Un magnetrón de cavidad es un tubo de vacío de alta potencia que genera las microondas coherentes que se encuentran comúnmente en los hornos microondas, así como varios usos del radar .
Construcción y operación
Todos los magnetrones de la cavidad consisten en un filamento caliente (cátodo ) guardado en, o pulsado, a un alto potencial negativo por una fuente de alimentación de alto voltaje, continua. El cátodo se incorpora al centro de un compartimiento evacuado, lobulado, circular. Un campo magnético paralelo al filamento es impuesto por un imán permanente. El campo magnético causa los electrones, atraídos (relativamente) a la parte externa positiva del compartimiento, para torcer en espiral hacia fuera en una trayectoria circular algo que moviéndose directo a este ánodo . Se espacian alrededor del borde del compartimiento las cavidades cilíndricas. Las cavidades están abiertas a lo largo de su longitud y conectan el espacio común de la cavidad. Pues el barrido de los electrones más allá de estas aberturas, ellas induce un campo de radio resonante, de alta frecuencia en la cavidad, que alternadamente hace los electrones agrupar en grupos. Una porción de este campo se extrae con una antena corta que esté conectada con una guía de onda (un tubo del metal generalmente de la sección representativa rectangular). La guía de onda dirige la energía extraída del RF a la carga, que puede ser un compartimiento de cocinar en un horno microondas o una antena high-gain en el caso de radar.
Los tamaños de las cavidades determinan la frecuencia resonante, y de tal modo la frecuencia de microondas emitidas. Sin embargo, la frecuencia no es exacto controlable. Esto no es un problema en muchas aplicaciones tales como calefacción o algunas formas de radar donde el receptor se puede sincronizar con una salida imprecisa. Donde están necesarias las frecuencias exactas, otros dispositivos tales como el klistrón se utilizan. El voltaje se aplicó y las características del cátodo determinan la energía del dispositivo.
El magnetrón es un dispositivo bastante eficiente. En un horno microondas, por ejemplo, una entrada de 1.100 vatios creará generalmente cerca de 700 vatios una energía de microonda, una eficacia de el alrededor 65%. Modernas, de estado sólido, las fuentes de la microonda en esta frecuencia funcionan típicamente aproximadamente la eficacia de 25 a del 30% y se utilizan sobre todo porque pueden generar una amplia gama de frecuencias. Así, el magnetrón permanece en uso extenso en los papeles que requieren poder más elevado, pero donde está poco importante el control de frecuencia exacto.
Usos
Radar
considera también: Historia del radar radar#Centimetric, L1=History del
l radar (radar centimétrico)
En dispositivos del radar la guía de onda está conectada con una antena . El magnetrón se funciona con pulsos muy cortos del voltaje aplicado, dando por resultado un pulso corto de la energía de microonda que es irradiada. Como en todos los sistemas del radar, la radiación reflejada de una blanco se analiza para producir un mapa del radar en una pantalla.
Calefacción
En los hornos microondas la guía de onda lleva a un puerto radiofrecuencia-transparente en el compartimiento de cocinar. Es importante que hay alimento en el horno cuando se funciona para absorber estas ondas, algo que reflejando en la guía de onda donde la intensidad de las ondas derechas puede causar la formación de arcos. La formación de arcos, si está permitida ocurrir por largos periodos, destruirá el magnetrón. Si un objeto muy pequeño microwaved, se recomienda que un vidrio de agua esté agregado como fregadero de la energía, aunque el cuidado se deba llevar no el " el sobrecalienta el " de ; el agua.
Historia
La oscilación de magnetrones primero fue observada y observado por Agustín Žáček, profesor en la universidad de Charles, Praga en la República Checa, aunque el primeros simples, magnetrones del dos-poste fueran desarrollados en los años 20 por el casco de Albert en laboratorios de investigación de s de General Electric los '(Schenectady, Nueva York), como una consecuencia de su trabajo sobre el control magnético de los tubos de vacío en un intento por trabajar alrededor de las patentes llevadas a cabo por el Lee DeForest en control electrostático. El magnetrón del dos-poste, también conocido como magnetrón del partir-ánodo, tenía rendimiento relativamente bajo. La versión de la cavidad (designada correctamente un magnetrón de la resonante-cavidad del ) demostró ser lejos más útil.Había una necesidad urgente durante el desarrollo del radar en la Segunda Guerra Mundial de un generador de alta potencia de la microonda que funcionó en un mdash más corto de las longitudes de onda ; alrededor de 10 cm (3 Gigahertz) algo que 150 cm— (200 Megaciclo) disponible de los generadores tubo-basados del tiempo. Era sabido que un magnetrón resonante de la multi-cavidad había sido desarrollado en 1935 por el Juan Hollmann en el Berlín . Sin embargo, los militares alemanes consideraban su deriva de frecuencia ser indeseable y basaron sus sistemas del radar en el klistrón en lugar de otro. Era sobre todo por esta razón que los radares alemanes del combatiente de noche no eran un fósforo para sus contrapartes británicas.
En 1940, en la universidad de Birmingham en el Reino Unido, el Juan Randall y el Dr. Harry Boot produjo un prototipo de funcionamiento similar al magnetrón de cavidad de Hollman, pero agregó de refrigeración por líquido y una cavidad más fuerte. Randall y el cargador pronto manejaron aumentar su doblez de la salida de energía 100. En vez del donante para arriba en el magnetrón debido a su inexactitud de la frecuencia, muestrearon la señal de salida y synced su receptor a cualquier frecuencia era generada realmente.
Porque el Francia acababa de caer a los nazis y Gran Bretaña no tenía ninguÌn dinero para desarrollar el magnetrón en una escala masiva, Churchill convino que sir Henry Tizard debe ofrecer el magnetrón a los americanos a cambio de su ayuda financiera e industrial. Por septiembre, el Instituto de Tecnología de Massachusetts había fijado un laboratorio secreto para desarrollar el magnetrón de cavidad en un radar viable. Dos meses más adelante, estaba en la producción en masa, y por principios de 1941, el radar aerotransportado portable era instalado en los planos americanos y británicos.
6 una versión temprana del kilovatio, construida en Inglaterra por los laboratorios de investigación del GEC, Wembley, Londres, fue dada al gobierno de los E. en septiembre de 1940. Fue descrita más adelante como " el cargo más valioso traído nunca a nuestro shores" (véase la misión de Tizard). El productor equivalente más de gran alcance de la microonda disponible en los E. (un klistrón ) tenía en ese entonces una energía de solamente diez vatios. El magnetrón de cavidad era ampliamente utilizado durante la Segunda Guerra Mundial en el equipo de radar de microonda y se acredita a menudo con el donante radar aliado de una considerable ventaja del funcionamiento sobre el los radares japoneses alemanes de y, así directo influenciando el resultado de la guerra.
Onda corta, radar centimétrico, que fue hecho posible por el magnetrón de cavidad, permitido para la detección de objetos mucho más pequeños y el uso de antenas mucho más pequeñas. La combinación del magnetrón de la pequeño-cavidad, de las pequeñas antenas, y de la alta resolución permitió pequeño, radares de la alta calidad que se instalarán en aviones. Podrían ser utilizados por los aviones de patrulla marítima para detectar los objetos tan pequeños como un periscopio submarino, que permitió que los aviones atacaran y que destruyeran sumergió los submarinos que habían sido previamente imperceptibles del aire. El contorno centimétrico que trazaba los radares como el H2S mejoró la exactitud de los bombarderos aliados usados en la campaña estratégica del bombardeo. Los radares de arma-colocación centimétricos eran además lejos más exactos que la más vieja tecnología. Hicieron los acorazados aliados grande-hechos fuego sobre más muerto y, junto con el fusible desarrollado recientemente de la proximidad, hecho los armas antiaéreos mucho más peligrosos a los aviones que atacaban. Los dos se juntaron juntos y utilizado por las baterías antiaéreas, colocadas a lo largo de la trayectoria de vuelo de las bombas de vuelo alemanas V-1 en su manera al Londres, se acreditan con la destrucción de muchas de las bombas de vuelo antes de que alcanzaran su blanco.
Desde entonces, muchos millones de magnetrones de la cavidad se han fabricado; algunos para el radar, pero la gran mayoría para otro uso lejos más domestic— el horno microondas . El uso en radar sí mismo ha disminuido hasta cierto punto, pues señales más exactas se han necesitado generalmente y los reveladores se han movido al klistrón y a los sistemas del tubo de onda que viajaba para estas necesidades.
Peligros para la salud
Entre peligros más especulativos, por lo menos uno particularmente es bien sabido y documentado. Pues la lente del ojo no tiene ninguÌn flujo de sangre de enfriamiento es particularmente recalentamiento propenso cuando está expuesta a la radiación de la microonda. Esta calefacción puede alternadamente llevar a una incidencia más alta de las cataratas en vida posterior. Un horno microondas con una puerta combada o un lacre pobre de la microonda puede ser peligroso.
Hay también un considerable peligro del voltaje alrededor de los magnetrones, pues requieren una fuente de tensión en los millares de voltios. El funcionamiento de un magnetrón con las cubiertas protectoras y los dispositivos de seguridad puenteados es una idea muy pobre.
Algunos magnetrones tienen aisladores de cerámica con un pedacito del added&mdash del óxido (beryllia) del berilio; este la cerámica aparece a menudo algo rosada o púrpura-coloreada (véase las fotos arriba). Observar que el óxido del berilio es blanco (véase el óxido del berilio del artículo), así que la confianza en el color para identificar su presencia sería imprudente. El berilio en esto es un peligro químico serio si está machacado e inhalado, o injerido de otra manera. La exposición sola o crónica puede llevar a la beriliosis, una condición que no sea curable. Además, el beryllia es enumerado como agente carcinógeno humano confirmado por la CIRC; por lo tanto, los aisladores o los magnetrones de cerámica rotos no deben ser manejados directo.
Ver también
Ciclotrón - un acelerador atómico que también dirige partículas en un espiral con un campo magnético transversal.Klistrón - un dispositivo para amplificar o generar microondas con la mayores precisión y control que disponible del magnetrón.
Tubo de onda viajera - otro dispositivo del amplificador de la microonda, capaz de mayores anchuras de banda que un klistrón.
Amplificador Crossed-field - un dispositivo que combina características de magnetrones y de TWTs, dando por resultado un amplificador de alta potencia, de banda estrecha.
Oscilador de onda de posterior - un oscilador, un M o un O-tipo armonioso wide-band
laser - un dispositivo del Libre-electrón para amplificar o generar microondas, luz, ULTRAVIOLETA infrarrojos, y radiografías.
MASER - un dispositivo para generar las microondas que produce una señal muy de poco ruido y estable, precursor del laser.
Laser - un dispositivo para generar la luz coherente, una evolución del MASER.
que farfulla - un uso industrial importante de magnetrones.
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