0.34 THz扩展相互作用速调管用的高频腔体及低损耗窗口的制造与实验研究

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Fabrication and Experimental Investigation of High-Frequency Cavity and Low-Loss Window for 0.34 THz Extended Interaction Klystron

本文介绍了0.34 THz扩展相互作用速调管的高频结构设计与低损耗金刚石窗的研制。通过公差分析和高速微加工技术，将高频腔体表面粗糙度控制在0.1 μm内，制造误差小于4 μm，冷测试谐振频率达340.6 GHz，与仿真结果吻合。金刚石窗采用磁控溅射与真空钎焊工艺，实现S21

　　

摘要：

本文介绍了用于0.34 THz扩展相互作用速调管（EIK）的高频结构及低损耗金刚石窗口的制备与实验测试过程。首先，根据当前的制造能力对EIK的高频结构进行了设计及容差分析。通过高速微铣加工技术，高频结构的表面粗糙度被有效控制在0.1 μm以内，制造误差也在4 μm以内。高频结构的冷态测试结果显示，输入腔和输出腔的共振频率均为340.6 GHz，与考虑实际表面粗糙度和制造误差后的仿真结果相比，相对频率偏差非常小。在通过化学气相沉积（CVD）方法生长出单晶金刚石（MD）薄膜后，通过磁控溅射和真空钎焊工艺制备了低损耗窗口。测试结果表明，该窗口在21 GHz至11 GHz的频段内具有优异的透射性能（损耗分别为-1.8 dB至-13 dB），同时具备极低的真空泄漏率及宽的工作带宽。这项工作展示了在太赫兹真空电子器件领域进行组件制造的巨大潜力。