Полость магнетрона

редактировать
Устройство для генерации микроволн Магнетрон с удаленной секцией, чтобы показать полости. Катода в центре не видно. Антенна, излучающая микроволны, находится слева. Магниты, создающие поле, параллельное длинной оси устройства, не показаны. Аналогичный магнетрон с другой удаленной секцией. Виден центральный катод; антенна, проводящая микроволны вверху; магниты не показаны. Устаревшая трубка магнетрона 9 ГГц и магниты от советского авиационного радара. Трубка зажата между полюсами двух подковообразных магнитов alnico (вверху, внизу), которые составляют магнитное поле вдоль оси трубки. Микроволны излучаются из апертуры волновода (вверху), которая при использовании присоединена к волноводу, проводящему микроволны к антенне радара. В современных лампах используются редкоземельные магниты, электромагниты или ферритовые магниты, которые намного менее громоздки.

Магнетрон с резонатором представляет собой мощный вакуум. трубка, которая генерирует микроволны, используя взаимодействие потока электронов с магнитным полем при движении мимо серии открытых металлических полостей (объемные резонаторы ). Электроны проходят через отверстия в эти полости и заставляют микроволны колебаться внутри, подобно тому, как свисток издает звук при возбуждении воздушным потоком, проходящим мимо его отверстий. частота генерируемых микроволн, резонансная частота, определяется физическими размерами полостей. В отличие от других вакуумных ламп, таких как клистрон или лампа бегущей волны (ЛБВ), магнетрон не может работать как усилитель для увеличения приложенный микроволновый сигнал; магнетрон исключительно как генератор , генерирующий микроволновый сигнал из электричества постоянного тока, ожидаемого в вакуумную трубку.

Ранняя форма магнетрона была изобретена Х. Гердиеном в 1910 году. Другая форма магнетронной трубки, магнетрон с разъемным анодом, была изобретена Альбертом Халлом из General Electric Research Лаборатория в 1920 году, но достигла частоты всего 30 кГц. С подобными устройствами эксперименты многие команды в 1920-1930-х годах. Ганс Эрих Холлманн подал патент на конструкцию, аналогичную современную лампе, в 1935 году, но более стабильный по частоте клистрон был предпочтен для сообщества немецких радаров в <254 году.>Вторая мировая. Важным достижением стал магнетрон с использованием резонаторов, впервые предложенный в 1934 г. А. Л. Самуэлем из Bell Telephone Laboratories. Однако первый по-настоящему успешный пример был разработан Алексереффом и Малеаровым в СССР в 1936 году, который достиг 300 Вт на 3 ГГц (10 см длина волны ).

Магнетрон резонатора Был радикально улучшен Джоном Рэндаллом и Гарри Бутом в Универсальный Бирмингема, Англия в 1940 году. Они изобрели клапан, который мог требовать несколько киловатт импульсы на длине волны 10 см, беспрецедентное достижение. Высокая мощность импульсов от устройства сделала сантиметровый диапазон радар практично для союзников по Второй мировой войне с более короткой длиной волны радары, позволяющие использовать более мелкие объекты

В то же время Ёдзи, с помощью антенн меньшего размера, значительно увеличила размер радиолокационных установок, так что их можно было более легко установить в ночных истребителях, противолодочных истребителях и кораблях сопровождения. Ито экспериментир овал с магнетронами в Японии и нападение на систему предотвращения столкновений. частотная модуляция. Достигнута только низкая выходная мощность. Посетив Германию, где он ранее получил докторскую степень, Ито узнал, что немцы с большим успехом применяют импульсную модуляцию на УКВ. Вернувшись в Японию в октябре 1941 года он изготовил прототип импульсного магнетрона мощностью 2 кВт, который затем получил широкое распространение.

В послевоенную эпоху магнет менее широко использовался в радиолокационных приложениях, поскольку мощность менялась. от импульса к импульссу, как по частоте, так и по фазе. Это делает непригодным для сравнений между импульсами для обнаружения и удаления «помех » с дисплея радара. Магнетрон по-прежнему используется в некоторых радиолокационных системах, но стал гораздо более распространенным в недорогом источнике микроволновых печей. В этой форме сегодня используется более одного миллиарда магнетронов.

Содержание

  • 1 Конструкция и работа
    • 1.1 Традиционная конструкция трубки
    • 1.2 Корпусный или одноанодный магнетрон
    • 1.3 Магнетрон с разделенным анодом
    • 1.4 Полостной магнетрон
  • 2 Общие характеристики
  • 3 Области применения
    • 3.1 Радар
    • 3.2 Нагрев
    • 3.3 Освещение
  • 4 История
  • 5 Опасности для здоровья
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Конструкция и работа

Конструкция обычной лампы

В обычной электронной лампе (вакуумная трубка ) электроны излучаются из отрицательно заряженного нагретого компонента, называемого катодом, и притягиваются к положительно заряженному компоненту, называемому анодом. Компоненты обычно расположены концентрически, помещены в контейнер трубчатой ​​формы, из которого откачан весь воздух, так что электроны могут свободно перемещаться (отсюда и название «вакуумные» трубки, которые англичане называют «клапанами»).

Если электрод (называемый управляющей сеткой ) вставлен между катодом и анодом, поток электронов между катодом и анодом можно регулировать, изменяя напряжение на этом третьем электроде. Это позволяет полученной электронной лампе (называемой «триодом », потому что теперь она имеет три электрода) функционировать как усилитель, потому что небольшие изменения электрического заряда, приложенного к управляющей сетке, приведут к идентичных вариаций гораздо большего тока электронов, протекающих между катодом и анодом.

Корпусный или одноанодный магнетрон

Идея использования сетки для управления была запатентована Ли де Форест, что привело к значительнымм альтернативных конструкций трубок, которые позволили бы избежать исследования его патентов. Одна концепция использовала магнитное поле вместо электрического заряда для управления током, что привело к разработке магнетронной трубки. В этой конструкции трубка была сделана двумя электродами, обычно с катодом в виде металлического стержня в центре и анодом в виде цилиндра вокруг. Трубку помещали между полюсами подковообразного магнита, расположенного так, чтобы магнитное поле было направлено направленно электродов.

При отсутствии магнитного поля трубка работает как диод, при этом электроны текут непосредственно от катода к аноду. В предполагаемом магнитном поле электроны будут испытывать силу, перпендикулярную область их движения, в соответствии с правиламиом левой руки. В этом случае электроны движутся по кривой траектории между катодом и анодом. Кривизной пути можно управлять, изменяя магнитное поле с помощью электромагнита или изменяя потенциал между электродами.

При очень сильных возвращениях магнитного поля электроны на катод предотвращает прохождение тока. В противоположном крайнем случае, без поля, электроны могут свободно течь прямо от катода к аноду. Между двумя крайними значениями, критическим значением или магнитным полем отсечки корпуса (и напряжением отсечки), есть точка, в которой электроны просто достигают анода. В полях около этой точки устройство работает как триод. Магнитное управление из-за гистерезиса и других приводит к более медленной и менее точной реакции на управляющий ток, чем электростатическое управление с использованием управляющей сетки в обычном триоде (не говоря уже о большем весе и сложности), поэтому магнетроны ограниченно использовались в обычных мобильных устройствах.

Было замечено, когда магнет работал при критическом значении, он излучал энергию в радиочастотном спектре. Это происходит, потому что несколько электронов вместо того, чтобы достичь анода, продолжают вращаться в пространстве между катодом и анодом. Из-за эффекта, теперь известное как циклотронное излучение, эти электроны излучают радиочастотную энергию. Эффект не очень эффективный. В конце концов электроны попадают на один из электродов, поэтому их в любом моменте времени циркулирующем состоянии составляет небольшой процент от общего тока. Было также замечено, что частота излучения от размера трубки, и даже были построены первые образцы, которые генерируют сигналы в микроволновом диапазоне.

Ранние традиционные ламповые системы были ограничены высокочастотными полосами, и хотя очень высокочастотные системы стали широко доступны в конце 1930-х годов, сверхвысокочастотные и микроволновые регионы были далеко за пределами возможности обычных цепей. Магнетрон был одним из немногих устройств, способных генерировать сигналы в микроволновом диапазоне.

Магнетрон с разъемным анодом

Магнетрон с разъемным анодом (ок. 1935 г.). (слева) Голая трубка высотой около 11 см. (справа) Установлен для использования между полюсами сильного постоянного магнита

Первоначальный магнетрон был очень трудно поддерживать при критическом значении, и даже тогда количество электронов в состоянии вращения в любой момент времени было достаточно низким. Это означало, что он давал очень маломощные сигналы. Тем не менее, как одно из немногих устройств, которые, как известно, используются микроволны, интерес к нему и потенциальным улучшениям был широко распространен.

Первым значительным усовершенствованием был магнетрон с разъемным анодом, также известный как магнетрон с отрицательным сопротивлением . Как следует из названия, в конструкции использовался анод, который был разделен на две части - по одному на каждой этой конце трубки, - создавая два полуцилиндра. Когда оба были заряжены одинаковым напряжением, система работала как оригинальная модель. Но, немного изменив напряжение двух пластин, траектория электрона может быть изменена так, чтобы они естественным образом двигались в сторону более низкого напряжения. Пластины были подключены к генератору, который менял относительное напряжение двух пластин на заданную частоту.

В любой данный момент электрон, естественно, будет подталкиваться к стороне трубки с более низким напряжением. Затем будет колебаться взад и вперед электрон при изменении напряжения. В то же время прилагается сильное магнитное поле, превышающее критическое значение в исходной конструкции. Обычно это приводит к тому, что электрон возвращается к катоду, но из-за колеблющегося электрического поля электрон вместо этого следует по петлеобразной траектории, которая продолжается к анодам.

, количество излучаемой радиочастотной энергии было значительно улучшено. Поскольку движение происходит при любом уровне поля, превышающем критическое значение, больше не было необходимости настраивать поля и напряжение, и общая стабильность устройства значительно улучшена. К сожалению, более высокое поле также означало, что электроны часто возвращались к катоду. Обычно это приводит к высвобождению большего количества электронов, это может иногда приводить к эффекту убегания, повреждая устройство.

Магнетрон с резонатором

Большим достижением в конструкции магнетрона стал резонансный резонатор магнетрон или магроннет электронного резонанса, работает на совершенно разных принципах. В этой конструкции колебания физической формы анода, а не внешними цепями или полями.

Схема поперечного сечения магнетрона с резонансным резонатором. Магнитные силовые линии параллельны геометрической оси этой конструкции.

Механически магнетрон с резонатором из большого твердого металлического цилиндра с отверстием, просверленным в центре круглой поверхности. Проволока, действующая как катод, проходит по центру этого отверстия, металлический блок сам образует анод. Вокруг этого отверстия, известного как «пространство взаимодействия», имеется ряд аналогичных отверстий («резонаторов»), просверленных пространству взаимодействия, соединенных с пространством взаимодействия коротким каналом. Получившийся блок выглядит примерно как цилиндр револьвера с большим центральным отверстием. (Ранние модели на самом деле были вырезаны с использованием приспособлений для пистолета Colt ). Помня о том, что в цепи переменного тока электроны движутся по поверхности, а не по сердцевине проводника, параллельные стороны прорези как конденсатор, круглые отверстия образуют катушку индуктивности : LC -контур, сделанный из твердой меди, резонансная частота которого полностью определяется его размерами.

Магнитное поле установлено на значение значительно ниже критического, поэтому электроны следуют по дуговым путям к аноду. Когда они ударяются об анод, они вызывают отрицательный заряд в этой области. Этот процесс носит случайный характер. Анод изготовлен из материала с высокой проводимостью, почти всегда из меди, поэтому эти напряжении вызывают появление токов, которые выравнивают их. Временной интервал между током и течением. В течение этого времени дополнительные электроны будут исключены горячих точек и оседать дальше вдоль анода, поскольку также поступает дополнительный ток, протекающий вокруг него. Это создает формирование осциллирующего тока, когда ток пытается уравновесить одно пятно, затем другое.

Осциллирующие токи, протекающие вокруг полостей, и их влияние на поток электронов внутри трубки, вызывают большое количество микроволновых радиочастот. энергия, которая будет генерироваться в полостях. Полости открыты с одной стороны, поэтому весь механизм образует один более крупный микроволновый генератор. «Отвод», обычно провод, образованный в виде петли, отбирает микроволновую энергию из одной из полостей. В некоторых системах ответвительный провод заменяется открытым отверстием, которое позволяет микроволнам течь в волновод.

. Требуются определенные временные параметры, изначально требующие случайные, последующие запуски имеют разные выходные параметры. Фаза почти никогда не сохраняет, что затрудняет использование магнетрона в системе с фазированными решетками. Частота также дрейфует от импульса к импульссу, является более сложной проблемой для более широкого набора радарных систем. Ни то, ни другое не представляет проблемы ни для радаров непрерывного излучения, ни для микроволновых печей.

Общие особенности

Изображение магнетрона с резонатором 1984 года в разрезе. Часть правого магнита и медного анодного блока вырезаны, чтобы показать катод и полости. В этом более старом магнетроне используются два подковообразных магнита алнико, в современных лампах используются редкоземельные магниты.

Все магнетроны с резонаторами состоят из состояния цилиндрического катода с высоким (непрерывным или импульсным))) отрицательный потенциал, создаваемый высоковольтным моментом постоянного тока. Катод помещают в центр откачанной, плоской круглой металлической камеры. Стенки камеры являются анодом трубки. Магнитное поле , параллельное оси полости, создается постоянным магнитом . Электроны устанавливаются радиально наружу от катода, притягивая электрическое полем стенок анода. Магнитное поле заставляет электроны двигаться по спирали наружу по круговой траектории, что является следствием силы Лоренца. По краю камеры расположенные цилиндрические полости. Прорези прорезаются по длине полостей, которые открываются в центральную общую полость. Проходя мимо этих щелей, электроны заставы высокочастотное радиополе в каждой резонансной полости, в свою очередь, заставляет электроны группироваться в группы. Часть радиочастотной энергии извлекается с помощью короткого контура связи, который соединен с волноводом (металлической трубкой, обычно прямоугольного сечения). Волновод направляет извлеченную радиочастотную энергию на нагрузку, которая может быть камерой для восприятия в печи или антенной с высокими коэффициентами усиления в случае радара.

Размеры полостей определяют резонансную частоту и, следовательно, частоту излучаемых микроволн. Однако частоту нельзя точно контролировать. Рабочая частота изменяется в зависимости от изменения нагрузки импеданса, изменения тока питания и температуры трубки. Это не проблема при использовании, например, обогрева, или в некоторых формах радара, где приемник может быть синхронизирован с неточной частотой магнетрона. Там, где требуются точные частоты, используются другие устройства, такие как клистрон.

Магнетрон - это автоколебательное устройство, не требующее никаких внешних элементов, кроме источника питания. Перед нарастанием колебаний необходимо приложить четко определенное пороговое анодное напряжение; это напряжение является функцией размеров резонансной полости и приложенного магнитного поля. В импульсных приложениях существует задержка в несколько циклов, прежде чем генератор достигнет полной пиковой мощности, и нарастание анодного напряжения должно быть согласовано с нарастанием выходного сигнала генератора.

Если есть четное число Из полостей два концентрических кольца могут соединять чередующиеся стенки полости, чтобы предотвратить неэффективные режимы колебаний. Это называется пи-перевязкой, потому что две перемычки фиксируют разность фаз между соседними полостями на пи-радианах (180 °).

Современный магнетрон - довольно эффективное устройство. В микроволновой печи, например, входная мощность 1,1 киловатт обычно создает около 700 ватт микроволновой мощности, эффективность около 65%. (Высокое напряжение и свойства катода определяют мощность магнетрона.) Большие магнетроны S-диапазона могут производить пиковую мощность до 2,5 мегаватт при средней мощности 3,75 кВт. Некоторые большие магнетроны охлаждаются водой. Магнетрон по-прежнему широко используется в ролях, требующих высокой мощности, но где точный контроль частоты и фазы не важен.

Приложения

Радар

9,375 ГГц, 20 кВт (пик) магнетронный узел для раннего коммерческого радара аэропорта в 1947 году. В дополнение к магнетрону (справа) он содержит TR (передача / прием) лампа переключения и передний конец супергетеродинного приемника , рефлекторный клистрон лампа 2K25 гетеродин и смеситель на германиевых диодах 1N21 . Отверстие волновода (слева) соединено с волноводом, идущим к антенне.

В наборе радара волновод магнетрона соединен с антенной. Магнетрон работает с очень короткими импульсами приложенного напряжения, в результате чего излучается короткий импульс мощной микроволновой энергии. Как и во всех первичных радиолокационных системах, отраженное от цели излучение анализируется для создания радиолокационной карты на экране.

Некоторые характеристики мощности магнетрона делают использование устройства в радаре несколько проблематичным. Первым из этих факторов является собственная нестабильность частоты передатчика магнетрона. Эта нестабильность приводит не только к сдвигу частоты от одного импульса к другому, но также к сдвигу частоты в отдельном переданном импульсе. Второй фактор заключается в том, что энергия передаваемого импульса распространяется по относительно широкому спектру частот, что требует, чтобы приемник имел соответственно широкую полосу пропускания. Эта широкая полоса пропускания позволяет принимать окружающий электрический шум в приемник, тем самым несколько заглушая слабые эхо-сигналырадара, тем самым сниженная общее отношение сигнал / шум приемника и, следовательно, характеристики. Третий фактор, в зависимости от области применения, - это радиационная опасность, вызванная использованием мощного электромагнитного излучения. В некоторых приложениях, например, в морском радаре , установленном на прогулочном судне, радар с мощностью магнетрона от 2 до 4 киловатт часто устанавливается очень близко к зоне, занятой экипажем или пассажирами. На практике используются тысячи магнетронных авиационных и морских радаров. Недавние достижения в области авиационных радаров погоды и морских радаров позволили успешно заменить магнетрон на полупроводниковые генераторы СВЧ, которые имеют более узкий диапазон выходных частот. Это позволяет использовать более узкую полосу пропускания приемника, более высокое отношение сигнал / шум, в свою очередь, позволяет снизить мощность передатчика, уменьшая воздействие ЭМИ.

Нагрев

магнетрона из печь печи с помощью магнита в монтажной коробке. Горизонтальные пластины образуют радиатор, охлаждаемый потоком воздуха от вентилятора. Магнитное поле создается двумя мощными кольцевыми магнитами, нижний из которых хорошо виден. Почти все современные печные магнетроны аналогичную конструкцию и внешний вид имеют.

В микроволновых печах волновод ведет к радиочастотному прозрачному отверстию в варочной камере. Временные фиксированные размеры камеры и ее физическая близость к магнетрону обычно используются стоячих волн в камере, картина случайным образом изменяется с помощью моторизованной веерной мешалки режим в волноводе (чаще в коммерческих духовки) или поворотным столом, который вращает пищу ( чаще всего используется в бытовых духовках).

Освещение

В системах освещения с микроволновым возбуждением, таких как серная лампа, магнетрон обеспечивает микроволновое поле, которое проходит через волновод в осветительный резонатор, обеспечивающий светоизлучающие вещества (например, сера, галогениды металлов и т. д.). Несмотря на свою эффективность, эти лампы намного сложнее других методов освещения и поэтому обычно не используются. В более современных вариантах используются силовые полупроводники HEMT или GaN-на-SiC для генерации микроволн, которые менее сложны и могут быть отрегулированы для максимального увеличения светоотдачи с помощью системы ФИД.

История

В 1910 году (1877–1951) корпорация Сименс изобрела магнетрон. В 1912 году швейцарский физик Генрих Грейнахер искал новые способы вычисления массы электрона. Он остановился на системе, состоящей из диода с цилиндрическим анодом, окружающего стержневой катод, помещенный в середину магнита. Попытка измерить массу электрона не удалась, потому что ему не удалось добиться хорошего вакуума в трубке. Однако в рамках этой работы Грайнахер разработал математические модели движения электронов в скрещенных магнитных и электрических полях.

В США Альберт Халл применил эту работу в попытке обойти патенты Western Electric на триод. Western Electric получила контроль над этой конструкцией, купив патенты Ли Де Фореста на управление током с использованием электрических полей через «сеть». Халл намеревался использовать переменное магнитное поле вместо электростатического для управления потоком электронов от катода к аноду. Работая в исследовательских лабораториях General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк, Халл построил трубки, которые обеспечивают переключение посредством управления использованием напряженности магнитного и электрического полей. Он выпустил несколько статей и патентов на эту концепцию в 1921 году.

Магнетрон Халла изначально не предназначался для генерации электромагнитных волн УКВ (очень высокой частоты). Однако в 1924 году чешский физик Август Жачек (1886–1961) и немецкий физик Эрих Хабанн (1892–1968) независимо друг от друга были представлены, что магнетрон может генерировать волну от 100 мегагерц до 1 гигагерца. Жачек, профессор Пражского Карлова университета, опубликовал первым; однако он публиковался в журнале с небольшим тиражом и поэтому не привлек к себе особого внимания. Хабанн, студент Йенского университета, магнетрон для своей докторской диссертации 1924 года. На протяжении 1920-х годов Халл и другие исследователи по всему миру работали над созданием магнетрона. Небольшие древние магнетронов представляют собой стеклянные вакуумные трубки с анодами. Однако двухполюсный магнетрон, также известный как магнетрон с разъемным анодом, имеет относительно низкий КПД.

Пока радар разрабатывался во время Второй мировой войны, возникла острая потребность в высокомощном микроволновом генераторе, который работал бы с более короткими длина, около 10 см (3 ГГц), а не от 50 до 150 волн (200 МГц), которые были доступны в ламповых генераторах того времени. Было известно, что многокамерный резонансный магнетрон был разработан и запатентован в 1935 г. Гансом Холлманном в Берлине. Однако немецкие военные сочли дрейф частоты устройства Холлмана нежелательно и вместо этого основали свои радиолокационные системы на клистроне. Но клистроны в то время не достигают достижимой высокой выходной мощности, которая обеспечивает достижимые магнетроны. Это было одной из причин того, что радары немецких ночных истребителей, которые никогда не выходили за пределы диапазона низких УВЧ, начиная с для самолетов фронтовой авиации, не подходили для своих британских коллег. Аналогичным образом, в Великобритании Альберт Бомонт Вуд подробноал систему с «шестью или восемью маленькими отверстиями», просверленными в металлическом блоке, идентичным более поздним производственным проектам. Однако его идея была отвергнута военно-морскими силами, которые заявили, что их клапанный отдел был слишком занят.

Сэр Джон Рэндалл и Гарри Бут - оригинальный магнетрон резонатора, ориентированный в 1940 г. Университет Бирмингема, Англия Электромагнит, используемый вместе с оригинальным магнетроном Рэндалла и Бута Анодный блок, который является частью магнетрона резонатора, мы Рэндаллом и Бутом

В 1940 году, в Универсальный Бирмингема в Великобритании Джон Рэндалл и Гарри Бут создал рабочий прототип резонаторного магнетрона, произвел около 400 Вт. был увеличен до 1 кВт, а в течение следующих нескольких месяцев, с добавлением водяного охлаждения и множеством изменений деталей, он увеличился до 10, а до 25 кВт. Чтобы справиться с его дрейфом частоты, они дискретизировали выходной сигнал и синхронизировали свой приемник с той частотой, которая фактически генерировалась. В 1941 году проблема нестабильности частоты была решена с помощью Джеймса Сейерса соединения ("связывания") альтернативных резонаторов внутри магнетрона, что уменьшило нестабильность в 5–6 раз. (Обзор ранних конструкций магнетронов, в том числе конструкции Бута и Рэндалла, см. В разделе) По словам Энди Мэннинга из Музея радаров ПВО ВВС США, открытие Рэндалла и Бута «огромным, массовым прорывом» и многие Сейчас считается его самым важным изобретением, появившимся после Второй мировой войны ", в то время как профессор военной истории Университета Виктории в Британской Колумбии Дэвид Циммерман заявляет:

Магнетрон остается радиолампой для коротковолновых радиосигналов всех типов. Не только изменила ход войны, позволив нам разрабатывать бортовые радиолокационные системы, но и остается ключевой технологией, лежащей в основе вашей работы сегодня.

Франция только что пала перед нацистами, а у Британии не было денег на магнетрона в больших масштабах, Уинстон Черчилль согласился с тем, что Сэр Генри Тизард должен предложить м агнетрон американцам в обмен на их финансовую и промышленную помощь. Первая версия мощностью 10 кВт, построенная в Англии General Electric Company Research Laboratories, Wembley, London (не путать с американская компания General Electric с аналогичным названием), была захвачена на Миссия Тизарда в сентябре 1940 года. Когда обсуждение перешло к радарам, представители ВМС США начали подробно описывать проблемы своих коротковолновых систем, что их клистроны могли требовать только 10 Вт. «Таффи» Боуэн вытащил магнетрон и объяснил, что он производит в 1000 раз больше.

Bell Telephone Laboratories взяла пример и быстро начала копий, и до конца 1940 г. Радиационная лаборатория создана на территории Массачусетского технологического института для разработки различных типов радаров, использующих магнетрон. К началу 1941 года переносные сантиметровые бортовые радары проходили испытания на американских и британских самолетах. В конце 1941 г. Исследовательский центр электросвязи в Соединенном Королевстве использовал магнетрон для разработки революционного бортового радара для картографирования земли под кодовым названием H2S. радар H2S был частично разработан Аланом Блюмлейном и Бернардом Ловеллом.

. Резонаторный магнетрон широко использовался во время Второй мировой войны в микроволновых радарах. оборудования, и часто считается, что радары союзников получили значительное преимущество в характеристиках по сравнению с немецкими и японскими радарами, что напрямую повлияло на исход войны. Позже американский историк Джеймс Финни Бакстер III описал его как «самый ценный груз, когда-либо доставленный к нашим берегам».

Сантиметровый радар, который стал возможен благодаря магнетрону полости, позволил для обнаружения объектов гораздо меньшего размера и использования антенн гораздо меньшего размера. Комбинация магнетронов с малым резонатором, небольшие антенн и высокого разрешения разрешила установить в самолетах небольшие высококачественные радары. Они могли уничтожить подводные лодки, которые ранее нельзя было уничтожить подводными лодками, которые ранее нельзя было использовать с воздухом. Радиолокаторы с сантиметровым контуром, такие как H2S, повысили точность бомбардировщиков союзников, использовавшихся в стратегических бомбардировок кампании стратегических бомбардировок, несмотря на немецкое устройство FuG 350 Naxos для специального обнаружения Это. Сантиметровые радиолокаторы наводки также были намного точнее, чем старые технологии. Они сделали крупнокалиберные линкоры союзников более смертоносными, а вместе с недавно разработанным неконтактным взрывателем сделали зенитные орудия гораздо более опасными для атакующих самолетов. Два соединенных вместе и используемых зенитными батареями, размещенными вдоль траектории полета немецких летающих бомб на пути в Лондон, приписывают уничтожение многих летающих бомб. бомбы, прежде чем они достигли своей цели.

С тех пор было произведено много миллионов резонаторных магнетронов; в то как некоторые предназначались для радаров, подавляющее время для микроволновых печей. Использование в самих радарах до некоторой степени сократилось, поскольку в целом требовались более точные сигналы, и для этих нужд разработчики перешли на системы клистрона и лампы бегущей волны.

Опасность для здоровья

Осторожно: опасность радиоволн Осторожно: ядовитые частицы для легких

По крайней мере, одна конкретная опасность хорошо известна и задокументирована. Поскольку линза глаза глаза не имеет охлаждающего кровотока, она особенно склонна к перегреву при воздействии микроволнового излучения. Этот нагрев, в свою очередь, может привести к более высокому риску возникновения катаракты в более позднем возрасте.

Также существует значительная электрическая опасность вокруг магнетронов, так как они требуют источника питания высокого напряжения.

Некоторые магнетроны имеют керамические изоляторы из оксида бериллия (бериллия), которые опасны при раздавливании и вдыхании или ином проглатывании. Единичное или хроническое воздействие может привести к бериллиозу, неизлечимому заболеванию легких. Кроме того, бериллия внесена в список подтвержденных канцерогенов для человека IARC ; поэтому с сломанными керамическими изоляторами или магнетронами нельзя обращаться напрямую.

Все магнетроны содержат небольшое количество тория, смешанного с вольфрамом в их нити. Хотя это радиоактивный металл, риск рака невелик, поскольку он никогда не переносится по воздуху при нормальном использовании. Только если нить вынуть из магнетрона, мелко раздавить и вдохнуть, она может представлять опасность для здоровья.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Магнетронами.
Информация
Патенты
  • US 2123728 Hans Erich Hollmann / Telefunken GmbH: «Magnetron» подана 27 ноября 1935 г.
  • US 2315313 Buchholz, H. (1943). Полостной резонатор
  • US 2357313 Carter, P.S. (1944). Высокочастотный резонатор и его схема
  • US 2357314 Carter, P.S. (1944). Контур полостного резонатора
  • US 2408236 Spencer, P.L. (1946). Корпус магнетрона
  • US 2444152 Carter, P.S. (1948). Контур полостного резонатора
  • US 2611094 Rex, H.B. (1952). Контур индуктивно-емкостного резонанса
  • GB 879677 Dexter, S.A. (1959). Схемы вентильного генератора; муфты радиочастотного выхода
Последняя правка сделана 2021-05-14 13:12:28
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте