Was ist ein Gyrotron?

Ein Gyrotron ist eine Form von Elektronenrohr oder Vakuumröhrchen, die häufig als Cyclotron-Resonanzmaser bezeichnet wird, da einer der häufigsten Verwendungen in der hochenergetischen Physikforschung bei Cyclotrons liegt.Der Vorteil, den ein Gyrotron bietet, besteht darin, dass es enorme Mengen an Funkfrequenzenergie (RF) im Megawattbereich in sehr kleinen Wellenlängen von nur wenigen Millimetern erzeugen kann, was für Standard -Vakuumröhrchen nicht möglich ist.Der Prozess kann eine enorme Wärmemenge erzeugen, die zum Sinterkeramik oder zum Wärme von Plasma in Fusionsforschungseaktoren verwendet werden kann.Gyrotrons werden auch direkt in der Bildgebung der nuklearen Magnetresonanz (NMR) verwendet1950er Jahre, als relativistische Auswirkungen der Elektronenergie erstmals in Cyclotronen untersucht wurden.Durch die Injektion von Elektronenströmen in das elektromagnetische Feld eines Zyklotrons mit gleicher Frequenz wurde ein als negatives Masseninstabilität bezeichneter Effekt beobachtet.Der Elektronenstrom würde dazu neigen, sich von einem Standard -Gyroradius- oder Larmor -Radius zusammenzuschließen, was dazu führtIn der Fusionsforschung, aber die Technologie und das wissenschaftliche Verständnis, um ein Gyrotron -System zu schaffen, das zuverlässig dazu in der Lage war, wurde erst im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts zu einer ausgereiften Wissenschaft.Als Wissenschaft und Technologie weiterentwickelten, teilte sich Gyrotrron-Anwendungen in energiereiche Megawatt-Systeme für die Fusionsforschung und für die NMR-Spektroskopie mit niedriger Energie 10- bis 1.000-Watt-Systeme auf.Wenn die Geräte im Bereich von 100 Gigahertz bis 1 Terahertz Strahlung erzeugen, werden sie in industriellen Anwendungen wie Plasma-Diagnostik und Hochtemperaturerwärmung von Keramikverbindungen verwendet.Die Forschung in Japan hat auch die Effizienz von Mittelklasse auf Hochleistungs-Gyrotrron-Geräte um 50% im Jahr 1994 erhöht, indem ein integrierter Modus-Wandler verwendet wird, um die Elektronenstrahlergie effizienter in die Wärme zu konvertieren.Amplifikation durch stimulierte Emission von Strahlung (Maser) oder freiem Elektronenlaser, der elektromagnetische Felder erzeugt, hat eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Prinzip, wie ein Standard -Mikrowellenofen funktioniert.Ein tragbares Gyrotron kann in einer Reihe von Frequenzen von 2 bis 235 Gigahertz betrieben werden. Dies macht sie nützliche Geräte für nicht tödliche Waffensysteme, die das US-Militär als ADS-Technologie (Active Denial System) bezeichnet.Ein ADS -Gerät, das auf einem Gyrotron basiert, kann gegen Menschen angesprochen werden, mit der Auswirkung, dass es Wassermoleküle unter der Haut erhitzt, ohne dass das Gewebe dauerhaft geschädigt wird.Dies fungiert als abschreckendes Feld, das theoretische Anwendungen in der Massenkontrolle enthält, um Unruhen zu verhindern oder feindliche Soldaten oder Zivilisten davon abzuhalten, sich militärischen Installationen zu nähern und Flugzeuge abzubauen.