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应用于动态核极化核磁共振谱仪的263 GHz二次谐波回旋管理论设计

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太赫兹回旋管因其输出功率高和有一定频率调谐范围的特性,符合太赫兹波驱动的动态核极化(Dynamic Nuclear Polarization,DNP)核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)波谱技术对辐射源的要求.常规用于NMR的基波太赫兹回旋管需要相对较强的磁场,而二次谐波工作的回旋管可极大地降低对强磁场的依赖.本文提出了一种应用于动态核极化核磁共振谱仪的263 GHz二次谐波回旋管,并基于自洽非线性理论分析了回旋管的模式选择、模式竞争和注-波互作用,确定工作模式为TE3,3模.数值仿真结果表明注-波互作用效率为0.2％～28.7％,工作频带在263.71-263.75 GHz,符合增强核磁的太赫兹辐射源的要求.
Theory Design of a 263GHz Second Harmonic Gyrotron for Dynamic Nuclear Polarization Nuclear Magnetic Resonance Spectrometers
Characterized by high output power and a certain frequency-tuning range,terahertz gyrotron meets the requirements of radiation sources for dynamic nuclear polarization(DNP)nuclear magnetic reso-nance(NMR)spectroscopy.Conventional fundamental cyclotron harmonic terahertz gyrotrons used in NMR require relatively strong magnetic fields,whereas gyrotrons operating at the second cyclotron har-monic can greatly reduce the strength of the operating magnetic field.A 263 GHz second cyclotron har-monic gyrotron for DNP NMR spectrometers is proposed.The mode selection,mode competition,and beam-wave interaction of the gyrotron are analyzed based on the self-consistent nonlinear theory,and TE3,3 mode is chosen as the operating mode.Numerical simulation results show that the efficiency of beam-wave interaction ranges from 0.2％to 28.7％,and the frequency-tuning ranges from 263.71 GHz to 263.75 GHz,which can meet the requirements for enhanced NMR terahertz radiation sources.

GyrotronNuclear magnetic resonanceDynamic nuclear polarization263GHzSecond harmonic

朱承辉、宋韬、王维、张开春、刘頔威

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电子科技大学电子科学与工程学院,四川成都 611731

电子科技大学太赫兹技术教育部重点实验室,四川成都 611731

回旋管 核磁共振 动态核极化 263 GHz 二次谐波

国家自然科学基金项目国家自然科学基金项目国家自然科学基金项目国家自然科学基金项目四川省自然科学基金中央高校基本科研业务费专项中央高校基本科研业务费专项四川省博士后科学专项基金

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2024

10.16540/j.cnki.cn11-2485/tn.2024.03.06

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
年,卷(期)：2024.(3)