Hvad er en gyrotron?

En gyrotron er en form for elektronrør eller vakuumrør, der ofte omtales som en cyclotronresonans-maser på grund af det faktum, at en af dens hyppigste anvendelse er inden for højenergifysisk fysikforskning i cyclotroner.Fordelen, som en gyrotron tilbyder, er, at den kan generere enorme mængder radiofrekvens (RF) energi i megawatt -serien ved meget små bølgelængder på kun et par millimeter, hvilket ikke er muligt for standard vakuumrør.Processen kan generere en enorm mængde varme, som kan bruges til at sintrer keramik eller varmeplasma i fusionsforskningsreaktorer.Gyrotroner er også direkte anvendt i nukleær magnetisk resonans -billeddannelse til at observere kvante mekaniske effekter på atomniveauet eller i magnetisk resonansmikroskopi (MRI) til medicinsk diagnoser.

Princippet bag, hvordan en gyrotron fungerer først teoretisk sammensat til sent1950'erne, da der blev undersøgt relativistiske effekter af elektronenergi i cyclotrons for første gang.Ved at injicere strømme af elektroner i det elektromagnetiske felt i en cyclotron med en ligefrekvens blev der observeret en virkning kendt som negativ masseinstabilitet.Elektronstrømmen ville have en tendens til at slå sammen fra en standard Gyroradius eller Larmor Radius, hvilket får elektronerne til at decelerere og frigive kinetisk energi i processen, da millimeter bølgelængde radiofrekvensenergi eller stråling.

Tidlig elektroncyclotronresonansenergi.I fusionsundersøgelser, men teknologien og den videnskabelige forståelse for at skabe et gyrotron -system, der var pålideligt i stand til dette, blev ikke en moden videnskab før det første årti af det 21. -århundrede.Efterhånden som videnskaben og teknologien avancerede, opdelt gyrotron-applikationer i højenergi-megawatt-systemer til fusionsforskning og lavenergi 10- til 1.000-watts systemer til NMR-spektroskopi.Hvor enhederne producerer terahertz-stråling i 100 Gigahertz til 1 Terahertz-serien, bruges de i industrielle anvendelser, såsom plasmagnostik og opvarmning af høj temperatur af keramiske forbindelser.Forskning i Japan har også øget effektiviteten af mellemklasse til højeffekt gyrotron-enheder med 50% fra 1994 ved at bruge en integreret tilstandskonverter til mere effektivt at konvertere elektronstråleenergi til varme. Da en gyrotron er en form for mikrobølgeovnAmplifikation ved stimuleret emission af stråling (MASER) enhed eller gratis elektronlaser, der genererer elektromagnetiske felter, den har en vis lighed med princippet bag, hvordan en standard mikrobølgeovn fungerer.En bærbar gyrotron kan betjenes i en række frekvenser, der typisk er fra 2 til 235 Gigahertz, og dette gør dem til nyttige enheder til ikke-dødelige våbensystemer, som det amerikanske militær omtaler som ADS) teknologi (Active Enhed System (ADS).En ADS -enhed, der er baseret på en gyrotron, kan målrettes mod mennesker med den virkning, at den opvarmer vandmolekyler under huden uden at forårsage permanent skade på væv.Dette fungerer som et afskrækkende felt, der har teoretiske anvendelser i crowd control for at forhindre optøjer eller for at forhindre fjendens soldater eller civile i at nærme sig militære installationer og nedlagte fly.