本發(fā)明屬于連續(xù)波太赫茲真空電子輻射源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工作在連續(xù)波狀態(tài)，能同時(shí)輻射兩個(gè)頻率均大于0.1太赫茲、輸出功率均大于1瓦的太赫茲波段的雙頻徑向連續(xù)波太赫茲斜注管。

背景技術(shù)：

近年來太赫茲技術(shù)得到了巨大發(fā)展，具有一定功率輸出的太赫茲源是太赫茲技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)?；谡婵针娮訉W(xué)的太赫茲源能產(chǎn)生較高的輸出功率，因此國(guó)內(nèi)外均大力開展真空電子學(xué)太赫茲源器件的研究，俄羅斯的應(yīng)用物理研究所開展了1THz回旋管的實(shí)驗(yàn)研究，產(chǎn)生了頻率為1.03THz、輸出功率為1kW的太赫茲脈沖信號(hào)，日本的福田大學(xué)開展了太赫茲波段連續(xù)波回旋管的實(shí)驗(yàn)研究。西北核技術(shù)研究所圍繞過模表面波振蕩器，在太赫茲波產(chǎn)生理論、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)方面也開展了大量的研究工作，在CKP1000和CKP3000加速器上實(shí)驗(yàn)得到了頻率為0.14THz的太赫茲波輸出，利用輻射遠(yuǎn)場(chǎng)功率密度積分法，實(shí)測(cè)功率分別達(dá)到約2.6MW和5MW，并且初步開展了0.14THz同軸結(jié)構(gòu)表面波振蕩器的理論研究工作。為了達(dá)到kW量級(jí)以上的輸出功率，現(xiàn)階段研制的回旋器件以及表面波振蕩器所需的外加引導(dǎo)磁場(chǎng)一般較大，需采用超導(dǎo)線圈產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)電子束的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行約束，導(dǎo)致所研制的太赫茲真空電子器件外部設(shè)備非常龐大，不利于太赫茲真空電子器件的廣泛應(yīng)用。

隨著太赫茲技術(shù)以及微納加工技術(shù)的發(fā)展，太赫茲真空電子器件的一個(gè)重要發(fā)展方向?yàn)橹行≥敵龉β侍掌澰雌骷难兄?，能用于醫(yī)學(xué)成像以及探測(cè)等研究領(lǐng)域。該類型太赫茲源所需要的電子束電壓較低、電子束密度較小。隨著器件工作電壓的降低以及電子束密度的減少，所需的外加約束磁場(chǎng)強(qiáng)度采用永磁體以及常溫的螺旋線圈也能達(dá)到，因此整個(gè)太赫茲源的外部設(shè)備得以簡(jiǎn)化，這對(duì)于器件的實(shí)用化具有非常重要的意義。由于真空電子器件的工作頻率達(dá)到太赫茲頻段時(shí)，器件橫截面的電尺寸變小，器件的加工精度較難得到保證，傳統(tǒng)的圓柱高頻結(jié)構(gòu)是在金屬圓柱內(nèi)部刻周期性的慢波結(jié)構(gòu)，當(dāng)器件工作頻率達(dá)到太赫茲波段時(shí)，槽的寬度以及深度達(dá)到微米量級(jí)，較難加工出滿足實(shí)驗(yàn)條件的高頻慢波結(jié)構(gòu)，采用過模形式的高頻結(jié)構(gòu)可以降低加工的難度，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致器件的工作模式較難得到控制；采用平板的慢波結(jié)構(gòu)能降低太赫茲真空電子器件加工難度，同時(shí)提高輸出功率。

采用徑向的高頻結(jié)構(gòu)能增加器件的尺寸，在平板結(jié)構(gòu)上加工周期性的慢波結(jié)構(gòu)相對(duì)比較容易，同時(shí)電子槍產(chǎn)生的電子束沿著徑向的反方向傳輸，電子束的電流密度自動(dòng)提高，有利于電子束在慢波結(jié)構(gòu)中激勵(lì)太赫茲頻段電磁波，其次電子槍與高頻結(jié)構(gòu)分離，因此能夠采用輔助磁場(chǎng)設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的電子槍。專利申請(qǐng)?zhí)枮?015107029166的發(fā)明專利“一種徑向結(jié)構(gòu)連續(xù)波太赫茲振蕩器”，該專利提出采用軸對(duì)稱的徑向慢波結(jié)構(gòu)以及軸對(duì)稱的徑向電子束產(chǎn)生頻率為0.1太赫茲以上的電磁波。該發(fā)明專利所提出的器件設(shè)計(jì)方案只能夠在工作頻率附近通過調(diào)節(jié)電子束電壓進(jìn)行頻率調(diào)諧，頻率的調(diào)諧范圍有限；同時(shí)隨著頻率的調(diào)諧，器件的工作性能會(huì)有一定程度的降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決在低電壓、低磁場(chǎng)的條件下，能同時(shí)輻射兩個(gè)頻率均大于0.1太赫茲、輸出功率均大于1瓦的太赫茲波，使得器件的整個(gè)工作頻率調(diào)諧范圍得到了拓寬的雙頻徑向連續(xù)波太赫茲斜注管。

本發(fā)明的基本原理是：

外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生沿著徑向以及軸向的靜磁場(chǎng)，兩個(gè)扇形電子束在靜磁場(chǎng)的引導(dǎo)下，沿著徑向的反方向傳輸，并分別與兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)不同的扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)相互作用，將兩個(gè)扇形電子束的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為兩個(gè)不同頻率的電磁波能量，產(chǎn)生的兩個(gè)頻率的電磁波通過同軸輸出波導(dǎo)輻射出去，由于該器件采用了兩個(gè)參數(shù)不同的扇形電子束以及兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)不相同的扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)，因此可以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率的太赫茲波，扇形電子束在傳輸?shù)倪^程中不斷靠近扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)，提高了扇形電子束的能量轉(zhuǎn)換效率；同時(shí)兩個(gè)扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)在金屬平板上加工，降低了器件進(jìn)行微納加工的難度；采用該斜注管能夠同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率均大于0.1太赫茲、輸出功率均大于1瓦的太赫茲頻段電磁波輸出。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種雙頻徑向連續(xù)波太赫茲斜注管，包括外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置、電子束產(chǎn)生裝置以及同軸輸出波導(dǎo)；外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生沿著徑向以及軸向的靜磁場(chǎng)；所述同軸輸出波導(dǎo)包括同軸輸出波導(dǎo)內(nèi)筒和同軸輸出波導(dǎo)外筒；

其改進(jìn)之處是：所述電子束產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生一個(gè)左扇形電子束和右扇形電子束；

還包括軸對(duì)稱金屬底板、軸對(duì)稱金屬頂板以及軸對(duì)稱收集極；軸對(duì)稱收集極安裝在軸對(duì)稱金屬底板和軸對(duì)稱金屬頂板之間，并且軸對(duì)稱收集極位于軸對(duì)稱金屬底板和軸對(duì)稱金屬頂板的中心處；

所述同軸輸出波導(dǎo)外筒與軸對(duì)稱金屬頂板沿著徑向的外邊緣相連接且與軸對(duì)稱金屬頂板垂直；所述同軸輸出波導(dǎo)內(nèi)筒與軸對(duì)稱金屬底板沿著徑向的外邊緣相連接且與軸對(duì)稱金屬底板垂直；

軸對(duì)稱收集極將軸對(duì)稱金屬頂板與軸對(duì)稱金屬底板之間的間隙分成左徑向束波通道和右徑向束波通道；所述左徑向束波通道和右徑向束波通道兩個(gè)相互獨(dú)立；同軸輸出波導(dǎo)內(nèi)筒與同軸輸出波導(dǎo)外筒之間的間隙為軸向束波通道；左徑向束波通道和右徑向束波通道分別與軸向束波通道連通；

軸對(duì)稱金屬底板在靠近軸對(duì)稱金屬頂板的面上設(shè)置有扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)；所述扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)被軸對(duì)稱收集極分成了結(jié)構(gòu)參數(shù)不同左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)以及右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)；左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)與相對(duì)設(shè)置的軸對(duì)稱金屬頂板構(gòu)成了左扇形高頻結(jié)構(gòu)；

右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)與相對(duì)設(shè)置的軸對(duì)稱金屬頂板構(gòu)成了右扇形高頻結(jié)構(gòu)；

同軸輸出波導(dǎo)外筒筒壁上以軸對(duì)稱收集極為中心軸對(duì)稱開設(shè)有兩個(gè)電子束入射口；

電子束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的左扇形電子束和右扇形電子束在外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的外部磁場(chǎng)的引導(dǎo)下分別從兩個(gè)扇形電子束入射口進(jìn)入左徑向束波通道和右徑向束波通道；左扇形電子束和右扇形電子束被軸對(duì)稱收集極后一部分扇形電子束被吸收，一部分打到扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)表面被吸收。

需要說明的是：左扇形高頻結(jié)構(gòu)和右扇形高頻結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生頻率大于0.1太赫茲、輸出功率大于1瓦的太赫茲頻段電磁波

兩個(gè)電子束入射口為均為弧形；弧形所對(duì)應(yīng)的角度大小為0°至360°；所述左扇形電子束和右扇形電子束的起止角度范圍與兩個(gè)電子束入射口弧形大小相適配。即就是說，當(dāng)左扇形電子束的電子束入射口所對(duì)應(yīng)的弧度為10°，那么左扇形電子束的起止角度就是10°；同理，當(dāng)右扇形電子束的電子束入射口所對(duì)應(yīng)的弧度為330°，那么右扇形電子束的起止角度就是330°。

上述左扇形電子束與左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)均為扇形結(jié)構(gòu)；所對(duì)應(yīng)的張角的起止角度相同；右扇形電子束與右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)均為扇形結(jié)構(gòu)；所對(duì)應(yīng)的張角的起止角度相同。

上述外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置在扇形高頻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的徑向磁場(chǎng)的幅值在0.1Tesla到1.4Tesla之間，軸向磁場(chǎng)的幅值在-0.01Tesla到0Tesla之間。

上述左扇形電子束和右扇形電子束的電壓范圍均在1.0kV至50kV之間，電流密度范圍均在5A/cm²至300A/cm²之間。電子束產(chǎn)生裝置為電子槍。

具體的來說，左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)中每一個(gè)周期的長(zhǎng)度范圍為0.02mm到4.0mm之間，慢波結(jié)構(gòu)開槽的寬度范圍為0.01mm到3.0mm之間，慢波結(jié)構(gòu)開槽的深度范圍為0.02mm到4.0mm之間，左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)的頂部距軸對(duì)稱金屬頂板的長(zhǎng)度范圍為0.1mm到10mm之間；

右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)中每一個(gè)周期的長(zhǎng)度范圍為0.02mm到4.0mm之間，慢波結(jié)構(gòu)開槽的寬度范圍為0.01mm到3.0mm之間，慢波結(jié)構(gòu)開槽的深度范圍為0.02mm到4.0mm之間，右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)的頂部距軸對(duì)稱金屬頂板的長(zhǎng)度范圍為0.1mm到10.0mm之間。

本發(fā)明具有的技術(shù)效果如下：

1、本發(fā)明采用熱陰極產(chǎn)生兩個(gè)沿著徑向反方向傳輸?shù)纳刃坞娮邮?，與沿著徑向的扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)發(fā)生非線性相互作用，將扇形電子束的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為太赫茲頻段的電磁波能量，該器件能同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率均大于0.1太赫茲、輸出功率均大于1瓦的電磁波。

2、本發(fā)明采用兩個(gè)扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)以及兩個(gè)扇形電子束，能夠同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率的太赫茲頻段電磁波，使得器件的整個(gè)工作頻率調(diào)諧范圍得到了拓寬。

3、本發(fā)明采用的外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置不僅能夠產(chǎn)生沿著徑向的引導(dǎo)磁場(chǎng)，并且還能夠產(chǎn)生沿著軸向的引導(dǎo)磁場(chǎng)，兩個(gè)扇形電子束在沿著徑向反方向傳輸?shù)倪^程中，不斷的靠近扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了扇形電子束與扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)的耦合系數(shù)，從而能提高器件的輸出功率。

4、本發(fā)明采用兩個(gè)扇形電子束沿著徑向反方向傳輸，在扇形電子束傳輸?shù)倪^程中，扇形電子束的密度不斷自動(dòng)增加，從而克服扇形電子束的密度較低時(shí)斜注管無(wú)法輸出電磁波的缺點(diǎn)，同時(shí)可以單獨(dú)的調(diào)節(jié)每一個(gè)扇形電子束的工作電壓，獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)頻率的快速調(diào)諧。

5、本發(fā)明采用沿著兩個(gè)徑向反方向傳輸?shù)纳刃坞娮邮瑹彡帢O的兩個(gè)電子槍位于慢波結(jié)構(gòu)的外部，可以獨(dú)立的的進(jìn)行設(shè)計(jì)，方便電子槍結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及整個(gè)器件的組裝。

6、本發(fā)明所采用的兩個(gè)扇形電子束的電壓均不高于50kV，低的工作電壓能夠減小斜注管所需初級(jí)電壓源的體積，有利于本發(fā)明的廣泛使用。

7、本發(fā)明所采用的外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)的幅值小于1.4Tesla，該引導(dǎo)磁場(chǎng)的幅值較小，采用普通的線圈或永磁鐵就能實(shí)現(xiàn)，從而克服產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)所需龐大外部設(shè)備的問題。

8、本發(fā)明的扇形電子束從同軸輸出波導(dǎo)的外筒筒壁輸入至扇形高頻結(jié)構(gòu)內(nèi)，同軸輸出波導(dǎo)的橫截面增加，使得輸出結(jié)構(gòu)的功率容量提高，具有更大的設(shè)計(jì)空間，有利于器件的散熱以及輔助磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)。

9、本發(fā)明提出的低電壓徑向斜注管還可以用于同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)其它頻率的太赫茲斜注管的研制。

附圖說明

圖1A為本發(fā)明在x-z平面的剖面示意圖；

圖1B為本發(fā)明在y-z平面的剖面示意圖；

圖1C為本發(fā)明在x-y平面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2A為本發(fā)明左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2B為本發(fā)明左扇形電子束的寬度及位置示意圖；

圖3A為本發(fā)明右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3B為本發(fā)明右扇形電子束的寬度及位置示意圖；

圖4為本發(fā)明同軸輸出波導(dǎo)示意圖；

圖5A為本發(fā)明以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率為0.305太赫茲與0.34太赫茲電磁波的雙頻徑向連續(xù)波太赫茲斜注管為實(shí)施例所產(chǎn)生的0.305太赫茲電磁波的頻譜圖；

圖5B為本發(fā)明以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率為0.305太赫茲與0.34太赫茲電磁波的雙頻徑向連續(xù)波太赫茲斜注管為實(shí)施例所產(chǎn)生的0.305太赫茲電磁波的輸出功率圖；

圖6A為本發(fā)明以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率為0.305太赫茲與0.34太赫茲電磁波的雙頻徑向連續(xù)波太赫茲斜注管為實(shí)施例所產(chǎn)生0.34太赫茲電磁波的頻譜圖；

圖6B為本發(fā)明以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率為0.305太赫茲與0.34太赫茲電磁波的雙頻徑向連續(xù)波太赫茲斜注管為實(shí)施例所產(chǎn)生的0.34太赫茲電磁波的輸出功率圖。

附圖標(biāo)記如下：

1、左扇形電子束A；2、右扇形電子束B；3、左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A；4、右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B；5、軸對(duì)稱金屬頂板；6、同軸輸出波導(dǎo)內(nèi)筒；7、同軸輸出波導(dǎo)外筒；8、外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置；9、軸對(duì)稱金屬底板；10、軸對(duì)稱收集極。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種低電壓情況下能同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率電磁波的雙頻徑向連續(xù)波太赫茲斜注管，在器件采用兩個(gè)沿著徑向反方向傳輸?shù)纳刃坞娮邮约皟蓚€(gè)不同尺寸的扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)，器件能夠在太赫茲波段以連續(xù)波工作狀態(tài)同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率均大于0.1太赫茲、輸出功率大于1瓦的電磁波。

下面本發(fā)明以同時(shí)產(chǎn)生0.305太赫茲和0.34太赫茲電磁波為實(shí)施例，對(duì)該本發(fā)明進(jìn)行詳述：

該器件能夠在徑向引導(dǎo)磁場(chǎng)幅值為0.6Tesla、軸向引導(dǎo)磁場(chǎng)幅值為負(fù)0.002Tesla時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生0.305太赫茲和0.34太赫茲的電磁波，這兩個(gè)頻率電磁波的輸出功率分別為9.1瓦和23.8瓦。

如圖1A-1C所示，該器件由左扇形電子束A1、右扇形電子束B2、左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3、右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4、軸對(duì)稱金屬頂板5、同軸輸出波導(dǎo)內(nèi)筒6、同軸輸出波導(dǎo)外筒7、外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置8、軸對(duì)稱金屬底板9和軸對(duì)稱收集極10組成；所有金屬材料的材質(zhì)均為電導(dǎo)率較高的銅，所引入的歐姆損耗較小。

左扇形電子束A1與左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3呈扇形分布，所對(duì)應(yīng)的角度范圍均從120度到240度，左扇形電子束A1在外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置8所產(chǎn)生的徑向以及軸向靜磁場(chǎng)的引導(dǎo)下，在沿著徑向反方向傳輸?shù)倪^程中，不斷的靠近左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3，與左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3與軸對(duì)稱金屬頂板5構(gòu)成的扇形高頻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相互作用，將左扇形電子束A1的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電磁波的能量，產(chǎn)生0.305太赫茲的電磁波，通過同軸輸出波導(dǎo)內(nèi)筒6與同軸輸出波導(dǎo)外筒7構(gòu)成的軸向束波通道輸出；左扇形電子束A1的部分電子束打到扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3上吸收，其余的電子束打到軸對(duì)稱收集極10上被吸收。

右扇形電子束B2與右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4呈扇形分布，所對(duì)應(yīng)的角度范圍均從負(fù)60度到60度，右扇形電子束B2在外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置8產(chǎn)生的軸向以及徑向磁場(chǎng)的引導(dǎo)下，在沿著徑向反方向傳輸?shù)倪^程中，不斷靠近右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4，與右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4與軸對(duì)稱金屬頂板5所構(gòu)成扇形高頻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相互作用，將右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電磁波的能量，產(chǎn)生0.34太赫茲的電磁波，通過同軸輸出波導(dǎo)內(nèi)筒6與同軸輸出波導(dǎo)外筒7構(gòu)成的軸向束波通道輸出；右扇形電子束B2的部分電子束打到右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4上吸收，其余的電子束打到軸對(duì)稱收集極10上被吸收。軸對(duì)稱金屬底板9是一塊軸對(duì)稱的平板金屬結(jié)構(gòu)，左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3和右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4通過微納加工技術(shù)在軸對(duì)稱金屬底板9的上表面制造。

如圖2A所示，該左扇形高頻結(jié)構(gòu)包括左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3以及軸對(duì)稱金屬頂板5，左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3的周期數(shù)目為60個(gè)，左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3中每一個(gè)周期的長(zhǎng)度R2為0.1mm，慢波結(jié)構(gòu)開槽的寬度R1為0.06mm，慢波結(jié)構(gòu)開槽的深度L2為0.2mm，扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3的頂部距軸對(duì)稱金屬頂板5的長(zhǎng)度L1為0.42mm。

圖2B所示，左扇形電子束A1的電流密度為16.8A/cm²，能量為5千電子伏，左扇形電子束A1的寬度h2為0.1mm，電子束底部位置距左扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)A3頂部的長(zhǎng)度h1為0.01mm，在該高頻互作用區(qū)外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置8產(chǎn)生沿著徑向磁場(chǎng)的幅值為0.6Tesla，沿著軸向的磁場(chǎng)幅值為負(fù)0.002Tesla。

圖3A所示，右扇形高頻結(jié)構(gòu)包括右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4以及軸對(duì)稱金屬頂板5，右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4的周期數(shù)目為60個(gè)，右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4中每一個(gè)周期的長(zhǎng)度R4為0.1mm，慢波結(jié)構(gòu)開槽的寬度R3為0.06mm，慢波結(jié)構(gòu)開槽的深度L4為0.18mm，右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4的頂部距軸對(duì)稱金屬頂板5的長(zhǎng)度L3為0.42mm。

圖3B所示，右扇形電子束B2的電流密度為16.8A/cm²，能量為7千電子伏，右扇形電子束B2的寬度h4為0.1mm，電子束底部位置距右扇形金屬平板慢波結(jié)構(gòu)B4頂部的長(zhǎng)度h3為0.01mm，在該高頻互作用區(qū)外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置8產(chǎn)生沿著徑向磁場(chǎng)的幅值為0.6Tesla，沿著軸向磁場(chǎng)的幅值為負(fù)0.002Tesla。

圖4為本發(fā)明的同軸輸出波導(dǎo)的示意圖。軸對(duì)稱金屬底板9距軸對(duì)稱金屬頂板5的長(zhǎng)度L5為0.42mm，并且軸對(duì)稱金屬底板9與同軸輸出波導(dǎo)內(nèi)筒6連接，同軸輸出波導(dǎo)內(nèi)筒6的長(zhǎng)度L6為1.08mm，距對(duì)稱軸的長(zhǎng)度R5為9.0mm；同軸輸出波導(dǎo)外筒7與軸對(duì)稱金屬頂板5連接，且同軸輸出波導(dǎo)外筒7沿著軸線方向的長(zhǎng)度L7為1.5mm，距對(duì)稱軸的長(zhǎng)度R6為9.5mm

圖5-6為采用粒子模擬軟件仿真的本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算結(jié)果，本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算模型如圖1A-1C所示，圖5A表明本發(fā)明實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生頻率為0.305太赫茲的電磁波，圖5B表明本發(fā)明實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的0.305太赫茲電磁波的輸出功率為9.1瓦；圖6A表明本發(fā)明實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生頻率為0.34太赫茲的電磁波，圖6B表明本發(fā)明實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的0.34太赫茲電磁波的輸出功率為23.8瓦。