太赫兹真空电子器件用场发射阴极技术分析

本文阐述了太赫兹真空电子器件对阴极电子源的需求条件,分析了在该器件中应用场发射阴极的可能性。介绍了当前两种主要场发射阴极,即金属薄膜场发射阴极和碳纳米管场发射阴极的国内外发展情况,指出了它们各自的优势以及实际应用中存在的障碍,并提出了相应的解决途径。试验和分析结果表明,场发射阴极具有很好的太赫兹真空电子器件应用前景。     

折叠波导慢波结构太赫兹真空器件研究

简要介绍了利用折叠波导慢波结构的太赫兹真空辐射源的发展现状,重点对折叠波导慢波结构的特点进行了研究,并利用这种慢波结构开展了W、D波段行波管,W波段和650GHz返波振荡器,560GHz反馈振荡放大器的设计、计算和模拟优化,分别得到了较好的结果,并实际研制出W波段连续波行波管,输出功率达到8W。对太赫兹真空辐射源的部件技术、微细加工技术进行了研究和分析。     

基于改进谱减法的工地语音增强方法

语音增强是一种旨在改善语音信号质量和可听性的技术,广泛应用于电话通信、语音识别、语音合成等领域,其通过降低噪声、提高语音清晰度等方式来改进语音信号。在工地施工环境下,各种非稳态噪声会导致工地通信语音质量降低,大大增加了语音通信和识别的难度。传统谱减法算法相对简单,应用范围广泛,能有效降低噪声带来的影响。但在对工地施工环境下的语音进行信号增强时,由于无语音段噪声的频谱分布在不停地发生变化,无法准确估算出其平均功率谱,所以会出现估计的噪声功率谱过大的情况,导致波形相减产生的幅度谱出现负值。如果直接将负值置为零,会过度减少信号的能量,使信号的部分信息丢失或失真,出现波形中断的情况。为了解决这一问题,通过对传统谱减法进行改进,增加谱值下限因子,在不出现波形中断的情况下解决幅度谱为负值的问题,并进一步引入平滑机制来避免谱值下限因子可能导致的波形不连续现象的发生。实验结果表明：改进谱减法在处理五种不同信噪比的带噪语音时,不仅解决了幅度谱为负值的问题,而且输出结果的信噪比与带噪语音相比,平均增加了8.43 dB;相较于传统谱减法输出结果的信噪比,平均增加了2.15 d B,并且当带噪语音的信噪比处于...     

太赫兹真空电子器件用场发射阴极技术分析

本文阐述了太赫兹真空电子器件对阴极电子源的需求条件,分析了在该器件中应用场发射阴极的可能性。介绍 了当前两种主要场发射阴极,即金属薄膜场发射阴极和碳纳米管场发射阴极的国内外发展情况,指出了它们各自的优势 以及实际应用中存在的障碍,并提出了相应的解决途径。试验和分析结果表明,场发射阴极具有很好的太赫兹真空电子 器件应用前景。     

敷ZrC的Mo Spindt阵列阴极的发射性能

对Spin＆阵列阴极表面涂敷ZrC薄膜后的发射性能进行了研究。本实验采用原位沉积的方法实现ZrC薄膜的涂敷，所谓原位沉积就是在沉积完Mo尖锥后，立刻沉积ZrC薄膜，其中，ZrC厚度为5～10nm。涂敷ZrC薄膜后的Spindt阵列阴极（ZrC FEA）在相同条件下与Mo阵列相比呈现出良好的发射性能，如相同栅极电压下的发射电流密度升高，开启电压降低。为清洁和光滑发射体表面，本实验在测试前对ZrC FEA进行了场解吸附处理，并比较了ZrC FEA在处理前后发射性能的变化。     

Spindt阴极金属颗粒粘附失效分析

Spindt型场发射阴极,在初期老炼过程中容易失效,其表现为发射尖锥和栅极间短路、漏电,或是真空电弧损伤。引起Spindt阴极失效的一个主要原因,分析认为是存在于发射尖锥表面、栅极边缘以及承载尖锥的二氧化硅空腔中的金属颗粒附着。这些金属颗粒,产生于双向沉积制作发射尖锥过程中,它们在牺牲层剥离时脱落,并且没有在随后的纯水清洗过程中得到有效去除。这些金属颗粒的存在,即便没有导致初期阴极失效,也可能成为阴极大电流应用,如微波真空功率器件应用的潜在障碍。研究中提出了在常规清洗工艺中引入超声波清洗和兆声波清洗,初步试验研究表明,振动频率28 k Hz的超声波清洗,容易造成阴极损伤,并且对微小颗粒的去除效果不好,而频率1 MHz的兆声波清洗,则可近似无损地将阴极失效率大幅降低。     

340 GHz太赫兹返波振荡器

介绍太赫兹返波振荡器的发展,重点对340 GHz返波振荡器的设计、模拟和微细加工等研究工作进行了详细介绍。采用平行流电子枪、均匀永磁聚焦系统和折叠波导慢波结构来实现340 GHz返波振荡器,计算和模拟结果表明,当调谐电压14 kV~16.2 kV,工作电流8 mA时,在337 GHz~347 GHz的频率范围内可得到10 mW输出功率。高频结构加工采用UV LIGA技术,已经加工出高频结构样品,并对真空环境应用做了研究,以保证较小的表面粗糙度,减小高频率情况下的射频损耗。     

Spindt阴极制作中剥离层的研究

在Spindt场发射阴极制作工艺流程中,剥离层对于形成良好的发射尖锥形状至关重要,同时它也是实现阴极阵列中尖锥均匀性的关键因素.本文研究了几种常用的剥离层材料包括金属铜,Al2O3以及水溶性的NaCl和NA2CO3.实验表明NaCl和Na2CO3用作剥离层,可以被去离子水迅速、容易地去除,并同时实现很好的腐蚀选择性.但用这些水溶性材料得到的发射尖锥形状不很规则且表面粗糙,由此也会带来整个阴极阵列上尖锥的不均匀性.使用Al2O3作为剥离层则较为理想,可以得到光滑的栅极收口和很好的尖锥阵列.但传统用来腐蚀Al2O3的热H3PO4,对于加热制作的Al2O3剥离层腐蚀较为困难.尝试了使用基于NaOH的腐蚀液来剥离加热Al2O3层,通过严格的工艺参数控制,如腐蚀液浓度和刻蚀时间,可以制作出质量较好尖锥发射体阵列.     

220 GHz折叠波导行波管慢波结构的损耗研究

在太赫兹频段,折叠波导慢波结构的损耗很大,因此需要在设计220 GHz折叠波导行波管慢波结构时进行深入研究。首先通过软件仿真的方法预测了慢波结构的S参数,然后利用紫外光刻、电镀和微铸模成型(UV-LIGA)工艺制作了慢波结构样品并进行测量。测量结果表明,该样品在220 GHz时衰减系数约为240 dB/m,与仿真结果符合较好。显微照片显示,该样品产生了形变,造成高频段2种结果存在差异。     

太赫兹真空器件中的微加工技术和微封装技术

当工作频率升高至太赫兹频段时,真空器件的结构尺寸缩小至毫米级甚至微米级.传统的精密加工方法已经不能满足要求,这就要求采用新的加工技术即微细加工技术以保证很高的尺寸精度和表面光洁度.本文介绍了三种主要的微细加工技术,LIGA、UV(紫外)LIGA和深反应离子刻蚀,阐述了这三种加工技术的工艺流程、特点以及其应用情况,并举例说明各加工技术在太赫兹真空器件中的一些应用.