脉冲功率电子束获得GW级调谐太赫兹辐射的技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11875228
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A3008.同步辐射与自由电子激光原理与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Research involving Terahertz spectrum spanning from 100 GHz to 10 THz has been experiencing a rapid growth in the past decades. The growth is application driven with interests from chemical and astronomic spectroscopy and sensing, medical and biological imaging and analysis, security and safety screening, material research and semiconductor industry, next generation communication networks and radars, etc. Recently, many THz applications have become closer to reality with the rapid advancing of THz sources, detectors, and other novel components. .THz source is a crucial part of THz science and technology. Breakthroughs in THz sources will greatly promote the THz applications. Due to their specific location on the electromagnetic spectrum, approaches for developing THz source can be classified into two general categories: optical technology and electronic technology. Optical THz generation can cover almost the whole THz frequency band, such as optical pumped THz laser, photoconductor, optical rectification (OR), difference frequency generation (DFG), optical parametric oscillation, and four wave mixing in air-plasma. THz generation via optical approaches, especially nonlinear optical frequency conversion, is an established way. .The free-electron laser (FEL) can produce high power coherent radiation in the terahertz region. Also, the wavelength can be continuously tuned, the pulse length can be very short, and the intensities can be very high. These attributes make the FEL extremely attractive as a coherent THz radiation source. The appealing features of FELs (e.g. their tunability and high output power) are usually counterbalanced by some drawbacks, such as large size, high cost and system complexity. Nevertheless, most sources cannot generate THz beams with great power in the THz region, while the FEL can also meet the requirement for compactness in the THz region. Also, the technical requirements of the electron accelerator used in an FEL relax as the wavelength increases, and thus there are a number of opportunities for cost-effective scientific applications of FELs in the far-infrared region. Many applications have been proposed in this spectral region, ranging from solid-state physics to biophysics and nuclear physics..We report the generation of intense tunable THz from THz FEL in a strong guiding magnet field. Field emission cathode (driven by the LTD pulse generator) is installed inside a superconducting magnet, and electron’s radial movement is guided by the guiding magnet field. Being small sizes of ~1.5 m long, electron beam with radius of ~1.0mm and current of kAs is obtained to make SASE THz FEL occurred in a electric wiggler. The electric wiggler, which is made of electric electrode, can be installed inside a superconducting magnet. Driven by the LTD pulse generator, the electron is accelerated by the electric field between the cathode and the anode. So, GW THz (0.37-1.04THz) radiation can be generated with the aid of the strong guiding magnet field.
结合FEL成熟理论、脉冲功率和超导磁铁两项成熟的前沿技术,采用脉冲功率驱动的磁沉浸阴极来提供满足FEL要求的电子束和静电摇摆器,形成一个能产生GW级太赫兹辐射、同时体积小、运行成本低和维护容易等特点的新技术路线,研究内容有:1)电子束品质,电子束流强数kA,引导磁场使电子从阴极表面发射后沿磁力线运动,从而满足FEL互作用的要求;2)静电摇摆器,摇摆场由电极来提供,将电极完全埋在绝缘介质,使摇摆器不仅同强引导磁场兼容,而且摇摆静电场也能满足FEL的要求。已经开展了可行性研究有:1)VSim 软件模拟,有明显的THz辐射(模拟效率~10%);2)结合现有的超导磁体(B=5T、孔径200mm)加工了静电摇摆器,在强磁场下耐压达到了200kV,对应的K~0.4。

结项摘要

在本项目中,本项目组结合FEL成熟理论、脉冲功率和超导磁铁两项成熟的前沿技术,采用脉冲功率驱动的磁沉浸阴极来提供满足FEL要求的电子束和静电摇摆器,并形成了一个能产生GW级太赫兹辐射、同时体积小、运行成本低和维护容易等特点的新技术路线,在本项目中本项目组创建了满足引导磁场使用要求的静电摇摆器,并使用该装置进行了相关实验,并结合CST程序对实验进行了模拟并取得了良好的结果。本项目主要取得以下主要成果:1)进行了满足引导磁场使用要求的静电摇摆器的设计;2)研究了在引导磁场和静电摇摆场共同作用下电子的摇摆运动;3) 对引导磁场下的一维SASE FEL物理过程进行了分析,并据此给出了SASE FEL的工作条件;4)根据SASE FEL对电子束参数的要求,使用PIC模拟程序对金属场发射电子在引导磁场下的运动进行了深入的研究,对阴、阳极结构进行了优化设计,使电子束的参数满足要求;5)开展了不同电压下的束波互作用的模拟。项目发表第一标注SCI论文8篇,完成学术专著1部。培养博士生2人,硕士生5人(已毕业2人),已经超额达到了项目预期的目标。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Controlled and tunable plasmon-induced transparency based on graphene metasurfaces in atmospheric windows
基于大气窗口中石墨烯超表面的受控和可调等离激元诱导透明度
  • DOI:
    10.1016/j.diamond.2022.109210
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Diamond and Related Material
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hongting Chen;Zhaojian Zhang;Junbo Yang;Zigang Zhou
  • 通讯作者:
    Zigang Zhou
基于单层二硫化钼的高品质因子、高品质因数的四波段完美吸收器
  • DOI:
    10.7498/aps.70.20202163
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋黎英;易颖婷;易早;杨华;李治友;苏炬;周自刚;陈喜芳;易有根
  • 通讯作者:
    易有根
Plasmonic absorption enhancement in graphene circular and elliptical disk arrays
石墨烯圆形和椭圆形磁盘阵列中的等离子体吸收增强
  • DOI:
    10.1088/2053-1591/aafc3e
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Materials Research Express
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Hang Lin;Xin Ye;Xifang Chen;Zigang Zhou;Zao Yi;Gao Niu;Yougen Yi;Yanting Hua;Jiangjin Hua;Shuyuan Xiao
  • 通讯作者:
    Shuyuan Xiao
Effect of slit width on surface plasmon resonance
狭缝宽度对表面等离子体共振的影响
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2019.102711
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Results in Physics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Wang Yingying;Qin Feng;Yi Zao;Chen Xifang;Zhou Zigang;Yang Hua;Liao Xu;Tang Yongjian;Yao Weitang;Yi Yougen
  • 通讯作者:
    Yi Yougen
Feedback process study in over-sized backward wave oscillator
超大后向波振荡器反馈过程研究
  • DOI:
    10.7498/aps.68.20181897
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Zheng-Hong Li;Hong-Quan Xie
  • 通讯作者:
    Hong-Quan Xie

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:
    {{ item.journal_name }}
  • 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.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

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

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

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

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

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

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

电子回流对相对论速调管稳定工作的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李正红;吴洋;黄华;周自刚
  • 通讯作者:
    周自刚
相对论速调管中间腔与调制电子束间的非线性互作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    吴洋;谢鸿全;李正红;周自刚
  • 通讯作者:
    周自刚
Fabriction of ZnO Nanorods with Strong UV Absorption and Different Hydrophobicity on Foamed Nickel under Different Hydrothermal Conditions
不同水热条件下泡沫镍上强紫外吸收和不同疏水性ZnO纳米棒的制备
  • DOI:
    10.3390/mi10030164
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Micromachines
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    李鑫;陈喜芳;易早;周自刚;唐永建;易有根
  • 通讯作者:
    易有根
Graphene-based tunable triple-band plasmonic perfect metamaterial absorber with good angle-polarization-tolerance
具有良好角偏振容差的石墨烯可调谐三带等离子体完美超材料吸收器
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2019.02.085
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Results in Physics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    易早;林航;牛高;陈喜芳;周自刚;叶鑫;段涛;易勇;唐永建;易有根
  • 通讯作者:
    易有根

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码