Магнетрон — это цилиндрический диод, находящийся в магнитном поле и направленный соответственно его оси. В электронной технике магнетроном называют электровакуумный прибор СВЧ. В генераторном приборе электрическая составляющая поля СВЧ взаимодействует с электронами. Данное взаимодействие проходит в пространстве, в котором электрическое поле перпендикулярно магнитному полю. Название диода происходит от греческого слова magnetis — «магнит» и «электрон».
В 1921 г. американский ученый А. Халл провел и опубликовал ряд экспериментов, связанных с магнетроном, работающим в статическом режиме, а также сконструировал несколько моделей прибора. Физик из Чехословакии А. Жачек через три года с помощью магнетрона генерировал электромагнитные колебания в дециметровом диапазоне волн. Многие ученые из разных стран исследовали в 1920-х гг. влияние магнитного поля на преобразование колебаний СВЧ. Среди таких ученых-фи-зиков были советские Д. С. Штейнберг и А. А. Слуцкин, немец Е. Хабан, итальянец И. Ранци, японцы X. Яги и К. Ока-бе. Спустя десятилетие интерес к магнетрону не пропадал, основной задачей было увеличить выходную мощность генерируемых СВЧ-колебаний. С этой задачей справились советские ученые Д. Е. Маляров и Н. Ф. Алексеев, увеличившие мощность магнетрона на два порядка. Чтобы достичь такого успеха, инженеры заменили анод массивным медным блоком, в состав которого входили несколько резонаторов. Такой магнетрон получил название многорезона-торный, ставший очень популярным и полезным и в последующие годы. Еще в 1918 г. академик А. А. Чернышев предложил применять катод в радиолампах. Последний имел форму цилиндра с подогревателем внутри. Этот катод впоследствии стали применять чаще не в радиолампах, а в магнетронах. Инженеры В. П. Илясов, К. Хенсел, Л. Мол-тер, Р. Гудрич, Дж. Райхман в 1930-х гг. предлагали делать катоды для магнетрона полыми внутри. Более 30 лет магнетроны совершенствовались, разрабатывались новые виды, на основе магнетрона создавались приборы, генерирующие и усиливающие колебания СВЧ. В 1970-х гг. магнетроны выпускаются с мощностью от нескольких Вт до десятков кВт, с фиксированной частотой (не-перестраиваемые магнетроны) и в малом диапазоне частот (перестраиваемые магнетроны).

Многорезонаторный магнетрон состоит из анодного блока, резонатора, ламеля анодного блока, катода, кольцевой металлической связки, выводов подогревателя катода, радиатора, петли связи для вывода СВЧ-энергии, стержня вывода энергии СВЧ.

В многорезонаторном магнетроне анодный блок выглядит как медный цилиндр. В центре цилиндра находится сквозное круглое отверстие, сквозные полости которого выполняют функцию резонаторов. В щели между резонатором и центральным отверстием располагается катод. Колебательная кольцевая система, образованная резонаторами, имеет несколько резонансных частот, укладывающих несколько волн на колебательную систему. Колебания, при которых количество резонаторов равно количеству полуволн, считается самым выгодным. В многорезонаторном магнетроне между катодом и анодным блоком движутся электроны, на которые действуют сразу электрическое поле СВЧ резонаторной системы, постоянное магнитное поле и постоянное электрическое поле.

Чтобы магнетрон работал стабильно, без сбоев и перескоков, должно быть различие между рабочей частотой и ближайшей резонансной частотой колебательной системы.

При наличии в магнетроне одинаковых резонаторов разность рабочей и резонансной частот получается недостаточной. Чтобы увеличить разность, вводят металлические кольцевые связки, или используют разнорезонаторную колебательную систему.

Магнетроны часто применяются в микроволновых печах. В камере для готовки пищи располагается отверстие волновода СВЧ-печи, который легко проницают радиочастоты. Когда внутри печи находятся продукты, микроволны не отражаются в волновод, а поглощаются ими. В волноводе интенсивно стоячие волны могут просто уничтожить магнетрон. Чтобы этого избежать, специалисты советуют при небольшом количестве продуктов в камере ставить в микроволновую печь стакан воды, который будет поглощать радиоволны.


ПОДЕЛИСЬ!