Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта
Приводится описание принципа действия, конструкция и результаты испытаний неохлаждаемого помехоустойчивого датчика мощных СВЧ-импульсов, генерируемых сильноточными ускорителями. Работа датчика основана на эффекте генерации акустических сигналов при поглощении СВЧ-импульсов в слоистой структуре, где...
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2010
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15696 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта / В.Г. Андреев, В.А. Вдовин // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 2. — С. 92-95. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860057911583047680 |
|---|---|
| author | Андреев, В.Г. Вдовин, В.А. |
| author_facet | Андреев, В.Г. Вдовин, В.А. |
| citation_txt | Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта / В.Г. Андреев, В.А. Вдовин // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 2. — С. 92-95. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Приводится описание принципа действия, конструкция и результаты испытаний неохлаждаемого помехоустойчивого датчика мощных СВЧ-импульсов, генерируемых сильноточными ускорителями. Работа датчика основана на эффекте генерации акустических сигналов при поглощении СВЧ-импульсов в слоистой структуре, где в качестве поглотителя используется тонкая металлическая пленка нанометровой толщины. Датчик располагается в свободном пространстве и предназначен для регистрации СВЧ-импульсов длительностью 1…500 нс в диапазоне частот 3…300 ГГц с частотой следования до 5 кГц. Чувствительность датчика при регистрации импульса с длительностью 10 нс составила 0,5 В/мДж.
Дано опис принципу дії, конструкція й результати випробувань неохолоджуваного перешкодо сталого датчика потужних СВЧ-імпульсів, генерованих потужнострумовими прискорювачами. Робота датчика заснована на ефекті генерації акустичних сигналів при поглинанні СВЧ-імпульсів у шаруватій структурі, де як поглинач використається тонка металева плівка нанометрової товщини. Датчик розташовується у вільному просторі і призначений для реєстрації СВЧ-імпульсів тривалістю 1...500 нс у діапазоні частот 3...300 ГГц із частотою проходження до 5 кГц. Чутливість датчика при реєстрації імпульсу з тривалістю 10 нс склала 0,5 В/мДж.
The operating principle, design and results of testing of an uncooled noise-immune sensor of the high-power microwave pulses generated by high-current accelerators is described. The sensor operation is based on the effect of acoustic signal generation when microwave pulses are absorbed in a layer structure, in which a thin metal nanometer-thick film is used as an absorber. The sensor is placed in a free space and intended to detect microwave pulses with ~1 to 500 ns durations in a 3 to 300 GHz frequency band with a pulse repetition rate of up to 5 kHz. For 10 ns-long pulses, the sensor sensitivity is 0.5 V/mJ.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:02:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2010. № 2.
Series: Nuclear Physics Investigations (53), p.92-95.
92
УДК 621.385.6
ДАТЧИК ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ МОЩНЫХ СВЧ-ИМПУЛЬСОВ
НА ОСНОВЕ ТЕРМОАКУСТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
В.Г. Андреев1, В.А. Вдовин2
1Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия;
2ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, Москва, Россия
E-mail: vdv@cplire.ru
Приводится описание принципа действия, конструкция и результаты испытаний неохлаждаемого поме-
хоустойчивого датчика мощных СВЧ-импульсов, генерируемых сильноточными ускорителями. Работа дат-
чика основана на эффекте генерации акустических сигналов при поглощении СВЧ-импульсов в слоистой
структуре, где в качестве поглотителя используется тонкая металлическая пленка нанометровой толщины.
Датчик располагается в свободном пространстве и предназначен для регистрации СВЧ-импульсов длитель-
ностью 1…500 нс в диапазоне частот 3…300 ГГц с частотой следования до 5 кГц. Чувствительность датчика
при регистрации импульса с длительностью 10 нс составила 0,5 В/мДж.
1. ВВЕДЕНИЕ
Регистрация формы огибающей мощных СВЧ-
импульсов наносекундной длительности обычно
осуществляется охлаждаемыми [1] и неохлаждае-
мыми [2] полупроводниковыми детекторами на го-
рячих носителях. Временное разрешение детектора
ограничивается, в основном, параметрами измери-
тельной цепи и обычно составляет ~1 нс [3]. К не-
достаткам таких датчиков можно отнести использо-
вание жидкого азота (охлаждаемые детекторы),
трудности, возникающие при регистрации излуче-
ния короткого миллиметрового диапазона, а также
проблемы, связанные с высокой средней мощно-
стью, выделяющейся на полупроводниковом кри-
сталле за счет тока смещения при регистрации им-
пульсов с частотой следования >100 Гц. В послед-
нее время подобные детекторы используются для
измерения субнаносекундных импульсов СВЧ-
излучения, хотя это связано с определенными труд-
ностями и требует применения специальных мер [4].
2. ПРИНЦИП РАБОТЫ
Рассматривается детектор микроволнового из-
лучения, принцип работы которого основан на ис-
пользовании термоакустического эффекта [5]. По-
добные устройства уже применяются для регистра-
ции импульсов лазерного излучения в видимом и
инфракрасном диапазонах [6]. Действие такого уст-
ройства основано на том, что при поглощении элек-
тромагнитного излучения в среде возникают механи-
ческие напряжения, приводящие к возбуждению аку-
стического импульса, форма которого определяется
как свойствами поглотителя, так и временным про-
филем электромагнитного сигнала. В работе [7] пока-
зано, что термоакустический эффект может быть ис-
пользован для регистрации СВЧ-импульсов наносе-
кундной длительности, а также определены условия,
при которых акустический импульс, возникающий
при термоакустическом преобразовании, полностью
воспроизводит форму огибающей СВЧ-сигнала.
Отличительной особенностью предлагаемой
схемы является использование слоистой структуры,
состоящей из радиопрозрачного окна, поглощающей
среды в виде металлической пленки нанометровой
толщины и жидкости. Выбор металлических пленок
толщиной порядка нескольких нанометров обуслов-
лен их способностью эффективно поглощать па-
дающее электромагнитное излучение.
В работах [8, 9] экспериментально показано, что
при нормальном падении СВЧ-излучения на струк-
туру "кварцевая подложка-Al-пленка-воздух" по-
глощение СВЧ-энергии составляло ~50% падающей
энергии излучения. На длине волны 8 мм максимум
коэффициента поглощения наблюдался при толщи-
не пленки 2…3 нм. Принципиально важным оказа-
лось то, что коэффициент отражения при этом
~40%, в то время как толстый Al-слой отражает
99.8% падающего излучения. Коэффициент прохо-
ждения не превышал 10%, что уменьшало возмож-
ность паразитной акустической генерации в грани-
чащей с пленкой жидкости. В случае, когда пленка
граничит с жидкостью, величина максимума коэф-
фициента поглощения определяется диэлектриче-
ской проницаемостью жидкости [10]. В частности,
максимум поглощения СВЧ-энергии в одной и той
же Al-пленке, но граничащей с водой или этиловым
спиртом, составляет 23 и 50% соответственно.
3. КОНСТРУКЦИЯ ДАТЧИКА
Принципиальная схема датчика изображена на
Рис.1. СВЧ-импульс через радиопрозрачное кварце-
вое стекло 1 падал на Al-пленку 2, напыленную на
внутреннюю поверхность кварцевого стекла. Al-
пленка контактировала со слоем жидкости 3, тол-
щина которого составляла 3…5 мм. В пленке и гра-
ничащей с ней жидкости происходило преобразова-
ние СВЧ-излучения в акустический импульс, кото-
рый регистрировался с помощью широкополосного
акустического приемника 4.
При выполнении условий [7]
имп2
1 τα c<<− (1)
и
1 2( ) ( )c cρ ρ>> акустический импульс по форме
идентичен импульсу микроволнового излучения, где
α − коэффициент поглощения СВЧ-волны, τимп −
длительность СВЧ-импульса, ρ − плотность среды,
с − скорость звука в среде, индексы 1 и 2 относятся
к пленке и жидкости соответственно.
93
Рис.1. Схема датчика
Сигнал, зарегистрированный приемником 4, по-
давался на вход предусилителя 5, который находил-
ся в непосредственной близости от приемника. Кон-
структивно и приемник, и предусилитель распола-
гались в одном и том же корпусе. Предусилитель
имел малую входную емкость (≤2 пФ) и малый уро-
вень входных шумов. Выходное сопротивление пре-
дусилителя составляло 50 Ом, что позволяло пере-
давать сигнал практически без потерь по длинному
коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением
50 Ом на осциллограф. Конструктивно датчик вы-
полнен в виде цилиндра ∅60×100 мм. Диаметр
входного радиопрозрачного окна составляет 20 мм.
4. ИСПЫТАНИЕ ДАТЧИКА
Испытания проводились следующим образом.
Акустический датчик располагался в зоне диаграммы
направленности излучающей антенны СВЧ-
генератора (см. Рис.1). СВЧ-импульс направлялся на
входное окно датчика. В экспериментах использова-
лась трехслойная структура с толщиной алюминие-
вой пленки 3,5 нм. Al-пленка контактировала со сло-
ем дистиллированной воды толщиной 4 мм. Такой
слой воды обеспечивал временную задержку акусти-
ческого импульса на 2.67 мкс, что позволяло избе-
жать влияния сильных электромагнитных наводок в
момент генерации СВЧ-импульса. С другой стороны,
такая толщина слоя воды практически не влияла на
временной профиль прошедшего через него акусти-
ческого импульса ввиду малого коэффициента зату-
хания ультразвука на частотах, соответствующих
спектральному составу регистрируемого импульса.
В качестве акустического приемника использо-
валась ПВДФ-пленка толщиной 28 мкм, приклеен-
ная на поверхность материала с акустическим импе-
дансом, близким к импедансу ПВДФ. Использован-
ный приемник позволял регистрировать акустиче-
ские сигналы в полосе ~20 МГц с чувствительно-
стью 5 мкВ/Па, что определялось толщинным резо-
нансом ПВДФ-пленки и ее пьезоэлектрическими
модулями. Сигнал приемника регистрировался циф-
ровым осциллографом Tektronix 3032, синхрониза-
ция которого осуществлялась импульсом тока СВЧ-
генератора.
Экспериментальная проверка схемы регистрации
СВЧ-импульсов наносекундной длительности про-
водилась с использованием релятивистского генера-
тора поверхностной волны миллиметрового диапа-
зона, имеющегося в ИРЭ им. В.А.Котельникова
РАН [11]. Этот генератор обеспечивал импульсы
излучения мощностью до 3 МВт с длиной волны
~8 мм. Энергия в импульсе не превышала 1 мДж.
На Рис.2 представлены сигналы, зарегистриро-
ванные датчиком на горячих носителях U1 (1) и тер-
моакустическим датчиком U2 (2), нормированные на
максимальные значения U0. Для обоих графиков
масштаб по временным осям одинаковый; сигнал U2
сдвинут на 2750 нс (верхняя временная ось) в связи
с задержкой прихода акустического импульса.
Длительность огибающей СВЧ-импульса, заре-
гистрированная Ge-детектором на горячих носите-
лях (кривая 1) по уровню 0.5 от пикового значения,
составила 5.2 ± 0.4 нс, что определялось длительно-
стью импульса тока.
0 20 40 60 80 100
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
2720 2740 2760 2780 2800 2820
U
1/U
10
,U
2/U
20
t, нс
1
2
Рис.2. Осциллограммы сигналов
Профиль сигнала, зарегистрированный акустиче-
ским датчиком, показан штриховой линией (кривая
2). Акустический сигнал имел форму однополярного
импульса длительностью 18±2 нс, измеренной по
уровню 0.5. Однополярность обеспечивалась тем,
что поверхность воды, где происходил основной
процесс термоакустического преобразования, гра-
ничила с твердым телом, акустический импеданс
которого значительно выше, чем у воды.
Ограниченность полосы пропускания акустиче-
ского приемника не позволила воспроизвести форму
огибающей СВЧ-импульса, представленную на
Рис.2 сплошной линией. Длительность фронта аку-
стического импульса на уровне 20 нс соответствует
полосе пропускания приемника, равной, как уже
отмечалось ранее, 20 МГц.
Аналогичные по форме акустические импульсы
зарегистрированы в случае, когда в качестве жидко-
сти, граничащей с Al-пленкой, использован этило-
вый спирт. Однако чувствительность датчика в этом
случае оказалась почти на порядок выше, что позво-
лило зарегистрировать СВЧ-импульс на расстоянии
20 см от выхода рупора, когда плотность электро-
магнитной энергии значительно уменьшилась
вследствие сферической расходимости.
Это объяснятся тем, что комбинация теплофизи-
ческих параметров pcc /2
0β=Γ (β − коэффициент
объемного расширения жидкости, с0 – скорость зву-
ка, сp − удельная теплоемкость), которая определяет
эффективность термоакустического преобразования,
в 6 раз выше для спирта по сравнению с водой [5].
Кроме того, коэффициент поглощения СВЧ-
I II
1
4
5
2 3
94
излучения в структуре "кварц-Al-пленка-жидкость"
в 2 раза выше, чем в случае, когда в качестве жидко-
сти используется этиловый спирт.
5. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
ДАТЧИКА
Рассмотрим более детально особенности и по-
тенциальные возможности описываемого датчика.
Конструкцию датчика функционально и конструк-
тивно можно разделить на две части (см. Рис.1): I −
систему преобразования СВЧ-сигнала в акустиче-
ский импульс; II − систему приема и регистрации
акустического сигнала. Изменяя параметры обеих
частей, можно варьировать характеристики датчика
в зависимости от конкретной задачи.
5.1. ШИРОКОПОЛОСНОСТЬ
Длина волны λ регистрируемого СВЧ-излучения
лежит в диапазоне 1…30 мм. Нижняя граница 1 мм
определяется следующим условием. В [12] теорети-
чески показано, что зависимости оптических коэф-
фициентов для используемой трехслойной структу-
ры сохраняют свой вид для длин волн, толщина
скин-слоя которых значительно превышает сред-
нюю длину свободного пробега электронов прово-
димости в металле при комнатной температуре.
Поскольку для большинства металлов средняя
длина свободного пробега электронов при комнат-
ных температурах лежит в пределах 10…50 нм, то
такие зависимости справедливы для длин волн
≥1 мм. В частности, это означает, что коэффициент
поглощения СВЧ-энергии в указанном диапазоне
длин волн не зависит от частоты, и эффективность
термоакустического преобразования останется по-
стоянной. Это одно из преимуществ описываемого
датчика по сравнению с детекторами на горячих
носителях, которые проектируются на определен-
ный, достаточно узкий частотный диапазон.
Верхняя граница 30 мм достаточно условна и
определяется поперечными размерами входного
окна датчика и плотностью СВЧ-энергии на поверх-
ности поглощающей пленки. С увеличением длины
волны растет расходимость СВЧ-излучения и, соот-
ветственно, плотность энергии падает. Однако при
обеспечении достаточно высокой чувствительности
(например, при использовании этилового спирта),
датчик может быть использован и для более длин-
ных волн.
5.2. ЧАСТОТА СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ
Датчик можно использовать как для регистрации
одиночных импульсов, так и периодической после-
довательности импульсов. Частота повторения им-
пульсов может быть ограничена сверху только тре-
бованием отвода тепла из области преобразования
СВЧ-энергии в акустический импульс. Для предла-
гаемой конструкции с использованием дистиллиро-
ванной воды тепловая постоянная времени не пре-
вышает 0.1 мс, поэтому такой датчик может быть
применен для регистрации импульсов, следующих с
частотой повторения ≤5 кГц. Однако надо иметь в
виду, что средняя поглощаемая мощность не должна
быть очень высокой, поскольку повышенное тепло-
выделение приведет к нагреву слоистой структуры.
Поскольку теплофизические параметры являются
функциями температуры, то ее изменение приведет к
некоторой нестабильности регистрируемых импуль-
сов. Однако это можно решить либо путем уменьше-
ния плотности энергии на поверхности датчика, либо
принудительным охлаждением конструкции.
5.3. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ
Помехоустойчивость обеспечивается тем, что ре-
гистрируемый сигнал задерживается на несколько
микросекунд (время пробега сигнала по жидкости)
относительно времени максимальных электромаг-
нитных наводок. Это хорошо видно на Рис.2, где
приведены отнормированные импульсы, зарегист-
рированные обоими детекторами. Относительный
уровень помех на акустическом импульсе ниже, чем
на импульсе, зарегистрированном детектором на
горячих носителях.
5.4. ДЛИТЕЛЬНОСТЬ СВЧ-ИМПУЛЬСА
Регистрируемая длительность СВЧ-импульсов
находится в пределах 0.1…500 нс. Нижняя граница
определяется условием (1): при длительности СВЧ-
импульса 0.1 нс толщина прогретого слоя в воде
составляет lв=α-1 ≈ 7.5 нм, а звук пробежит за время
длительности импульса расстояние имп2τc =150 нм,
что значительно превышает величину α-1. Поэтому
условие (1) выполняется, и форма акустического
импульса адекватно воспроизводит огибающую
СВЧ-сигнала. Неравенство (1) выполняется и для
длительности импульса 10 пс, но при этой длитель-
ности величина lв =α-1 = 2.5 нм становится сравни-
мой с толщиной металлической пленки, и механизм
генерации становится более сложным, что может
отразиться на форме генерируемого импульса.
Верхняя граница определяется средней тепловой
мощностью, рассеиваемой в жидкости и прилегаю-
щих стенках. Для редко повторяющихся сигналов
длительность импульсов может достигать 300 нс.
Несмотря на то, что термоакустический меха-
низм, в принципе, позволяет осуществить регистра-
цию субнаносекудных импульсов, при этом возни-
кают труднопреодолимые технические трудности
детектирования короткого акустического импульса.
Минимальная толщина ПВДФ-пленки, которую вы-
пускает промышленность, составляет 9 мкм, что в
принципе обеспечивает полосу 120 МГц и возмож-
ность регистрации импульсов длительностью не-
сколько наносекунд. Продвижение в область более
коротких импульсов требует разработки широкопо-
лосных гиперзвуковых преобразователей. Для этой
цели перспективными являются преобразователи,
изготовленные на базе оптических интерферомет-
ров. Акустический сигнал изменяет показатель пре-
ломления среды в оптическом интерферометре, что
приводит к изменению его резонансной частоты и,
соответственно, выходного сигнала. Оптические
резонаторы выполняются либо в виде микроколец,
либо в виде плоскопараллельных слоев, и могут
быть использованы для регистрации сигналов суб-
наносекундной длительности.
95
5.5. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
Чувствительность термоакустического детектора
определяется акустическим датчиком, его шумами, а
также свойствами слоистой структуры. Чувстви-
тельность датчика с ПВДФ-пленкой толщиной
28 мкм и водой в качестве жидкости, контактирую-
щей с Al-пленкой, составила 0.5 В/мДж. В расчетах
использовалась длительность импульса, равная
10 нс. При использовании этилового спирта чувст-
вительность на порядок выше.
Минимально детектируемый СВЧ-сигнал опре-
деляется из условия равенства амплитуды акустиче-
ского импульса величине среднеквадратичного шу-
мового давления, возникающего на пьезопреобразо-
вателе вследствие теплового шума, либо вследствие
воздействия внешней электромагнитной помехи. По
оценкам, воздействие помех на 2 порядка превыша-
ло уровень теплового шума и создавало на акусти-
ческом датчике среднеквадратичное давление
~40 кПа или электрическое напряжение 20 мВ. При
этом минимальная энергия СВЧ-импульса длитель-
ностью 10 нс, регистрируемая термоакустическим
датчиком, составила 0.04 мДж.
Таким образом, термоакустические детекторы в
настоящее время могут быть использованы для ре-
гистрации формы огибающей СВЧ-импульсов с
длительностью 10…100 нс. При этом такие пре-
имущества детектора как широкополосность, высо-
кая чувствительность, регистрация импульсов с
большой частотой следования, простота конструк-
ции и работа при комнатной температуре, обеспечат
ему применение в физике и технике СВЧ.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант
07-08-00415.
ЛИТЕРАТУРА
1. А.И. Климов. Диагностика мощных наносекунд-
ных импульсов СВЧ-излучения //Изв. вузов. Фи-
зика. 1996, №12, с.98-109.
2. M. Dagys, Z. Kancleris, R. Simniskis, et al. The
Resistive Sensor: A Device for High-Power Micro-
wave Pulsed Neasurements // IEEE Antennas and
Propagation Mag (43). 2001, №5, p.64-78.
3. М.Д. Райзер, Л.Е. Цопп. Детектирование и изме-
рение мощности СВЧ-излучения наносекундной
длительности // Радиотехника и электроника.
1975, т.20, №8, c.1691.
4. С.Д. Коровин, Г.А. Месяц, В.В. Ростов и др. Вы-
сокоэффективная генерация импульсов субнано-
секундной длительности в релятивистской ЛОВ
миллиметрового диапазона // Письма в ЖТФ.
2002, в.2(28), с.81-89.
5. В.Э. Гусев, А.А. Карабутов. Лазерная оптоаку-
стика. М.: «Наука», 1991.
6. A.A. Oraevsky, A.A. Karabutov, V.G. Andreev //
IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics
and Frequency Control. 2003, v.50, р.1383.
7. V.G. Andreev, A.A. Karabutov, V.A. Vdovin. Basic
principles of thermo-acoustic energy and temporal
profile detection of microwave pulses // Problems of
Аtomic Science and Technology. Series “Nuclear
Physics Investigations” (39). 2001, №5, p.24-26.
8. В.Г. Андреев, В.А. Вдовин, П.С. Воронов. Экс-
периментальное исследование поглощения волн
миллиметрового диапазона в тонких металличе-
ских пленках // Письма в ЖТФ. 2003, т.29, в.22,
c.68.
9. V.G. Andreev, V.A. Vdovin, P.S. Voronov. Thin-
film termoacoustic detector for a registration of mi-
crowave pulses of nanosecond duration // Problems
of Atomic Science and Technology. Series “Nuclear
Physics Investigations”. 2004, №2, p.200-202.
10. В.Г. Андреев, В.А. Вдовин. Генерация акустиче-
ских волн мощными СВЧ-импульсами с исполь-
зованием тонких металлических плёнок // Изв. ву-
зов. Радиофизика (48). 2005, №10-11, с.1006-1011.
11. А.М. Афонин, В.А. Вдовин, В.И. Канавец и др.
Нестационарные процессы в генераторе поверхно-
стной волны миллиметрового диапазона // Радио-
техника и электроника (32). 1987, №1, с.118-126.
12. Г.В. Розенберг. Оптика тонкослойных покры-
тий. М.: «Физматгиз», 1958.
Статья поступила в редакцию 07.09.2009 г.
A SENSOR FOR RECORDING HIGH-POWER MICROWAVE PULSES ON BASIS
OF THE THERMOACOUSTIC EFFECT
V.G. Andreev, V.A. Vdovin
The operating principle, design and results of testing of an uncooled noise-immune sensor of the high-power mi-
crowave pulses generated by high-current accelerators is described. The sensor operation is based on the effect of
acoustic signal generation when microwave pulses are absorbed in a layer structure, in which a thin metal nanome-
ter-thick film is used as an absorber. The sensor is placed in a free space and intended to detect microwave pulses
with ~1 to 500 ns durations in a 3 to 300 GHz frequency band with a pulse repetition rate of up to 5 kHz. For
10 ns-long pulses, the sensor sensitivity is 0.5 V/mJ.
ДАТЧИК ДЛЯ РЕЄСТРАЦІЇ ПОТУЖНИХ СВЧ-ІМПУЛЬСІВ НА ОСНОВІ ТЕРМОАКУСТИЧНОГО
ЕФЕКТУ
В.Г. Андрєєв, В.А. Вдовін
Дано опис принципу дії, конструкція й результати випробувань неохолоджуваного перешкодо сталого
датчика потужних СВЧ-імпульсів, генерованих потужнострумовими прискорювачами. Робота датчика за-
снована на ефекті генерації акустичних сигналів при поглинанні СВЧ-імпульсів у шаруватій структурі, де як
поглинач використається тонка металева плівка нанометрової товщини. Датчик розташовується у вільному
просторі і призначений для реєстрації СВЧ-імпульсів тривалістю 1...500 нс у діапазоні частот 3...300 ГГц із
частотою проходження до 5 кГц. Чутливість датчика при реєстрації імпульсу з тривалістю 10 нс склала
0,5 В/мДж.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-15696 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:02:20Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Андреев, В.Г. Вдовин, В.А. 2011-01-31T15:37:51Z 2011-01-31T15:37:51Z 2010 Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта / В.Г. Андреев, В.А. Вдовин // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 2. — С. 92-95. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15696 621.385.6 Приводится описание принципа действия, конструкция и результаты испытаний неохлаждаемого помехоустойчивого датчика мощных СВЧ-импульсов, генерируемых сильноточными ускорителями. Работа датчика основана на эффекте генерации акустических сигналов при поглощении СВЧ-импульсов в слоистой структуре, где в качестве поглотителя используется тонкая металлическая пленка нанометровой толщины. Датчик располагается в свободном пространстве и предназначен для регистрации СВЧ-импульсов длительностью 1…500 нс в диапазоне частот 3…300 ГГц с частотой следования до 5 кГц. Чувствительность датчика при регистрации импульса с длительностью 10 нс составила 0,5 В/мДж. Дано опис принципу дії, конструкція й результати випробувань неохолоджуваного перешкодо сталого датчика потужних СВЧ-імпульсів, генерованих потужнострумовими прискорювачами. Робота датчика заснована на ефекті генерації акустичних сигналів при поглинанні СВЧ-імпульсів у шаруватій структурі, де як поглинач використається тонка металева плівка нанометрової товщини. Датчик розташовується у вільному просторі і призначений для реєстрації СВЧ-імпульсів тривалістю 1...500 нс у діапазоні частот 3...300 ГГц із частотою проходження до 5 кГц. Чутливість датчика при реєстрації імпульсу з тривалістю 10 нс склала 0,5 В/мДж. The operating principle, design and results of testing of an uncooled noise-immune sensor of the high-power microwave pulses generated by high-current accelerators is described. The sensor operation is based on the effect of acoustic signal generation when microwave pulses are absorbed in a layer structure, in which a thin metal nanometer-thick film is used as an absorber. The sensor is placed in a free space and intended to detect microwave pulses with ~1 to 500 ns durations in a 3 to 300 GHz frequency band with a pulse repetition rate of up to 5 kHz. For 10 ns-long pulses, the sensor sensitivity is 0.5 V/mJ. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Физика и техника ускорителей Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта Датчик для реєстрації потужних СВЧ-імпульсів на основі термоакустичного ефекту A sensor for recording high-power microwave pulses on basis of the thermoacoustic effect Article published earlier |
| spellingShingle | Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта Андреев, В.Г. Вдовин, В.А. Физика и техника ускорителей |
| title | Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта |
| title_alt | Датчик для реєстрації потужних СВЧ-імпульсів на основі термоакустичного ефекту A sensor for recording high-power microwave pulses on basis of the thermoacoustic effect |
| title_full | Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта |
| title_fullStr | Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта |
| title_full_unstemmed | Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта |
| title_short | Датчик для регистрации мощных СВЧ-импульсов на основе термоакустического эффекта |
| title_sort | датчик для регистрации мощных свч-импульсов на основе термоакустического эффекта |
| topic | Физика и техника ускорителей |
| topic_facet | Физика и техника ускорителей |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15696 |
| work_keys_str_mv | AT andreevvg datčikdlâregistraciimoŝnyhsvčimpulʹsovnaosnovetermoakustičeskogoéffekta AT vdovinva datčikdlâregistraciimoŝnyhsvčimpulʹsovnaosnovetermoakustičeskogoéffekta AT andreevvg datčikdlâreêstracíípotužnihsvčímpulʹsívnaosnovítermoakustičnogoefektu AT vdovinva datčikdlâreêstracíípotužnihsvčímpulʹsívnaosnovítermoakustičnogoefektu AT andreevvg asensorforrecordinghighpowermicrowavepulsesonbasisofthethermoacousticeffect AT vdovinva asensorforrecordinghighpowermicrowavepulsesonbasisofthethermoacousticeffect |