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Un mwcagirotrone è una classe di mwcqtubi a vuoto con fascio lineare ad alta potenza che genera mwcgonde elettromagnetiche millimetriche sfruttando la mwcwrisonanza di ciclotrone di mwdaelettroni in un intenso mwdqcampo magnetico. Le mwdgfrequenze di uscita vanno da circa 20 a 527 mwdwGHz,cite-ref-richards2010-1-0[1]cite-ref-2[2] coprendo le mwgalunghezze d'onda che vanno dalle mwgqmicroonde al limite delle mwggradiazioni terahertz. Le mwgwpotenze di uscita tipiche vanno da decine di mwhakilowatt a 1-2 mwhqmegawatt. I girotroni possono funzionare a impulsi o in modo continuo. Il girotrone è stato inventato dagli mwhgscienziati sovieticicite-ref-3[3] al Radiophysical Research Institute (NIRFI), con sede a mwiwNizhny Novgorod, in mwjaRussia.

• Principio

• Applicazioni

• Produttori

• Note

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Il girotrone è un mwlamaser a elettroni liberi che genera radiazioni elettromagnetiche ad alta frequenza mediante la risonanza di ciclotrone stimolata di elettroni che si muovono attraverso un forte campo magnetico.cite-ref-bridge12-4-0[4]cite-ref-borie-5-0[5] Può produrre onde elettromagnetiche ad elevata potenza con lunghezze d'onda di dimensioni millimetriche, molto più grandi di quelle delle radiazioni dei tradizionali mwnqtubi a vuoto a microonde, come il mwngklystron e il mwnwmagnetron, in cui la lunghezza d'onda è determinata da una mwoacavità risonante monomodale. Pertanto, all'aumentare delle frequenze operative, le strutture della cavità risonante devono diminuire di dimensioni, il che limita la loro capacità di gestione della potenza.

Nel girotrone un mwogcannone elettronico a un'estremità del tubo emette un fascio di mwowelettroni di forma anulare che viene accelerato da un mwpaanodo ad alta tensione per viaggiare attraverso una grande cavità risonante di forma tubolare immersa in un internso mwpqcampo magnetico parallelo al tubo, solitamente creato da un mwpgmagnete mwpwsuperconduttore che lo avvolge. Il campo fa sì che gli elettroni si muovano mwqaelicoidalmente in cerchi stretti attorno alle linee del campo magnetico mentre viaggiano longitudinalmente attraverso il tubo. Nel punto del tubo in cui il campo magnetico raggiunge il suo massimo, gli elettroni irradiano onde elettromagnetiche in direzione trasversale (perpendicolare all'asse del tubo) alla loro frequenza di risonanza del ciclotrone. La radiazione millimetrica forma onde stazionarie nel tubo, che funge da mwqqcavità risonante aperta, le quali si raggruppano in un raggio che si irradia attraverso una finestra sul lato del tubo, verso una mwqgguida d'onda che termina su un mwqwelettrodo collettore all'estremità del tubo.

Come in altri tubi a microonde a fascio lineare, l'energia delle onde elettromagnetiche in uscita deriva mwrqdall'energia cinetica del fascio di elettroni, che è dovuta all'accelerazione della tensione anodica. Nella regione prima della cavità risonante l'intensità del campo magnetico aumenta e comprime il fascio di elettroni, convertendo la velocità di deriva longitudinale in velocità orbitale trasversale, in un processo simile a quello che si verifica in uno mwrgspecchio magnetico utilizzato per il mwrwconfinamento del plasma.cite-ref-borie-5-1[5] La velocità orbitale degli elettroni è da 1,5 a 2 volte la loro velocità del fascio assiale. A causa delle onde stazionarie nella cavità risonante, gli elettroni si "addensano", cioè la loro fase diventa mwtacoerente (sincronizzata), trovandosi tutti nello stesso punto della loro orbita allo stesso istante. Pertanto, emettono mwtqradiazioni coerenti, come in un mwtglaser.

La velocità degli elettroni in un girotrone è dell'ordine della mwuavelocità della luce ma non molto vicina ad essa, a differenza del mwuqlaser a elettroni liberi che funziona con principi diversi e i cui elettroni sono altamente relativistici.

I girotroni sono tipicamente utilizzati in ambito industriale per riscaldare materiali a elevate temperature. Ad esempio, vengono utilizzati negli esperimenti di ricerca mwvasulla fusione nucleare per riscaldare i mwvqplasmi e anche nell'industria manifatturiera come strumento di riscaldamento rapido nella lavorazione di vetro, compositi e ceramica, nonché per la ricottura (solare e semiconduttori). Le applicazioni militari includono il mwvgsistema di negazione attiva.

Nel 2021 la Quaise Energy ha annunciato l'idea di utilizzare un girotrone come dispositivo per scavare un pozzo di 20 chilometri per produrre energia geotermica.cite-ref-6[6]

Il girotrone è stato inventato in mwxgUnione Sovietica.cite-ref-7[7] Gli attuali produttori includono Communications & Power Industries (mwywUSA), Gycom (Russia), mwzaThales Group (mwzqUE), mwzgToshiba, divenuta mwzwCanon, Inc. (mwaaGiappone)cite-ref-8[8] e Bridge12 Technologies.

cite-note-richards2010-11. ↑ mwcwMark A. Richards e William A. Holm, mwdamwdqPower Sources and Amplifiers, in mwdgPrinciples of Modern Radar: Basic Principles, SciTech Pub., 2010, 2010, p.mwdw 360, mweaISBNmweq 978-1891121524.

cite-note-22. ↑ mwfgM. Blank, P. Borchard e S. Cauffman, mwfwExperimental demonstration of a 527 GHz gyrotron for dynamic nuclear polarization, in mwga2013 Abstracts IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS), 1º giugno 2013, p.mwgq 1, mwggDOI:mwgw10.1109/PLASMA.2013.6635226, mwhaISBNmwhq 978-1-4673-5171-3.

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cite-note-bridge12-44. ↑ mwjwmwkamwkqWhat is a Gyrotron?, su mwkgbridge12.com. mwkwURL consultato il 9 luglio 2014 mwla(archiviato dall'mwlqurl originale il 2 marzo 2017).

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cite-note-66. ↑ mwqa(mwqqmwqgEN) mwqwmwraQuaise Energy, su mwrqQuaise Energy. mwrgURL consultato il 19 aprile 2022.

cite-note-77. ↑ mwsgNational Research Council (U.S.). Panel on High Magnetic Field Research and Facilities, mwswmwtaDefense Technology - High Frequency Radiation, in mwtqHigh-Magnetic-Field Research and Facilities, Washington, D.C., National Academy of Sciences, 1979, pp.mwtg 50-51, mwtwOCLCmwua mwuq13876197.

cite-note-88. ↑ mwvqmwvgmwvwState-of-the-Art of High-Power Gyro-Devices and Free Electron Masers, vol.mwwa 41, 2020, mwwqDOI:mwwg10.1007/s10762-019-00631-y.

• mwxgEnergia da fusione

• mwyaRadiazione Terahertz

Altri progetti

• Wikimedia Commons

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Girotrone

• citerefbritannica-com(EN) gyrotron, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.