Che cos'è un magnete a cavità?
Un magnetron a cavità è un tipo di tubo a vuoto che genera microonde, che sono onde radio a lunghezza d'onda corta. I flussi di elettroni sono manipolati da campi magnetici, causando un'emissione di microonde. Il primo magnetron a cavità fu sviluppato da due fisici britannici nel 1940 e portò allo sviluppo di unità radar portatili. Oggi, questi dispositivi sono ancora utilizzati nelle apparecchiature radar e come generatore di onde elettromagnetiche che ogni forno a microonde utilizza per cucinare gli alimenti.
Un catodo è montato al centro di un anodo cavo a forma di cilindro. La cavità centrale, anch'essa a forma di cilindro, è collegata ad ulteriori cavità più piccole nella parete esterna del cilindro e un magnete di grandi dimensioni è montato su entrambe le estremità. I campi magnetici causano la spirale degli elettroni attorno al catodo mentre viaggiano verso l'anodo anziché muoversi in linea retta. L'interazione del flusso di elettroni con il campo magnetico provoca un campo di risonanza elettrica all'interno delle cavità nella parete del cilindro esterno, che emette microonde. Un magnetron a cavità può essere progettato in modo tale da emettere microonde della frequenza desiderata.
Lo sviluppo del magnetron a cavità fu uno dei più importanti progressi tecnologici nel 20 ° secolo. La sua implementazione ha consentito il montaggio di unità radar portatili su navi e aerei, oltre a rendere i radar terrestri molto più efficienti ed efficaci. Questa tecnologia radar migliorata è ampiamente riconosciuta per aver dato agli Alleati un vantaggio significativo rispetto alle potenze dell'Asse in quest'area durante la seconda guerra mondiale.
Nel 2011, i magnetroni a cavità sono ancora ampiamente utilizzati per i sistemi radar, anche se le nuove tecnologie che utilizzano trasmettitori alternativi stanno iniziando a soppiantarli. Ciò è dovuto al fatto che la natura stessa dei campi elettrici oscillanti che emettono le microonde rende difficile sintonizzarli su bande di frequenza precise, nonché su altre considerazioni, come la vicinanza umana a potenti radiazioni elettromagnetiche quando questi sistemi sono montato su aeroplani e navi militari. I sistemi radar esistenti non vengono generalmente sostituiti o aggiornati e, per questo motivo, i magnetroni a cavità continueranno ad essere in servizio nelle apparecchiature radar per molti anni o addirittura decenni.
I forni a microonde usano magneti a cavità, sebbene molto più piccoli e meno potenti di quelli usati per le apparecchiature radar. In un forno a microonde, le microonde sono dirette nella scatola di cottura e sono distribuite da un diffusore, che aiuta gli alimenti a cuocere in modo più uniforme. La maggior parte dei forni a microonde utilizza un magnetron a cavità che emette un massimo di circa 2500 watt nel caso di grandi modelli commerciali, mentre i magnetroni a cavità molto potenti utilizzati per applicazioni radar possono produrre milioni di watt.