キャビティマグネトロン

空洞マグネトロンは、初期のレーダーシステムで使用され、その後電子レンジや線形粒子加速器にも使用された高出力真空管です。空洞マグネトロンは、金属ブロック内の小さな開放型空洞である一連の空洞共振器を通過しながら、電子の流れと磁場の相互作用を利用してマイクロ波を生成します。電子は空洞を通過し、内部でマイクロ波を振動させます。これは、開口部を吹き抜ける空気流によって励起されて音を出す笛の機能に似ています。この配置の共振周波数は、空洞の物理的寸法によって決まります。クライストロンや進行波管(TWT) などの他の真空管とは異なり、マグネトロンは、印加されたマイクロ波信号の強度を増大させる増幅器として機能することはできません。マグネトロンは、真空管に供給される直流電気からマイクロ波信号を生成する 電子発振器としてのみ機能します。

電流の流れを制御する手段としての磁場の使用は、1906年のリー・ド・フォレストによるオーディオンの発明によって促進された。米国ゼネラル・エレクトリック研究所のアルバート・ハルは、ド・フォレストの特許を回避するためにマグネトロンの開発を開始したが^[1]、これは完全に成功することはなかった。他の実験者がハルの研究を採用し、重要な進歩である2つのカソードの使用は、1924年にドイツのハバンによって導入された。さらなる研究は、1929年に岡部がセンチメートル波長信号の生成について述べた日本の論文が世界的な関心につながるまで限られていた。複数のカソードを備えたマグネトロンの開発は、 1934年にベル電話研究所のALサミュエルによって提案され、1934年にポストゥムス、1935年にハンス・ホルマンによって設計されました。生産はフィリップス、ゼネラル・エレクトリック・カンパニー（GEC）、テレフンケンなどによって行われ、出力はおそらく10Wに限定されていました。この頃にはクライストロンがより大きな電力を生産しており、マグネトロンは広く使用されていなかったが、1936年にソ連でアレクセレフとマレアロフが300Wの装置を製作した（1940年に発表）。^[1]

空洞マグネトロンは、1940年にイギリスのバーミンガム大学のジョン・ランドールとハリー・ブートによって導入された根本的な改良でした。 ^{[2] : 24–26  [3]彼ら}の最初の実用例は、10cmの波長で数百ワットを生成し、前例のない成果でした。^{[4] [5]数週間のうちに、GECのエンジニアはこれを1}キロワット（kW）をはるかに超えるレベルに改善し、数か月以内に25kW、1941年には100kWを超え、1943年までにはメガワットに迫りました。高出力パルスは小さな本ほどの大きさの装置から生成され、わずか数センチメートルのアンテナから送信されたため、実用的なレーダーシステムのサイズは桁違いに小型化されました。^[6]夜間戦闘機、対潜水艦機、さらには最小の護衛艦用に新しいレーダーが登場し、 ^[6]その時点から、第二次世界大戦の連合国はドイツと日本の対抗勢力が決して追いつくことのできないレーダーのリードを保ちました。戦争の終わりまでに、実質的にすべての連合国のレーダーはマグネトロンをベースにしていました。

マグネトロンは戦後もレーダーに使用され続けたが、1960年代に高出力クライストロンと進行波管が登場したため、人気がなくなった。マグネトロンの主な特徴は、出力信号がパルスごとに周波数と位相の両方で変化することである。このため、移動するターゲットの表示やレーダー表示からの「乱雑さ」の除去を行うためのパルス間の比較には適していない。 ^[7]マグネトロンは一部のレーダーシステムで引き続き使用されているが、電子レンジ用の低コスト電源としてより一般的になっている。この形態では、今日10億個以上のマグネトロンが使用されている。^{[7] [8]}

従来の電子管 (真空管) では、電子は陰極と呼ばれる負に帯電した加熱部品から放出され、陽極と呼ばれる正に帯電した部品に引き寄せられます。これらの部品は通常、同心円状に配置され、空気がすべて排出された管状の容器内に配置され、電子が自由に移動できます (そのため、「真空」管と呼ばれ、イギリス英語では「バルブ」と呼ばれます)。

カソードとアノードの間に第3の電極（制御グリッドと呼ばれる）を挿入すると、この第3の電極の電圧を変化させることで、カソードとアノード間の電子の流れを制御できます。これにより、制御グリッドに適用される電荷​​の小さな変化が、カソードとアノード間を流れるはるかに大きな電子電流の同じ変化をもたらすため、結果として得られる電子管（3つの電極を持つため「三極管」と呼ばれる）は増幅器として機能することができます。 ^[9]

グリッドを使用して制御するというアイデアは、1905年にノーベル物理学賞を受賞したフィリップ・レーナードによって発明されました。米国では後にリー・ド・フォレストによって特許が取得され、彼の特許を回避できる代替の管設計がかなり研究されました。1つの概念は、電流の流れを制御するために電荷ではなく磁場を使用するというもので、マグネトロン管の開発につながりました。この設計では、管は2つの電極で構成され、通常は中央に金属棒の形をした陰極があり、その周りの円筒形の陽極があります。管は馬蹄形磁石^{[10] [より適切な出典が必要]}の極の間に配置され、磁場が電極の軸と平行になるように配置されました。

磁場が存在しない場合、この管はダイオードとして動作し、電子はカソードからアノードへ直接流れます。磁場が存在する場合、電子は運動方向に対して直角の力（ローレンツ力）を受けます。この場合、電子はカソードとアノードの間を曲線経路で進みます。経路の曲率は、電磁石を使用して磁場を変化させるか、電極間の電位を変更することで制御できます。

非常に高い磁場設定では、電子は強制的に陰極に戻され、電流が流れなくなります。反対に磁場がない場合、電子は陰極から陽極までまっすぐ自由に流れます。2 つの極端な値の間には、臨界値またはハル カットオフ磁場 (およびカットオフ電圧) という点があり、電子はここで陽極に到達します。この点付近の磁場では、デバイスは三極管と同様に動作します。ただし、磁気制御では、ヒステリシスやその他の影響により、従来の三極管の制御グリッドを使用した静電制御よりも制御電流に対する応答が遅く、忠実性が低くなります (重量と複雑さが増すことは言うまでもありません)。そのため、マグネトロンは従来の電子設計ではあまり使用されていませんでした。

マグネトロンが臨界値で動作しているとき、無線周波数スペクトルのエネルギーを放射することが注目されました。これは、電子の一部が陽極に到達せず、陰極と陽極の間の空間を回り続けるために発生します。現在サイクロトロン放射として知られる効果により、これらの電子は無線周波数エネルギーを放射します。この効果はあまり効率的ではありません。最終的に電子は電極の 1 つに当たるため、任意の時点で循環状態にある電子の数は全体の電流のわずかな割合になります。放射の周波数はチューブのサイズに依存することも注目され、初期の例ではマイクロ波領域で信号を生成するものも作られました。

従来の初期の真空管システムは高周波帯域に限定されており、 1930 年代後半には超高周波システムが広く利用できるようになりましたが、極超高周波帯域とマイクロ波帯域は従来の回路の能力をはるかに超えていました。マグネトロンは、マイクロ波帯域で信号を生成できる数少ないデバイスの 1 つであり、センチメートル波長で高出力を生成できる唯一のデバイスでした。

オリジナルのマグネトロンは、臨界値で動作し続けるのが非常に難しく、その場合でも、常に回転状態にある電子の数はかなり少なかった。つまり、非常に低電力の信号しか生成できなかった。しかし、マイクロ波を生成する数少ない装置の 1 つとして、この装置と潜在的な改良に対する関心は広まった。

最初の大きな改良は、スプリットアノードマグネトロン、別名負性抵抗マグネトロンでした。名前が示すように、この設計では、チューブの両端に1つずつ2つに分割されたアノードを使用して、2つの半円筒を作成しました。両方に同じ電圧を印加すると、システムは元のモデルのように動作します。しかし、2つのプレートの電圧をわずかに変更することで、電子の軌道を変更して、低電圧側に向かって自然に移動することができました。プレートは、特定の周波数で2つのプレートの相対電圧を反転する発振器に接続されていました。^[10]

いかなる瞬間においても、電子は自然にチューブの低電圧側へ押しやられます。そして、電圧が変化すると、電子は前後に振動します。同時に、元の設計の臨界値よりも強い強力な磁場が適用されます。通常、これにより電子は陰極に戻りますが、振動する電界により、電子は代わりに陽極に向かって続くループ経路をたどります。^[10]

流れの中のすべての電子がこのループ運動を経験したため、放射される RF エネルギーの量が大幅に改善されました。また、この運動は臨界値を超える任意のフィールド レベルで発生するため、フィールドと電圧を慎重に調整する必要がなくなり、デバイス全体の安定性が大幅に改善されました。残念ながら、フィールドが高くなると、電子が頻繁に循環してカソードに戻り、エネルギーをカソードに蓄積して加熱することになります。これにより通常より多くの電子が放出されるため、暴走効果が発生し、デバイスが損傷することがあります。^[10]

マグネトロン設計における大きな進歩は、まったく異なる原理で動作する共鳴空洞マグネトロンまたは電子共鳴マグネトロンでした。この設計では、外部回路や磁場ではなく、陽極の物理的形状によって振動が生成されます。

機構的には、キャビティ マグネトロンは、円形の面の中央に穴が開けられた金属製の大きな円筒から構成されています。この穴の中央には、陰極として機能するワイヤが通され、金属ブロック自体が陽極を形成します。この「相互作用空間」と呼ばれる穴の周囲には、相互作用空間と平行に開けられた多数の同様の穴 (「共振器」) があり、短いチャネルによって相互作用空間に接続されています。結果として得られるブロックは、中央の穴がやや大きいリボルバーのシリンダーに似ています。初期のモデルは、コルトピストル ジグを使用して切断されました。 ^[11] AC 回路では、電子は導体のコアではなく表面に沿って移動するため、スロットの平行な側面はコンデンサとして機能し、丸い穴はインダクタを形成します。つまり、共振周波数は寸法によって完全に定義される固体銅製の LC 回路です。

磁場は臨界値をはるかに下回る値に設定されているため、電子は曲線を描いて陽極に向かって進みます。電子が陽極に当たると、その領域は負に帯電します。このプロセスはランダムであるため、一部の領域は周囲の領域よりも帯電量が増減します。陽極は導電性の高い材料（ほとんどの場合銅）で作られているため、これらの電圧の違いにより、電流がそれらを均等化するように現れます。電流はキャビティの外側を流れる必要があるため、このプロセスには時間がかかります。その間、追加の電子はホットスポットを避け、陽極の周囲を流れる追加の電流も到達するため、陽極に沿ってさらに堆積します。これにより、電流が1つのスポットを均等化しようとし、次に別のスポットを均等化しようとするため、振動電流が形成されます。^[12]

キャビティの周囲を流れる振動電流と、それがチューブ内の電子の流れに与える影響により、キャビティ内に大量のマイクロ波無線周波数エネルギーが生成されます。キャビティの片端は開いているため、機構全体が 1 つの大きなマイクロ波発振器を形成します。「タップ」は通常、ループ状に形成されたワイヤで、キャビティの 1 つからマイクロ波エネルギーを抽出します。一部のシステムでは、タップ ワイヤが開いた穴に置き換えられ、マイクロ波が導波管に流れ込むようになっています。

振動はセットアップに時間がかかり、最初は本質的にランダムであるため、その後の起動では出力パラメータが異なります。位相はほとんど保存されないため、マグネトロンをフェーズドアレイシステムで使用するのは困難です。周波数もパルスごとにドリフトしますが、これはレーダーシステムのより広範なアレイではさらに困難な問題です。これらはいずれも、連続波レーダーや電子レンジでは問題になりません。

すべての空洞マグネトロンは、高電圧直流電源によって生成される高い (連続的またはパルス的な) 負電位で加熱された円筒形の陰極で構成されています。陰極は、真空の円形の金属チャンバーの中心に配置されています。チャンバーの壁が管の陽極になります。空洞の軸と平行な磁場は、永久磁石によって課されます。電子は最初、陽極の壁の電界に引き寄せられて、陰極から放射状に移動します。磁場により、ローレンツ力の結果として、電子は円形の経路で外側にらせん状に移動します。チャンバーの縁の周囲には円筒形の空洞があります。中央の共通空洞空間に通じる空洞の長さに沿ってスロットが切られています。電子がこれらのスロットを通過すると、各共鳴空洞に高周波の電波場が誘導され、その結果、電子がグループに集まります。無線周波数エネルギーの一部は、導波管(通常は長方形の断面を持つ金属管) に接続された短い結合ループによって抽出されます。導波管は、抽出された RF エネルギーを負荷 (電子レンジの調理室やレーダーの場合は 高利得アンテナなど) に導きます。

空洞の大きさによって共振周波数が決まり、それによって放射されるマイクロ波の周波数も決まります。しかし、周波数は正確に制御できません。動作周波数は、負荷インピーダンスの変化、供給電流の変化、および管の温度によって変化します。^{[13]これは、加熱などの用途や、受信機を不正確なマグネトロン周波数に同期させることができる}レーダーの一部の形式では問題になりません。正確な周波数が必要な場合は、クライストロンなどの他の装置が使用されます。

マグネトロンは電源以外の外部要素を必要としない自己発振装置である。発振を開始する前に、明確に定義された閾値陽極電圧を印加する必要がある。この電圧は、共振空洞の寸法と印加磁場の関数である。パルスアプリケーションでは、発振器が最大ピーク電力に達するまでに数サイクルの遅延があり、陽極電圧の上昇は発振器出力の上昇と調整する必要がある。^[13]

キャビティの数が偶数の場合、2 つの同心リングで交互にキャビティの壁を接続して、非効率的な振動モードを防ぐことができます。2 つのストラップが隣接するキャビティ間の位相差を π ラジアン (180°) に固定するため、これをパイ ストラッピングと呼びます。

現代のマグネトロンはかなり効率的な装置です。例えば電子レンジでは、1.1キロワットの入力で通常約700ワットのマイクロ波電力が生成され、効率は約65％です。（高電圧とカソードの特性がマグネトロンの電力を決定します。）大型のSバンドマグネトロンは、平均電力3.75kWで最大2.5メガワットのピーク電力を生成できます。^[13]一部の大型マグネトロンは水冷式です。マグネトロンは、高電力が必要で、周波数と位相の正確な制御が重要でない用途で広く使用されています。

レーダー装置では、マグネトロンの導波管がアンテナに接続されています。マグネトロンは、非常に短いパルス電圧を印加して作動し、高出力のマイクロ波エネルギーの短いパルスを放射します。すべての主要なレーダー システムと同様に、ターゲットから反射された放射線が分析され、画面上にレーダー マップが作成されます。

マグネトロンの出力にはいくつかの特性があるため、この装置をレーダーで使用するのはやや問題があります。最初の要因は、送信周波数におけるマグネトロンの固有の不安定性です。この不安定性により、1 つのパルスから次のパルスへの周波数シフトだけでなく、送信された個々のパルス内での周波数シフトも発生します。2 番目の要因は、送信パルスのエネルギーが比較的広い周波数スペクトルに分散されるため、受信機にはそれに応じた広い帯域幅が必要になることです。この広い帯域幅により、周囲の電気ノイズが受信機に取り込まれ、弱いレーダーエコーがいくらか不明瞭になり、受信機全体の信号対雑音比が低下し、その結果、性能が低下します。3 番目の要因は、用途によって異なりますが、高出力の電磁放射線の使用によって生じる放射線の危険性です。たとえば、レクリエーション用の船舶に搭載された海洋レーダーなど、一部の用途では、マグネトロン出力が 2 ～ 4 キロワットのレーダーが、乗組員や乗客が占有するエリアのすぐ近くに搭載されていることがよくあります。実際の使用では、これらの要因は克服されているか、単に受け入れられており、今日では何千ものマグネトロン航空および海洋レーダー装置が使用されています。航空気象回避レーダーと海洋レーダーの最近の進歩により、マグネトロンは、出力周波数範囲がより狭いマイクロ波半導体発振器に置き換えられました。これにより、より狭い受信機帯域幅が使用可能になり、信号対雑音比が高くなるため、送信電力を低く抑えることができ、EMRへの曝露が軽減されます。

電子レンジでは、導波管は調理室への無線周波数透過ポートにつながっています。調理室の固定寸法とマグネトロンへの物理的近さにより、通常は調理室内に定在波パターンが形成されるため、導波管内の電動ファン式撹拌機（業務用オーブンでより一般的）または食品を回転させるターンテーブル（消費者向けオーブンで最も一般的）によってパターンがランダム化されます。この応用の初期の例としては、1954年にイギリスの科学者が電子レンジを使用して極低温で冷凍されたハムスターを復活させたことがあります。^[14]

硫黄ランプなどのマイクロ波励起照明システムでは、マグネトロンがマイクロ波場を生成し、導波管を通って発光物質（硫黄、金属ハロゲン化物など）を含む照明キャビティに送られます。効率的ではありますが、これらのランプは他の照明方法よりもはるかに複雑なため、一般的には使用されていません。より現代的な変種では、マグネトロンの代わりにHEMTまたは GaN-on-SiCパワー半導体デバイスを使用してマイクロ波を生成します。これらは大幅に複雑さが軽減され、 PID コントローラーを使用して光出力を最大化するように調整できます。

1910年、シーメンス社のハンス・ゲルディエン（1877-1951）がマグネトロンを発明した。^{[15] [16]} 1912年、スイスの物理学者ハインリッヒ・グライナハーは電子の質量を計算する新しい方法を模索していた。彼は、磁石の真ん中に置かれた棒状の陰極を囲む円筒形の陽極を持つダイオードからなるシステムに落ち着いた。電子の質量を測定する試みは、管内に十分な真空を作ることができなかったため失敗した。しかし、この研究の一環として、グライナハーは交差する磁場と電場における電子の運動の数学的モデルを開発した。^{[17] [18]}

米国では、アルバート・ハルがこの研究を利用して、ウェスタン・エレクトリックの三極管の特許を回避しようとした。ウェスタン・エレクトリックは、リー・ド・フォレストの「グリッド」を介した電界を用いた電流制御に関する特許を買収し、この設計の支配権を獲得していた。ハルは、静電場ではなく可変磁場を使用して、陰極から陽極への電子の流れを制御することを意図していた。ニューヨーク州スケネクタディのゼネラル・エレクトリック研究所で働いていたハルは、磁場と電界の強度比を制御することでスイッチングを提供する真空管を製作した。彼は1921年にこの概念に関するいくつかの論文と特許を発表した。^[19]

ハルのマグネトロンは、もともとVHF（超短波）電磁波を発生させることを目的としていなかった。しかし、1924年にチェコの物理学者アウグスト・ザーチェク^[20]（1886–1961）とドイツの物理学者エーリッヒ・ハバン^{[21] （1892–1968）がそれぞれ独立して、マグネトロンが100メガヘルツから1ギガヘルツの電磁波を発生できることを発見した。プラハの}カレル大学の教授であったザーチェクが最初に発表したが、発行部数の少ない雑誌に発表したため、あまり注目されなかった。^[22]イエナ大学の学生であったハバンは、1924年の博士論文でマグネトロンを調査した。^[23] 1920年代を通じて、ハルと世界中の他の研究者がマグネトロンの開発に取り組んだ。^{[24] [25] [26]}初期のマグネトロンのほとんどは、複数の陽極を持つガラス真空管でした。しかし、分割陽極マグネトロンとしても知られる2極マグネトロンは、効率が比較的低かったです。

第二次世界大戦中にレーダーが開発されていたが、当時の真空管式発生器で可能だった50～150 cm (200 MHz) ではなく、より短い波長、約10 cm (3 GHz) で動作する高出力マイクロ波発生器が緊急に必要になった。マルチキャビティ共振マグネトロンは、1935年にベルリンのハンス・ホルマンによって開発され特許が取得されていたことが知られていた。^[27]しかし、ドイツ軍はホルマンの装置の周波数ドリフトが望ましくないと考え、代わりにクライストロンをベースにしたレーダーシステムを採用した。しかし、当時のクライストロンは、マグネトロンが最終的に達成した高出力を達成できなかった。これが、ドイツの夜間戦闘機レーダーが、最初から最前線の航空機向けに低UHF帯を超えることはなく、英国のレーダーに匹敵しなかった理由の1つであった。^{[24] : 229}同様に、英国では、アルバート・ボーモント・ウッドが1937年に金属ブロックに「6つまたは8つの小さな穴」を開けたシステムを提案した。これは、真空シールの点のみが後の生産設計と異なるものだった。しかし、彼のアイデアは海軍によって却下された。海軍は、バルブ部門が忙しすぎて検討できないと述べた。^[28]

1940年、イギリスのバーミンガム大学で、ジョン・ランドールとハリー・ブートは、約400Wを発生するキャビティマグネトロンの実用的なプロトタイプを製作しました。^[5] 1週間以内に1kWに改善され、その後数か月以内に水冷を追加し、多くの細部の変更を加えて、10kW、さらに25kWに改善されました。^[5]ドリフト周波数に対処するために、彼らは出力信号をサンプリングし、実際に発生している周波数に受信機を同期させました。1941年、周波数の不安定性の問題は、ジェームズ・セイヤーズがマグネトロン内の交互のキャビティを結合（「ストラッピング」）することで解決され、不安定性が5～6倍減少しました。^[29]（ブートとランドールを含む初期のマグネトロン設計の概要については、^[30]を参照してください。）

ウェンブリーにあるGEC は1940 年 8 月に 12 個のプロトタイプ空洞マグネトロンを製作し、その 12 番はボーエンとともにティザード ミッションでアメリカに送られ、1940 年 9 月 19 日にアルフレッド ルーミスのアパートで公開されました。アメリカの NDRC マイクロ波委員会は、その出力レベルに驚愕しました。しかし、ベル研究所の所長は、X 線で検査した結果、GEC の設計図に示されている 6 つの穴ではなく 8 つの穴があることに憤慨しました。GEC の真空管専門家であるエリック メガウ博士に連絡を取った後 (大西洋横断ケーブル経由)、メガウ博士は、プロトタイプ 12 個を依頼したときに、6 つの穴を 10 個、7 つの穴を 1 個、8 つの穴を 1 個作るように言われたことを思い出しました。図面を修正する時間がなかったのです。そして、8 つの穴がある 12 番がティザード ミッションに選ばれました。そこでベル研究所はサンプルをコピーすることに決めました。初期のイギリスのマグネトロンは 6 つの空洞がありましたが、アメリカのマグネトロンは 8 つの空洞でした。^[31]

イギリス空軍防空レーダー博物館のアンディ・マニング氏によると、ランドールとブートの発見は「非常に大きな進歩」であり、「現在（2007年）でも、第二次世界大戦で生まれた最も重要な発明であると多くの人に考えられている」とのこと。一方、ブリティッシュコロンビア州ビクトリア大学の軍事史教授、デイビッド・ジマーマン氏は次のように述べている。

マグネトロンは、あらゆるタイプの短波無線信号に不可欠な無線管です。航空レーダーシステムの開発を可能にして戦争の流れを変えただけでなく、今日の電子レンジの核となる重要な技術でもあります。キャビティマグネトロンの発明は世界を変えました。^[5]

フランスがナチスに陥落したばかりで、イギリスにはマグネトロンを大規模に開発する資金がなかったため、ウィンストン・チャーチルはヘンリー・ティザード卿がアメリカに財政的および産業的支援と引き換えにマグネトロンを提供することに同意した。 ^[5]初期の10kWバージョンは、イギリスのウェンブリーにあるゼネラル・エレクトリック社の研究所で製造され、1940年9月のティザード作戦に持ち込まれた。議論がレーダーに移ると、米海軍の代表は短波長システムの問題を詳細に述べ始め、クライストロンが10Wしか出力できないと不満を述べた。「タフィー」・ボーエンは派手にマグネトロンを取り出し、その1000倍の出力があると説明した。^{[5] [32]}

ベル電話研究所はこれを模倣し、すぐに模倣品の製作を開始し、1940年末までにマサチューセッツ工科大学のキャンパスに放射線研究所が設立され、マグネトロンを使用した様々なタイプのレーダーを開発しました。1941年初頭までに、携帯可能なセンチメートル単位の航空機搭載レーダーがアメリカとイギリスの航空機でテストされました。^[5] 1941年後半、イギリスの電気通信研究機関はマグネトロンを使用して、コード名H2Sと呼ばれる画期的な航空機搭載型地上マッピングレーダーを開発しました。H2Sレーダーは、アラン・ブルムラインとバーナード・ラヴェルによって部分的に開発されました。

空洞マグネトロンは第二次世界大戦中にマイクロ波レーダー装置に広く使用され、連合国のレーダーにドイツや日本のレーダーに対してかなりの性能上の優位性を与え、戦争の帰結に直接影響を与えたとよく言われている。後にアメリカの歴史家ジェームズ・フィニー・バクスター3世はこれを「我が国に運ばれた最も貴重な貨物」と評した。^[33]

キャビティ マグネトロンによって可能になったセンチメートル レーダーは、はるかに小さな物体の検出と、はるかに小さなアンテナの使用を可能にしました。小型キャビティ マグネトロン、小型アンテナ、高解像度の組み合わせにより、小型で高品質のレーダーを航空機に搭載できるようになりました。海上哨戒機は、これらのレーダーを使用して潜水艦の潜望鏡ほど小さな物体を検出できるため、航空機は、これまで空中から検出できなかった水中の潜水艦を攻撃して破壊できるようになりました。H2S などのセンチメートル等高線マッピング レーダーは、特にそれを検出するドイツのFuG 350ナクソスデバイスが存在していたにもかかわらず、戦略爆撃キャンペーンで使用された連合軍の爆撃機の精度を向上させました。センチメートル砲照準レーダーも同様に、古いテクノロジーよりもはるかに正確でした。これらのレーダーにより、大砲を搭載した連合軍の戦艦の致命的威力が高まり、新しく開発された近接信管と相まって、対空砲は攻撃側の航空機にとってはるかに危険なものになりました。この2機は連結され、ロンドンに向かうドイツのV-1飛行爆弾の飛行経路に沿って設置された対空砲台によって使用され、目標に到達する前に多くの飛行爆弾を破壊したとされている。

それ以来、何百万個もの空洞マグネトロンが製造されてきました。一部はレーダー用でしたが、大部分は電子レンジ用でした。レーダー自体での使用はある程度減少しましたが、これはより正確な信号が一般的に必要とされ、開発者がこれらのニーズを満たすためにクライストロンと進行波管システムに移行したためです。

少なくとも1つの危険性はよく知られており、文書化されています。目の水晶体には冷却血流がないため、マイクロ波放射にさらされると特に過熱しやすくなります。この加熱により、後年白内障の発生率が上昇する可能性があります。 ^[34]

マグネトロンは高電圧電源を必要とするため、その周囲にはかなりの電気的危険もあります。

ほとんどのマグネトロンには、フィラメントに少量の酸化ベリリウム^[要出典]と、タングステンと混合されたトリウムが含まれています。例外として、約 10,000 ボルト以上で動作する高出力マグネトロンでは、陽イオンの衝撃がトリウム金属にダメージを与えるため、純粋なタングステン (カリウム添加) が使用されます。トリウムは放射性金属ですが、通常の使用では空気中に放出されることがないため、がんのリスクは低いです。フィラメントをマグネトロンから取り出し、細かく砕いて吸入した場合にのみ、健康被害を引き起こす可能性があります。^{[35] [36] [37]}

• クロスフィールドアンプ
• 伊藤洋二は日本の軍事電子工学の専門家であり、1939年に日本初の空洞マグネトロン装置の開発に貢献した。^[38]
• クライストロン
• メーザー
• マイクロ波EMPライフル
• 放射線研究所
• 進行波管
• ティザードミッション

ウィキメディア・コモンズには、マグネトロンに関連するメディアがあります。

情報

• マグネトロン
• マグネトロン（YouTube - マグネトロンの仕組みに関するビデオ）
• バーチャルバルブ博物館のマグネトロンコレクション 2011-07-16 にWayback Machineでアーカイブ
• MicrowaveCam.com 電子レンジで作られたプラズモイドのビデオ
• TMDマグネトロンは2023年6月19日にWayback Machineにアーカイブされています。情報とPDFデータシート
• (タイトルはやや難解です) マグネトロンに関する簡潔で非常に優れた記事です。図 13 は、最新のレーダー マグネトロンの代表例です。

特許

• US 2123728  Hans Erich Hollmann/Telefunken GmbH: 「マグネトロン」 1935 年 11 月 27 日出願
• US 2315313 ブッフホルツ、H. (1943)空洞共振器
• US 2357313 カーター、PS (1944)高周波共振器およびその回路
• US 2357314 カーター、PS (1944)空洞共振器回路
• US 2408236 スペンサー、PL (1946)マグネトロンケース
• US 2444152 カーター、PS (1948)空洞共振器回路
• US 2611094  Rex, HB (1952).インダクタンス-キャパシタンス共振回路
• GB 879677 デクスター、SA (1959)真空管発振回路、無線周波数出力カップリング