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Daniel Flechas G1N10
FÍSICA, PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES DE UN KLYSTRON KLYSTRON Y UN MAGNETRÓN
TEMARIO
Klystron Breve historia Descripción Funcionamiento Aplicaciones
Magnetrón Breve historia Descripción Funcionamiento Aplicaciones
Bibliografía
KLYSTRON
Es una válvula de vacío de electrones utilizada como amplificador en la banda de microondas o como oscilador.
BREVE HISTORIA DEL KLYSTRON
Fue inventado en 1937 por los hermanos Russell y Sigurd Varian quienes estudiaban y trabajaban en la universidad estadounidense de Stanford. Después de su publicación en 1939 influyo inmediatamente en la investigación en radares de los ejércitos británicos y estadounidenses.
Russell y Sigurd Varian en 1948
BREVE HISTORIA DEL KLYSTRON
El trabajo del físico W.W. Hansen contribuyó decisivamente al desarrollo del klystron y fue citado por los hermanos Varian en su artículo de 1939. Los hermanos Varian, William Hansen, David Webster, y John Woodyard inspeccionando un klystron.
DESCRIPCIÓN DEL KLYSTRON
Klistrón de dos cavidades: en una cavidad se modula el haz de electrones por la señal de entrada, y en la segunda cavidad se extrae la señal amplificada. Klistrón reflex: sólo contiene una cavidad. El haz de electrones la atraviesa dos veces: en la primera se modula con la señal; se refleja en un electrodo negativo, llamado reflector, y regresa a la cavidad, donde se extrae la señal. Fue de amplio uso como oscilador de microondas en radares y equipos de laboratorio.
FUNCIONAMIENTO DEL KLYSTRON 1. 2.
3.
4.
5.
El cañon de electrones produce un flujo de electrones. Las cavidades regulan la velocidad de los electrones para que lleguen en racimos a la cavidad de salida. Los racimos de electrones excitan las microondas en la cavidad de salida del klystron. Las mircroondas fluyen en la guia, que los transporta al acelerador . Los electrones son absorbidos en el fondo del cañon.
APLICACIONES DEL KLYSTRON
Desde UHF hasta cientos de GHz
Radares
Comunicación Satelital
Difusión de TV
Procesamiento de materiales
Investigación
MAGNETRÓN
Un magnetrón es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía electromagnética en forma de microondas.
BREVE HISTORIA DEL MAGNETRÓN
El primer magnetrón simple de dos polos fue inventado por Albert Hull en los laboratorios de General Electrics en 1920, mientras trabajaba con tubos de vacío en el control electroestático. Albert Hull
BREVE HISTORIA DEL MAGNETRÓN
Posteriormente Harry Boot y John Randall,mejoraron del diseño original, creando el magnetrón de cavidad, que hizo posible trasminisiones de alta potencia en la banda de centimetros/milimetros.
John Randall y sus colegas
DESCRIPCIÓN DEL MAGNETRÓN
Básicamente consiste en un cilindro metálico, en el que hay dispuestas de forma radial una serie de oquedades o cavidades resonadoras, que se comunican con una cavidad central mayor, en cuyo eje existe un filamento metálico de titanio.
FUNCIONAMIENTO DEL MAGNETRÓN 1.
2.
3.
4.
Un cátodo cilíndrico ubicado en el centro emite electrones. A este se suministra una potencia pulsante o continua de muchos miles de voltios (negativo con respecto al ánodo). Rodeado por un ánodo en bloque cilíndrico, separado y aislado del cátodo. El bloque cilíndrico del ánodo tiene múltiples cavidades en forma de canal alrededor del cátodo. En el centro de las cavidades encuentra el cátodo.
FUNCIONAMIENTO DEL MAGNETRÓN 4.
Una antena conectada a una de las cavidades del cilindro recoge la energía y la envía a la guía de ondas.
5.
Todo el montaje se coloca dentro de un potente campo magnético (varios miles de Gauss en comparación con el campo magnético de la Tierra de alrededor de .5 Gauss). Este suele ser suministrado por imanes permanentes, aunque también se han utilizado electroimanes.
6.
La refrigeración del bloque ánodo debe realizarse por aire forzado, el agua o aceite ya que el proceso de generación de microondas tiene sólo alrededor de 60 a 75% de eficiencia y éstos son a menudo, tubos de alta potencia (muchos de kilovatios).
APLICACIONES DEL MAGNETRÓN
El radar, donde ahora tiene la competencia del Klistrón y los semiconductores.
El horno microondas.
En medicina física, las microondas se utilizan como método de calentamiento profundo (diatermia).