Vad är en gyrotron?

En gyrotron är en form av elektronrör eller vakuumrör som ofta kallas en cyklotronresonansmaser på grund av det faktum att en av dess vanligaste användningsområden är i högenergifysikforskning inom cyklotroner.Fördelen som en gyrotron erbjuder är att den kan generera enorma mängder radiofrekvens (RF) energi i megawattområdet vid mycket små våglängder av endast några millimeter, vilket inte är möjligt för standardvakuumrör.Processen kan generera en enorm mängd värme, som kan användas för att sintra keramik eller värmeplasma i fusionsforskningsreaktorer.Gyrotroner används också direkt i kärnmagnetisk resonans (NMR) för att observera kvantmekaniska effekter på atomnivån eller i magnetisk resonansmikroskopi (MRI) för medicinska diagnoser.

Principen bakom hur en gyrotron fungerar först teoretiskt komponerad i det sena1950 -talet, när relativistiska effekter av elektronenergi studerades i cyklotroner för första gången.Genom att injicera strömmar av elektroner i det elektromagnetiska fältet i en cyklotron med en lika frekvens observerades en effekt som kallas negativ massinstabilitet.Elektronströmmen tenderar att samlas tillsammans från en standard Gyroradius eller larmorradie, vilket fick elektronerna att bromsa och frigöra kinetisk energi i processen som millimeter våglängdsradiofrekvens energi eller strålning.

Tidig elektroncyklotronresonansenergier demonstrerade potentialen till värmestlasmaInom fusionsforskning, men tekniken och den vetenskapliga förståelsen för att skapa ett gyrotron -system som pålitligt var kapabelt till detta blev inte en mogen vetenskap förrän det första decenniet av 21 -århundradet.När vetenskapen och tekniken avancerade delade Gyrotron-applikationer upp i högenergi megawatt-system för fusionsforskning och lågenergi 10- till 1 000 wattsystem för NMR-spektroskopi.Där enheterna producerar terahertz-strålning i 100 Gigahertz till 1 terahertz-intervallet, används de i industriella tillämpningar såsom plasmadiagnostik och hög temperaturuppvärmning av keramiska föreningar.Forskning i Japan har också ökat effektiviteten i mellanområdet till högeffekt Gyrotron-enheter med 50% från och med 1994 genom att använda en integrerad lägeomvandlare för att mer effektivt konvertera elektronstrålenergi till värme. Sedan en gyrotron är en form av mikrovågsugnAmplifiering genom stimulerad utsläpp av strålningsanordning (MASER) eller fri elektronlaser som genererar elektromagnetiska fält, det har viss likhet med principen bakom hur en standardmikrovågsugn fungerar.En bärbar gyrotron kan manövreras i en rad frekvenser som vanligtvis är från 2 till 235 Gigahertz, och detta gör dem användbara enheter för icke-dödliga vapensystem som den amerikanska militären hänvisar till som aktivt förnekande system (ADS) -teknologi.En ADS -anordning baserad på en gyrotron kan riktas mot människor med effekten att den värmer upp vattenmolekyler under huden utan att orsaka permanent skada på vävnaden.Detta fungerar som ett avskräckande fält som har teoretiska tillämpningar i publikskontroll för att förhindra upplopp, eller för att hindra fiendens soldater eller civila från att närma sig militära installationer och nedsatt flygplan.