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キャビティマグネトロン[ 1 ]は、初期のレーダーシステム、そして後に電子レンジや線形粒子加速器で使用された高出力真空管です。キャビティマグネトロンは、金属ブロック内の小さな開口部である一連のキャビティ共振器を通過する電子の流れと磁場との相互作用を利用してマイクロ波を生成します。電子はキャビティを通過する際に、内部でマイクロ波を振動させます。これは、開口部を通過する空気の流れによって励起された笛が音を出す仕組みと似ています。この構成の共振周波数は、キャビティの物理的な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幅する増幅器としては機能しません。マグネトロンは、真空管に供給される直流電力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。
磁場を電流の流れを制御する手段として用いることは、1906年にリー・デ・フォレストがオーディオンを発明したことがきっかけとなった。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、デ・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始めたが、完全な成功には至らなかった。 [ 2 ]他の実験家がハルの研究を引き継ぎ、1924年にドイツのハバンが2つの陰極の使用という重要な進歩を導入した。その後の研究は、1929年に岡部がセンチメートル波長の信号の生成について記した日本の論文を発表し、世界的な関心を集めるまで限定的であった。複数の陰極を持つ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年にクラース・ポストゥムス、 1935年にハンス・ホルマンによって設計された。フィリップス、ゼネラル・エレクトリック社（GEC）、テレフンケンなどが生産を引き受けたが、出力はせいぜい10W程度だった。この頃にはクライストロンはより多くの電力を生成しており、マグネトロンは広く使用されていませんでしたが、1936年にソ連でNFアレクセーエフとDDマライロフによって300Wの装置が作られました（1940年に発表）。[ 2 ]
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空洞マグネトロンは、以前のバージョンよりも改良されたものでした。 [ 3 ] : 24–26 [ 4 ]彼らの最初の実用例は、10 cm 波長で数百ワットを生成し、前例のない成果でした。[ 5 ] [ 6 ]数週間以内に、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まで改善し、数か月以内に 25 kW、1941 年までに 100 kW を超え、1943 年までに 1 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長さのアンテナから送信され、実用的なレーダー システムのサイズを桁違いに縮小し、戦闘機に搭載することができました。[ 7 ]夜間戦闘機、対潜航空機、さらには最小の護衛艦艇にも新しいレーダーが登場し、 [ 7 ]それ以降、第二次世界大戦の連合国はレーダーにおいてドイツと日本の対抗勢力が追いつけないほどの優位性を維持した。戦争終結までに、連合国のレーダーはほぼすべてマグネトロンをベースとしていた。
マグネトロンは戦後もレーダーで使用され続けましたが、1960年代に高出力クライストロンや進行波管が登場すると、人気が衰えました。マグネトロンの重要な特徴は、出力信号が周波数と位相の両方でパルスごとに変化することです。このため、移動目標指示やレーダー表示の「クラッター」除去のためのパルス間比較にはあまり適していません。 [ 8 ]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ますが、電子レンジの低コスト電源としてより一般的になっています。この形で、10億個以上のマグネトロンが使用されています。[ 8 ] [ 9 ]
従来の電子管（真空管）では、陰極と呼ばれる負に帯電した加熱部品から電子が放出され、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、管状の容器内に収められています。容器内の空気はすべて抜かれているため、電子は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）。
陰極と陽極の間に第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、陰極と陽極間の電子の流れを制御できます。これにより、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します。制御グリッドに印加される電荷のわずかな変化が、陰極と陽極の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です。[ 10 ]
グリッドを制御に用い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・レナードによって考案された。米国では後にリー・デ・フォレストによって特許が取得され、彼の特許を回避する代替の真空管設計に関する相当な研究が行われた。電流の流れを制御するために電荷の代わりに磁場を用いるという概念があり、これがマグネトロン管の開発につながった。この設計では、真空管は2つの電極で構成され、通常は中央に金属棒状の陰極があり、その周囲に円筒状の陽極がある。真空管は、磁場が電極の軸と平行になるように配置されたU字型磁石[ 11 ]の極の間に置かれた。
磁場がない場合、管はダイオードとして動作し、電子は陰極から陽極へ直接流れます。磁場が存在すると、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、電子は陰極と陽極の間で曲線を描きます。この曲線の曲率は、電磁石を用いて磁場を変化させるか、電極間の電位差を変化させることで制御できます。
磁場が非常に高い場合、電子は陰極に押し戻され、電流の流れが妨げられます。反対に、磁場がない状態では、電子は陰極から陽極へ自由に流れます。この2つの極値の間には、電子がちょうど陽極に到達する臨界値、すなわちハルカットオフ磁場（およびカットオフ電圧）と呼ばれる点があります。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。しかし、磁気制御は、ヒステリシスなどの効果により、従来の三極管の制御グリッドを用いた静電制御よりも制御電流に対する応答が遅く、忠実度も低くなります（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回路設計では限られた用途にしか使われませんでした。
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でエネルギーを放出することが観察された。これは、一部の電子が陽極に到達せずに陰極と陽極の間の空間を周回し続けるためである。現在サイクロトロン放射として知られる現象により、これらの電子は無線周波数エネルギーを放射する。この効果はそれほど効率的ではない。最終的には電子はいずれかの電極に衝突するため、任意の時点で循環状態にある電子の数は全体の電流のごく一部に過ぎない。また、放射の周波数は管のサイズに依存することも観察され、初期の例ではマイクロ波領域の信号を生成するものも作られた。
初期の従来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普及したものの、極超高周波帯域や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装置の一つであり、センチメートル波長で高出力を生成できる唯一の装置であった。
初期のマグネトロンは、臨界値で動作させ続けるのが非常に難しく、たとえ動作させたとしても、常に周回状態にある電子の数はかなり少なかった。そのため、生成される信号は非常に低出力だった。しかしながら、マイクロ波を生成できる数少ない装置の一つとして、この装置とその改良の可能性に対する関心は広く高まっていた。
最初の大きな改良は、負性抵抗マグネトロンとも呼ばれる分割陽極マグネトロンでした。名前が示すように、この設計では、管の両端に1つずつ、2つに分割された陽極を使用して、2つの半円筒を作成しました。両方が同じ電圧に充電されると、システムは元のモデルと同じように動作しました。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、自然に高電圧側に向かって移動させ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させる発振器に接続されていました。[ 11 ]
電子はどの瞬間においても、自然に管の高電圧側に押しやられます。その後、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印加されます。通常であれば、これにより電子は陰極に戻るはずですが、振動する電場のため、電子は代わりに陽極に向かって続くループ状の経路をたどります。[ 11 ]
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向上しました。また、臨界値を超える任意の電界レベルで運動が発生したため、電界と電圧を注意深く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向上しました。残念ながら、電界が高くなると、電子が陰極に戻ってエネルギーを蓄積し、陰極が加熱されることも多くなりました。通常、これによりさらに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可能性があります。[ 11 ]
マグネトロン設計における大きな進歩は、共振空洞マグネトロン、あるいは電子共振マグネトロンと呼ばれるもので、これは全く異なる原理に基づいて動作する。この設計では、外部回路や磁場ではなく、陽極の物理的な形状によって振動が生成される。
機械的には、キャビティマグネトロンは、円形の面の中心に穴が開けられた大きな固体の金属製の円筒で構成されています。陰極として機能するワイヤがこの穴の中心を通っており、金属ブロック自体が陽極を形成します。この穴の周囲には、「相互作用空間」と呼ばれる、相互作用空間に平行に開けられた多数の同様の穴（「共振器」）があり、短いチャネルで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、コルトピストルのジグを使用して切断されました。 [ 12 ] 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ことを考慮すると、スロットの平行な側面はコンデンサとして機能し、円形の穴はインダクタを形成します。これは、共振周波数が寸法によって完全に決定される固体銅製のLC回路です。
磁場は臨界値よりかなり低い値に設定されているため、電子は陽極に向かって曲線経路をたどります。電子が陽極に衝突すると、その領域が負に帯電します。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多くなったり少なくなったりします。陽極は、ほとんどの場合銅などの高導電性材料で構成されているため、これらの電圧差によって、それらを均一化するための電流が発生します。電流は空洞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、陽極のさらに奥に堆積します。これは、周囲を流れる追加の電流も到着するためです。これにより、電流が1つのスポットを均一化しようとするため、振動電流が形成されます。[ 13 ]
空洞の周囲を流れる振動電流と、それが管内の電子の流れに及ぼす影響により、空洞内で大量のマイクロ波高周波エネルギーが発生します。空洞は片側が開いているため、機構全体が単一の大きなマイクロ波発振器を形成します。「タップ」と呼ばれる、通常はループ状に成形されたワイヤが、いずれかの空洞からマイクロ波エネルギーを取り出します。システムによっては、タップワイヤの代わりに開口部が設けられ、マイクロ波が導波管に流れ込むようになっています。
発振が安定するまでに時間がかかり、また初期状態では本質的にランダムであるため、起動ごとに出力パラメータが異なります。位相はほとんど維持されないため、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。また、周波数もパルスごとにドリフトするため、より広範囲のレーダーシステムではより深刻な問題となります。これらの問題は、連続波レーダーや電子レンジには当てはまりません。
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た高い（連続またはパルス状の）負電位に加熱された円筒形カソードで構成されています。カソードは、真空の、葉状の円形金属チャンバーの中央に配置されます。チャンバーの壁はチューブのアノードです。永久磁石によって、空洞の軸に平行な磁場が印加されます。電子は、アノード壁の電場に引き寄せられ、最初はカソードから放射状に外側に移動します。磁場によって電子は円形の軌道を描いて外側に螺旋状に移動しますが、これはローレンツ力の結果です。チャンバーの縁の周囲には円筒形の空洞が間隔を置いて配置されています。空洞の長さに沿って、中央の共通空洞空間に開く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、各共振空洞に高周波の無線電場が誘起され、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（通常は長方形断面の金属管）に接続された短い結合ループによって取り出されます。導波管は、抽出された高周波エネルギーを負荷に導く。負荷とは、電子レンジの場合は調理室、レーダーの場合は高利得アンテナなどである。
空洞のサイズによって共振周波数が決まり、それによって放出されるマイクロ波の周波数が決まります。ただし、周波数を正確に制御することはできません。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。[ 14 ]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できる一部のレーダー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デバイスが使用されます。
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デバイスです。発振が始まる前に、明確に定義された閾値アノード電圧を印加する必要があります。この電圧は、共振空洞の寸法と印加される磁場の関数です。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、アノード電圧の立ち上がりは発振器出力の立ち上がりと同期させる必要があります。[ 14 ]
空洞の数が偶数の場合、2つの同心円状のリングで空洞の壁を交互に接続することで、非効率的な振動モードを防ぐことができます。これは、2つのストラップが隣接する空洞間の位相差をπラジアン（180°）に固定するため、πストラップと呼ばれます。
現代のマグネトロンはかなり効率的な装置です。たとえば、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。（マグネトロンの出力は、高電圧と陰極の特性によって決まります。）大型のSバンドマグネトロンは、ピーク出力が最大2.5メガワット、平均出力が3.75kWに達するものもあります 。[ 14 ]一部の大型マグネトロンは水冷式です。マグネトロンは、高出力が必要とされるものの、周波数と位相の精密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電圧パルスで動作し、その結果、高出力のマイクロ波エネルギーの短いパルスが放射されます。すべての一次レーダーシステムと同様に、目標物から反射された放射線が解析され、画面上にレーダーマップが生成されます。
マグネトロンの出力にはいくつかの特性があり、レーダーにおけるこの装置の使用には多少の問題がある。まず、マグネトロンの送信周波数には固有の不安定性がある。この不安定性により、パルス間の周波数シフトだけでなく、個々の送信パルス内でも周波数シフトが生じる。次に、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、受信機にもそれに応じた広い帯域幅が必要となる。この広い帯域幅によって、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、結果として受信機の信号対雑音比、ひいては性能が低下する。さらに、用途によっては、高出力電磁波の使用による放射線被ばくのリスクも問題となる。例えば、レジャーボートに搭載された船舶用レーダーでは、マグネトロン出力が2～4キロワットのレーダーが、乗組員や乗客のいる場所のすぐ近くに設置されることが多い。しかし、実際にはこれらの問題は克服されているか、あるいは単に容認されており、数千台ものマグネトロン式航空・船舶用レーダーが運用されている。航空気象回避レーダーや船舶レーダーにおける近年の技術進歩により、マグネトロンは出力周波数範囲の狭いマイクロ波半導体発振器に置き換えられることに成功した。これにより、より狭い受信帯域幅を使用することが可能になり、信号対雑音比の向上によって送信電力を低減できるため、電磁波への曝露が軽減される。
電子レンジでは、導波管が無線周波数透過性のポートを介して調理室につながっています。調理室の寸法が固定されており、マグネトロンに物理的に近いため、通常は調理室内に定在波パターンが発生しますが、このパターンは、導波管内のモーター駆動のファン状のモード攪拌器（業務用電子レンジでよく見られる）または食品を回転させるターンテーブル（家庭用電子レンジで最も一般的な）によってランダム化されます。
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電界を生成し、それが導波管を通して発光物質（硫黄、金属ハロゲン化物など）を含む照明空洞に伝わります。これらのランプは効率的ではありますが、他の照明方法に比べてはるかに複雑なため、一般的には使用されていません。より現代的な方式では、マイクロ波を生成するためにマグネトロンの代わりにHEMTやGaN-on-SiCパワー半導体デバイスを使用しており、これらははるかに単純で、 PIDコントローラ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ヒ・グライナッハーは電子質量を計算する新しい方法を探していた。彼は円筒形の陽極が棒状の陰極を囲むダイオードを磁石の中央に配置したシステムを採用した。管内の真空度を十分に高めることができなかったため、電子質量の測定は失敗に終わった。しかし、この研究の一環として、グライナッ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・ハルはこの研究を、ウェスタン・エレクトリック社の三極管特許を回避する試みに利用した。ウェスタン・エレクトリック社は、リー・デ・フォレストの「グリッド」を介した電界による電流の流れの制御に関する特許を購入することで、この設計の支配権を獲得していた。ハルは、陰極から陽極への電子の流れを制御するために、静電場ではなく可変磁場を使用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にあるゼネラル・エレクトリック社の研究所で働いていたハルは、磁場と電界の強度の比率を制御することによってスイッチングを行う真空管を製作した。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（超高周波）電磁波を生成することを目的として作られたものではありませんでした。しかし、1924年にチェコの物理学者アウグスト・ジャチェク[ 20 ]（1886～1961）とドイツの物理学者エーリッヒ・ハバン[ 21 ]（1892～1968）は、マグネトロンが100メガヘルツから1ギガヘルツの波を生成できることをそれぞれ独立に発見しました。プラハのカレル大学の教授であったジャチェクが最初に発表しましたが、発行部数の少ない雑誌に掲載したため、ほとんど注目を集めませんでした[ 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研究しました[ 23 ]。 1920年代を通して、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みました。[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]これらの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。
第二次世界大戦中にレーダーが開発されるにつれ、当時の真空管式発生器で利用可能だった 50 ～ 150 cm (200 MHz ) ではなく、 10 cm (3 GHz)付近のより短い波長で動作する高出力マイクロ波発生器が緊急に必要とされるようになった。多空洞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、特許を取得し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を望ましくないと考え、代わりにクライストロンをレーダーシステムの基盤とした。しかし、クライストロンは当時、マグネトロンが最終的に達成したような高出力を得ることができなかった。これが、当初から前線航空機用に低 UHF 帯域を超えて使用しなかったドイツの夜間戦闘機レーダーが、イギリスのレーダーに匹敵しなかった理由の 1 つです。[ 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が、これは真空シールという点を除いて後の生産設計とは異なっていた。しかし、海軍はバルブ部門が忙しすぎて検討する余裕がないとして、彼のアイデアを却下した。[ 28 ]
1940年、英国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の出力を発生する空洞マグネトロンの動作プロトタイプを製作した。[ 6 ] 1週間以内に出力は1kWに向上し 、その後数ヶ月のうちに水冷の追加や多くの細かな変更により、10kW、そして25kWに向上した 。[ 6 ]周波数の変動に対処するため、彼らは出力信号をサンプリングし、受信機を実際に発生している周波数に同期させた。1941年、周波数不安定性の問題は、ジェームズ・セイヤーズがマグネトロン内の空洞を交互に結合（「ストラップ」）することで解決され、不安定性は5～6分の1に減少した。[ 29 ]（ブートとランドールのマグネトロン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）。
ウェンブリーのGECは1940年8月に12個の試作空洞マグネトロンを製作し、12番はボーエンと共にティザード・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披露された。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た。しかし、ベル研究所所長は、X線検査の結果、GECの設計図に示されていた6つの穴ではなく8つの穴が開いていることに不満を抱いた。大西洋横断ケーブルでエリック・メガウ博士に連絡を取った後、GECの真空管専門家であるメガウは、12個の試作を依頼した際に、6つの穴が開いたものを10個、7つが開いたものを1個、8つが開いたものを1個作るように指示したが、図面を修正する時間はなかったことを思い出した。そして、8つの穴が開いた12番がティザード・ミッションに選ばれた。そこでベル研究所はサンプルをコピーすることにした。初期のイギリスのマグネトロンは6つの空洞だったが、アメリカのマグネトロンは8つの空洞だった。[ 31 ]
英国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「非常に大きな画期的な出来事」であり、「現在（2007年）でも多くの人々に第二次世界大戦から生まれた最も重要な発明とみなされている」とのことである。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であるデイビッド・ジマーマン氏は次のように述べている。
マグネトロンは、あらゆる種類の短波無線信号にとって不可欠な真空管であり続けています。空中レーダーシステムの開発を可能にしたことで戦争の流れを変えただけでなく、今日でも電子レンジの中核をなす重要な技術であり続けています。空洞マグネトロンの発明は世界を変えました。[ 6 ]
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マグネトロンを提供し、その見返りとしてアメリカから財政的および産業的な支援を受けることに同意した。 [ 6 ]初期の10kW バージョンは、ロンドン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イギリスで製造され、1940年9月のティザード使節団に持ち込まれた。議論がレーダーに移ると、米海軍の代表者は短波長システムの問題点を詳しく説明し始め、クライストロンは10Wしか出力できないと不満を述べた。 「タフィー」ボーエンは華麗にマグネトロンを取り出し、その1000倍の出力が得られると説明した。[ 6 ] [ 32 ]
ベル電話研究所はこれを参考にすぐに複製を作り始め、1940年末までに、マグネトロンを使用したさまざまなタイプのレーダーを開発するために、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ました。1941年初頭までに、携帯型センチメートル波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ていました。 [ 6 ] 1941年後半、イギリスの電気通信研究所は、マグネトロンを使用して、コードネームH2Sと呼ばれる革新的な航空機搭載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。
キャビティ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、連合国側のレーダーが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得たことで、戦争の結果に直接影響を与えたとよく言われています。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世はそれを「我が国の海岸に持ち込まれた最も価値のある貨物」と評しました。[ 33 ]
空洞マグネトロンによって実現したセンチメートル波レーダーは、はるかに小さな物体の探知と、はるかに小型のアンテナの使用を可能にした。小型空洞マグネトロン、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することが可能になった。これらのレーダーは、海上哨戒機によって潜水艦の潜望鏡のような小さな物体を探知するために使用でき、これまで空中から探知できなかった潜水艦を攻撃・破壊することを可能にした。H2Sのようなセンチメートル波等高線マッピングレーダーは、ドイツのFuG 350 Naxosという、H2Sを特に探知するための装置が存在していたにもかかわらず、戦略爆撃作戦で使用された連合軍爆撃機の精度を向上させた。センチメートル波砲撃レーダーも同様に、旧式の技術よりもはるかに高精度であった。これにより、大砲を搭載した連合軍戦艦の攻撃力は向上し、新たに開発された近接信管と相まって、対空砲は攻撃機にとってさらに危険なものとなった。この2基を連結して対空砲台で使用し、ロンドンに向かうドイツのV-1飛行爆弾の飛行経路沿いに配置されたこれらの砲台は、多くの飛行爆弾が目標に到達する前に破壊したとされている。
それ以来、数百万個もの空洞マグネトロンが製造されてきた。レーダー用もあったが、大多数は電子レンジ用であった。レーダー自体での使用は、より高精度な信号が一般的に求められるようになり、開発者がクライストロンや進行波管システムへと移行したため、ある程度減少している。
特に1つの危険性はよく知られており、文書化されている。眼の水晶体には冷却のための血流がないため、マイクロ波放射にさらされると特に過熱しやすい。この加熱は、後の人生で白内障の発生率を高める可能性がある。[ 34 ]
マグネトロンは高電圧電源を必要とするため、その周囲には相当な電気的危険性も伴う。
一般的に信じられていることとは異なり、ほとんどの家庭用マグネトロンは、絶縁体として、はるかに危険な酸化ベリリウムの代わりに酸化アルミニウム（アルミナ）を使用しています。 [ 35 ]アルミナは家庭用マグネトロンにとってかなり安価であり、破損しても、破損した酸化ベリリウムのような健康リスクはありません。一部の高出力マグネトロンや非常に古い電子レンジは酸化ベリリウムを使用しており、少なくとも現代のマグネトロンでは、通常、酸化ベリリウムの警告が表示されています。
分解されたマグネトロンのもう 1 つの危険は、フィラメント内のタングステンに混入したトリウムです。ただし、約 10,000 ボルトを超える高出力マグネトロンでは、正イオン衝撃がトリウム金属に損傷を与えるため、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、放射能は非常に低く、半減期が数十億年程度であるため、癌のリスクが増加するというのは非現実的です。フィラメントがマグネトロンから取り出され、細かく粉砕されて吸入された場合 (これは考えにくい) にのみ、健康被害が生じる可能性があります。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]
{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）マグネトロンはアメリカ人を驚かせた。彼らの研究は何年も遅れていた。
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