Резонаторный магнетрон

Резонаторный магнетрон — мощная вакуумная лампа, использовавшаяся в ранних радиолокационных системах, а затем в микроволновых печах и линейных ускорителях частиц. Резонаторный магнетрон генерирует микроволны, используя взаимодействие потока электронов с магнитным полем при движении мимо ряда резонаторов, которые представляют собой небольшие открытые полости в металлическом блоке. Электроны проходят мимо полостей и вызывают в них колебания микроволн, аналогично тому, как работает свисток, издавая тон при возбуждении потоком воздуха, проходящим мимо его отверстия. Резонансная частота устройства определяется физическими размерами полостей. В отличие от других вакуумных ламп, таких как клистрон или лампа бегущей волны (ЛБВ), магнетрон не может функционировать как усилитель для увеличения интенсивности приложенного микроволнового сигнала; магнетрон служит исключительно как электронный генератор, генерирующий микроволновый сигнал от постоянного тока, подаваемого на вакуумную трубку.

Начало использование магнитных полей в качестве средства управления потоком электрического тока было положено изобретением Аудиона Ли де Форестом в 1906 году. Другие экспериментаторы подхватили работу Халла, и ключевое достижение — использование двух катодов — было представлено Хабаном в Германии в 1924 году. Дальнейшие исследования были ограничены до японской статьи Окабе 1929 года, в которой отмечалось получение сигналов сантиметровой длины волны, что привело к мировому интересу. Разработка магнетронов с несколькими катодами была предложена А. Л. Сэмюэлем из Bell Telephone Laboratories в 1934 году, что привело к разработкам Постумуса в 1934 году и Ганса Хольмана в 1935 году. Производство было начато компаниями Philips, General Electric Company (GEC), Telefunken и другими; выходная мощность первых моделей была ограничена величиной 10 Вт. К этому времени клистрон выдавал большую мощность, поэтому магнетрон не получил широкого распространения[a].

Резонаторный магнетрон был радикальным усовершенствованием, представленным Джоном Рэндаллом и Гарри Бутом из Бирмингемского университета в Англии в 1940 году[2] :24-26[3]. Их первый рабочий образец имел выходную мощность порядка сотни ватт при длины волны 10 см, что было беспрецедентным достижением[4][5]. В течение нескольких недель инженеры General Electric Company улучшили этот показатель до более чем одного киловатта (кВт), к 1941 году достигаемая мощность увеличилась до более 100 кВт; и до мегаватта к 1943 году. Импульсы высокой мощности генерировались устройством размером с небольшую книгу и передавались антенной длиной всего в сантиметры, что на порядки уменьшило размеры практических радиолокационных систем[6]. Это позволило создать новые радары для ночных истребителей, противолодочных самолетов и эскортных кораблей[6]. С этого момента союзники во Второй мировой войне удерживали лидерство в области радиолокации, которое их коллеги в Германии и Японии так и не смогли сократить. К концу войны практически все радары союзников были основаны на магнетроне.

Примечания

Комментарии

  1. ↑ По некоторым данным, устройство мощностью 300  Вт было построено в СССР в 1936 году Алексеевым и Малеаровым (опубликовано в 1940 году)[1]

Источники

  1. ↑ Redhead, Paul A., "The Invention of the Cavity Magnetron and its Introduction into Canada and the U.S.A.", La Physique au Canada, November 2001
  2. ↑ Fine, Norman. Blind Bombing: How Microwave Radar brought the Allies to D-Day and Victory in World War II. — Nebraska : Potomac Books/University of Nebraska Press, 2019. — P. 24–26. — ISBN 978-1640-12279-6.
  3. ↑ The Magnetron. Bournemouth University (1995–2009). Дата обращения: 23 августа 2009. Архивировано 26 июля 2011 года.
  4. ↑ Fine, 2019, pp. 24-26.
  5. ↑ Angela Hind (5 февраля 2007). Briefcase 'that changed the world'. BBC News. Архивировано 15 ноября 2007. Дата обращения: 16 августа 2007.
  6. ↑ 1 2 Schroter, B. (Spring 2008). How important was Tizard's Box of Tricks? (PDF). Imperial Engineer. 8: 10. Архивировано (PDF) 17 июня 2011. Дата обращения: 23 августа 2009.
Эта статья взята у (из) Википедия. Текст лицензируется по Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0. К медиа файлам могут применятся дополнительные условия.