CN113284704B - 一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器，包括发射器基底和散热组件，散热组件固定于发射器基底的励磁线圈侧，所述发射器基底包括第一支架、发射样片和快拆组件，快拆组件卡设于第一支架上，发射样片卡设于快拆组件中，第一支架的两侧缠绕设置励磁线圈，散热组件分别设置于励磁线圈的外侧，散热组件与第一支架一体成型；在励磁线圈附近设置散热组件，用于对励磁线圈所产生的焦耳热进行散热，以提高励磁线圈的工作寿命；多个散热片平行设置可以提高散热片的散热均匀性，多个散热片等间距设置，提高对励磁线圈的散热均匀性和稳定性，进而实现了对第一支架的散热作用。

Description

一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器
技术领域
本发明涉及太赫兹发射器技术领域，尤其涉及一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器。
背景技术
太赫兹频段位于红外和微波之间，是宏观电子学与微观光子学的过渡频段，兼具宽带性、低能性、高透性、唯一性等诸多优势特性，其在无损检测、卫星通信、医疗诊断、卫星通信等领域具有重大的科学价值和广阔的应用前景。自旋太赫兹源因其独特的太赫兹产生机理，具有低成本、高效率等优势，是未来太赫兹技术的重要发展方向。
现有技术中的自旋太赫兹系统需要永磁铁、斩波器等器件，体积庞大、系统复杂、成本昂贵。采用励磁线圈代替永磁铁、斩波器，可实现自旋太赫兹发射器的小型化。但励磁线圈通入脉冲电流时将产生焦耳热，影响自旋太赫兹的产生效率，甚至导致励磁线圈短路，导致自旋太赫兹发射器不能正常工作，降低自旋太赫兹发射器的使用寿命。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器，通过散热组件对励磁线圈进行散热，提高了自旋太赫兹发射器的使用寿命。
本发明提出的一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器，包括发射器基底和散热组件，散热组件固定于发射器基底的励磁线圈侧。
进一步地，所述发射器基底包括第一支架、发射样片和快拆组件，快拆组件卡设于第一支架上，发射样片卡设于快拆组件中，第一支架的两侧缠绕设置励磁线圈。
进一步地，散热组件分别设置于励磁线圈的外侧，散热组件与第一支架一体成型。
进一步地，散热组件包括多个散热片，多个散热片平行固定于第一支架上。
进一步地，多个散热片等间距设置。
进一步地，多个散热片表面设置多个连续折弯面。
进一步地，多个散热片表面光面设置。
进一步地，所述发射器基底还包括硅透镜和用于固定硅透镜的固定组件，硅透镜贴附发射样片的发射侧设置，固定组件与快拆组件固定连接。
进一步地，所述固定组件包括安装螺丝和用于硅透镜的固定支架，安装螺丝的一端依次穿过固定支架、快拆组件固定设置。
本发明提供的一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器的优点在于：本发明结构中提供的一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器，在励磁线圈附近设置散热组件，用于对励磁线圈所产生的焦耳热进行散热，以提高励磁线圈的工作寿命；多个散热片平行设置可以提高散热片的散热均匀性，多个散热片等间距设置，提高对励磁线圈的散热均匀性和稳定性，进进而实现了对第一支架的散热作用；快拆组件卡设于第一支架上的设置，便于发射器基底的拆装。通过调控通入励磁线圈的脉冲电流大小、方向，以及占空比对产生的自旋太赫兹波调制，并通过锁相放大器等仪器实现自旋太赫兹波的探测。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为第一支架的正视图；
图4为图3的俯视图。；
图5为拆组件的正视图；
图6为18片散热片自旋太赫兹发射器工作时第一支架温度分布情况；
图7为10片散热片自旋太赫兹发射器工作时第一支架温度分布情况；
图8为不带散热片自旋太赫兹发射器工作时第一支架温度分布情况；
其中，1-发射器基底，2-散热组件，3-固定组件，101-第一支架，102-快拆组件，103-励磁线圈，108-发射样片，109-硅透镜，201-散热片，301-安装螺丝，302-固定支架，101-1-U型架，101-2-T型架，101-3-固定座，101-4-快拆组件固定螺丝安装孔，101-5-快拆组件安装槽，102-1通光孔，102-2发射样品安装卡槽，103-3硅透镜安装架固定螺丝安装螺孔。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1至8所示，本发明提出的一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器，包括发射器基底1和散热组件2，散热组件2固定于发射器基底1的励磁线圈103侧。
由焦耳定律，当发射器基底1的励磁线圈103通入脉冲电流时将产生焦耳热，会产影响自旋太赫兹的产生效率，甚至导致励磁线圈103短路，导致系统不能正常工作，因而在励磁线圈103附近设置散热组件2，用于对励磁线圈103所产生的焦耳热进行散热，以提高励磁线圈103的工作寿命。
在本实施例中，所述发射器基底1的框架结构为第一支架101，励磁线圈103缠绕在第一支架101上设置，励磁线圈103的缠绕位置和缠绕数量可以根据实际需要进行确定，例如本附图中，将第一支架101设置成两个对称的工型架，每个工型架上均缠绕设置励磁线圈103，因而适应性设置两个散热组件2，两个散热组件2与第一支架101采用一体成型，例如可以采用3D打印制作；其中散热组件2多个散热片201，多个散热片201可以平行固定于第一支架101，也可以不平行设置，平行设置是较佳的方案，因为平行设置可以提高散热片201的散热均匀性。
需要说明的是，散热片201可以等间距设置，但是不排除不等间距设置的可能性，因为等间距设置是一种较佳方案，使得每个散热片201的散热是均匀的，进而提高对励磁线圈103的散热均匀性和稳定性。
应理解的是，对于散热片201的表面结构，可以为光面结构，也可以为连续折弯面机构，折弯面可以增加散热片201的散热面。
在本实施例中，所述发射器基底1还包括发射样片108、快拆组件102、硅透镜109和用于固定硅透镜109的固定组件3，快拆组件102卡设于第一支架101上，发射样片108卡设于快拆组件102中，硅透镜109贴附发射样片108的发射侧设置，固定组件3与快拆组件102固定连接。所述固定组件3包括安装螺丝301和用于硅透镜109的固定支架302，安装螺丝301的一端依次穿过固定支架、快拆组件102固定设置。
具体而言，第一支架101包括U型架101-1、固定座101-3、快拆组件固定螺丝安装孔101-4、快拆组件安装槽101-5以及两个对称分布的T型架101-2；快拆组件102插入快拆组件安装槽101-5设置，快拆组件102包括通光孔102-1、发射样品安装卡槽102-2、硅透镜安装架固定螺丝安装螺孔102-3；励磁线圈103缠绕在固定支架的两个T型架101-2上，当励磁线圈103通入脉冲电流时，将在发射样片108处产生一平行于发射样片108的脉冲磁场；散热组件2固定于T型架101-2上、并向外延伸；固定支架302通过硅透镜安装架固定螺丝穿过安装架固定螺丝安装螺孔102-3安装于快拆组件102上，快拆组件102中间有一用于固定安装硅透镜109的安装孔。
当励磁线圈103通入脉冲电流时，将在发射样片108处产生一脉冲磁场，实现发射样片108的磁化。当超快激光从第一支架101背部通过通光孔102-1照射到发射样片108上，在超快激光热效应作用下引起发射样片108产生超快自旋流。由于自旋逆霍尔效应，该超快自旋流将转换为超快电荷流。由麦克斯韦电磁理论，该超快电荷流将产生太赫兹辐射，产生的自旋太赫兹波通过硅透镜109准直，平行出射。通过调控通入励磁线圈103的脉冲电流大小、方向，以及占空比对产生的自旋太赫兹波调制，并通过锁相放大器等仪器实现自旋太赫兹波的探测。
通过有限元软件仿真，具体说明发射器基底1上设置散热片201的优点：如图6所示，设置散热片201共18片，均匀分布于固定支架的第一支架101的两侧，每片散热片长度、宽度分别为3cm、2cm。当励磁线圈103产生的热功率为10W时，第一支架101生成一定的温度分布，如图6所示，由图6可以看出励磁线圈103所处温度为33℃，温度不高，散热片201的散热起到重要的散热作用。图7为10片散热片201，均匀分布于固定支架的第一支架101的两侧，散热片的规格与18片散热片一致，发射器基底1的规格材质同18片散热片的发射器基底1完全相同；当励磁线圈103产生的热功率为10W时，第一支架101生成一定的温度分布，如图7所示，由图7可以看出第一支架101所处温度约为50℃，第一支架101的温度相对于设置18片散热片201要高一些，进一步验证了散热片201对第一支架101的重要散热作用。图8为不带散热片201的发射器基底1结构，当励磁线圈103产生的热功率为10W时，第一支架101的温度分布，发射器基底1的规格材质同18片散热片的发射器基底1完全相同，得到第一支架101生成一定的温度分布，由图8可以看出第一支架101所处温度约为116℃，第一支架101的温度相对于设置18片以及10片散热片201要高很多，再次对比验证了散热片201对第一支架101的重要散热作用。对比图6、图7、图8可以看出，通过优化散热片104的数目、分布可以有效减小焦耳热对励磁线圈103的温度影响，降低励磁线圈103的短路风险，增加系统可靠性，提高自旋太赫兹发射器的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于散热结构的自旋太赫兹发射器，包括发射器基底(1)和散热组件(2)，散热组件(2)固定于发射器基底(1)的励磁线圈(103)侧；
所述发射器基底(1)包括第一支架(101)、发射样片(108)和快拆组件(102)，快拆组件(102)卡设于第一支架(101)上，发射样片(108)卡设于快拆组件(102)中，第一支架(101)的两侧缠绕设置励磁线圈(103)；
散热组件(2)分别设置于励磁线圈(103)的外侧，散热组件(2)与第一支架(101)一体成型。
2.根据权利要求1所述的基于散热结构的自旋太赫兹发射器，其特征在于，散热组件(2)包括多个散热片(201)，多个散热片(201)平行固定于第一支架(101)上。
3.根据权利要求2所述的基于散热结构的自旋太赫兹发射器，其特征在于，多个散热片(201)等间距设置。
4.根据权利要求2所述的基于散热结构的自旋太赫兹发射器，其特征在于，多个散热片(201)表面设置多个连续折弯面。
5.根据权利要求2所述的基于散热结构的自旋太赫兹发射器，其特征在于，多个散热片(201)表面光面设置。
6.根据权利要求1所述的基于散热结构的自旋太赫兹发射器，其特征在于，所述发射器基底(1)还包括硅透镜(109)和用于固定硅透镜(109)的固定组件(3)，硅透镜(109)贴附发射样片(108)的发射侧设置，固定组件(3)与快拆组件(102)固定连接。
7.根据权利要求6所述的基于散热结构的自旋太赫兹发射器，其特征在于，所述固定组件(3)包括安装螺丝(301)和用于硅透镜(109)的固定支架(302)，安装螺丝(301)的一端依次穿过固定支架、快拆组件(102)固定设置。
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