A magnetron olyan eszköz, amely az elektronok mozgási energiáját elektromágneses energiává alakítja mikrohullámú sütő formájában . Ez egy kapu nélküli vákuumcső, ahol a katódból kibocsájtott elektronok az anód felé mozognak, de a mágneses tér egy spirális pályán eltéríti őket . Az elektronnyaláb és az anód közötti kölcsönhatás előidézi az elektromágneses hullámot .
Kezdetben az anódot több szegmensre osztották, de az 1940-es években a hatékonyabb rezonáns üregtípus érvényesült. A magnetron fejlesztése döntő jelentőségű volt a radar és ezért a második világháború során . Azóta más területekre is elterjedt, beleértve a mikrohullámú sütővel ellátott háztartási készülékeket is .
Amint egy elektron felkavarodik, hullámot bocsát ki, amelyet "elektromágneses hullámnak" neveznek, és amely fénysebességgel fog továbbadni . Ez James Clerk Maxwell tézise, amelyet Heinrich Rudolf Hertz kísérletileg ellenőrizni fog 1888-ban. Édouard Branly-nak sikerül felerősítenie a nagyon gyenge jelű elektromágneses hullámokat.
Az elektromágneses rezgés a két pólus közötti ezután során feltárt 1920 by Albert W. Hull a General Electric kutatólaboratórium a Schenectadyban , New York . Ez nem túl hatékony, de ígéretes rendszer volt, amelyet magnetronnak nevezett el, mivel az elektronnyalábot egy mágneses tér elhajlította. 1926-ban Hidetsugu Yagi professzor hallgatója , Kinjirō Okabe , ezt az újítást úgy vállalta, hogy az anódot két részre osztotta (osztott anód), ami lehetővé tette, hogy a nagyfrekvenciás tartományból (10–100 méter hullámhosszúságú) átkerüljön a decimetrikusba . Ez a felfedezés bejárta a tudományos közösséget, de az átvitt frekvencia stabilitásának problémái miatt ezt az eszközt nem használták azonnal a távközlésben. Ő kapott szabadalmat az USA-ban 1929-ben ( n o 1.735.294) ehhez az eszköz. A német Erich Habann, a Jenai Egyetemen , és Augustin Žáček cseh professzor, a prágai Károly Egyetemen egymástól függetlenül kifejlesztett egy magnetronot, amely képes elérni a 100 megahertz és 1 gigahertz közötti frekvenciákat.
1940-ig a magnetronokat így többszegmenses anóddal látták el, teljesítményük nem haladta meg a száz wattot, ami nem tette lehetővé a nagy hatótávolságú távközlésben való felhasználás fontosságát vagy rövid hullámhosszú impulzusok előállítását. Mindazonáltal az első ilyen típusú magnetronok olyan alkalmazások voltak, amelyek elektromágneses impulzusokat állítottak elő a jéghegyek és a hajók detektálására . A Normandie- t tehát 1936-ban az SFR kísérleti radarjával látják el osztott anódos magnetron felhasználásával. A1935. november 27, Hans Erich Hollmann szabadalmat kért az első többüregű magnetronról. Napon adták meg1938. július 12. Ban ben1940. február, a Birminghami Egyetemen, a brit katonai radarok fejlesztésén alaposan foglalkozó Marcus Oliphant csoportjában Randall és Boot megnövekedett hatalmat nyertek egy új hathengeres üregszerkezettel a több szegmenses anód vagy Hollman üregei helyett. Ezeknek a többüregű magnetronoknak a fejlesztését az ECS Megaw által vezetett csoportra bízták a GEC Wembley laboratóriumában .
Megaw a több szegmenses magnetron szakembere volt, amelyet nemrégiben vízhűtéssel látott el. Megaw kiment1940. májusa Randall és Boot magnetronjának első lezárt változata E1188 néven. De a 8 ésMájus 9, meglátogatta a CSF francia kollégáját , Maurice Ponte-t , aki elhozta neki az M-16 prototípusát, amelyet Henri Gutton fejlesztett ki az SFR laboratóriumaiban , a CSF leányvállalatában. A magnetron, amelyet Ponte hozott, a volfrám huzal katód helyett egy oxid katóddal rendelkezett , amely megoldotta az életproblémákat, miközben növelte a teljesítményt is. A Megaw által épített második változat, az E1189 egy oxid katódot épített be Gutton magnetronjából, amely kiküszöbölte a vízhűtést. A két újítás, a több üreg és az oxidkatód az amerikai laboratóriumokban végzett fejlesztések alapja volt.
A Tizard misszió követe , Edward George Bowen átadta az üreges magnetron egy példányát az amerikaiaknak annak érdekében, hogy nagy mennyiségben előállíthassák őket. Nagy-Britanniának sem pénzügyi lehetőségei, sem infrastruktúrája nincsen ezekben a nehéz időkben. A Massachusettsi Műszaki Intézet (MIT) ezért létrehozta a Sugárlaboratóriumot a kifinomultabb magnetronok tanulmányozására és fejlesztésére. A magnetron (üregek) technológiai fejlődése a szövetségeseknek olyan technológiai fejlődést biztosított, amely nagy szerepet játszott a második világháború kimenetelében . Lehetővé tette, hogy a radart erőteljes (több száz wattos ), rövidebb hullámhosszúságú rádió-elektromos forrással biztosítsák, amely finomabb detektálási felbontást tesz lehetővé. A magas frekvenciájú , 250 MHz és 3 GHz ( UHF ) és azon túl 3 GHz ( centiméter hullámok ), továbbá lehetővé tette a méretének csökkentésével az antennák és így az építési radarok fedélzetén hajó először. Majd síkon .
A németek ezen a területen is folytatták a kutatást, és a berlini Hans Hollmann 1935-ben szabadalmat nyújtott be egy több rezonáns üregű magnetronra, amelyet a német hadsereg elvetett a frekvenciában stabilabb klystron javára .
A magnetron egy dugó rács nélküli elektronikus cső , amelynek középső katódja egy izzószál által fűtött , és egy szilárd és koncentrikus anód , amelyben több rezonáns üreg üreges . Az axiális mágneses teret általában két állandó mágnes hozza létre a cső mindkét végén. Az elektronok spirális útja (a mágneses tér miatt) a rezonáns üregekre hangolt frekvencián megy végbe.
Mivel a magnetron önrezgő, egyszerű összeszerelést tesz lehetővé, mint a mikrohullámú sütőknél. A rendelkezésre álló teljesítmény néhány folyamatos kW (csúcs MW) 3 GHz-en és több száz watt (több száz csúcs kW) nagyságrendű 10 GHz-en . A magnetronok 35 GHz-ig ( Ka sáv ) állnak rendelkezésre. Ezen teljesítmények megszerzéséhez több ezer voltos elektromos feszültségre van szükség.
Másrészt a keletkező hullám jellemzőit ( különösen a fázist ) nehéz ellenőrizni, ami hosszú ideig korlátozta használatát. Az injekciós reteszelés bevezetése nagy előrelépést tett lehetővé ezen a területen. Így lehetővé vált a magnetron használatának kiterjesztése, amely sokkal olcsóbb, mint más mikrohullámú készülékek.
Manapság a magnetronnak két fő felhasználási területe van:
Szakmai területen a magnetron versenyben van a karcinotronnal (en) , a PT-vel ( mozgó hullámcső ) és immár félvezetőkkel .