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《太赫兹真空电子器件(二)》专栏发刊词
1
作者 冯进军 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第1期F0002-F0002,共1页
人类从未停止过探索的脚步,太赫兹波是介于光学和微波毫米波之间的电磁频谱,在宇宙科学、材料科学、物理学、通信、感知探测成像等领域具有广阔的应用前景。真空电子器件在太赫兹频段具有大功率、高效率、小型化等优势,是太赫兹系统的... 人类从未停止过探索的脚步,太赫兹波是介于光学和微波毫米波之间的电磁频谱,在宇宙科学、材料科学、物理学、通信、感知探测成像等领域具有广阔的应用前景。真空电子器件在太赫兹频段具有大功率、高效率、小型化等优势,是太赫兹系统的核心器件,因此对真空电子器件的深入研究,能从根源上提升系统的性能。随着器件提升到太赫兹频段,面临结构特征尺寸小、互作用效率低、传输损耗大等一系列挑战。 展开更多
关键词 真空电子器件 微波毫米波 传输损耗 电磁频谱 互作用效率 特征尺寸 太赫兹 宇宙科学
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碳化硅真空纳米电子器件技术分析
2
作者 任大鹏 李兴辉 +1 位作者 韩攀阳 仲子琪 《真空电子技术》 2024年第3期63-75,共13页
新兴的真空纳米电子器件兼具固态器件集成电路和传统真空电子器件的优势。但和硅器件同工艺、同片集成的现状,限制了其在恶劣环境的应用。使用宽禁带半导体碳化硅材料制备真空纳米电子器件,可在耐辐射基础上兼具抗高温特性,使该器件具... 新兴的真空纳米电子器件兼具固态器件集成电路和传统真空电子器件的优势。但和硅器件同工艺、同片集成的现状,限制了其在恶劣环境的应用。使用宽禁带半导体碳化硅材料制备真空纳米电子器件,可在耐辐射基础上兼具抗高温特性,使该器件具备良好的综合优势。文章分析了硅器件及集成电路发展中面临的问题,回顾了真空纳米电子器件的发展历史,介绍了碳化硅材料的相对优势以及SiC基真空纳米电子器件研究现状,并对该器件发展及应用前景进行了分析。 展开更多
关键词 碳化硅 真空器件 纳米器件 抗温 抗辐射
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用于雷达的新型真空电子器件 被引量：12
3
作者 胡银富 冯进军 《雷达学报（中英文）》 CSCD 2016年第4期350-360,共11页
真空电子器件在雷达的发展历程中发挥了重要作用,是雷达系统的核心器件,两者相辅相成、相互促进。随着设计仿真能力的不断提升,以及新材料新工艺的出现,真空电子器件出现了一些新的发展动向。器件性能不断提升,也出现了一些新型真空电... 真空电子器件在雷达的发展历程中发挥了重要作用,是雷达系统的核心器件,两者相辅相成、相互促进。随着设计仿真能力的不断提升,以及新材料新工艺的出现,真空电子器件出现了一些新的发展动向。器件性能不断提升,也出现了一些新型真空电子器件,这都为新型雷达探测技术的发展提供了很好的器件支撑。该文从微波毫米波器件及功率模块、集成真空电子器件、太赫兹、大功率和高功率5个方面介绍了真空电子器件新的发展趋势以及所取得的最新研究成果。 展开更多
关键词 真空电子器件 功率模块 太赫兹 集成行波管 高功率微波
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太赫兹真空电子器件用场发射阴极技术分析 被引量：2
4
作者 李兴辉 白国栋 +2 位作者 李含雁 丁明清 冯进军 《微波学报》 CSCD 北大核心 2015年第S1期48-51,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 太赫兹 真空电子器件 场发射阴极 金属薄膜场发射阴极 碳纳米管
原文传递
用于太赫兹真空器件的大电流密度阴极 被引量：7
5
作者 邵文生 李娜 +5 位作者 李兴辉 于志强 白国栋 王辉 张珂 李季 《真空电子技术》 2013年第1期20-26,共7页
主要介绍了太赫兹器件对电子源的需求,并对国际上各类适用于太赫兹器件的电子源进行了分析和对比。作者认为正在研发的热阴极和冷阴极(场发射阵列阴极)是未来太赫兹器件电子源的两个选择。目前,热阴极技术和场发射冷阴极也正在因为器件... 主要介绍了太赫兹器件对电子源的需求,并对国际上各类适用于太赫兹器件的电子源进行了分析和对比。作者认为正在研发的热阴极和冷阴极(场发射阵列阴极)是未来太赫兹器件电子源的两个选择。目前,热阴极技术和场发射冷阴极也正在因为器件需求的推动而进一步发展,并已经取得了较好的成果。文章最后就北京真空电子技术研究所近年来的热阴极技术进展和场发射冷阵列阴极技术发展进行了简明介绍;所取得的技术成果表明,热阴极和场发射阵列阴极都具有广泛的太赫兹器件应用前景。 展开更多
关键词 太赫兹 真空器件 热阴极 冷阴极 场发射阵列
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微型真空电子器件技术研究 被引量：5
6
作者 冯进军 廖复疆 +1 位作者 朱敏 闫铁昌 《真空电子技术》 2005年第6期8-16,共9页
微波真空电子器件的频率正在向毫米波、亚毫米波甚至太赫兹频率扩展,随着器件频率的提高,高频结构的尺寸越 来越小,传统的机械加工方法已经不能满足零部件精度的要求,需要借助微细加工技术。这一类利用微细加工技术,特别是 深刻技术,如L... 微波真空电子器件的频率正在向毫米波、亚毫米波甚至太赫兹频率扩展,随着器件频率的提高,高频结构的尺寸越 来越小,传统的机械加工方法已经不能满足零部件精度的要求,需要借助微细加工技术。这一类利用微细加工技术,特别是 深刻技术,如LIGA,DEM,DXRL、DRIE等,制作的真空器件,已经形成一门新兴的交叉学科,微真空电子学及相应的技术和应 用。本文对目前微真空电子器件的现状,深刻技术在器件加工的应用进行了分析,希望对开展这些研究打下基础。 展开更多
关键词 深刻技术 微型真空电子器件 行波管 速调管 返波振荡器
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毫米波/太赫兹真空器件中的带状电子注和新型慢波结构 被引量：6
7
作者 宫玉彬 魏彦玉 +14 位作者 段兆云 王战亮 徐进 岳玲娜 赵国庆 殷海荣 路志刚 巩华荣 唐涛 黄民智 王文祥 许雄 赖剑强 沈飞 张亚斌 《真空电子技术》 2013年第1期-,共11页
采用带状电子束是在毫米波和太赫兹波段产生大功率输出的一种重要方法,为了提高工作频率、提高输出功率、拓展工作频带,对带状电子束的形成、传输和收集以及新型慢波结构进行研究,是真空电子学的热点研究方向之一。本文概述了目前国内... 采用带状电子束是在毫米波和太赫兹波段产生大功率输出的一种重要方法,为了提高工作频率、提高输出功率、拓展工作频带,对带状电子束的形成、传输和收集以及新型慢波结构进行研究,是真空电子学的热点研究方向之一。本文概述了目前国内外带状电子束真空电子器件的研究动态和发展趋势,并提出了今后发展的若干建议。 展开更多
关键词 太赫兹 真空器件 带状电子注 慢波结构
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太赫兹真空器件中超深金属慢波结构的微加工技术
8
作者 姜琪 李兴辉 +2 位作者 冯进军 蔡军 潘攀 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期759-767,共9页
太赫兹真空电子器件物理结构尺寸变化随着波长的减小而减小,对微小结构的尺寸精度与表面粗糙度要求也大大增加。随着器件频率进入到太赫兹频段,慢波结构的深度达到几十微米或者百微米量级,加工的难点主要有:材料为金属,结构超深,表面粗... 太赫兹真空电子器件物理结构尺寸变化随着波长的减小而减小,对微小结构的尺寸精度与表面粗糙度要求也大大增加。随着器件频率进入到太赫兹频段,慢波结构的深度达到几十微米或者百微米量级,加工的难点主要有:材料为金属,结构超深,表面粗糙度要求达到几十纳米量级,微电铸后金属含氧量极小,结构密度大不漏气,经得起后续近千摄氏度的高温处理工艺等。文章介绍了太赫兹频段下器件慢波结构的加工方式,着重讨论利用深反应离子刻蚀(DRIE)技术和紫外−光刻、电铸(UV-LIGA)技术加工超深金属慢波结构的技术和和特点,并介绍了本实验室利用UV-LIGA加工折叠波导的研究进展。 展开更多
关键词 太赫兹真空电子器件 微机电系统 深反应离子刻蚀 紫外−光刻、电铸 慢波结构
原文传递
真空电子太赫兹器件研究进展 被引量：8
9
作者 常少杰 吴振华 +6 位作者 黄杰 赵陶 刘頔威 胡旻 魏彦玉 宫玉彬 刘盛纲 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期85-102,共18页
太赫兹波因其具有电子学与光子学的特性,所以在深空探测、无损检测、通信及安检等领域有巨大应用潜力。近些年,太赫兹技术的迅猛发展离不开太赫兹真空电子器件的不断进步。由于尺寸共度效应及电子束发射性能的限制,这类器件在迈向更高... 太赫兹波因其具有电子学与光子学的特性,所以在深空探测、无损检测、通信及安检等领域有巨大应用潜力。近些年,太赫兹技术的迅猛发展离不开太赫兹真空电子器件的不断进步。由于尺寸共度效应及电子束发射性能的限制,这类器件在迈向更高频段过程中遇到了不小的困难。针对这些问题,研究人员通过改良高频结构、控制加工精度、制备更优性能的材料、更精准的计算手段等一系列措施进行解决。本文介绍几种主流小型化太赫兹器件研究过程中的解决方案及最新进展,最后根据现阶段发展情况总结未来可能会遇到的问题及解决方法。 展开更多
关键词 真空电子器件 大功率太赫兹辐射源 研究进展
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基于碳纳米管冷阴极的带状注栅控电子枪
10
作者 黄博文 王少哲 +6 位作者 陈旭媛 柳建龙 袁学松 吕志方 巩华荣 宫玉彬 段兆云 《微波学报》 北大核心 2025年第1期70-75,共6页
碳纳米管冷阴极具有良好的场致发射特性,在行波管的电子枪中具有潜在的应用前景。文中基于场致发射理论,研究了一支适用于G波段行波管的碳纳米管冷阴极带状注栅控电子枪。该电子枪由阴极、阴影栅、控制栅、聚焦极和阳极组成。阴极发射... 碳纳米管冷阴极具有良好的场致发射特性,在行波管的电子枪中具有潜在的应用前景。文中基于场致发射理论,研究了一支适用于G波段行波管的碳纳米管冷阴极带状注栅控电子枪。该电子枪由阴极、阴影栅、控制栅、聚焦极和阳极组成。阴极发射面为椭圆形,椭圆长半轴长度为0.8 mm,短半轴长度为0.4mm,两个栅极的开孔形状均为方格网状,而聚焦极通道形状为椭圆形,可以将电子注进一步压缩为带状注。文中分析了电子枪中电场分布以及不同阴影栅厚度对电子注的影响。CST模拟结果表明,当阴极电压为-24.6 kV时,电子枪的阴极发射电流为36.9 mA,射程为7.2 mm,注腰处的横向尺寸为0.52 mm×0.15 mm,电子注截面的面积压缩比为12.9,各电极均无电流截获。本研究为碳纳米管冷阴极应用于G波段行波管奠定了理论基础。 展开更多
关键词 碳纳米管 控制栅 带状注 电子枪
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0.85 THz可调谐式折叠波导再生反馈真空电子学振荡器的理论及实验研究
11
作者 李天一 潘攀 +5 位作者 孟维思 李栋 蔡军 邬显平 冯进军 闫铁昌 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期284-289,共6页
提出了一种适用于850 GHz太赫兹波成像系统的可调谐再生反馈振荡器。使用UV-LIGA微加工工艺制作慢波结构,可满足折叠波导在太赫兹频段的尺寸需求。使用CST微波工作室对折叠波导色散特性进行设计,同时针对于行波管和再生反馈振荡器中折... 提出了一种适用于850 GHz太赫兹波成像系统的可调谐再生反馈振荡器。使用UV-LIGA微加工工艺制作慢波结构,可满足折叠波导在太赫兹频段的尺寸需求。使用CST微波工作室对折叠波导色散特性进行设计,同时针对于行波管和再生反馈振荡器中折叠波导的结构,阐明了影响频率调谐的因素。此外,对带衰减的反馈回路进行仿真模拟,并使用三维粒子模拟验证了整体设计。改变电子注电压可实现振荡频率可调,振荡从单频状态逐渐变为多频状态,整体输出功率均大于200 mW。 展开更多
关键词 再生反馈振荡器 太赫兹 折叠波导 PIC模拟
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适用于G波段超构表面行波管的多注电子枪研究
12
作者 孙世昭 邹建军 +4 位作者 江胜坤 陈旭媛 王战亮 宫玉彬 段兆云 《微波学报》 北大核心 2025年第1期58-62,共5页
G波段超构表面行波管具有天然的双电子注通道,电子注可以在超构表面两侧传输,和超构表面的局域增强电场进行注波互作用,可提高G波段行波管的输出功率和效率。本文研究了一支适用于G波段超构表面行波管的多注电子枪,其采用八个相同的圆... G波段超构表面行波管具有天然的双电子注通道,电子注可以在超构表面两侧传输,和超构表面的局域增强电场进行注波互作用,可提高G波段行波管的输出功率和效率。本文研究了一支适用于G波段超构表面行波管的多注电子枪,其采用八个相同的圆形阴极构成双排阵列,以产生双排多电子注,同时设计了一种三级聚焦极,使双排多电子注聚焦并与电子注通道适配。模拟结果表明,当注电压为24.6 kV、阴极半径为0.15 mm时,总注电流达到173 mA,阴极发射电流密度为30.6 A/cm^(2),射程为13 mm。静态流通模拟结果表明,在0.2 T的均匀磁场聚焦下,电子注在超构表面慢波结构中可以传输70 mm。该研究为G波段超构表面行波管的研究奠定理论基础。 展开更多
关键词 G波段 超构表面行波管 多注电子枪 三级聚焦极
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《太赫兹科学与电子信息学报》2023年第10期专栏征稿主题:太赫兹真空电子器件
13
作者 冯进军 《太赫兹科学与电子信息学报》 2023年第3期I0003-I0003,共1页
太赫兹真空电子器件是利用自由电子与太赫兹波在真空环境中的互作用产生或放大太赫兹辐射的电子器件,具有高频率、高功率、高效率的显著优点,在高精度成像与感知、远距离高速无线通信、高频率电磁对抗、高能物理科学研究等领域有着广泛... 太赫兹真空电子器件是利用自由电子与太赫兹波在真空环境中的互作用产生或放大太赫兹辐射的电子器件,具有高频率、高功率、高效率的显著优点,在高精度成像与感知、远距离高速无线通信、高频率电磁对抗、高能物理科学研究等领域有着广泛应用前景。当前太赫兹真空电子器件的发展主要面临互作用效率低。 展开更多
关键词 真空电子器件 太赫兹 高精度成像 真空环境 自由电子 科学研究 互作用 电子信息学
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光子晶体在真空电子器件中的应用
14
作者 师凝洁 许多 +6 位作者 王禾欣 王战亮 巩华荣 段兆云 路志刚 魏彥玉 宫玉彬 《真空电子技术》 2018年第2期9-15,共7页
本文介绍了光子晶体的概念和结构特性,对近年来含有光子晶体的新型结构在电真空器件中的应用进行了详细地介绍和评述,展望了光子晶体的发展前景。光子晶体和真空电子器件的结合为微波电真空器件的发展提供的新思路。
关键词 光子晶体 电真空器件 光子晶体带隙 缺陷
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高功率真空电子器件在医用加速器方面的应用评述 被引量：1
15
作者 冯进军 《真空电子技术》 2023年第3期I0003-I0003,共1页
微波真空电子器件作为高功率微波源在医用加速器领域具有广泛的应用,主要器件类型包括各种结构的磁控管、速调管以及多电子注速调管。为了促进国内医用高功率器件的交流和发展,特组织了本专辑,希望能够为系统应用和器件发展提供一个信... 微波真空电子器件作为高功率微波源在医用加速器领域具有广泛的应用,主要器件类型包括各种结构的磁控管、速调管以及多电子注速调管。为了促进国内医用高功率器件的交流和发展,特组织了本专辑,希望能够为系统应用和器件发展提供一个信息交流平台,促进我国在该领域的快速发展。 展开更多
关键词 微波真空电子器件 高功率微波源 速调管 磁控管 医用加速器 多电子注 信息交流平台 应用评述
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微波管电子光学模拟器新进展 被引量：4
16
作者 胡权 黄桃 +2 位作者 杨中海 李建清 李斌 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期622-628,共7页
电子光学模拟器(Electron Optics Simulator,EOS)是微波管模拟器套装的重要组成部分。EOS是一个用于模拟设计微波管中轴对称电子枪、栅控电子枪、多注电子枪、带状注电子枪和轴对称及非轴对称多级降压收集极的二维和三维有限元模拟软件... 电子光学模拟器(Electron Optics Simulator,EOS)是微波管模拟器套装的重要组成部分。EOS是一个用于模拟设计微波管中轴对称电子枪、栅控电子枪、多注电子枪、带状注电子枪和轴对称及非轴对称多级降压收集极的二维和三维有限元模拟软件。本文介绍了EOS的最新进展。为进一步提高计算精度和计算速度,EOS主要作了以下七点改进:①引入了比一次插值函数精度更高的二次插值函数;②增加了瞬态计算模块以模拟瞬态特性;③采用局部对称计算方法,减少了计算资源消耗,提高了计算速度;④增加了二维模块,提高了轴对称电子枪和收集极的计算速度;⑤研发了64位版本EOS,突破了32位版本的内存限制;⑥使用LU分解法求解矩阵,提高了有限元矩阵求解速度;⑦基于OpenMP并行计算技术,提高了计算效率。 展开更多
关键词 电子光学模拟器 有限元法 计算机辅助设计 电子枪 收集极
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短毫米波和太赫兹线性注真空器件研究 被引量：8
17
作者 冯进军 唐烨 +4 位作者 李含雁 任大鹏 蔡军 胡银富 邬显平 《真空电子技术》 2013年第1期1-9,共9页
对短毫米波和太赫兹真空辐射源的发展现状进行了简要的综述,对高频结构的种类、器件类型、频率等进行了分析。文中重点介绍了W波段行波管、返波管的研究结果,以及利用MEMS技术加工高频结构的结果;还给出了220GHz圆形电子注、带状电子注... 对短毫米波和太赫兹真空辐射源的发展现状进行了简要的综述,对高频结构的种类、器件类型、频率等进行了分析。文中重点介绍了W波段行波管、返波管的研究结果,以及利用MEMS技术加工高频结构的结果;还给出了220GHz圆形电子注、带状电子注折叠波导慢波结构的设计和模拟结果;研究了带状电子注情况下耦合阻抗和轴向电场的平坦度,对于开展高频率器件实现高效率互作用打下了基础。 展开更多
关键词 太赫兹 微加工 真空器件 带状电子注
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多注集成带状注微波管电子光学传输特性研究 被引量：1
18
作者 诸葛天祥 胡权 +2 位作者 卢张 欣玲 李斌 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1047-1053,共7页
带状注在高频率、高功率、大电流密度等方面具有很好的前景,且其平面形的结构对于多注集成来说极具优势。为此该文选取了相对便于多注集成的均匀磁场、Wiggler磁场和周期会切(PCM)磁场,使用微波管模拟器套装的电子光学模拟器对带状电子... 带状注在高频率、高功率、大电流密度等方面具有很好的前景,且其平面形的结构对于多注集成来说极具优势。为此该文选取了相对便于多注集成的均匀磁场、Wiggler磁场和周期会切(PCM)磁场,使用微波管模拟器套装的电子光学模拟器对带状电子注的传输特性进行了研究。结果表明:均匀磁场下带状注可以稳定传输最远;随着带状电子注电流密度的增大,相对不易获取的磁场结构依次是PCM磁场(最难获得)、Wiggler磁场和均匀磁场;Wiggler磁场相对而言,是比较便于工程应用,并保证电流密度较大带状电子注可以稳定传输的最好选择。给出了Wiggler磁场3×3多注集成的模拟结果,其电流密度为110 A/cm2,该Wiggler磁场结构的凹槽可以使带状电子注在传输过程中具有一定的聚束效果,对于约束互作用后的电子注将有良好的效果。 展开更多
关键词 微波管 带状注 电子光学系统 电子枪 Wiggler磁场
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微波管用氧化铝陶瓷真空耐压性能及测试方法研究 被引量：3
19
作者 尚阿曼 田志英 张巨先 《真空电子技术》 2015年第3期34-38,共5页
本文根据微波管用氧化铝陶瓷的使用条件,对氧化铝陶瓷绝缘子真空耐压性能的测试方法进行了研究,同时还研究了测试系统真空度对陶瓷耐压性能的影响。此外,利用本文确定的测试方法,对不同工艺制备的氧化铝陶瓷真空耐压性能进行了测试,结... 本文根据微波管用氧化铝陶瓷的使用条件,对氧化铝陶瓷绝缘子真空耐压性能的测试方法进行了研究,同时还研究了测试系统真空度对陶瓷耐压性能的影响。此外,利用本文确定的测试方法,对不同工艺制备的氧化铝陶瓷真空耐压性能进行了测试,结果发现采用不同工艺制备的氧化铝陶瓷真空耐压性能存在显著差异。 展开更多
关键词 氧化铝陶瓷 真空耐压性能 沿面闪络 测试方法
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太赫兹真空器件中的微加工技术和微封装技术 被引量：1
20
作者 李含雁 冯进军 +1 位作者 唐烨 蔡军 《真空电子技术》 2013年第1期31-36,共6页
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、... 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。 展开更多
关键词 微细加工技术 LIGA UV-LIGA 深反应离子刻蚀 太赫兹器件
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