Magnetron Radiasi gelombang mikro dari oven microwave dan beberapa aplikasi radar dihasilkan oleh alat yang dinamakan magnetron.

Magnetron "menyeberangi medan" dari perangkat dalam pembangkitan. Kedua medan magnet dan medan listrik diperlukan dalam operasi, dan diproduksi dalam arah tegak lurus sehingga saling-menyilang tegak lurus. Medan magnet yang diterapkan adalah konstan dan diterapkan di sepanjang sumbu perangkat melingkar sebagaimana diilustrasikan. Kekuatan untuk perangkat yang diterapkan pada pusat katoda yang dipanaskan untuk pasokan energi elektron yang akan (dengan tidak adanya medan magnet) cenderung bergerak secara radial ke luar untuk anoda cincin yang mengelilinginya.

Elektron dilepaskan di pusat katoda panas oleh proses emisi thermionic dan memiliki bidang percepatan yang menggerakkan mereka keluar menuju anoda. Aksial medan magnet memberikan sebuah gaya magnet pada arah yang tegak lurus terhadap gerakan radial pada saat awalnya, dan mereka cenderung menyapu di sekitar lingkaran. Dengan cara ini, energi dari catu daya diberikan kepada mereka. Seperti elektron ini menyapu ke arah titik di mana terdapat kelebihan muatan negatif, bahwa gaya cenderung mendorong kembali di sekitar rongga, memberikan energi untuk osilasi pada frekuensi alami dari rongga. Hal ini didorong osilasi di sekitar rongga, menyebabkan gelombang radiasi elektromagnetik, output dari magnetron

Magnetic Field Medan magnet dihasilkan oleh arus listrik, yang dapat makroskopik arus di kabel, atau arus mikroskopis yang berhubungan dengan elektron dalam orbit atom. Medan magnet B didefinisikan dalam istilah gaya pada muatan bergerak dalam hukum gaya Lorentz. Interaksi medan magnet dengan akibat menyebabkan banyak aplikasi praktis. Sumber medan magnet dipolar berdasarkan alam, memiliki utara dan selatan kutub magnet. Satuan SI untuk medan magnet adalah Tesla, yang dapat dilihat dari magnet bagian dari hukum gaya Lorentz F magnetik = qvB yang akan terdiri dari (Newton x detik) / (Coulomb x meter). Medan magnet yang lebih kecil adalah satuan Gauss (1 Tesla = 10.000 Gauss).

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Rongga Magnetron Rongga magnetron adalah tabung hampa bertenaga tinggi yang menghasilkan gelombang mikro menggunakan aliran interaksi elektron dengan medan magnet. Resonansi rongga magnetron varian dari tabung magnetron sebelumnya diciptakan oleh Randall dan Boot pada tahun 1940. [1] kekuatan tinggi dari rongga pulsa magnetron membuat panjang gelombang sentimeter-band pada radar lebih praktis. Panjang gelombang Radar lebih pendek memungkinkan deteksi objek yang lebih kecil. Rongga yang kompak pada tabung magnetron secara drastis mengurangi ukuran perangkat radar. [2] sehingga mereka dapat dipasang di kapal selam anti pesawat [3] dan kapal-kapal pengawal. [2] Pada saat ini, rongga magnetrons yang umum digunakan pada microwave oven dan di berbagai radar aplikasi. [4] Isi [hide] Konstruksi dan operasi

Magnetron dengan bagian yang dihilangkan (magnet ini tidak akan ditampilkan) Magnetron serupa dengan bagian yang berbeda, dihapus (magnet tidak ditampilkan). Semua rongga magnetrons terdiri dari katoda panas yang tinggi (kontinu atau berdenyut) potensi negatif oleh tegangan tinggi langsung arus listrik. Katoda dibangun ke tengah vakum, lobed, ruang melingkar. Sebuah medan magnet sejajar dengan filamen dikenakan oleh magnet permanen. Medan magnet menyebabkan elektron tertarik ke (relatif) positif bagian luar ruangan, untuk spiral keluar di lintasan melingkar, bukan bergerak langsung ke anoda. Jarak sekitar pinggiran ruangan adalah rongga silinder. Lubang-lubang terbuka sepanjang dan menghubungkan ruang rongga umum. Seperti menyapu elektron melewati lubang ini, mereka menimbulkan resonan, radio frekuensi tinggi lapangan dalam rongga, yang pada gilirannya menyebabkan elektron untuk gerombolan dalam kelompok-kelompok. Bagian isian ini diekstraksi dengan antena pendek yang terhubung ke Waveguide (tabung logam biasanya dari penampang persegi panjang). Waveguide mengarahkan energi RF yang diekstrak ke beban, yang mungkin sebuah ruang memasak dalam microwave oven atau gain tinggi antena dalam kasus radar. A cross-sectional diagram rongga resonan magnetron. Medan magnet tegak lurus terhadap bidang diagram. Ukuran rongga resonan menentukan frekuensi, dan dengan demikian frekuensi gelombang mikro yang dipancarkan. Namun, frekuensi tidak tepat dapat dikontrol. Frekuensi operasi bervariasi dengan perubahan beban impedansi, dengan perubahan dalam penawaran saat ini, dan dengan suhu tabung. Ini bukan masalah dalam menggunakan seperti pemanas, atau dalam beberapa bentuk radar di mana penerima dapat disinkronkan dengan frekuensi magnetron yang tidak tepat. Frekuensi yang tepat di mana diperlukan, perangkat lain seperti klystron digunakan.

Magnetron adalah perangkat berosilasi diri tidak memerlukan unsur-unsur eksternal selain power supply. Didefinisikan dengan baik ambang tegangan anoda harus diterapkan sebelum osilasi akan dibangun. Tegangan ini adalah fungsi dari dimensi rongga resonan, dan medan magnet yang diterapkan. Dalam aplikasi berdenyut ada penundaan selama beberapa siklus sebelum osilator penuh mencapai puncak kekuasaan, dan membangun-up tegangan anoda harus dikoordinasikan dengan build-up keluaran osilator. Magnetron adalah perangkat yang cukup efisien. Dalam microwave oven, misalnya, sebuah masukan 1,1 kilowatt umumnya akan membuat sekitar 700 watt daya gelombang mikro, efisiensi sekitar 65%. (Tegangan tinggi dan sifat katoda menentukan kekuatan sebuah magnetron.) Large S-band magnetrons dapat memproduksi hingga 2,5 megawatt puncak kekuasaan dengan kekuatan rata-rata 3,75 kW. [5] magnetrons besar dapat air didinginkan. Magnetron tetap digunakan secara luas dalam peran yang memerlukan daya tinggi, tapi di mana kontrol frekuensi tepat tidak penting.

Aplikasi Magnetron dengan magnet dalam kotak mount. Pelat horizontal membentuk heat sink, didinginkan oleh aliran udara dari kipas

Radar Artikel utama: Sejarah radar (radar Centimetric) Dalam radar Waveguide perangkat yang terhubung ke sebuah antena. Magnetron dioperasikan dengan pulsa sangat pendek dari tegangan, mengakibatkan denyut pendek listrik yang tinggi energi gelombang mikro yang dipancarkan. Seperti pada semua sistem radar, radiasi memantul target dianalisis untuk menghasilkan sebuah peta radar pada layar. Beberapa karakteristik keluaran magnetron bergabung membuat penggunaan perangkat radar agak bermasalah. Yang pertama dari faktor-faktor ini adalah yang melekat magnetron ketidak stabilan dalam frekuensi pemancar. Ketidak stabilan ini dicatat tidak hanya sebagai pergeseran frekuensi dari satu pulsa ke berikutnya, tetapi juga sebuah pergeseran frekuensi pemancar dalam setiap denyut nadi. Faktor kedua adalah bahwa energi dari pulsa yang ditransmisikan tersebar di lebar spektrum frekuensi, yang membuat para penerima yang diperlukan untuk memiliki lebar sesuai selektivitas. Selektivitas lebar ini memungkinkan ambien kebisingan listrik untuk dapat diterima ke penerima, sehingga agak menutupi gema radar yang diterima, sehingga mengurangi kinerja keseluruhan radar. Faktor ketiga, tergantung pada aplikasi, adalah bahaya radiasi disebabkan oleh penggunaan listrik yang tinggi radiasi elektromagnetik. Pada beberapa aplikasi, misalnya radar laut yang terpasang pada kapal rekreasi, radar dengan output magnetron 2-4 kilowatt sering ditemukan terpasang sangat dekat dengan daerah yang diduduki oleh awak atau penumpang. Dalam penggunaan praktis, faktor-faktor ini telah diatasi, atau hanya diterima, dan ada saat ini ribuan penerbangan dan kelautan magnetron unit radar dalam jangkauan layanan. Baru-baru ini kemajuan

dalam cuaca penerbangan menghindari radar dan radar kelautan telah berhasil dilaksanakan solid-state pemancar yang menghilangkan magnetron sepenuhnya.

Pemanasan Dalam microwave oven dengan Waveguide mengarah pada frekuensi radio-port transparan ke ruang memasak.

Pencahayaan Dalam microwave bersemangat sistem pencahayaan, seperti lampu belerang, sebuah magnetron microwave menyediakan lapangan yang melewati sebuah Waveguide ke rongga pencahayaan yang berisi substansi pemancar cahaya (misalnya, sulfur, logam halida, dll) Sejarah Pertama, dua-tiang magnetron dikembangkan pada 1920 oleh Albert Hull [6] di General Electric 's Penelitian Laboratorium (Schenectady, New York), sebagai hasil dari karyanya pada kontrol magnetik tabung vakum dalam upaya untuk bekerja sekitar paten dipegang oleh Lee De Forest pada kontrol elektrostatik. Magnetron Hull awalnya tidak dimaksudkan untuk menghasilkan VHF (frekuensi sangat tinggi) gelombang elektromagnetik. Namun, pada tahun 1924, fisikawan Ceko Agustus ek [7] (1886-1961) dan fisikawan Jerman Erich Habann [8] (1892-1968) secara independen menemukan bahwa magnetron bisa menghasilkan gelombang dari 100 megahertz hingga 1 gigahertz. ek, seorang profesor di Universitas Charles Praha, diterbitkan pertama kali, namun ia diterbitkan di jurnal dengan sirkulasi kecil dan dengan demikian menarik perhatian. [9] Habann, seorang mahasiswa di Universitas Jena, diselidiki magnetron untuk disertasi doktoralnya 1924. [10] Sepanjang tahun 1920, Hull dan peneliti lain di seluruh dunia bekerja untuk mengembangkan magnetron. [11] [12] [13] Kebanyakan dari magnetrons awal ini adalah tabung hampa udara kaca dengan beberapa anoda. Namun, kedua-tiang magnetron, juga dikenal sebagai anoda split-magnetron, memiliki efisiensi relatif rendah. Versi rongga (benar disebut sebagai rongga resonan-magnetron) terbukti jauh lebih berguna. Sementara radar yang sedang dikembangkan selama Perang Dunia II, timbul kebutuhan mendesak untuk daya yang tinggi microwave generator yang bekerja di pendek panjang gelombang (sekitar 10 cm (3 GHz)) daripada 150 cm (200 MHz) yang tersedia dari tabung generator berbasis waktu. Diketahui bahwa multi-rongga resonan magnetron telah dikembangkan dan dipatenkan pada 1935 oleh Hans Hollmann di Berlin. [14] Namun, dianggap militer Jerman drift frekuensi menjadi tidak diinginkan dan berdasarkan sistem radar mereka di klystron sebagai gantinya. Tapi tidak bisa klystrons mencapai output daya tinggi yang magnetrons akhirnya tercapai. Ini adalah salah satu alasan bahwa Jerman malam tempur radar itu tidak cocok untuk rekan Inggris mereka [15]. Pada tahun 1940, di Universitas Birmingham di Kerajaan Inggris, John Randall dan Harry Boot menghasilkan prototipe yang bekerja sama dengan Hollman's rongga magnetron, tetapi menambahkan cairan pendinginan dan rongga yang lebih kuat. Randall dan Boot segera berhasil meningkatkan daya keluaran 100 kali lipat. Alih-alih meninggalkan magnetron karena keseringan ketidakstabilan, mereka

mengambil sampel sinyal keluaran dan disinkronisasi penerima untuk apa pun yang mereka sebenarnya frekuensi yang dihasilkan. Pada tahun 1941, masalah ketidakstabilan frekuensi dipecahkan oleh alternatif kopel rongga dalam magnetron. Karena Perancis baru saja jatuh ke Nazi dan Britania tidak punya uang untuk mengembangkan magnetron pada skala besar, Churchill sepakat bahwa Sir Henry Tizard harus menawarkan magnetron ke Amerika dengan imbalan keuangan dan industri mereka membantu (yang Tizard Misi). 6 awal kW versi, yang dibangun di Inggris oleh General Electric Company Laboratorium Penelitian, Wembley, London (jangan dikelirukan dengan nama sama perusahaan Amerika General Electric), diberikan kepada pemerintah AS pada bulan September 1940. Pada saat yang paling kuat microwave setara produser tersedia di AS (a klystron) memiliki kekuatan hanya sepuluh watt. Rongga magnetron digunakan secara luas selama Perang Dunia II di microwave peralatan radar dan seringkali dianggap berjasa dengan radar Sekutu memberikan kinerja yang cukup unggul dari Jerman dan Jepang radar, sehingga secara langsung mempengaruhi hasil dari perang. Hal ini kemudian digambarkan sebagai "kargo yang paling berharga yang pernah dibawa ke pantai-pantai kita". [16] The Bell Telephone Laboratories membuat versi dari producible magnetron dikirim ke Amerika oleh Tizard Misi, dan sebelum akhir 1940, Laboratorium Radiasi telah diatur di kampus dari Institut Teknologi Massachusetts untuk mengembangkan berbagai jenis radar menggunakan magnetron. Pada awal 1941, portabel centimetric radar udara sedang diuji dalam pesawat Amerika dan Inggris. [17] Pada akhir 1941, Riset Pembentukan Telekomunikasi di Britania Raya menggunakan magnetron untuk mengembangkan revolusioner udara, radar pemetaan tanah-H2S nama sandi. The H2S radar berada di bagian dikembangkan oleh Alan Blumlein dan Bernard Lovell. Centimetric radar, dimungkinkan oleh rongga magnetron, diperbolehkan untuk mendeteksi benda-benda jauh lebih kecil dan penggunaan antena lebih kecil. Kombinasi rongga kecil magnetrons, antena kecil, dan resolusi tinggi memungkinkan kecil, kualitas tinggi radar yang akan dipasang di pesawat terbang. Mereka dapat digunakan oleh pesawat patroli maritim untuk mendeteksi benda-benda kecil seperti periskop kapal selam, yang memungkinkan pesawat untuk menyerang dan menghancurkan kapal selam tenggelam yang sebelumnya tidak terdeteksi dari udara. Pemetaan kontur Centimetric radar seperti H2S meningkatkan keakuratan pengebom Sekutu yang digunakan dalam pengeboman strategis. Meletakkan senjata-Centimetric radar itu juga jauh lebih akurat daripada teknologi yang lebih tua. Mereka membuat besar kapal perang Sekutu memacu lebih mematikan dan, bersama dengan yang baru dikembangkan kedekatan sekering, membuat senjata anti-pesawat jauh lebih berbahaya untuk menyerang pesawat. Kedua digabungkan bersama-sama dan digunakan oleh baterai anti-pesawat, yang ditempatkan di sepanjang jalur penerbangan dari Jerman V-1 terbang bom dalam perjalanan mereka ke London, yang dikreditkan dengan menghancurkan banyak bom terbang sebelum mereka mencapai target mereka. Sejak saat itu, banyak jutaan rongga magnetrons telah diproduksi, sedangkan beberapa telah untuk radar mayoritas telah untuk microwave oven. Yang digunakan dalam radar itu sendiri telah menyusut hingga batas tertentu, sebagai sinyal-sinyal yang lebih akurat umumnya dibutuhkan dan pengembang telah pindah ke klystron dan tabung gelombang perjalanan sistem untuk kebutuhan ini.

Bahaya kesehatan Perhatian: radiowaves bahaya

Di antara bahaya yang lebih spekulatif, setidaknya satu secara khusus terkenal dan didokumentasikan. Sebagai lensa dari mata tidak memiliki pendingin aliran darah, sangat rentan terhadap overheating ketika terkena radiasi gelombang mikro. Pemanas ini pada gilirannya dapat mengakibatkan kejadian yang lebih tinggi katarak di kemudian hari. [18] Sebuah microwave oven dengan pintu bengkok atau miskin penyegelan microwave bisa berbahaya. Ada juga yang cukup bahaya listrik di sekitar magnetrons, karena mereka memerlukan catu daya tegangan tinggi. Mengoperasikan sebuah magnetron dengan selimut pelindung Interlocks dilewati dihapus dan karenanya harus dihindari. Beberapa magnetrons telah berilium oksida (beryllia) keramik isolator, yang hancur dan berbahaya jika dihirup, atau tertelan. Tunggal atau paparan kronis dapat menyebabkan beriliosis, kondisi paru-paru yang tidak dapat disembuhkan. Selain itu, beryllia terdaftar sebagai karsinogen manusia dikonfirmasi oleh IARC, sehingga patah magnetrons keramik insulator atau tidak boleh langsung ditangani.

Siklotron Sebuah atom yang juga mengarahkan akselerator partikel dalam spiral dengan medan magnet transversal. Klystron Sebuah perangkat untuk memperkuat atau menghasilkan gelombang mikro dengan presisi dan kontrol yang lebih besar daripada yang tersedia dari magnetron. Traveling-gelombang tabung Perangkat penguat gelombang mikro lainnya, mampu bandwidth yang lebih besar daripada klystron. Menyeberangi medan-penguat - Perangkat menggabungkan karakteristik magnetrons dan TWTs, mengakibatkan bertenaga tinggi, sempit-band penguat.

Osilator gelombang Mundur Sebuah band lebar merdu osilator, M atau O-type Free-electron laser Sebuah perangkat untuk memperkuat atau menghasilkan gelombang mikro, sinar inframerah, UV, dan X-Rays. Maser Perangkat untuk menghasilkan gelombang mikro yang menghasilkan suara yang sangat rendah dan stabil sinyal, seorang pendahulu laser. Laser

Perangkat untuk menghasilkan cahaya koheren, sebuah evolusi dari maser. Menggerutu deposisi Sebuah industri penting aplikasi yang menggunakan prinsip yang sama melintasi listrik dan medan magnet rongga magnetrons.