Qu'est-ce qu'un magnétron à cavité?
Un magnétron à cavité est un type de tube à vide qui génère des micro-ondes, qui sont des ondes radioélectriques à courte longueur d'onde. Les flux d'électrons sont manipulés par des champs magnétiques, provoquant une émission de micro-ondes. Le premier magnétron à cavité a été mis au point par deux physiciens britanniques en 1940 et a conduit à la mise au point d'unités radar portables. Aujourd'hui, ces appareils sont encore utilisés dans les équipements radar et comme générateur des ondes électromagnétiques utilisées par chaque four à micro-ondes pour cuire des aliments.
Une cathode est montée au centre d'une anode en forme de cylindre creux. La cavité centrale, qui a également la forme d'un cylindre, est reliée à d'autres cavités plus petites dans la paroi extérieure du cylindre et un grand aimant est monté à chaque extrémité. Les champs magnétiques provoquent une spirale des électrons autour de la cathode lorsqu’ils se déplacent vers l’anode plutôt que de se déplacer en ligne droite. L'interaction du flux d'électrons avec le champ magnétique provoque un champ de résonance électrique dans les cavités de la paroi extérieure du cylindre, qui émet des micro-ondes. Un magnétron à cavité peut être conçu de manière à émettre des micro-ondes d'une fréquence souhaitée.
Le développement du magnétron à cavité a été l’un des progrès technologiques les plus importants du XXe siècle. Sa mise en œuvre a permis de monter des unités radar portables sur des navires et des avions, tout en rendant les radars au sol beaucoup plus efficaces et efficients. Cette technologie radar améliorée est largement reconnue pour conférer aux Alliés un avantage considérable sur les puissances de l’Axe dans ce domaine pendant la Seconde Guerre mondiale.
En 2011, les magnétrons à cavité sont encore largement utilisés pour les systèmes radar, bien que de nouvelles technologies utilisant des émetteurs alternatifs commencent à les supplanter. Cela est dû au fait que la nature même des champs électriques oscillants qui émettent les micro-ondes rend difficile leur réglage avec des bandes de fréquences étroites précises, ainsi que d'autres considérations, telles que la proximité de l'homme avec de puissants rayonnements électromagnétiques monté dans des avions et des navires de guerre. Les systèmes radar existants ne sont généralement pas remplacés ni améliorés et, pour cette raison, les magnétrons à cavité resteront en service dans les équipements radar pendant de nombreuses années, voire des décennies.
Les fours à micro-ondes utilisent des magnétrons à cavité, bien que beaucoup plus petits et moins puissants que ceux utilisés pour les équipements radar. Dans un four à micro-ondes, les micro-ondes sont dirigées dans la boîte de cuisson et sont distribuées par un diffuseur, ce qui aide les aliments à cuire de manière plus uniforme. La plupart des fours à micro-ondes utilisent un magnétron à cavité émettant au maximum 2500 watts dans le cas de grands modèles commerciaux, tandis que les très puissants magnétrons à cavité utilisés dans les applications radar peuvent produire des millions de watts.