Hva er en gyrotron?

En gyrotron er en form for elektronrør eller vakuumrør som ofte blir referert til som en syklotron resonansmaser på grunn av det faktum at en av dens hyppigste bruksområder er i fysikkforskning med høy energi i syklotroner.Fordelen som en gyrotron tilbyr er at den kan generere enorme mengder radiofrekvens (RF) energi i megawattområdet med veldig små bølgelengder på bare noen få millimeter, noe som ikke er mulig for standard vakuumrør.Prosessen kan generere en enorm mengde varme, som kan brukes til å sintre keramikk eller varmeplasma i fusjonsforskningsreaktorer.Gyrotroner brukes også direkte i avbildning av nukleær magnetisk resonans (NMR) for å observere kvantemekaniske effekter på atomnivå eller i magnetisk resonansmikroskopi (MRI) for medisinske diagnoser.

Prinsippet bak hvordan en gyrotron fungerer først teoretisk sammensatt i den sene1950 -tallet, da relativistiske effekter av elektronenergi ble studert i syklotroner for første gang.Ved å injisere strømmer av elektroner i det elektromagnetiske feltet til en syklotron med en like frekvens, ble en effekt kjent som negativ masseinstabilitet observert.Elektronstrømmen vil ha en tendens til å ha sammen fra en standard gyroradius eller larmmorradius, noeI fusjonsforskning, men teknologien og vitenskapelig forståelse for å skape et gyrotron -system som var pålitelig i stand til dette, ble ikke en moden vitenskap før det første tiåret av det 21. århundre.Da vitenskapen og teknologien avanserte, delte gyrotron-applikasjoner seg inn i megawattsystemer med høy energi for fusjonsforskning, og lavenergi 10- til 1000 wattsystemer for NMR-spektroskopi.Der enhetene produserer Terahertz-stråling i 100 Gigahertz til 1 Terahertz-serien, brukes de i industrielle applikasjoner som plasmagiagnostikk og oppvarming av keramiske forbindelser med høy temperatur.Forskning i Japan har også økt effektiviteten av mellomområdet til høye kraftgyrotron-enheter med 50% fra 1994 ved å bruke en integrert modusomformer for å mer effektivt konvertere elektronstrålenergi til varme.

Siden en gyrotron er en form for mikrobølgeovnAmplifisering ved stimulert utslipp av stråling (MASER) enhet eller fri elektronlaser som genererer elektromagnetiske felt, den har en viss likhet med prinsippet bak hvordan en standard mikrobølgeovn fungerer.En bærbar gyrotron kan betjenes i en rekke frekvenser typisk fra 2 til 235 gigahertz, og dette gjør dem nyttige enheter for ikke-dødelige våpensystemer som det amerikanske militæret omtaler som ANTIAL System (ADS) -teknologi.En ADS -enhet basert på en gyrotron kan målrettes mot mennesker med den effekten at den varmer opp vannmolekyler under huden uten å forårsake permanent skade på vev.Dette fungerer som et avskrekkende felt som har teoretiske anvendelser i publikumskontroll for å forhindre opptøyer, eller for å forhindre at fiendens soldater eller sivile nærmer seg militære installasjoner og nedlagte fly.