Wat is een gyrotron?

Een gyrotron is een vorm van elektronentube of vacuümbuis die vaak wordt aangeduid als een cyclotron-resonantie maser vanwege het feit dat een van het meest voorkomende toepassingen is in onderzoek naar hoge energetica in cyclotrons.Het voordeel dat een gyrotron biedt, is dat het enorme hoeveelheden radiofrequentie (RF) energie in het megawatt -bereik kan genereren bij zeer kleine golflengten van slechts enkele millimeter, wat niet mogelijk is voor standaard vacuümbuizen.Het proces kan een enorme hoeveelheid warmte genereren, die kan worden gebruikt voor Sinter -keramiek of warmteplasma in fusieonderzoeksreactoren.Gyrotrons worden ook direct gebruikt in de beeldvorming van nucleaire magnetische resonantie (NMR) voor het observeren van kwantummechanische effecten op atoomniveau of in magnetische resonantiemicroscopie (MRI) voor medische diagnoses.

Het principe achter hoe een gyrotron -functies eerst theoretisch was samengesteld in de late1950s, toen relativistische effecten van elektronenenergie voor het eerst in cyclotrons werden bestudeerd.Door elektronenstromen in het elektromagnetische veld van een cyclotron met een gelijke frequentie te injecteren, werd een effect dat bekend staat als negatieve massa -instabiliteit waargenomen.De elektronenstroom zou de neiging hebben zich samen te voegen van een standaard Gyroradius of Larmor -straal, waardoor de elektronen in het proces kinetische energie vertraagden en vrijgeven als millimeter golflengte radiofrequentie -energie of straling.

vroege elektronencyclotron resonantie -energieën toonden het potentieel voor warmteplasmesIn Fusion Research, maar de technologie en het wetenschappelijk begrip om een gyrotron -systeem te creëren dat hiermee betrouwbaar in staat was geen volwassen wetenschap te worden tot het eerste decennium van de 21 ^St eeuw.Naarmate de wetenschap en de technologie zich voortschreven, splitsten gyrotron-toepassingen zich op in megawatt-systemen met hoge energie voor fusieonderzoek en systemen met lage energie 10 tot 1.000 watt voor NMR-spectroscopie.Waar de apparaten Terahertz-straling produceren in het bereik van 100 Gigahertz tot 1 Terahertz, worden ze gebruikt in industriële toepassingen zoals plasma-diagnostiek en hoge temperatuurverwarming van keramische verbindingen.Onderzoek in Japan heeft ook de efficiëntie van mid-range tot krachtige gyrotron-apparaten met 50% verhoogd vanaf 1994 door een geïntegreerde modusconverter te gebruiken om efficiënter elektronenbundelergie om te zetten in warmte.

Omdat een gyrotron een vorm van magnetron isVersterking door gestimuleerde emissie van stralingsapparaat (MASER) of vrije elektronenlaser die elektromagnetische velden genereert, heeft enige overeenkomst met het principe achter hoe een standaard microgolfoven werkt.Een draagbare gyrotron kan worden bediend in verschillende frequenties, meestal van 2 tot 235 Gigahertz, en dit maakt ze nuttige apparaten voor niet-dodelijke wapensystemen die het Amerikaanse leger verwijst als Active Denial System (ADS) -technologie.Een ADS -apparaat op basis van een gyrotron kan worden gericht tegen mensen met het effect dat het watermoleculen onder de huid opwarmt zonder permanente schade aan weefsel te veroorzaken.Dit fungeert als een afschrikwekkende veld met theoretische toepassingen in crowd control om rellen te voorkomen, of om te voorkomen dat vijandelijke soldaten of burgers militaire installaties en neergeslagen vliegtuigen naderen.