，其独特的波长特性使得该波段在生物、环境、化学、医疗等民用领域和高精度雷达、探测等军事领域有重要的应用价值，THz技术也成为研究的热点，目前最大的困难是THz辐射源功率太低，难以满足要求。因此寻求有效方法、探索新机理发展高性能的THz波辐射源是十分必要的，对促进THz波在军事和民用两方面的应用具有重要的战略意义。
[0003]电子回旋脉塞是基于相对论效应，经由在静磁场中回旋的电子注所产生的受激辐射现象。基于电子回旋脉射原理发展的回旋管，利用电子在磁场中回旋频率的变化以及电子的相对论质量效应产生相对论角向群聚，实现电子与电磁波的能量交换，从而在毫米波段产生高功率电磁波辐射，可广泛应用在等离子体加热、先进雷达、粒子加速、材料处理、太空碎片探测等方面。
[0004]图1为现有技术基于电子回旋脉塞原理的回旋管的结构示意图。如图1所示，电子枪阴极I产生的回旋电子注5，在磁场系统6导引下在互作用高频结构即谐振腔2相互作用产生毫米波，并由于电子枪阴极I相对设置的输出窗3输出，作用后的电子注被电子注传播方向两侧的收集极4收集。该器件的特点是由噪声起振产生毫米波，工作频率与磁感应强度和高频结构参数有关，优点是不需要外加激励信号，能够在毫米波产生高功率输出。然而，如图1所示的回旋管在ITHz输出功率在几个kW量级，远远不能满足应用的需要。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]鉴于上述技术问题，本发明提供了一种太赫兹回旋管，以提高电子管在THz波段的输出功率。
[0007]( 二)技术方案
[0008]根据本发明的一个方面，提供了 一种太赫兹回旋管。该太赫兹回旋管包括:电子枪阴极；导引磁场，设置于所述带状电子注传输空间的外围；板状互作用结构，设置于所述导引磁场的内侧，为横向板状结构，其垂直于ζ轴方向的两侧开口 ；以及收集极，与带状电子枪的阴极相对设置；其中，所述电子枪阴极产生沿X轴方向延伸的带状电子注，该带状电子注在所述导引磁场所产生的ζ轴方向磁场的作用下，沿ζ轴方向传输；该带状电子注在所述板状互作用结构中实现注-波互作用，产生THz电磁辐射，并从所述板状互作用结构的两侧开口向外辐射；进行注-波互作用后的带状电子注被所述收集极(4)收集俘获。
[0009](三)有益效果
[0010]从上述技术方案可以看出，本发明太赫兹回旋管具有以下有益效果:[0011](I)采用开放式板状互作用结构，不仅互作用结构尺寸可以增大，而且还可以兼顾带状注电子枪的优点，从而使太赫兹回旋管的输出功率大大增加；
[0012](2)在平板结构互作电路前增加了输入结构，该输入结构可以对电子束进行预调制，还可进行模式选择，使工作模式通过，抑制竞争模式，使它不起振，从而使太赫兹回旋管的输出功率进一步增大。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为现有技术回旋管的结构示意图；
[0014]图2为本发明第一实施例太赫兹回旋管的结构示意图；
[0015]图3为图2所示太赫兹回旋管中高频互作用结构的示意图；
[0016]图4为本发明第二实施例太赫兹回旋管的结构示意图。
[0017]【符号说明】
[0018]
[0019]
【权利要求】
1.一种太赫兹回旋管，其特征在于，包括: 电子枪阴极⑴； 导引磁场(6)，设置于所述带状电子注传输空间的外围； 板状互作用结构(9)，设置于所述导引磁场的内侧，为横向板状结构，其垂直于z轴方向的两侧开口 ；以及 收集极(4)，与带状电子枪的阴极相对设置； 其中，所述电子枪阴极(I)产生沿X轴方向延伸的带状电子注，该带状电子注在所述导引磁场(6)所产生的z轴方向磁场的作用下,沿z轴方向传输；该带状电子注在所述板状互作用结构(9)中实现注-波互作用，产生THz电磁辐射，并从所述板状互作用结构(9)的两侧开口向外辐射；进行注-波互作用后的带状电子注被所述收集极(4)收集俘获。
2.根据权利要求1所述的太赫兹回旋管，其特征在于，所述板状互作用结构(9)包括相对设置的两板状物，该板状物的材料为金属材料。
3.根据权利要求2所述的太赫兹回旋管，其特征在于，所述板状物为平板或z方向渐变结构。
4.根据权利要求3所述的太赫兹回旋管，其特征在于，两所述平板的间距d满足:
0.5 λ ≤ d ≤ 50 λ 其中，λ为工作模式THz波的波长。
5.根据权利要求3所述的太赫兹回旋管，其特征在于，所述板状物为ζ方向渐变结构，包括: 中间本体部，为一平板；以及 前缓冲部，连接于所述中间本体部沿ζ方向的前端，为朝向内侧的平板； 两板状物的所述前缓冲部沿Z方向前端的间距d满足:0.5 λ≤d≤50λ，其中，λ为工作模式THz波的波长。
6.根据权利要求5所述的太赫兹回旋管，其特征在于，所述板状物还包括: 后缓冲部，连接于所述中间本体部沿ζ方向的后端，为朝向内侧的平板。
7.根据权利要求6所述的太赫兹回旋管，其特征在于，所述中间本体部、前缓冲部和后缓冲部为一整块平板经弯折而形成。
8.根据权利要求6所述的太赫兹回旋管，其特征在于，所述前/后缓冲部与所述中间本体部焊接固定。
9.根据权利要求2所述的太赫兹回旋管，其特征在于，所述金属材料为无氧铜或不锈钢。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的太赫兹回旋管，其特征在于，还包括: 输入结构(10)，对电子枪阴极(1)发射的带状电子注的相位进行调制，使该带状电子注的相位处于输出THz波的减速相位。
【文档编号】H01J25/02GK103632908SQ201310344026
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】徐寿喜, 张世昌, 耿志辉, 顾伟, 粟亦农, 刘高峰 申请人:中国科学院电子学研究所