真空电子技术2024,Issue(3) :10-15,21.DOI:10.16540/j.cnki.cn11-2485/tn.2024.03.03

超高次谐波太赫兹大回旋振荡管研究

Research on Ultra-high Harmonic Terahertz Gyrotrons with Large Orbit Beams

赵其祥 李兴 吕游 陆路聪 雷朝军 王峨锋 曾旭 冯进军
真空电子技术2024,Issue(3) :10-15,21.DOI:10.16540/j.cnki.cn11-2485/tn.2024.03.03

超高次谐波太赫兹大回旋振荡管研究

Research on Ultra-high Harmonic Terahertz Gyrotrons with Large Orbit Beams

赵其祥 1李兴 1吕游 1陆路聪 1雷朝军 2王峨锋 3曾旭 3冯进军3
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作者信息

  • 1. 桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004
  • 2. 中国人民警察大学警务装备技术学院,河北廊坊 065000
  • 3. 北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室,北京 100015
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摘要

大回旋电子注具有良好的模式选择特性,能有效抑制太赫兹回旋振荡管模式竞争,使得太赫兹回旋振荡管能稳定工作于高次谐波高阶模状态,大大降低工作磁场要求的同时增大了高频互作用电路尺寸,提高了功率容量,为实现大功率、高频率太赫兹波辐射提供了可能.论文基于超高次谐波大回旋振荡管注-波互作用理论研究,借助于三维粒子仿真软件,探讨了超高次谐波太赫兹大回旋振荡管注-波互作用物理过程、模式竞争等问题,优化设计了 464 GHz九次谐波太赫兹回旋振荡管,在电子注电压为250 kV,电流为4.5 A时,实现峰值输出功率为7.5 kW,为应用生物医学提供关键技术支持.

Abstract

The gyrotron with large orbit beams has good mode selection characteristics,which can ef-fectively suppress the mode competition of terahertz gyrotron oscillators.The characteristics enables the terahertz gyrotron oscillators to operate stably in high harmonic high order mode,greatly reducing the re-quirement of the applied magnetic field and increasing the size of high-frequency interaction circuits,im-proving power capacity,and providing the possibility of achieving high-power and high-frequency terahertz wave radiation.The theory of the beam wave interaction in ultra-high order harmonic gyrotron with large orbit beams is studied.With the help of three-dimensional particle simulation software,the physical process and mode competition of the beam wave interaction in ultra-high order terahertz gyrotron with large orbit beams are discussed.A ninth harmonic terahertz gyrotron with large orbit beams are optimized at the frequency of 464 GHz,achieving a peak output power of 7.5 kW at an electron beam voltage of 250 kV and a current of 4.5 A,which provides key technical support for applied biomedical applications.

关键词

太赫兹/超高次谐波/大回旋振荡管/高功率

Key words

Terahertz/Ultra-high harmonic/Gyrotron with large orbit beams/High power

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基金项目

国家自然科学基金(62361019)

国家自然科学基金(62001131)

中国人民警察大学重点项目(2019ZDGG001)

广西高校中青年教师能力提升项目(2021KY0211)

出版年

2024
真空电子技术
北京真空电子技术研究所

真空电子技术

影响因子:0.166
ISSN:1002-8935
参考文献量2
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