Un magnetron a cavità è un tipo di tubo a vuoto che genera microonde, che sono onde radio a lunghezza d’onda corta. I flussi di elettroni vengono manipolati da campi magnetici, provocando l’emissione di microonde. Il primo magnetron a cavità è stato sviluppato da due fisici britannici nel 1940 e ha portato allo sviluppo di unità radar portatili. Oggi questi dispositivi sono ancora utilizzati nelle apparecchiature radar e come generatore delle onde elettromagnetiche che ogni forno a microonde utilizza per cuocere i cibi.
Un catodo è montato al centro di un anodo a forma di cilindro cavo. La cavità centrale, anch’essa a forma di cilindro, è collegata ad ulteriori cavità più piccole nella parete esterna del cilindro e alle due estremità è montato un grande magnete. I campi magnetici fanno sì che gli elettroni si muovano a spirale attorno al catodo mentre viaggiano verso l’anodo invece di muoversi in linea retta. L’interazione del flusso di elettroni con il campo magnetico provoca un campo di risonanza elettrica all’interno delle cavità della parete esterna del cilindro, che emette microonde. Un magnetron a cavità può essere progettato in modo tale da emettere microonde di una frequenza desiderata.
Lo sviluppo del magnetron a cavità è stato uno dei più importanti progressi tecnologici nel XX secolo. La sua implementazione ha permesso di montare unità radar portatili su navi e aeroplani, oltre a rendere i radar terrestri molto più efficienti ed efficaci. Questa tecnologia radar migliorata è ampiamente accreditata per aver dato agli Alleati un vantaggio significativo rispetto alle potenze dell’Asse in quest’area durante la seconda guerra mondiale.
Nel 2011, i magnetron a cavità sono ancora ampiamente utilizzati per i sistemi radar, sebbene le nuove tecnologie che utilizzano trasmettitori alternativi stiano iniziando a soppiantarli. Ciò è dovuto al fatto che la natura stessa dei campi elettrici oscillanti che emettono le microonde rende difficile la loro sintonizzazione su precise bande di frequenza ristrette, nonché ad altre considerazioni, come la vicinanza umana a potenti radiazioni elettromagnetiche quando questi sistemi sono montati su aerei e navi militari. I sistemi radar esistenti generalmente non vengono sostituiti o aggiornati e, per questo motivo, i magnetron a cavità continueranno a essere in servizio nelle apparecchiature radar per molti anni o addirittura decenni.
I forni a microonde utilizzano magnetron a cavità, sebbene molto più piccoli e meno potenti di quelli utilizzati per le apparecchiature radar. In un forno a microonde, le microonde sono dirette nella scatola di cottura e sono distribuite da un diffusore, che aiuta i cibi a cuocere in modo più uniforme. La maggior parte dei forni a microonde utilizza un magnetron a cavità che emette un massimo di 2500 watt circa nel caso di grandi modelli commerciali, mentre i magnetron a cavità molto potenti utilizzati per applicazioni radar possono produrre milioni di watt.