Vad är en gyrotron?

En gyrotron är en form av elektronrör eller vakuumrör som ofta kallas en cyklotronresonansmaser på grund av det faktum att en av dess vanligaste användningar är i högenergi-fysikforskning inom cyklotroner. Fördelen som en gyrotron erbjuder är att den kan generera enorma mängder radiofrekvens (RF) energi i megawattområdet vid mycket små våglängder av endast några millimeter, vilket inte är möjligt för standardvakuumrör. Processen kan generera en enorm mängd värme, som kan användas för att sintra keramik eller värmeplasma i fusionsforskningsreaktorer. Gyrotroner används också direkt i kärnmagnetisk resonans (NMR) för att observera kvantmekaniska effekter på atomnivån eller i magnetisk resonansmikroskopi (MRI) för medicinska diagnoser.

Principen bakom hur en gyrotronfunktioner var först teoretiskt sammansatt i slutet av 1950 -talet, när relative -effekterna var elektroniska effekter som var inriktade i cyklot för de första tiderna för de första tiderna. Av injektionNG -strömmar av elektroner i det elektromagnetiska fältet i en cyklotron med en lika frekvens, en effekt som kallas negativ massinstabilitet observerades. Elektronströmmen tenderar att samlas tillsammans från en standard Gyroradius eller larmorradie, vilket får elektronerna att bromsa och frigöra kinetisk energi i processen som millimeter våglängd radiofrekvensenergi eller strålning.

Tidig elektroncyklotronresonansenergier visade potentialen att värma plasma i fusionsforskning, men tekniken och den vetenskapliga förståelsen för att skapa ett gyrotron -system som pålitligt var kapabelt till detta blev inte en mogen vetenskap förrän det första decenniet av 21 ^st århundradet. När vetenskapen och tekniken avancerade delade Gyrotron-applikationer upp i högenergi-megawatt-system för fusionsforskning och lågenergi 10- till 1 000 watt-system för NMR-spektroskopi. Där enheterna producerar tErahertz-strålning i intervallet 100 Gigahertz till 1 terahertz, de används i industriella tillämpningar såsom plasmadiagnostik och högtemperaturuppvärmning av keramiska föreningar. Forskning i Japan har också ökat effektiviteten i mellanområdet till högeffekt Gyrotron-enheter med 50% från och med 1994 genom att använda en integrerad lägeomvandlare för att mer effektivt konvertera elektronstrålenergi till värme.

Eftersom en gyrotron är en form av mikrovågsförstärkning genom stimulerad utsläpp av strålningsanordning (MASER) eller fri elektronlaser som genererar elektromagnetiska fält, har den en viss likhet med principen bakom hur en standard mikrovågsugn fungerar. En bärbar gyrotron kan manövreras i en rad frekvenser som vanligtvis är från 2 till 235 Gigahertz, och detta gör dem användbara enheter för icke-dödliga vapensystem som den amerikanska militären hänvisar till som aktivt förnekarsystem (ADS) -teknologi. En annonsapparat baserad på en gyrotron kan riktas mot människor med effekten att den värmer upp vatten molekyler under huden utan att orsaka permanent skada på vävnaden. Detta fungerar som ett avskräckande fält som har teoretiska tillämpningar i publikskontroll för att förhindra upplopp, eller för att hindra fiendens soldater eller civila från att närma sig militära installationer och nedsatt flygplan.