Gyrotron là gì?

Một gyrotron là một dạng ống electron hoặc ống chân không thường được gọi là Maser cộng hưởng cyclotron do thực tế là một trong những ứng dụng thường xuyên nhất của nó là trong nghiên cứu vật lý năng lượng cao trong cyclotron.Ưu điểm mà Gyrotron cung cấp là nó có thể tạo ra lượng năng lượng tần số vô tuyến (RF) khổng lồ trong phạm vi Megawatt ở các bước sóng rất nhỏ chỉ vài mm, điều này không thể đối với các ống chân không tiêu chuẩn.Quá trình này có thể tạo ra một lượng nhiệt khổng lồ, có thể được sử dụng để thiêu kết gốm hoặc huyết tương nhiệt trong các lò phản ứng nghiên cứu tổng hợp.Gyrotron cũng được sử dụng trực tiếp trong hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) để quan sát các hiệu ứng cơ học lượng tử ở cấp độ nguyên tử hoặc trong kính hiển vi cộng hưởng từ (MRI) cho các chẩn đoán y tế.Những năm 1950, khi tác động tương đối tính của năng lượng electron lần đầu tiên được nghiên cứu trong cyclotron.Bằng cách tiêm các luồng electron vào trường điện từ của cyclotron với tần số bằng nhau, một hiệu ứng được gọi là sự mất ổn định khối lượng âm đã được quan sát.Luồng electron sẽ có xu hướng kết hợp với nhau từ bán kính Gyroradius hoặc Larmor tiêu chuẩn, khiến các electron giảm tốc và giải phóng động năng trong quá trình dưới dạng năng lượng vô tuyến bước sóng milimetTrong nghiên cứu hợp nhất, nhưng công nghệ và sự hiểu biết khoa học để tạo ra một hệ thống gyrotron có khả năng đáng tin cậy này không trở thành một khoa học trưởng thành cho đến thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21.Khi khoa học và công nghệ tiên tiến, các ứng dụng Gyrotron đã chia thành các hệ thống megawatt năng lượng cao để nghiên cứu hợp nhất và các hệ thống 10 đến 1.000 watt năng lượng thấp cho quang phổ NMR.Trong đó các thiết bị tạo ra bức xạ terahertz trong phạm vi 100 gigahertz đến 1 terahertz, chúng được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp như chẩn đoán huyết tương và làm nóng nhiệt độ cao của các hợp chất gốm.Nghiên cứu ở Nhật Bản cũng đã tăng hiệu quả của các thiết bị gyrotron trung bình thành công suất cao lên 50% vào năm 1994 bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi chế độ tích hợp để chuyển đổi năng lượng chùm electron hiệu quả hơn.Sự khuếch đại bằng thiết bị phát xạ kích thích của thiết bị bức xạ (maser) hoặc laser điện tử tự do tạo ra các trường điện từ, nó có một số điểm tương đồng với nguyên tắc đằng sau cách thức hoạt động của lò vi sóng tiêu chuẩn.Một con gyrotron di động có thể được vận hành trong một loạt các tần số thường từ 2 đến 235 Gigahertz và điều này làm cho chúng các thiết bị hữu ích cho các hệ thống vũ khí không gây chết người mà quân đội Hoa Kỳ gọi là công nghệ hệ thống từ chối tích cực (ADS).Một thiết bị ADS dựa trên một con quay có thể được nhắm mục tiêu chống lại con người với hiệu ứng nó làm nóng các phân tử nước dưới da mà không gây tổn thương vĩnh viễn cho mô.Điều này hoạt động như một lĩnh vực răn đe có các ứng dụng lý thuyết trong việc kiểm soát đám đông để ngăn chặn bạo loạn, hoặc để giữ cho lính địch hoặc thường dân tiếp cận các cơ sở quân sự và máy bay bị hạ gục.