Wat is een gyrotron?

Een gyrotron is een vorm van elektronentube of vacuümbuis die vaak wordt aangeduid als een cyclotron-resonantie maser vanwege het feit dat een van het meest voorkomende toepassingen in onderzoek in hoge energie in cyclotrons is. Het voordeel dat een gyrotron biedt, is dat het enorme hoeveelheden radiofrequentie (RF) energie in het megawatt -bereik kan genereren bij zeer kleine golflengten van slechts enkele millimeter, wat niet mogelijk is voor standaard vacuümbuizen. Het proces kan een enorme hoeveelheid warmte genereren, die kan worden gebruikt voor Sinter -keramiek of warmteplasma in fusieonderzoeksreactoren. Gyrotrons worden ook direct gebruikt in de beeldvorming van nucleaire magnetische resonantie (NMR) voor het observeren van kwantummechanische effecten op atomair niveau of in magnetische resonantiemicroscopie (MRI) voor medische diagnoses.

Het principe achter hoe een gyrotron -functies eerste theoretisch gecomponeerd in de late 1950 waren, toen relativistische effecten van elektronenenergie waren in de eerste tijd. Door injectiNG -stromen van elektronen in het elektromagnetische veld van een cyclotron met een gelijke frequentie, een effect dat bekend staat als negatieve massa -instabiliteit werd waargenomen. De elektronenstroom zou de neiging hebben zich samen te voegen van een standaard Gyroradius of Larmor -straal, waardoor de elektronen in het proces kinetische energie vertragen en vrijgeven als millimeter golflengte radiofrequentie -energie of straling.

Vroege elektronencyclotron -resonantie -energieën toonden het potentieel aan om plasma's in fusieonderzoek te verwarmen, maar de technologie en het wetenschappelijk begrip om een ​​gyrotron -systeem te creëren dat hiervoor betrouwbaar in staat was geen volwassen wetenschap te worden tot het eerste decennium van de 21 ^st eeuw. Naarmate de wetenschap en de technologie zich voortschreven, splitsten gyrotron-toepassingen zich op in megawatt-systemen met hoge energie voor fusieonderzoek en systemen met lage energie 10 tot 1.000 watt voor NMR-spectroscopie. Waar de apparaten t producerenEraHertz-straling in het bereik van 100 Gigahertz tot 1 Terahertz, ze worden gebruikt in industriële toepassingen zoals plasmagiagnostiek en verhitting van keramische verbindingen op hoge temperatuur. Onderzoek in Japan heeft ook de efficiëntie van mid-range tot krachtige gyrotron-apparaten met 50% verhoogd vanaf 1994 door een geïntegreerde modusconverter te gebruiken om efficiënter elektronenstraalergie om te zetten in warmte.

Aangezien een gyrotron een vorm is van microgolfamplificatie door gestimuleerde emissie van stralingsapparaat (MASER) of vrije elektronenlaser die elektromagnetische velden genereert, heeft het enige overeenkomst met het principe achter hoe een standaard magnetron werkt. Een draagbare gyrotron kan worden bediend in verschillende frequenties, meestal van 2 tot 235 Gigahertz, en dit maakt ze nuttige apparaten voor niet-dodelijke wapensystemen die het Amerikaanse leger verwijst als Active Denial System (ADS) -technologie. Een ADS -apparaat op basis van een gyrotron kan worden gericht tegen mensen met het effect dat het water opwarmt mOleculen onder de huid zonder permanente schade aan weefsel te veroorzaken. Dit fungeert als een afschrikwekkende veld dat theoretische toepassingen heeft in crowd control om rellen te voorkomen, of om te voorkomen dat vijandelijke soldaten of burgers militaire installaties en neergeslagen vliegtuigen naderen.