[发明专利]太赫兹回旋管

说明书

技术领域

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

太赫兹(Terahertz，THz)辐射波是频率处在0.1THz-10THz(1THz＝10¹²Hz)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。

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。

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1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1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1THz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

(一)要解决的技术问题

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。

(二)技术方案

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；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。

(三)有益效果

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：

(1)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；

(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。

附图说明

图1为现有技术回旋管的结构示意图；

图2为本发明第一实施例太赫兹回旋管的结构示意图；

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；

图4为本发明第二实施例太赫兹回旋管的结构示意图。

【符号说明】

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

本发明提供了一种太赫兹回旋管，其互作用结构有别于常规的互作用结构(一般是圆柱型开放腔、同轴腔)，而是一种板状结构。这种板状互作用结构在X轴上是开路的，以方便电磁辐射能量横向提取；在z方向上板状结构两端截止。