[發(fā)明專(zhuān)利]基于多電子束與等離子體相互作用的太赫茲輻射產(chǎn)生方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110109421.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112952532B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊生鵬;宮玉彬;王少萌;王戰(zhàn)亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S1/02
• 分類(lèi)號(hào): H01S1/02;H05H1/24
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多電子束與等離子體相互作用的太赫茲輻射產(chǎn)生方法，先利用等離子體源電離中性氣體，在真空腔內(nèi)產(chǎn)生一定密度范圍的等離子體；再將多個(gè)(兩個(gè)或兩個(gè)以上)電子束以一定的發(fā)射夾角注入等離子體中，通過(guò)預(yù)先調(diào)節(jié)電子束之間的發(fā)射夾角，使多個(gè)電子束在等離子體內(nèi)部形成會(huì)聚點(diǎn)，當(dāng)多個(gè)電子束在等離子體內(nèi)部會(huì)聚到一點(diǎn)，將在此會(huì)聚點(diǎn)處激發(fā)等離子體波；最后等離子體波將引起電子束會(huì)聚點(diǎn)處的電子振蕩，從而激發(fā)頻率位于等離子體頻率及其倍頻的高功率太赫茲輻射。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁輻射技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于多電子束與等離子體相互作用的太赫茲輻射產(chǎn)生方法。

背景技術(shù)

太赫茲輻射指頻率位于0.1THz～10THz(1THz＝10¹²Hz)的電磁輻射。這一波段的電磁輻射在電磁波譜上占有特殊的位置，屬于經(jīng)典物理到量子物理、電子學(xué)到光子學(xué)的過(guò)渡區(qū)域。太赫茲輻射具有一些其它波段的電磁波不具備的物理性質(zhì)，如：高穿透性、低損傷性、超高帶寬、材料指紋譜特性等，在國(guó)防、工業(yè)、生命科學(xué)、物理學(xué)等眾多領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。

作為太赫茲輻射眾多應(yīng)用的基礎(chǔ)，太赫茲源具有重要的研究?jī)r(jià)值。近年來(lái)，一種新型的太赫茲源引起了人們的廣泛關(guān)注，這種太赫茲源基于電子束與等離子體的相互作用，稱(chēng)作“束—等離子體系統(tǒng)”。

現(xiàn)有的束—等離子體系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)采用一個(gè)相對(duì)論電子束穿過(guò)一個(gè)被磁場(chǎng)線圈磁化的等離子體柱。在此過(guò)程中，電子束將驅(qū)動(dòng)一個(gè)沿著電子束傳播的等離子體波，這個(gè)等離子體波在磁化等離子體中將與電磁波耦合，通過(guò)模式轉(zhuǎn)換的方式激發(fā)高功率太赫茲輻射。然而，目前這種方法仍然存在以下缺點(diǎn)：1、輻射機(jī)制依賴(lài)于強(qiáng)磁場(chǎng)(～T)以強(qiáng)流相對(duì)論電子束(電壓～MV，電流～kA)，因此輻射源體積龐大且造價(jià)高昂；2、電子束、等離子體與電磁波三者之間的互作用區(qū)域通常有數(shù)米長(zhǎng)，在此區(qū)域內(nèi)很難維持良好的等離子體均勻性，而不均勻的等離子體分布將擾亂輻射頻譜，使輻射相干性變差。3、輻射的方向性不可控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于多電子束與等離子體相互作用的太赫茲輻射產(chǎn)生方法，通過(guò)多電子束與等離子體相互作用的新物理機(jī)制，來(lái)解決現(xiàn)有束—等離子體系統(tǒng)太赫茲源體積大、造價(jià)高、頻譜雜亂、相干性和方向性差的缺點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于多電子束與等離子體相互作用的太赫茲輻射產(chǎn)生方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、利用等離子體源電離中性氣體，在真空腔內(nèi)產(chǎn)生一定密度范圍的等離子體；

(2)、預(yù)先調(diào)節(jié)每個(gè)電子束之間的發(fā)射夾角，使多個(gè)電子束在等離子體內(nèi)部形成會(huì)聚點(diǎn)；

(3)、多個(gè)電子束以預(yù)先調(diào)節(jié)的發(fā)射夾角注入等離子體中，每個(gè)電子束在其通過(guò)的路徑上激發(fā)等離子體波；

(4)、當(dāng)多個(gè)電子束在等離子體內(nèi)部會(huì)聚時(shí)，每個(gè)電子束激發(fā)的等離子體波將在會(huì)聚點(diǎn)處疊加形成一個(gè)振幅更強(qiáng)的等離子體波，這個(gè)等離子體波再反作用于電子束，使電子束會(huì)聚點(diǎn)發(fā)生電子振蕩；

(5)、電子振蕩激發(fā)頻率位于等離子體波頻率及其倍頻的高功率太赫茲輻射。

本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明基于多電子束與等離子體相互作用的太赫茲輻射產(chǎn)生方法，先利用等離子體源電離中性氣體，在真空腔內(nèi)產(chǎn)生一定密度范圍的等離子體；再將多個(gè)(兩個(gè)或兩個(gè)以上)電子束以一定的發(fā)射夾角注入等離子體中，通過(guò)預(yù)先調(diào)節(jié)電子束之間的發(fā)射夾角，使多個(gè)電子束在等離子體內(nèi)部形成會(huì)聚點(diǎn)，當(dāng)多個(gè)電子束在等離子體內(nèi)部會(huì)聚到一點(diǎn)，將在此會(huì)聚點(diǎn)處激發(fā)等離子體波；最后等離子體波將引起電子束會(huì)聚點(diǎn)處的電子振蕩，從而激發(fā)頻率位于等離子體頻率及其倍頻的高功率太赫茲輻射。

同時(shí)，本發(fā)明基于多電子束與等離子體相互作用的太赫茲輻射產(chǎn)生方法還具有以下有益效果：