Prezentare istorică a dezvoltării magnetronului
Fig. 1: Modelul anodului magnetronului din A. Hull
Fig. 2: Modelul magnetronului cu fantă din E. Habann
Fig. 3: Modelul magnetronului cu mai multe camere brevetat de H. Hollmann.
Fig. 4: Modelul magnetronului multicameră construit de J. Randall și H. Boot.
Prezentare istorică a dezvoltării magnetronului
1912 Fizicianul elvețian Heinrich Greinacher a încercat să utilizeze un tub cu diode cu anodul dispus simetric în cilindru sub un câmp magnetic paralel cu axa pentru a măsura raportul dintre sarcina electronului și masa acestuia. Experimentul practic a eșuat din cauza lipsei de vid în tub și, în consecință, a scurgerii insuficiente de electroni din catod. Greinacher a oferit o descriere matematică fundamentală a modificărilor în mișcarea electronilor sub influența câmpului magnetic.
1921Albert W. Hull de la General Electric Company a preluat acest aranjament experimental și a investigat mișcarea electronilor sub influența unui câmp magnetic axial omogen. El a observat posibilitatea de a controla fluxul de electroni către anod prin variația câmpului magnetic.
Hull dorea să dezvolte un releu sau un amplificator controlat magnetic pentru compania sa, pentru a concura cu tuburile de amplificare (triodice) ale Western Electric Company. Acesta s-a referit, de asemenea, la posibilitatea de a genera oscilații de înaltă frecvență. El și-a numit invenția „magnetron“.
1924 Independent unul de celălalt, magnetronii pentru generarea de oscilații de înaltă frecvență au fost dezvoltați de Erich Habann la Jena (Germania) și de Napsal August Zázek la Praga (Republica Cehă). Haban a formulat condițiile în care o rezistență negativă poate apărea în paralel cu rezonatoarele pentru a compensa amortizarea acestora și a genera o oscilație neamortizată. Spre deosebire de Hull, el a folosit un câmp magnetic constant, așa cum se întâmplă astăzi în funcționarea magnetronului. Magnetronul său folosea un anod cu fantă și putea genera oscilații de aproximativ 100 MHz. Anodul lui Zázek era deja realizat dintr-un singur bloc și putea genera frecvențe de până la 1 GHz.
1929Descoperirea a fost făcută de Kinjiro Okabe de la Universitatea Tohoku din Sendai, Japonia, cu o generație de magnetroni în domeniul undelor centimetrice. Magnetronul său funcționa la o frecvență de 5,35 GHz.
1935Hans Erich Hollmann a continuat să dezvolte magnetronul cu fante și a formulat un brevet pentru un magnetron cu rezonatoare multiple la 27 noiembrie 1935. Acest brevet a fost, de asemenea, acordat în America ca brevetul US 2,123,728 la 12 iulie 1938 - cu mult înainte de lucrările lui John Randall și Henry Boot din februarie 1940.
1940 În ciuda acestui fapt, magnetronul cu mai multe camere dezvoltat de doi ingineri de la Universitatea din Birmingham, John Randall și Henry Boot, a reprezentat o piatră de hotar care a schimbat cursul războiului submarinelor împotriva Germaniei din 1940. Aceștia au construit pur și simplu un magnetron cu mai mult de patru rezonatoare pentru ca generarea de înaltă frecvență să fie mai eficientă și au dotat blocul anodic cu răcire cu apă pentru a obține randamente mai mari. Acest magnetron a fost utilizat pentru a produce în masă un emițător radar ușor care permitea o putere a impulsurilor de 15 kW la o frecvență de 3 GHz. Bombardierele B-17 au fost echipate cu acest radar.
Acest radar mic, dar puternic, permitea localizarea și angajarea submarinelor care trebuiau să iasă la suprafață pe timp de noapte pentru a-și reîncărca bateriile. Deoarece câștigul antenei este proporțional cu frecvența de transmisie, această frecvență ridicată a permis obținerea unei antene foarte eficiente, cu o precizie foarte bună (invers proporțională cu frecvența de transmisie), precum și cu puterea de rezoluție în măsurarea unghiulară.
Rezultatele cercetărilor lui Henry Gutton privind utilizarea catozilor de oxid de bariu într-un magnetron cu mai multe sloturi au fost aduse în Anglia de Maurice Ponte de la Societatea Generală pentru Telegrafie fără fir cu puțin timp înainte de ocuparea Franței. Acolo au fost încorporate în dezvoltarea continuă a lui Randall și Boot. Catozii de oxid de bariu au o temperatură mai scăzută în comparație cu cei de tungsten, cu o emisie de electroni comparabilă, ceea ce a făcut ca magnetronii să dureze mult mai mult.
Henry Tizard a condus o delegație care a adus în Statele Unite ale Americii toate rezultatele cercetărilor disponibile anterior în timpul Bătăliei din Marea Britanie. Acolo a fost inițiată producția în masă de tuburi magnetronice pentru utilizare în timp de război.
1941 Fizicianul nord-irlandez James Sayers a dezvoltat un magnetron cu inele de scurtcircuit.
1942 În aparatele radar germane,
klystronii
erau în prezent preferați magnetronilor, deoarece aveau o constanță de frecvență mult mai bună.
Abia la sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial au fost recunoscute avantajele gamei de microunde,
care puteau fi controlate prin magnetroni, prin analiza dispozitivelor capturate,
mai ales că la acea vreme nu existau posibilități de bruiaj al acestor dispozitive.
Cu toate acestea, era deja prea târziu pentru o punere în aplicare industrială a constatărilor.
Ref.: Forschung, Rüstung und Krieg,
de Christopher Schumacher