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微波真空电子器件的发展与应用

微波学报 2022年第5期38卷 33-38页

作者：李晓峰王玉春邹雯婧南京三乐集团有限公司(国营七七二厂) 南京211800 南京三乐集团有限公司南京211800

根据真空电子器件的工作原理,其百年发展史可分为三个阶段:以静电控制的普通电子管阶段、以动态控制原理工作的微波真空电子器件阶段、基于相对论效应的新型器件阶段,每个阶段的代表管型在各自的应用领域都发挥了重要的作用。随着电磁... 详细信息

根据真空电子器件的工作原理,其百年发展史可分为三个阶段:以静电控制的普通电子管阶段、以动态控制原理工作的微波真空电子器件阶段、基于相对论效应的新型器件阶段,每个阶段的代表管型在各自的应用领域都发挥了重要的作用。随着电磁波谱的开发利用,微波真空电子器件的技术水平向高频率、高功率、高效率方向发展,推动着军用装备和工业应用的不断拓展,特别在航天领域有长足发展。本文综述微波真空电子器件在厘米波段、毫米波段和太赫兹波段技术发展和装备应用概况,探讨未来的发展方向。

关键词：微波管真空电子器件新型器件高功率高可靠高效率

真空电子器件二维粒子模拟GPU加速模拟研究

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真空电子器件二维粒子模拟GPU加速模拟研究

作者：赵红朋电子科技大学

学位级别：硕士

数值仿真技术在真空电子器件的研制方面一直起着关键性的作用,但随着各种新结构、新材料及新工艺的新型真空电子器件的急迫需求及快速发展,已有数值仿真技术的适用性遇到了越来越多的挑战。与此同时,随着计算机的高速发展,粒子模拟技术... 详细信息

数值仿真技术在真空电子器件的研制方面一直起着关键性的作用,但随着各种新结构、新材料及新工艺的新型真空电子器件的急迫需求及快速发展,已有数值仿真技术的适用性遇到了越来越多的挑战。与此同时,随着计算机的高速发展,粒子模拟技术因其特别适合于解决物理规律不是很清晰与数学上分析很困难的问题而越发显现出优势。但粒子模拟仿真非常消耗计算机资源和时间,对于复杂的真空电子器件的仿真过程,往往需要花费数十个小时甚至数周的时间,这极大地限制了粒子模拟技术的工程设计应用,不过随着算法能力的增强和计算机计算能力的不断提升,这一限制正逐渐被消除。GPU是一个异构的多处理器芯片,它拥有大规模并行的处理器核心,利用其进行并行计算可以大大缩短程序的运行时间。CUDA的出现使编程者无须掌握复杂的理论就能利用GPU进行并行编程,从而使GPU得到快速地发展。粒子模拟技术具有天然的可并行性,因此基于CUDA C/C++语言及其库函数对已有的粒子模拟程序进行GPU并行加速是显著提高其模拟效率的极其可行的途径之一。本论文基于真空电子器件应用,在x-y坐标系下进行了 2D3V电磁粒子模拟算法的推导、程序编制及验证,然后用GPU对程序进行了并行优化。所做的工作主要包括:1.对粒子模拟技术在真空电子器件研究中的重要性进行介绍,并对GPU的优良性能进行说明,接着对粒子模拟算法利用GPU进行并行的优势进行阐述;2.对GPU体系架构与CUDA编程进行了总结与概述;3.推导出x-y坐标系下的基于真空电子器件应用的2D3V电磁粒子模拟算法,主要包括:网格所属的电磁场的更新、宏粒子的速度位置的更新以及网格所属的电流密度的更新等;4.编制了2D3V电磁粒子模拟程序,模拟了两种注波互作用过程,并对模拟结果与粒子模拟软件MAGIC模拟的结果进行了对比,验证了编制程序的准确性;5.针对上述2D3V电磁粒子模拟程序,建立了 GPU加速算法,然后利用CUDA实现了程序的并行与优化,并对串并行结果进行对比验证,最后给出加速比。

关键词：真空电子器件粒子模拟 GPU 并行计算加速比

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太赫兹真空电子器件微加工技术及后处理方法

真空科学与技术学报 2013年第6期33卷 506-516页

作者：陆希成童长江王建国李小泽王光强李爽王雪锋西北核技术研究所西安710024 西安交通大学电信学院西安710049

太赫兹频段真空电子器件的尺寸很小,其加工精度和表面质量要求很高,需要采用微加工技术及其一些特殊的加工工艺。本文主要介绍了几种常用于制作太赫兹真空电子器件的微加工方法,主要讨论了微机械加工、微细电火花加工、LIG-A/UV-LIGA和D... 详细信息

太赫兹频段真空电子器件的尺寸很小,其加工精度和表面质量要求很高,需要采用微加工技术及其一些特殊的加工工艺。本文主要介绍了几种常用于制作太赫兹真空电子器件的微加工方法,主要讨论了微机械加工、微细电火花加工、LIG-A/UV-LIGA和DRIE等加工技术的特点及适用范围。为了提高器件的表面质量,讨论了清洗、净化及表面化学抛光技术等后处理技术。此外,太赫兹器件的设计结构特征也会限制微加工技术的选择,由此文中分析了几种常见太赫兹真空器件的特点及其可采用的加工方法和工艺。

关键词：太赫兹真空电子器件微加工技术表面抛光

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真空电子器件用新型银基钎料的研究

浙江冶金 2017年第2期 19-24页

作者：石磊周飞崔良杨学顺浙江省冶金研究院有限公司杭州310011 浙江省钎焊材料与技术重点实验室杭州310007

通过向Ag60Cu合金钎料中添加改性元素Sn和In,开发了一种可替代BAg72Cu银钎料用于真空电子器件钎焊的新型银基钎料。结果表明,添加4%(质量分数,下同)Sn和2%In的Ag60Cu合金钎料,不仅对无氧铜的铺展-润湿性能以及冶金结合性能都较好,而且填... 详细信息

通过向Ag60Cu合金钎料中添加改性元素Sn和In,开发了一种可替代BAg72Cu银钎料用于真空电子器件钎焊的新型银基钎料。结果表明,添加4%(质量分数,下同)Sn和2%In的Ag60Cu合金钎料,不仅对无氧铜的铺展-润湿性能以及冶金结合性能都较好,而且填缝-流动性能良好,其钎焊性能最接近于BAg72Cu银钎料;并且该钎料的加工成形性能尚可,不仅可以加工成片状钎料,还可以加工成丝状钎料,可直接用来替代BAg72Cu银钎料使用。

关键词：真空电子器件银基钎料 Ag60Cu Sn In

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真空电子器件常用金属焊接用钎焊料

热加工工艺 2010年第23期39卷 203-205页

作者：李银娥姜婷孙晓亮马光西北有色金属研究院陕西西安710016

真空电子器件是由多种材料(包括金属材料和非金属材料)通过焊接方法连接成为结构复杂的构件,尺寸精度要求高,所用钎焊料种类也较多,常用的钎焊料有银基、金基、铜基、钯基和一些活性钎料等。本文就其常用钎焊料进行了简要介绍。

关键词：钎焊钎焊料真空电子器件

低维碳基场发射真空电子器件的制备与性能研究

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低维碳基场发射真空电子器件的制备与性能研究

作者：吴翰华东师范大学

学位级别：硕士

场发射因其独特的冷阴极发射形式,并可广泛应用于平板显示、电子显微镜电子束源、X射线源等而受到了广泛关注。提升场发射性能的关键在于场发射阴极材料的选取和改性,其中,一维材料具有高的长径比、二维材料拥有丰富的尖锐边缘,这些优... 详细信息

场发射因其独特的冷阴极发射形式,并可广泛应用于平板显示、电子显微镜电子束源、X射线源等而受到了广泛关注。提升场发射性能的关键在于场发射阴极材料的选取和改性,其中,一维材料具有高的长径比、二维材料拥有丰富的尖锐边缘,这些优点使得低维材料被认为是最具有研究价值的阴极材料,而被广泛研究。本文首先研究了基于一维碳化硅及其复合材料的场发射性能,然后扩展到二维新型层状碳化钛的场发射性能研究,可具体为:(1)一维碳化硅与碳纳米管复合场发射阴极的制备与性能研究通过丝网印刷的方法制备了场发射阴极,运用胶带处理的方法对阴极表面进行处理。因为胶带粘性太大会带走大量场发射点,故对胶带进行预处理,研究了不同胶带类型和预处理次数的影响,并将最优次数用于后续的样品处理。由于碳化硅与基底黏附性差,故复合碳纳米管材料,研究不同复合比对场发射性能的影响。(2)一维碳化硅与导电聚合物复合场发射阴极的制备与性能研究通过循环伏安法在一维碳化硅纳米线上涂覆聚苯胺和聚吡咯涂层,该方法简便、可行并且能够控制涂层的厚度。与原始碳化硅相比,碳化硅/聚苯胺和碳化硅/聚吡咯的平均开启电场分别从1.84降至1.44和1.04 V/?m。碳化硅/聚吡咯的最低开启电场甚至大幅下降至0.95 V/μm,这表明通过沉积聚苯胺和聚吡咯,由于电导率的提高,改善了场发射性能。但是,随着沉积厚度的不断增加,电导率将达到饱和,而过厚的涂层会阻塞有效的场发射点,并降低阴极的有效场发射电流密度,从而导致场发射性能变差。故本文研究了电导率效应和厚度效应的协同作用,找到最优的厚度,并证明碳化硅/聚吡咯在真空场发射电子设备领域具有潜力。(3)二维碳化钛场发射阴极的制备与性能研究尽管TiCT已在诸如电存储设备的应用中得到了广泛的研究,但关于TiCT在场发射领域的报道很少。本文通过在室温下利用氢氟酸将TiAl C中的Al层刻蚀掉来制造二维TiCT MXene,并将其用作场发射器件的阴极。该器件具有较好的场发射性能,具有2.7 V/?m的低开启电场强度和出色的稳定性,远低于一维碳化钛纳米线(7.1 V/?m)和大多数其他二维阴极材料,例如Mo S和石墨烯等。通过我们的研究表明,由于刻蚀后扩大的层间距,其独特的手风琴结构具有均匀分布的尖锐边缘,一方面作为额外的场发射点,另一方面更大的层间距降低了场屏蔽效应。数值模拟的结果表明,尖锐边缘处的局域电场强度确实明显高于其他地方。换句话说,由于增加的层间间隔而暴露出更尖锐的边缘,这可以大大提高场发射性能,我们发现的边缘效应与以前的其他报道也吻合。因此,二维层状碳化钛可以应用于除能量存储和转换设备以外的真空电子设备领域中。

关键词：场发射碳化硅碳纳米管导电聚合物碳化钛真空电子器件

真空电子器件输出窗次级电子倍增效应研究进展

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太赫兹科学与电子信息学报 2022年第1期20卷 58-66页

作者：张雨婷崔万照中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室陕西西安710000

真空电子器件在毫米波和太赫兹波频段具有大功率的天然优势,可用于构建高效率、大功率的毫米波和太赫兹辐射源,对高功率微波技术及太赫兹技术的发展具有十分重要的意义。输出窗是真空电子器件的关键部件,输出窗击穿是器件失效的主要原... 详细信息

真空电子器件在毫米波和太赫兹波频段具有大功率的天然优势,可用于构建高效率、大功率的毫米波和太赫兹辐射源,对高功率微波技术及太赫兹技术的发展具有十分重要的意义。输出窗是真空电子器件的关键部件,输出窗击穿是器件失效的主要原因之一,而次级电子倍增效应被认为是输出窗击穿的主要原因。本文梳理了目前分米波及厘米波波段真空电子器件输出窗的研究现状,在此基础上梳理了这一领域未来研究的主要发展方向,以期为未来真空电子器件向更高功率和更高频率等级发展提供参考。

关键词：真空电子器件毫米波太赫兹输出窗次级电子倍增效应

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真空电子器件的粒子模拟方法

现代应用物理 2013年第3期4卷 251-262页

作者：王建国西北核技术研究所西安710024 西安交通大学电子与信息工程学院西安710049

简要介绍了真空电子器件辐射原理和数值模拟方法,给出了粒子模拟方法的研究进展。讨论了真空电子太赫兹源器件的特点及其对数值模拟方法的要求。给出了高功率微波源和太赫兹源器件的数值模拟算例。提出了用于真空电子源器件模拟的PIC方... 详细信息

简要介绍了真空电子器件辐射原理和数值模拟方法,给出了粒子模拟方法的研究进展。讨论了真空电子太赫兹源器件的特点及其对数值模拟方法的要求。给出了高功率微波源和太赫兹源器件的数值模拟算例。提出了用于真空电子源器件模拟的PIC方法的未来技术发展,包括动量能量守恒的粒子模拟方法、精确的几何和物理建模、阴极发射模型、有耗介质的处理和基于全局优化的器件设计方法等。

关键词：真空电子器件高功率微波太赫兹波 PIC方法

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真空电子器件在100GHz以上频域的应用

真空电子技术 2011年第5期24卷 50-53页

作者：廖复疆北京真空电子技术研究所北京100015

太赫兹(THz)技术发展受到特别的关注,本文重点讨论了真空电子器件在100GHz以上频率几个大气窗口的应用,100GHz和220GHz是未来10年可能形成装备的频率,应当重视这些频率真空电子器件的预先研究。

关键词：太赫兹大功率真空电子器件