A High Power, Broadband 395 GHz Gyrotron Amplifier for DNP-NMR and EPR Spectroscopy

用于 DNP-NMR 和 EPR 光谱分析的高功率宽带 395 GHz 回旋放大器

基本信息

  • 批准号:
    10010144
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.59万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-06-10 至 2021-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary / Abstract We propose to develop a novel gyro traveling wave tube amplifier (gyro-TWT) at 395 GHz with an output power of 500 W and an operating bandwidth exceeding 3 GHz and a small signal gain > 45 dB. The amplifier will be used in Dynamic Nuclear Polarization (DNP) enhanced Nuclear Magnetic Resonance (DNP-NMR) experiments and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) experiments. The output power of the proposed amplifier is three orders greater than those available from solid-state sources at similar frequencies and the operating bandwidth combined with the ability to coherently amplify complex input signals for use in DNP-NMR and EPR will enable new generation of pulsed DNP-NMR and EPR experiments that are currently impossible to perform with free running fixed frequency oscillators. This amplifier can upgrade the currently deployed dozens of gyrotron oscillators for use in DNP-NMR and provide researchers with the ability of conducting experiments with a broad range of polarizing agents without the need for a superconducting sweep coils in the NMR magnet. Also, the amplifier will enable researchers to explore the promise of pulsed DNP-NMR experiments. The proposed amplifier can be operated with a peak power 500 W with a duty factor of 10 % or in continuous wave mode with an output power of 50 W. In Phase I, we will design the amplifier system and perform detailed modeling and simulation of its performance using benchmarked state-of-the-art design codes used in microwave tube research. We will present a complete mechanical design of the system and verify the thermal and electrical properties using commercial finite element codes. We will also build and test the cold performance of the most important element of the system, namely, the interaction circuit and demonstrate its suitability for integration with the tube. These tests will be performed on a Vector Network Analyzer to verify the microwave propagation properties of the device. In Phase II, we will fabricate the electron gun, the internal mode converter and other auxiliary components such as microwave windows etc. The entire system will be integrated and tested in our laboratory to demonstrate the proposed output power and bandwidth.
项目概要/摘要 我们建议开发一种新型陀螺行波管放大器(陀螺行波管放大器),频率为 395 GHz,输出为 功率为 500 W,工作带宽超过 3 GHz,小信号增益 > 45 dB。放大器 将用于动态核极化(DNP)增强核磁共振(DNP-NMR) 实验和电子顺磁共振(EPR)实验。建议的输出功率 放大器比相似频率下固态源的放大器大三个数量级,并且 工作带宽与相干放大复杂输入信号的能力相结合,用于 DNP-NMR EPR 将使目前不可能的新一代脉冲 DNP-NMR 和 EPR 实验成为可能 与自由运行的固定频率振荡器一起执行。该放大器可以升级当前部署的 数十个用于 DNP-NMR 的回旋管振荡器,为研究人员提供了进行 使用多种偏振剂进行实验,无需超导扫描线圈 核磁共振磁铁。此外,该放大器将使研究人员能够探索脉冲 DNP-NMR 的前景 实验。所提出的放大器可在 500 W 峰值功率、10 % 占空比下运行 连续波模式,输出功率为50 W。 在第一阶段,我们将设计放大器系统并对其进行详细的建模和仿真 使用微波管研究中使用的最先进的基准设计代码来评估性能。我们将 提出系统的完整机械设计并使用以下方法验证热性能和电性能 商业有限元代码。我们还将构建并测试最重要的冷性能 系统的元件,即交互电路,并证明其与集成的适用性 管子。这些测试将在矢量网络分析仪上执行,以验证微波传播 设备的属性。第二阶段,我们将制作电子枪、内模转换器等 辅助部件,如微波窗口等。整个系统将在我们的集成和测试 实验室演示建议的输出功率和带宽。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Thorsten Maly其他文献

Thorsten Maly的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Thorsten Maly', 18)}}的其他基金

Compact Pulse Slicer for High-Power Submillimeter Waves
适用于高功率亚毫米波的紧凑型脉冲限幅器
  • 批准号:
    10081781
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
A High Power, Broadband 395 GHz Gyrotron Amplifier for DNP-NMR and EPR Spectroscopy
用于 DNP-NMR 和 EPR 光谱分析的高功率宽带 395 GHz 回旋放大器
  • 批准号:
    10442892
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
Benchtop Q-Band Pulsed EPR Spectrometer for Intermolecular Distance Measurements
用于分子间距离测量的台式 Q 波段脉冲 EPR 光谱仪
  • 批准号:
    10668508
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
Benchtop Q-Band Pulsed EPR Spectrometer for Intermolecular Distance Measurements
用于分子间距离测量的台式 Q 波段脉冲 EPR 光谱仪
  • 批准号:
    10010151
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
A High Power, Broadband 395 GHz Gyrotron Amplifier for DNP-NMR and EPR Spectroscopy
用于 DNP-NMR 和 EPR 光谱分析的高功率宽带 395 GHz 回旋放大器
  • 批准号:
    10442892
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
Benchtop Q-Band Pulsed EPR Spectrometer for Intermolecular Distance Measurements
用于分子间距离测量的台式 Q 波段脉冲 EPR 光谱仪
  • 批准号:
    10484084
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
Compact Pulse Slicer for High-Power Submillimeter Waves
适用于高功率亚毫米波的紧凑型脉冲限幅器
  • 批准号:
    10227252
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
A Resonator for Pulsed ODNP Spectroscopy to Study Surface Hydration Dynamics
用于研究表面水合动力学的脉冲 ODNP 光谱谐振器
  • 批准号:
    10325293
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
An ODNP Probe to Study Hydration Dynamics in Membrane Protein
用于研究膜蛋白水合动力学的 ODNP 探针
  • 批准号:
    9265623
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
An ODNP Probe to Study Hydration Dynamics in Membrane Protein
用于研究膜蛋白水合动力学的 ODNP 探针
  • 批准号:
    9896838
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:

相似国自然基金

微波敏感型铁死亡纳米放大器的构建及其增敏肝癌消融-免疫联合治疗的应用与机制研究
  • 批准号:
    82302368
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于光学参量放大器的高灵敏量子干涉仪
  • 批准号:
    62305056
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于太赫兹行波管放大器的高效率多路功率合成技术的研究
  • 批准号:
    62371102
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高增益超宽带CMOS太赫兹放大器关键技术研究
  • 批准号:
    62374026
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向超精密电机系统的双降压对称半桥功率放大器噪声机理及抑制策略研究
  • 批准号:
    52307042
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

A Compact, 395 GHz Traveling Wave Tube (TWT) Amplifier for DNP-NMR and EPR Spectroscopy
用于 DNP-NMR 和 EPR 光谱分析的紧凑型 395 GHz 行波管 (TWT) 放大器
  • 批准号:
    10259439
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
Archaeological studies on the Ryukyu; Archipelago in the 3th to 7th centuries from the viewpoint of human and cultural exchange surrounding Hirota site, Tane Island
琉球考古研究;
  • 批准号:
    17H02416
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Investigation of the elucidating the actual situation of the huge volcanic disaster based on the Tephra Archaeology.
基于火山灰考古的调查阐明特大火山灾害的实况。
  • 批准号:
    16K03159
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
A Compact, High-power Terahertz Amplifier for DNP-NMR and EPR Spectroscopy
用于 DNP-NMR 和 EPR 光谱分析的紧凑型高功率太赫兹放大器
  • 批准号:
    8714444
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
A Compact, High-power Terahertz Amplifier for DNP-NMR and EPR Spectroscopy
用于 DNP-NMR 和 EPR 光谱分析的紧凑型高功率太赫兹放大器
  • 批准号:
    8848524
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.59万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了