Теперь объяснение. Как я образно писал Антону Липовке, резонатор - это "загон" для фотонов микроволнового излучения, где они интенсивно "выедают" эфир. Они "выедают" его на пути своей "миграции" от торца к торцу и обратно. В этом направлении и происходит снижение плотности эфира внутри и вокруг резонатора. В эту область устремляется отдалённый, более плотный эфир. Он действует на центр масс двигателя, который больше или меньше смещён к магнетрону. И смещает центр в сторону наименьшей плотности эфира - на осевую линию резонатора. При этом смещается и сам резонатор, жёстко соединённый с магнетроном. И центр масс вновь устремляется к минимальной плотности эфира, которую двигатель создал в новых координатах - по курсу своего движения.Это напоминает движение тела в гравитационном поле. Тело падает с ускорением свободного падения на массивное тело - движется в потоке расширяющегося эфира в сторону его меньшей плотности - к поглощающей его материи массивного тела. Тяга эм/двигателя тоже действует с ускорением, только перед ним нет поверхности массивного тела. Ему не обо что разбиться или что обогнуть. Роль притягивающего тела выполняет безынертная полость резонатора, забитая микроволнами.Также это напоминает движение единичного фотона в эфире. Он ликвидирует непосредственно давящий на него эфирон и перемещается на его место давлением эфира с противоположной стороны. И повторяет там то же самое. Только он сразу, изначально ускоряется до скорости света, а эм/двигателю требуется время для достижения субсветовой скорости.На видео потеря веса двигателя такой конструкции объясняется тем, что резонатор с менее плотным эфиром разбивает поток плотного эфира, идущего из космоса к центру Земли. На компенсацию плотности в этом месте устремляется эфир со всех сторон, в том числе и снизу. Поэтому область менее плотного эфира с резонатором (двигателем) в центре стремится "всплыть" в потоке относительно плотного эфира. И двигатель теряет в весе.
В моём объяснении есть уязвимое место. Сколько микроволновых фотонов накачено в резонаторе? Наверняка меньше, чем их содержится в песчинке, ведь при аннигиляции материи этой песчинки фотонов выделится гораздо больше. Значит, фотоны песчинки должны вызывать не меньшее разрежение эфира, чем фотоны в резонаторе. Но от этого две песчинки не притягиваются друг к другу с силой гравитации, равной силе тяги эм/двигателя. Значит, моя "новая физика", объясняющая природу гравитации ошибочна? Или наоборот, верна, а ошибочно сравнение фотонов резонатора с фотонами материи?
PS (18.11.15).Гуляя вечером с Леной по городу, придумал, как обойти это уязвимое место. Но когда сел описывать свою придумку, понял, что она не работает. Точнее работает, но не для искомого обхода.Решил отделить фотоны резонатора от фотонов материи по темпам ликвидации эфиронов. Подумал, что плотная упаковка фотонов в частицах материи позволяет им снизить этот темп. Ведь каждый из них находится в менее плотном эфире, который является результатом ликвидации эфиронов всеми фотонами, образующими частицу материи. А если меньше давление эфира на фотоны, то последним меньше приходится ликвидировать эфиронов в единицу времени для своего безопасного существования. Поэтому энергия или частота фотонов уменьшается, как она уменьшается в сильном гравитационном поле.Однако это правило работает и для свободных фотонов - электромагнитных волн. Более того, на свободных фотонах оно и было установлено, проявившись как замедление хода времени атомных часов. Это значит, что фотоны резонатора, снижая в нём плотность эфира, должны немного снижать свою частоту. Интересно, экспериментаторы фиксировали такой эффект? Он ухудшал бы добротность резонатора...Если же эффекта нет, то фотоны резонатора ликвидируют всё-таки больше эфиронов, чем фотоны материи. И создают более сильное поле гравитации. И даже с особыми силовыми линиями, ведь у них особые траектории движения - не как у фотонов, образующих частицы материи.Кстати, известно, что в сильном электромагнитном поле могут рождаться электрон-позитронные пары. А тут - всего лишь рождение сильного гравитационного поля в резонаторе. Будем считать это иной конвертацией энергии фотонов.
PPS (19.11.15).Вот ещё что. По-моему, для получения большей тяги важно взаимное расположение магнетрона и резонатора. Магнетрон должен быть сзади резонатора. Потому что если второй разрежает эфир внутри себя, то первый его уплотняет. Это происходит потому, что в магнетроне происходит торможение электронов, поступающих в него из источника тока. Электроны, затормаживая в магнитном поле, излучают фотоны микроволновой частоты. Масса электронов уменьшается, и скорость поглощения ими эфиронов снижается. Непоглощённые эфироны и уплотняют эфир, побуждая его к расширению. Пространство в этом месте "разбухает", если пользоваться терминологией текущего описания варп-двигателей в Википедии.Область торможения электронов в магнетроне и уплотнения эфира наверняка имеет какое-нибудь преимущественное направление в пространстве. Важно, чтобы оно совпадало с осевой линией резонатора, где возникает минимальная плотность эфира. Тогда движение эфира от области с большей плотностью к области с меньшей будет более выражено, а тяга -сильнее.
kauri-39.livejournal.com
Принцип действия магнетрона основан на влиянии электрического и магнитного полей на траекторию движения электронов. По своей сути, магнетрон является электровакуумным диодом. Другими словами «электронной лампой» с двумя электродами. В основе работы электровакуумных приборов лежит явление термоэлектронной эмиссии. Термоэлектронная эмиссия возникает при разогреве поверхности эмиттера (катода), в следствии чего увеличивается количество электронов, способных совершить работу выхода. Для того, что бы выяснить, как электроны ведут себя в электрическом поле, рассмотрим принцип действия обычного электровакуумного диода.
На рисунке выше изображена схема работы электровакуумного диода. На части «А» рисунка, составлена электрическая цепь состоящая из диода, батареи питания «В», и ключа «К». Ключ «К» разомкнут – следовательно, напряжение на аноде отсутствует «Ua = 0». Если нет напряжения, то ток анода тоже будет равен нулю «Ia = 0». На нить накала подано напряжение «Un» следовательно, катод диода разогрет, и самые активные электроны уже готовы покинуть его. Но своей энергии им для этого не хватает, поэтому они все еще находятся возле катода.
Перейдем ко второй части рисунка. На части «Б» данного рисунка все та же схема, но ключ «К» на ней замкнут. Следовательно — на аноде появилось напряжение «Ua = x», поданное с положительного полюса батареи питания «В» через ключ «К». В результате чего, между электродами диода возникло электрическое поле. Под действием силы этого поля электроны начали покидать катод и устремились к аноду. Таким образом, цепь замкнулась и по цепи начал протекать ток анода определенной величины «Ia = y». Из выше изложенного можно сделать вывод, что электрическое поле заставляет электроны двигаться по прямой вдоль, своих силовых линий.
Магнитное поле ни как не действует на не подвижный электрон. Но если электрон, движущийся по прямой траектории под действием электрического поля, попадает в магнитное поле, то последнее влияет на траекторию движения электрона, отклоняя ее вдоль своих силовых линий. Таким образом, электрон двигавшийся по прямой, под действием магнитного поля начинает двигаться по дуге.
Теперь рассмотрим внутренности магнетрона. Отличительной особенностью конструкции магнетрона – является конструкция анода. Анод магнетрона представляет собой толстостенный медный цилиндр с системой резонаторов внутри. В поперечном сечении, вид конструкции анода напоминает колесо телеги со спицами. Каждая «спица» — является резонатором. В центре анода расположен катод с подогревателем. По краям анодного блока находятся два кольцевых магнита, которые образуют магнитную систему, между полюсами которой и располагается анод. Если бы данная магнитная система отсутствовала, то не было бы и магнитного поля и в этом случае, при подаче напряжения накала и анодного напряжения, электроны двигались бы по прямой, от катода — к аноду т. е. вдоль силовых линий электрического поля.
На рисунке сверху изображена очень упрощенная схема работы магнетрона. На ней голубым цветом выделена приблизительная форма траектории движения одного электрона покинувшего катод и стремящегося к аноду. На рисунке видно, что благодаря наличию магнитного поля, траектория движения электрона изменяется таким образом, что покинувший катод электрон достигает анода, далеко не сразу. Из-за такого влияния магнитного поля на движение электрона, в рабочей области образуется своеобразное «электронное облако», которое вращается вокруг катода – внутри анода. Пролетая мимо резонаторов, электроны отдают им часть своей энергии и наводят в них токи высокой частоты которые в свою очередь, создают сильное СВЧ поле в полостях резонаторов. В одну из таких полостей помещена петля связи (на схеме не показана), посредством которой энергия СВЧ поля выводится наружу.
Это очень краткое описание работы магнетрона. Для тех, кто хотел бы познакомиться с принципом его действия поближе, даю ссылки на более подробные описания.
В.И. Коробейников. «Вечный двигатель в вопросах и ответах. Магнетрон»
Г.С. Сапунов «Магнетроны»
yourmicrowell.ru
Давайте в этой статье поговорим о магнетроне. Как я писал раньше, он является сердцем микроволновой печи. Говоря коротко, магнетрон преобразует электроэнергию в микроволны. Большинство магнетронов выпускаемых современной промышленностью работают на частоте 2440 – 2460МГц. Нить накала магнетрона рассчитана на 3,3В., а величина анодного напряжения составляет от 4,2Кв. до 4,5Кв. Мощность магнетрона может быть от 500Вт. до 1500Вт. Параметров магнетронов наиболее популярных производителей можно посмотреть «здесь». Не смотря на свою внешнюю простоту, магнетрон представляет собой весьма сложный прибор. Предлагаю рассмотреть магнетрон, что называется, с головы до пят.
На первом рисунке: вид сбоку, а на втором: вид сверху и снизу. Таким образом, магнетрон состоит из следующих компонентов и выполняют они следующие функции.
После того, как мы разобрались с конструкцией магнетрона, можно перейти к изучению принципа его работы.
yourmicrowell.ru
Статьи
Продолжим расказ о устройстве микроволновой печи
Магнетрон
Эта главная деталь микроволновой печи, генерирует СВЧ колебания мощностью 750... 1000 Вт. Этой мощности достаточно для нагревания пищи.
Внешний вид магнетрона Samsung ОМ75Р(31) и назначение его основных элементов показано на рис.5. По внешнему виду магнетроны разных производителей очень похожи между собой. Устройство магнетрона показано на рис.6. Он представляет собой электровакуумный диод, его основу составляет анодный медный блок, внутри которого находятся восемь объемных цилиндрических резонаторов (рис.6,а, б), представляющих собой колебательную систему магнетрона. От их размеров зависит генерируемая частота. Для бытовых печей она составляет 2450 МГц. В центре анодного блока находится катод, подогреваемый нитью накала, ток в которой составляет 8...10 А при напряжении 3,15 В. Между анодом и катодом прикладывается импульсное напряжение, которое в амплитуде достигает 5800 В, что соответствует Uд=4000 В, оно создает импульсное электрическое поле, направленное от анода до катода.
Снаружи анодного блока находятся кольцевые магниты, создающие однородное постоянное магнитное поле, силовые линии которых проходят вдоль катода (рис.6,а).
Во время работы магнетрон выделяет большое количество тепла. Чтобы его анод не перегревался, вокруг него установлен радиатор в виде пластин (рис.5,а). Пластины охлаждаются (обдувается) специальным вентилятором (рис.5 и рис.6).
В месте соединения магнетрона с источником питания находится металлическая коробочка (рис.5,а), выполняющая функцию экрана, внутри нее — заградительный СВЧ фильтр, не пропускающий частоту 2450 МГц в цепи питания (рис.5,6). Фильтр состоит из двух проходных высоковольтных конденсаторов емкостью около 370 пФ и двух дросселей с ферритами. Его схема показана на рис.7. Между штырями переходной колодки фильтра также существует емкость, порядка 250 пФ (на рис.7 показана пунктиром), но она существует только благодаря взаимно близкому расположению двух штырей и их проходных конденсаторов, т.е. отдельного (третьего) конденсатора там нет.
Блок питания магнетрона
Блок питания магнетрона, упрощенная схема которого показана на рис.8, предназначен для выработки необходимых питающих напряжений для магнетрона, а именно анодного напряжения +4000 В при токе 300 мА и напряжение накала ~3,15В при токе 10 А. Его основные высоковольтные элементы: трансформатор ТР1 мощностью 850... 1000 Вт, преобразующий ~220 В в
-2000 В и -3,15 В; конденсатор вольтодобавки С1(0,9... 1,1 мкФ) и диод VD1. Два последних элемента удваивают напряжение высоковольтного трансформатора с 2000 В до 4000 В. Такое высокое напряжение, 3800...4000 В, необходимо иметь на аноде магнетрона для его нормальной работы.
Сам процесс удвоения напряжения подробно показан на рис.8,а—д. На этих рисунках показаны амплитудные напряжения блока питания, которые больше действующего напряжения в 1,41 раза.
В первый полупериод высокое (иомпл=2800 В) напряжение с трансформатора (рис.8,а, 6) через открытый диод VD1 заряжает конденсатор С1 (рис.8,а, в). При этом напряжение на магнетроне равно нулю,(рис.8,г), так как открытый диод VD1 шунтирует его. Во втором полупериоде диод VD1 закрывается (рис,8,д) и к магнетрону сразу прикладывается напряжение конденсатора, а после добавляется напряжение отрицательного полупериода высоковольтной обмотки трансформатора ТР1 (рис.8,д, г). Эти два напряжения суммируются и создают на магнетроне высокое рабочее напряжение. Диаграмма их взаимодействия показана на рис.8,б-г.
При достижении на аноде магнетрона Uдейст=3800...4000 В (Uампл= 5350...5800 В) магнетрон входит в рабочий режим, т.е. генерирует частоту 2450 МГц. При уменьшении напряжения на магнетроне ниже порового значения, магнетрон прекращает генерацию, а в конце отрицательной полуволны (рис.8,г) оно снижается до нуля, из-за уменьшения амплитуды напряжения высоковольтной обмотки трансформатора и разряда конденсатора воль-тодобавки. Необходимо отметить, что сам магнетрон представляет собой диод, включенный с противоположной проводимостью по отношению к VD1 (его эквивалентная схема показана на (рис.8,д).
В процессе работы магнетрона конденсатор С1 разряжается на него. Таким образом, магнетрон работает (генерирует) в импульсном режиме (50 импульсов в секунду) и только в отрицательный полупериод высоковольтного напряжения трансформатора (рис.8,б-г, время t2, t3). В каждом импульсе он выдает пакет колебаний частотой 2450 МГц.
Регулирование мощности магнетрона
Магнетрон генерирует постоянную СВЧ мощность, а при приготовлении пищи ее надо изменять. Поэтому в микроволновой печи применен временной способ его
регулировки, путем изменения средней мощности за счет регулирования длительности включенного и выключенного состояния магнетрона за период в 21 с (рис.9). Например, если за 21 с работы СВЧ печи магнетрон работал 21с беспрерывно, то средняя мощность нагрева равна 100% (рис.9,а). Если за 21 с включения печи магнетрон работал 14 с, а 7 с был выключен, то средняя мощность равна 66% (рис.9,6), аналогично и для 33% (рис.9,в).
К началу статьи
Далее
radiopolyus.ru
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-физиков были советские Д. С. Штейнберг и А. А. Слуцкин, немец Е. Хабан, итальянец И. Ранци, японцы Х. Яги и К. Окабе. 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 многорезонаторный, 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. Молтер, 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 (неперестраиваемые 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.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
info.wikireading.ru
В 1912 году швейцарский физик Генрих Грейнахер изучал способы вычисления массы электрона. Он собрал установку, в которой внутрь магнита был помещен электровакуумный диод с цилиндрическим анодом вокруг стержневидного катода. Ему не удалось измерить массу электрона из-за проблем с получением достаточного уровня вакуума в лампе, однако в ходе работы были разработаны математические модели движения электронов в электрических и магнитных полях.[2][3]
Альберт Халл (США) использовал данные модели при попытках обойти патенты Western Electric на триод. Халл планировал использовать для управления потоком электронов между катодом и анодом изменяющееся магнитное поле вместо постоянного электрического. В исследовательских лабораториях General Electric (Schenectady, New York) Халл создал лампы, переключавшие режим через изменение соотношения магнитных и электрических полей. В 1921 он предложил термин магнетрон, опубликовал несколько статей и получил патенты.[4] Магнетрон Халла не был предназначен для получения высокочастотных электромагнитных волн. В 1924 чехословацкий физик А. Жачек[5] и германский физик Эрих Хабан (Erich Habann, Йенский университет) независимо обнаружили возможность генерации магнетроном дециметровых волн (порядка 100 МГц - 1 ГГц).
В 20-е годы исследованиями в области генерирования СВЧ-колебаний с применением магнитных полей занимались также А. А. Слуцкин и Д. С. Штейнберг (1926—1929, СССР), К. Окабе и Х. Яги (1928—1929, Япония), И. Ранци (1929, Италия).
Действующие магнетронные генераторы радиоволн были созданы независимо и почти одновременно в трёх странах: в Чехословакии (Жачек, 1924 г.), в СССР (А. А. Слуцкин и Д. С. Штейнберг, 1925 г.), в Японии (Окабе и Яги, 1927 г.).
К 1936-1937 году мощность генераторов на базе магнетрона была повышена в несколько раз (до сотен Вт на волне с длиной 9 см) путём создания многорезонаторного магнетрона (с использованием массивного медного анода с несколькими резонаторами и охлаждением; М. А. Бонч-Бруевич, Н. Ф. Алексеев, Д. Е. Маляров)[6][7].
Французский учёный Морис Понт с сотрудниками из парижской фирмы «КСФ» в 1935 году создали электронную лампу с вольфрамовым катодом, окружённым резонаторными анодными сегментами. Она была предшественницей магнетронов с резонаторными камерами.
Конструкция многорезонаторного магнетрона Алексеева — Малярова, обеспечивающего 300-ваттное излучение на волне 10 сантиметров, созданного в 1936-39 гг., стала известна мировому сообществу благодаря публикации 1940 г. (Alexeev Н. F., Malyarov Д. Е. Getting powerful vibrations of magnetrons in centimeter wavelength range // Magazine of Technical Physics. 1940. Vol. 10. No. 15, P. 1297—1300.)
Своим появлением на свет многорезонаторный магнетрон Алексеева — Малярова обязан радиолокации. Работы по радиолокации были развернуты в СССР почти одновременно с началом радиолокационных работ в Англии и США. По признанию зарубежных авторов, к началу 1934 года СССР продвинулся в этих работах более, чем США и Англия. (Brown, Louis. A Radar History of World War II . Technical and Military Imperatives. Bristol: Institute of Physics Publishing, 1999. ISBN 0-7503-0659-9.)
В 1940 британские физики Джон Рэндалл и Гарри Бут (англ. Harry Boot) изобрели резонансный магнетрон[8]. Новый магнетрон давал импульсы высокой мощности, что позволило разработать радар сантиметрового диапазона. Радар с короткой длиной волны позволял обнаруживать более мелкие объекты[9]. Кроме того, компактный размер магнетрона привёл к резкому уменьшению размеров радарной аппаратуры[10], что позволило устанавливать её на самолетах[11].
В 1949 году в США инженерами Д. Уилбуром и Ф. Питерсом были разработаны методы изменения частоты магнетрона с помощью управления напряжением (прибор "митрон" - mitron).[12][13]
Начиная с 1960-х годов магнетроны получили применение в СВЧ-печах для домашнего использования[14].
Магнетроны могут работать на различных частотах от 0,5 до 100 ГГц, с мощностями от нескольких Вт до десятков кВт в непрерывном режиме, и от 10 Вт до 5 МВт в импульсном режиме при длительностях импульсов главным образом от долей до десятков микросекунд.
Магнетроны обладают высоким КПД (до 80 %).
Магнетроны бывают как неперестраиваемые, так и перестраиваемые в небольшом диапазоне частот (обычно менее 10 %). Для медленной перестройки частоты применяются механизмы, приводимые в движение рукой, для быстрой (до нескольких тысяч перестроек в секунду) — ротационные и вибрационные механизмы.
Магнетроны как генераторы сверхвысоких частот широко используются в современной радиолокационной технике (хотя их начинают вытеснять активные фазированные антенные решётки) и в микроволновых печах. Фактически магнетрон по состоянию на 2017 год последний тип массово производимого электровакуумного прибора (не считая рентгеновской трубки) после свёртывания производства кинескопов в начале 2010 годов.
Магнетрон в продольном разрезе 
Схема конструкции магнетрона Резонансный магнетрон состоит из анодного блока, который представляет собой, как правило, металлический толстостенный цилиндр с прорезанными в стенках полостями, выполняющими роль объёмных резонаторов. Резонаторы образуют кольцевую колебательную систему. К анодному блоку закрепляется цилиндрический катод. Внутри катода закреплён подогреватель. Магнитное поле, параллельное оси прибора, создаётся внешними магнитами или электромагнитом.
Для вывода СВЧ энергии используется, как правило, проволочная петля, закреплённая в одном из резонаторов, или отверстие из резонатора наружу цилиндра.
Резонаторы магнетрона образуют кольцевую колебательную систему, около них происходит взаимодействие пучка электронов и электромагнитной волны. Поскольку эта система в результате кольцевой конструкции замкнута сама на себя, то её можно возбудить лишь на определённых видах колебаний, из которых важное значение имеет π-вид. Среди нескольких резонансных частот системы (при N резонаторах в системе возможно существование любого целого количества стоячих волн в диапазоне от 1 до N/2) чаще всего используется π-вид колебаний, при котором фазы в смежных резонаторах различаются на π. При наличии рядом с рабочей частотой (ближе 10%) других резонансных частот возможны перескоки частоты и нестабильная работа прибора. Для предотвращения подобных эффектов в магнетронах с одинаковыми резонаторами в них могут вводиться различные связки либо применяться магнетроны с разными размерами резонаторов (четные резонаторы с одним размером, нечётные — с другим).
Отдельные модели магнетронов могут иметь различную конструкцию. Так, резонаторная система выполняется в виде резонаторов нескольких типов: щель-отверстие, лопаточных, щелевых и т. д.
Схема работы магнетрона Электроны эмиттируются из катода в пространство взаимодействия, где на них воздействует постоянное электрическое поле анод-катод, постоянное магнитное поле и поле электромагнитной волны. Если бы не было поля электромагнитной волны, электроны бы двигались в скрещённых электрическом и магнитном полях по сравнительно простым кривым: эпициклоидам (кривая, которую описывает точка на круге, катящемся по наружной поверхности окружности большего диаметра, в конкретном случае — по наружной поверхности катода). При достаточно высоком магнитном поле (параллельном оси магнетрона) электрон, движущийся по этой кривой, не может достичь анода (по причине действия на него со стороны этого магнитного поля силы Лоренца), при этом говорят, что произошло магнитное запирание диода. В режиме магнитного запирания некоторая часть электронов движется по эпициклоидам в пространстве анод-катод. Под действием собственного поля электронов, а также статистических эффектов (дробовой шум) в этом электронном облаке возникают неустойчивости, которые приводят к генерации электромагнитных колебаний, эти колебания усиливаются резонаторами. Электрическое поле возникшей электромагнитной волны может замедлять или ускорять электроны. Если электрон ускоряется полем волны, то радиус его циклотронного движения увеличивается, и он отклоняется в направлении катода. При этом энергия передаётся от волны к электрону. Если же электрон тормозится полем волны, то его энергия передаётся волне, при этом циклотронный радиус электрона уменьшается, центр окружности вращения смещается ближе к аноду, и он получает возможность достигнуть анода. Поскольку электрическое поле анод-катод совершает положительную работу только если электрон достигает анода, энергия всегда передаётся в основном от электронов к электромагнитной волне. Однако, если скорость вращения электронов вокруг катода не будет совпадать с фазовой скоростью электромагнитной волны, один и тот же электрон будет попеременно ускоряться и тормозиться волной, в результате эффективность передачи энергии волне будет небольшой. Если средняя скорость вращения электрона вокруг катода совпадает с фазовой скоростью волны, электрон может находиться непрерывно в тормозящей области, при этом передача энергии от электрона к волне наиболее эффективна. Такие электроны группируются в сгустки (так называемые «спицы»), вращающиеся вместе с полем. Многократное, в течение ряда периодов, взаимодействие электронов с ВЧ-полем и фазовая фокусировка в магнетроне обеспечивают высокий коэффициент полезного действия и возможность получения больших мощностей.
Предупреждающий знак «Опасно. Радиоизлучение»В радарных устройствах волновод подсоединён к антенне, которая может представлять собой как щелевой волновод, так и конический рупорный облучатель в паре с параболическим отражателем (так называемая «тарелка»). Магнетрон управляется короткими высокоинтенсивными импульсами подаваемого напряжения, в результате чего в пространство излучается короткий импульс микроволновой энергии. Небольшая порция этой энергии отражается от объекта радиолокации обратно к антенне, попадает в волновод, которым она направляется к чувствительному приёмнику. После дальнейшей обработки сигнала он, в конце концов, появляется на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) в виде радарной карты А1.
В микроволновых печах волновод заканчивается отверстием, прозрачным для радиочастот (непосредственно в камере для готовки). Важно, чтобы во время работы печи в ней находились продукты. Тогда микроволны поглощаются вместо того, чтобы отражаться обратно в волновод, где интенсивность стоячих волн может вызвать искрение. Искрение, продолжающееся достаточно долго, может повредить магнетрон. Если в микроволновой печи готовится небольшое количество пищи, лучше поставить в камеру ещё и стакан воды для поглощения микроволн.
ru-wiki.org
Магнетрон Магнетрон — это мощная электронная лампа, генерирующая микроволны при взаимодействии потока электронов с магнитным полем.
Термин «магнетрон» был предложен Альбертом Халлом, который в 1921 году впервые опубликовал результаты теоретических и экспериментальных исследований работы прибора в статическом режиме и предложил ряд конструкций магнетрона.
Генерирование электромагнитных колебаний в дециметровом диапазоне волн посредством магнетрона открыл и запатентовал в 1924 чехословацкий физик А. Жачек.Действующие магнетронные генераторы радиоволн были созданы независимо и почти одновременно в трех странах: в Чехословакии (Жачек, 1924 г.), в СССР (А.А. Слуцкин и Д.С. Штейнберг, 1925 г.), в Японии (Окабе и Яги, 1927 г.).
Французский ученый Морис Понт с сотрудниками из парижской фирмы «КСФ» в 1935 году создали электронную лампу с вольфрамовым катодом, окруженным резонаторными анодными сегментами. Она была предшественницей магнетронов с резонаторными камерами.
Конструкция многорезонаторного магнетрона Алексеева — Малярова, обеспечивающего 300-ваттное излучение на волне 10 сантиметров, созданного в 1936-39 гг., стала известна мировому сообществу благодаря публикации 1940 г. (Alexeev Н. F., Malyarov Д. Е. Getting powerful vibrations of magnetrons in centimeter wavelength range // Magazine of Technical Physics. 1940. Vol. 10. No. 15, P. 1297—1300.)
Своим появлением на свет многорезонаторный магнетрон Алексеева — Малярова обязан радиолокации. Работы по радиолокации были развернуты в СССР почти одновременно с началом радиолокационных работ в Англии и США. По признанию зарубежных авторов, к началу 1934 года СССР продвинулся в этих работах более, чем США и Англия. (Brown, Louis. A Radar History of World War II . Technical and Military Imperatives. Bristol: Institute of Physics Publishing, 1999. ISBN 0-7503-0659-9.)
В 1940 британские физики Джон Рэндалл (англ. John Randall) и Гарри Бут (англ. Harry Boot) изобрели резонансный магнетрон[1] Новый магнетрон давал импульсы высокой мощности, что позволило разработать радар сантиметрового диапазона. Радар с короткой длиной волны позволял обнаруживать более мелкие объекты[2]. Кроме того, компактный размер магнетрона привел к резкому уменьшению размеров радарной аппаратуры[3], что позволило устанавливать ее на самолетах[4].
Явление перестройки частоты магнетрона напряжением впервые обнаружили в 1949 американские инженеры Д. Уилбур и Ф. Питерс. Магнетрон, настраиваемый напряжением, или митрон — генераторный прибор магнетронного типа, рабочая частота которого в широком диапазоне изменяется пропорционально анодному напряжению.
Начиная с 1960-х годов магнетроны получили применение в СВЧ-печах для домашнего использования.
Магнетроны могут работать на различных частотах от 0,5 до 100 ГГц, с мощностями от нескольких Вт до десятков кВт в непрерывном режиме, и от 10 Вт до 5 МВт в импульсном режиме при длительностях импульсов главным образом от долей до десятков микросекунд.
Магнетроны обладают высоким КПД (до 80 %).
Магнетроны бывают как неперестраиваемые, так и перестраиваемые в небольшом диапазоне частот (обычно менее 10 %). Для медленной перестройки частоты применяются механизмы, приводимые в движение рукой, для быстрой (до нескольких тысяч перестроек в секунду) — ротационные и вибрационные механизмы.
Магнетроны как генераторы сверхвысоких частот широко используются в современной радиолокационной технике.
Магнетрон в продольном сечении 
Схема конструкции магнетрона Резонансный магнетрон состоит из анодного блока, который представляет собой, как правило, металлический толстостенный цилиндр с прорезанными в стенках полостями, выполняющими роль объёмных резонаторов. Резонаторы образуют кольцевую колебательную систему. К анодному блоку закрепляется цилиндрический катод. Внутри катода закреплён подогреватель. Магнитное поле, параллельное оси прибора, создаётся внешними магнитами или электромагнитом.
Для вывода СВЧ энергии используется, как правило, проволочная петля, закреплённая в одном из резонаторов, или отверстие из резонатора наружу цилиндра.
Резонаторы магнетрона образуют кольцевую колебательную систему, около них происходит взаимодействие пучка электронов и электромагнитной волны. Поскольку эта система в результате кольцевой конструкции замкнута сама на себя, то её можно возбудить лишь на определённых видах колебаний, из которых важное значение имеет π-вид. Такая система имеет не одну, а несколько резонансных частот, при которых на кольцевой колебательной системе укладывается целое число стоячих волн от 1 до N/2 (N — число резонаторов). Наиболее выгодным является вид колебаний, при котором число полуволн равно числу резонаторов (так называемый π-вид колебаний). Этот вид колебаний назван так потому, что напряжения СВЧ на двух соседних резонаторах сдвинуты по фазе на π.
Для стабильной работы магнетрона (во избежание перескоков во время работы на другие виды колебаний, сопровождающиеся изменениями частоты и выходной мощности) необходимо, чтобы ближайшая резонансная частота колебательной системы значительно отличалась от рабочей частоты (примерно на 10 %). Так как в магнетроне с одинаковыми резонаторами разность этих частот получается недостаточной, её увеличивают либо введением связок в виде металлических колец, одно из которых соединяет все чётные, а другое все нечётные ламели анодного блока, либо применением разнорезонаторной колебательной системы (чётные резонаторы имеют один размер, нечётные — другой).
Отдельные модели магнетронов могут иметь различную конструкцию. Так, резонаторная система выполняется в виде резонаторов нескольких типов: щель-отверстие, лопаточных, щелевых и т. д.
Схема работы магнетрона Электроны эмиттируются из катода в пространство взаимодействия, где на них воздействует постоянное электрическое поле анод-катод, постоянное магнитное поле и поле электромагнитной волны. Если бы не было поля электромагнитной волны, электроны бы двигались в скрещённых электрическом и магнитном полях по сравнительно простым кривым: эпициклоидам (кривая, которую описывает точка на круге, катящемся по наружной поверхности окружности большего диаметра, в конкретном случае — по наружной поверхности катода). При достаточно высоком магнитном поле (параллельном оси магнетрона) электрон, движущийся по этой кривой, не может достичь анода (по причине действия на него со стороны этого магнитного поля силы Лоренца), при этом говорят, что произошло магнитное запирание диода. В режиме магнитного запирания некоторая часть электронов движется по эпициклоидам в пространстве анод-катод. Под действием собственного поля электронов, а также статистических эффектов (дробовой шум) в этом электронном облаке возникают неустойчивости, которые приводят к генерации электромагнитных колебаний, эти колебания усиливаются резонаторами. Электрическое поле возникшей электромагнитной волны может замедлять или ускорять электроны. Если электрон ускоряется полем волны, то радиус его циклотронного движения уменьшается и он отклоняется в направлении катода. При этом энергия передаётся от волны к электрону. Если же электрон тормозится полем волны, то его энергия передаётся волне, при этом циклотронный радиус электрона увеличивается и он получает возможность достигнуть анода. Поскольку электрическое поле анод-катод совершает положительную работу только если электрон достигает анода, энергия всегда передаётся в основном от электронов к электромагнитной волне. Однако, если скорость вращения электронов вокруг катода не будет совпадать с фазовой скоростью электромагнитной волны, один и тот же электрон будет попеременно ускоряться и тормозиться волной, в результате эффективность передачи энергии волне будет небольшой. Если средняя скорость вращения электрона вокруг катода совпадает с фазовой скоростью волны, электрон может находиться непрерывно в тормозящей области, при этом передача энергии от электрона к волне наиболее эффективна. Такие электроны группируются в сгустки (так называемые «спицы»), вращающиеся вместе с полем. Многократное, в течение ряда периодов, взаимодействие электронов с ВЧ-полем и фазовая фокусировка в магнетроне обеспечивают высокий коэффициент полезного действия и возможность получения больших мощностей.
Предупреждающий знак «Опасно. Радиоизлучение» В радарных устройствах волновод подсоединён к антенне, которая может представлять собой как щелевой волновод, так и конический рупорный облучатель в паре с параболическим отражателем (так называемая «тарелка»). Магнетрон управляется короткими высокоинтенсивными импульсами подаваемого напряжения, в результате чего излучается короткий импульс микроволновой энергии. Небольшая порция этой энергии отражается обратно антенне и волноводу, где она направляется к чувствительному приёмнику. После дальнейшей обработки сигнала он, в конце концов, появляется на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) в виде радарной карты А1.
В микроволновых печах волновод заканчивается отверстием, прозрачным для радиочастот (непосредственно в камере для готовки). Важно, чтобы во время работы печи в ней находились продукты. Тогда микроволны поглощаются вместо того, чтобы отражаться обратно в волновод, где интенсивность стоячих волн может вызвать искрение. Искрение, продолжающееся достаточно долго, может повредить магнетрон. Если в микроволновой печи готовится небольшое количество пищи, лучше поставить в камеру ещё и стакан воды для поглощения микроволн.
dic.academic.ru
