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Reseña histórica de la invención del magnetrón

Fig. 1: Modelo del ánodo del magnetrón de A. Hull

Fig. 1: Modelo del ánodo del magnetrón de A. Hull

Fig. 2: Modelo del magnetrón de ranura de E. Habann

Fig. 2: Modelo del magnetrón de ranura de E. Habann

Fig. 3: Modelo del magnetrón multicámara patentado por H. Hollmann

Fig. 3: Modelo del magnetrón multicámara patentado por H. Hollmann

Fig. 4: Modelo del magnetrón multicámara construido por J. Randall y H. Boot

Fig. 4: Modelo del magnetrón multicámara construido por J. Randall y H. Boot

Reseña histórica de la invención del magnetrón

1912 El físico suizo Heinrich Greinacher intentó utilizar un tubo de diodos con una disposición cilíndricamente simétrica del ánodo bajo un campo magnético paralelo al eje para medir la relación entre la carga del electrón y su masa. El experimento práctico fracasó debido a la falta de vacío en el tubo y, en consecuencia, a la insuficiente fuga de electrones del cátodo. Greinacher proporcionó una descripción matemática fundamental de los cambios en el movimiento de los electrones bajo la influencia del campo magnético.

1921Albert W. Hull de la General Electric Company, retomó esta disposición experimental e investigó el movimiento de los electrones bajo la influencia de un campo magnético axial homogéneo. Observó la posibilidad de controlar el flujo de electrones hacia el ánodo variando el campo magnético.

Hull quería desarrollar para su empresa un relé o amplificador controlado magnéticamente para competir con los tubos amplificadores (triodos) de la Western Electric Company. También se refirió a la posibilidad de generar oscilaciones de alta frecuencia. Llamó a su invento „magnetron“.

1924 Independientemente unos de otros, Erich Habann, en Jena (Alemania), y Napsal August Zázek, en Praga (República Checa), desarrollan magnetrones para generar oscilaciones de alta frecuencia. Haban formuló las condiciones en las que puede surgir una resistencia negativa paralela a los resonadores para compensar su amortiguación y generar una oscilación no amortiguada. A diferencia de Hull, utilizó un campo magnético constante, como es habitual hoy en día en el funcionamiento de un magnetrón. Su magnetrón utilizaba un ánodo ranurado y podía generar oscilaciones en torno a los 100 MHz. El ánodo de Zázek ya estaba hecho de un solo bloque y podía generar frecuencias de hasta 1 GHz.

1929Kinjiro Okabe, de la Universidad Tohoku de Sendai (Japón), crea una generación de magnetrones de ondas centimétricas. Su magnetrón funcionaba a una frecuencia de 5,35 GHz.

1935Hans Erich Hollmann siguió desarrollando el magnetrón de ranura y formuló una patente para un magnetrón con resonadores múltiples el 27 de noviembre de 1935. Esta patente también se concedió en Estados Unidos como patente estadounidense 2.123.728 el 12 de julio de 1938, mucho antes del trabajo de John Randall y Henry Boot en febrero de 1940.

1940 A pesar de ello, el magnetrón multicámara desarrollado por dos ingenieros de la Universidad de Birmingham, John Randall y Henry Boot, fue un hito que cambió las tornas en la guerra de los submarinos contra Alemania a partir de 1940. Simplemente construyeron un magnetrón con más de los cuatro resonadores para que la generación de alta frecuencia fuera más eficaz, y dotaron al bloque de ánodos de refrigeración por agua para conseguir mayores rendimientos. Este magnetrón se utilizó para fabricar en serie un transmisor de radar ligero que permitía una potencia de impulso de 15 kW a una frecuencia de 3 GHz. Los bombarderos B-17 estaban equipados con este radar.

Este pequeño pero potente radar permitía localizar y atacar a los submarinos que tenían que salir a la superficie al amparo de la noche para recargar sus baterías. Como la ganancia de la antena es proporcional a la frecuencia de transmisión, esta alta frecuencia permitió obtener una antena muy eficaz con una precisión muy buena (también inversamente proporcional a la frecuencia de transmisión), así como poder de resolución en la medición angular.

Los resultados de las investigaciones de Henry Gutton sobre el uso de cátodos de óxido de bario en un magnetrón de ranuras múltiples fueron llevados a Inglaterra por Maurice Ponte, de la Sociedad General de Telegrafía Inalámbrica, poco antes de la ocupación de Francia. Allí se incorporaron al desarrollo continuo de Randall y Boot. Los cátodos de óxido de bario tienen una temperatura inferior a la de los cátodos de tungsteno con una emisión de electrones comparable y, por tanto, hacían que los magnetrones duraran mucho más.

Henry Tizard encabezó una delegación que llevó a los Estados Unidos de América todos los resultados de las investigaciones disponibles hasta entonces durante la Batalla de Inglaterra. Allí se inició la producción en serie de tubos de magnetrón para su uso en tiempos de guerra.

1941 El físico norirlandés James Sayers desarrolla un magnetrón con anillos de cortocircuito.

1942 En los aparatos de radar alemanes, actualmente se prefieren los klystrons a los magnetrones porque tienen una constancia de frecuencia mucho mejor. No fue hasta el final de la Segunda Guerra Mundial cuando se reconocieron las ventajas de la gama de microondas, que podía controlarse mediante magnetrones, analizando los dispositivos capturados, sobre todo porque en aquella época no había posibilidad de interferir estos dispositivos. Sin embargo, ya era demasiado tarde para una aplicación industrial de los resultados.
Ref.: Forschung, Rüstung und Krieg, por Christopher Schumacher