Cos'è un Gyrotron?

Un gyrotron è una forma di tubo elettronico o tubo a vuoto che viene spesso definita maser di risonanza di ciclotrone a causa del fatto che uno dei suoi usi più frequenti è nella ricerca di fisica ad alta energia nei ciclotroni.Il vantaggio che un Gyrotron offre è che può generare enormi quantità di energia a radiofrequenza (RF) nella gamma Megawatt a lunghezze d'onda molto piccole di pochi millimetri, il che non è possibile per i tubi di sottovuoto standard.Il processo può generare un'enorme quantità di calore, che può essere utilizzata per sinterrare la ceramica o il plasma di calore nei reattori di ricerca sulla fusione.I girotroni sono anche utilizzati direttamente nell'imaging di risonanza magnetica nucleare (NMR) per osservare gli effetti meccanici quantistici a livello atomico o nella microscopia a risonanza magnetica (MRI) per diagnosi mediche.

Il principio dietroGli anni '50, quando gli effetti relativistici dell'energia elettronica venivano studiati nei ciclotroni per la prima volta.Iniettando flussi di elettroni nel campo elettromagnetico di un ciclotrone con una frequenza uguale, è stato osservato un effetto noto come instabilità di massa negativa.Il flusso di elettroni tendeva a raggruppare insieme da un raggio Gyroradius o Larmor Standard, causando la rallentamento degli elettroni e il rilascio dell'energia cinetica nel processo mentre l'energia o le radiazioni a radiofrequenza a lunghezza d'onda millimetrica.Nella ricerca di fusion, ma la tecnologia e la comprensione scientifica per creare un sistema di gyrotron che era in grado di non è diventato una scienza matura fino al primo decennio del 21 ° secolo.Man mano che la scienza e la tecnologia avanzavano, le applicazioni di girotron si dividevano in sistemi megawatt ad alta energia per la ricerca di fusion e sistemi da 10 a 1.000 watt a bassa energia per la spettroscopia NMR.Laddove i dispositivi producono radiazioni terahertz nella gamma da 100 gigahertz a 1 terahertz, vengono utilizzati in applicazioni industriali come la diagnostica del plasma e il riscaldamento ad alta temperatura dei composti ceramici.La ricerca in Giappone ha inoltre aumentato l'efficienza dei dispositivi di gyrotron di fascia media a ad alta potenza del 50% a partire dal 1994 utilizzando un convertitore di modalità integrato in energia del raggio di elettroni in modo più efficiente in calore.

Poiché un girotrone è una forma di microondeAmplificazione mediante emissione stimolata del dispositivo di radiazione (MASER) o laser di elettroni libero che genera campi elettromagnetici, ha una certa somiglianza con il principio dietro come funziona un forno a microonde standard.Un gyrotron portatile può essere gestito in una gamma di frequenze in genere da 2 a 235 gigahertz, e questo li rende utili dispositivi per sistemi di armi non letali che i militari statunitensi definiscono la tecnologia Active Denial System (ADS).Un dispositivo ADS basato su un girotrone può essere preso di mira contro gli esseri umani con l'effetto che riscalda le molecole d'acqua sotto la pelle senza causare danni permanenti ai tessuti.Questo funge da campo deterrente che ha applicazioni teoriche nel controllo della folla per prevenire le rivolte o per impedire ai soldati nemici o ai civili di avvicinarsi alle installazioni militari e a aerei abbattuti.