マイクロ波管

非常に高い周波数のアプリケーション（1 GHzを超える）の場合、標準的な電子管構造の電極間静電容量と通過時間の遅延は法外になります。しかし、チューブを構築する創造的な方法に終わりはないようであり、これらの課題を克服するためにいくつかの高周波電子チューブの設計が行われています。

1939年に、空洞共振器と呼ばれる導電性材料で作られたトロイダル空洞が発見されました。 振動強度の電子ビームを取り囲むと、ビーム自体を実際に遮断することなく、ビームから電力を引き出すことができます。道路脇の峡谷でエコーする走行中の自動車の音と同様に、空洞内で「エコー」されたビームに関連する振動電界と磁界により、高周波エネルギーがビームから導波管または同軸ケーブルに転送されます。結合ループで共振器に接続されています。このチューブは誘導出力チューブと呼ばれていました 、または IOT ：

IOTの初期開発に尽力した2人の研究者、SigurdとRussell Varianという名前の兄弟のペアは、誘導出力管への信号入力用に2番目のキャビティ共振器を追加しました。この入力共振器は、電子のパケットをチューブのドリフト空間に交互に「束ね」て放出する一対の誘導グリッドとして機能したため、電子ビームは異なる速度で移動する電子で構成されます。ビームのこの「速度変調」は、エネルギーがビームから抽出された出力共振器で同じ種類の振幅変動に変換されました。バリアン兄弟は彼らの発明をクライストロンと呼んだ 。

バリアン兄弟のもう1つの発明は、反射クライストロンでした。 チューブ。このチューブでは、加熱された陰極から放出された電子がキャビティグリッドを通ってリペラープレートに向かって移動し、反発して元の状態に戻ります（そのため反射という名前が付けられています。 ）キャビティグリッドを介して。この管では自立振動が発生し、その周波数はリペラ電圧を調整することで変更できます。したがって、このチューブは電圧制御発振器として動作しました。

電圧制御発振器として、反射型クライストロン管は、レーダー機器やマイクロ波受信機の「局部発振器」として一般的に機能していました。

当初は、無線送信機で使用するために出力をさらに増幅する必要のある低電力デバイスとして開発されましたが、反射クライストロンの設計は、チューブがそれ自体でパワーデバイスとして機能できるように改良されました。その後、反射型クライストロンは、局部発振器のアプリケーションで半導体デバイスに取って代わられましたが、増幅型クライストロンは、高出力、高周波の無線送信機や科学研究アプリケーションで引き続き使用されています。

1つのマイクロ波管は、そのタスクを非常にうまく実行し、費用対効果が高いため、家電製品の競争の激しい分野であるマグネトロン管で最高の地位を維持し続けています。このデバイスは、すべての電子レンジの心臓部を形成し、食品や飲料の加熱に使用される数百ワットのマイクロ波RFエネルギーを生成し、チューブの最も過酷な条件下でこれを行います。ランダムな時間とランダムな時間で電源をオン/オフします。

マグネトロン管は、IOTやクライストロンとはまったく異なる種類の管を代表しています。後者のチューブは線形電子ビームを使用しますが、マグネトロンは強力な磁場によってその電子ビームを円形パターンで方向付けます。

この場合も、空洞共振器はマイクロ波周波数の「タンク回路」として使用され、通過する電子ビームから誘導的にエネルギーを抽出します。空洞共振器を使用するすべてのマイクロ波周波数デバイスと同様に、共振器の空洞の少なくとも1つは結合ループでタップされます。 ：同軸ケーブルを空洞の共振構造に磁気的に結合するワイヤーのループ。これにより、RF電力をチューブから負荷に向けることができます。電子レンジの場合、出力電力は導波管を介して加熱される食品または飲料に向けられ、内部の水分子は小さな負荷抵抗として機能し、電気エネルギーを熱の形で放散します。

マグネトロンの動作に必要な磁石は図に示されていません。磁束は、円形の電子経路の平面に垂直に流れます。つまり、図に示されているチューブのビューから、あなたは磁極の1つをまっすぐに見ています。