У большинства людей магнетрон и свч так прочно ассоциируются друг с другом, что узнав правду, некоторые не верят своим глазам. Все это происходит из-за сознательного уничтожения физики как науки в школах и институтах.
В обыкновенной радиолампе движение электронов регулируется электрическим полем, которое создается анодом и сеткой. Но электроны подчиняются не только действию электрических сил, движением их можно управлять и с помощью магнитного поля.
Что представляли из себя первые магнетроны? Это были вакуумные лампы - диоды, управление потоком электронов в которых регулировлалось магнитным полем, а не сеткой, как в триодах. Прямо на лампе располагались две катушки Гельмгольца между которыми индуцировалось магнитное поле. Вследствие этого электроны вылетевшие с катода меняли свою тректорию и возвращались обратно не долетая до анода. Если магнитное поле ослабевало - часть электронов попадало на анод и вызывало импульсы тока в анодной цепи.
Когда электроны покидают катод, они попадают в сферу действия электрического поля анода и поля магнита. Сила электрического поля влечет электроны к аноду, и они устремляются туда по самым коротким путям — по радиусам. Сильное магнитное поле заставляет электроны лететь по кривым линиям. При определенных условиях электроны попадать на анод не будут; не долетая до него, они станут поворачивать обратно к катоду, и анодный ток прекратится. Анодное напряжение и напряженность магнитного поля подбирают таким образом, чтобы электроны немного не долетали до анода.
Если к магнетрону подключить колебательный контур, получится схема генератора, способного создавать незатухающие колебания. Частота первых магнетронных генераторов была 20 Кгц (!). И принцип действия такого генератора не имеет никакого отношения к СВЧ. Это позже в погоне за миллиметровыми волнами приспособили уже имеющееся оборудование под требуемую частоту.
Первый магнетронный генератор изобрел Альберт Уоллес Халл (он же изобрел динатрон - лампу с вторичной эмиссией электронов), опробовав его в качестве усилителя в радиоприемниках и в качестве генератора низкой частоты. Халл подключил к магнетрону колебательный контур LC (заглавный рисунок), в результате чего получилась схема генератора, создающего незатухающие колебания. При этом для управления магнитным полем магнетрона в целях генерации провод, образующий индуктивность L, этого колебательного контура LC, намотан в несколько витков вокруг корпуса магнетрона. Благодаря тому, что круговой поток электронов почти касается поверхности анода, малейший электрический «толчок» в схеме нарушает равновесие и вызывает пульсации электронного потока. Явления происходящие в таком магнетроне, отличаются большой сложностью и до конца не изучены до сих пор.
Чтобы вы могли оценить мощность подобной установки - в 1925г. Элдер из General Electric использовал магнетрон Халла мощностью 8кВт на 30КГц при 69% эффективности.
А вот так выглядел немецкий магнетрон, который уже начали применять в радиолокации. Высота лампы всего 11 см.
Использовался разрезной анод и мощный постоянный магнит из алнико. И именно с модификации анода, с введением в него резонансных полостей на местах разрезов в дальнейшем получили магнетрон современного вида, который используется в свч технике.
Для чего разрезали анод и использовали постоянный магнит, ведь это снижало возможность управления прибором? Дело в том, что сдерживая электронное облако вблизи анода, такой магнетрон сам являлся источником электромагнитных волн. Именно это свойство и использовали.
Только следует помнить, что в те времена использовали так называемые "мягкие" лампы, потому что не достигали высоких значений вакуума в них, в противоположность скажем "современным" жестким. Казалось бы не вопрос, но в данном случае - лучшее враг хорошего.