Qu'est-ce qu'un gyrotron?

Un gyrotron est une forme de tube d'électrons ou de tube à vide qui est souvent appelé un maser de résonance de cyclotron en raison du fait que l'une de ses utilisations les plus fréquentes est la recherche en physique à haute énergie dans les cyclotrons. L'avantage qu'un gyrotron offre est qu'il peut générer d'énormes quantités d'énergie radiofréquence (RF) dans la gamme de mégawatt à de très petites longueurs d'onde de seulement quelques millimètres, ce qui n'est pas possible pour les tubes à vide standard. Le processus peut générer une énorme quantité de chaleur, qui peut être utilisée pour des céramiques de ménages ou du plasma de chaleur dans les réacteurs de recherche de fusion. Les gyrotrons sont également directement utilisés dans l'imagerie de résonance magnétique nucléaire (RMN) pour observer les effets mécaniques quantiques au niveau atomique ou en microscopie par résonance magnétique (IRM) pour les diagnostics médicaux.

Le principe derrière la façon dont une fonction de gyrotron a d'abord été composée théoriquement dans les années 50, lorsque les effets relativistes de l'énergie électronique ont été élaborés dans les premiers 1950. Par injectiLes flux d'électrons dans le champ électromagnétique d'un cyclotron avec une fréquence égale, un effet connu sous le nom d'instabilité de masse négative a été observé. Le flux d'électrons aurait tendance à se regrouper à partir d'un gyroradius ou d'un rayon de larmor standard, faisant décélérer et libérer l'énergie cinétique dans le processus en tant qu'énergie ou rayonnement radiofréquence ou rayonnement de la radiofréquence.

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Les énergies précoces de résonance du cyclotron électronique ont démontré le potentiel de chauffer les plasmas dans la recherche de fusion, mais la technologie et la compréhension scientifique pour créer un système de gyrotron qui en était de manière fiable ne sont devenus une science mature que la première décennie du 21

st . À mesure que la science et la technologie avançaient, les applications de gyrotron se divisent en systèmes de mégawatt à haute énergie pour la recherche de fusion et des systèmes de faible énergie de 10 à 1 000 watts pour la spectroscopie RMN. Où les appareils produisent tRadiation Erahertz Dans la gamme 100 Gigahertz à 1 Terahertz, ils sont utilisés dans des applications industrielles telles que les diagnostics plasmatiques et le chauffage à haute température des composés céramiques. La recherche au Japon a également augmenté l'efficacité des dispositifs de gyrotron de milieu de gamme à haute puissance de 50% en 1994 en utilisant un convertisseur de mode intégré pour convertir plus efficacement l'énergie du faisceau d'électrons en chaleur.

Étant donné qu'un gyrotron est une forme d'amplification micro-ondes par émission stimulée de dispositif de rayonnement (Maser) ou de laser électronique libre qui génère des champs électromagnétiques, il a une certaine similitude avec le principe du fonctionnement d'un four à micro-ondes standard. Un gyrotron portable peut être exploité dans une gamme de fréquences généralement de 2 à 235 Gigahertz, ce qui les rend des dispositifs utiles pour les systèmes d'armes non létaux que l'armée américaine appelle la technologie du système de déni (ADS) actif. Un dispositif d'annonces basé sur un gyrotron peut être ciblé contre les êtres humains avec l'effet qu'il réchauffe l'eau molécules sous la peau sans causer de dommages permanents au tissu. Cela agit comme un champ dissuasif qui a des applications théoriques dans le contrôle des foules pour empêcher les émeutes, ou pour empêcher les soldats ennemis ou les civils d'approcher les installations militaires et les avions abattus.