Un magnetrón es un dispositivo que utiliza la interacción de una corriente de electrones, guiada por un campo magnético, con cavidades dentro de un bloque de cobre para producir radiación de microondas. El rango de frecuencia de la radiación depende del tamaño de las cavidades. Los dispositivos se utilizan en hornos de radar y microondas, donde la radiación hace que las moléculas de los alimentos, en particular las moléculas de agua, vibren, lo que provoca un rápido aumento de la temperatura que es suficiente para cocinar los alimentos.
¿Cómo funciona?
Un magnetrón consta de un cilindro de cobre corto con varias cavidades que se abren a una cámara de vacío central que contiene un cátodo de metal. Un imán permanente proporciona un campo magnético que corre paralelo al eje del cilindro. El cátodo se calienta con una corriente continua de alto voltaje, lo que hace que produzca electrones que fluyen hacia la pared del cilindro, en ángulo recto con el campo magnético. Los electrones son desviados por el campo en trayectorias curvas, lo que hace que establezcan corrientes circulares dentro de las cavidades. Estas corrientes producen radiación de microondas a frecuencias que están relacionadas con el tamaño de las cavidades.
Luego, las microondas deben dirigirse a donde se necesitan. Esto se logra mediante una estructura metálica conocida como guía de ondas, a lo largo de la cual viajan las ondas. Normalmente se extiende fuera del cuerpo principal desde una de las cavidades, capturando las microondas y guiándolas a lo largo de su longitud. En el caso de un magnetrón utilizado para radar, la guía de ondas se conectará a una antena que transmite las ondas. En un horno de microondas, dirigirá las ondas hacia la cámara del horno para que puedan usarse para cocinar.
Utiliza materiales de
Los magnetrones se utilizan para generar microondas para radar, ya que pueden lograr la potencia de salida requerida. Un inconveniente de un magnetrón simple es que, aunque el rango de frecuencias producidas está determinado por el tamaño de las cavidades, existe variación dentro de ese rango, debido a fluctuaciones en la corriente y cambios de temperatura. Si bien esto no es un problema cuando la energía producida se utiliza para calentar, afecta la precisión de las imágenes de radar. Esto se puede superar utilizando materiales conductores ajustables que se pueden insertar en las cavidades para ajustar la radiación según sea necesario.
El uso más familiar de los magnetrones es en los hornos microondas. Estos dirigen las ondas a una pequeña cámara de cocción, donde los alimentos se pueden cocinar muy rápidamente. Algunas moléculas de los alimentos son polares, lo que significa que tienen una carga positiva en un lado y una carga negativa en el otro. Estas moléculas, cuando son bombardeadas con radiación electromagnética en el rango de microondas, se alinean con los campos eléctricos y magnéticos alternos producidos por las ondas, haciendo que vibren rápidamente, lo que conduce a un calentamiento rápido. Una de esas moléculas es el agua, que está presente en cantidades significativas en la mayoría de los alimentos.
Historia
En la década de 1920, Albert Hull, un empleado de una conocida empresa de electricidad, estaba investigando los tubos de vacío cuando creó el magnetrón. Hull, sin embargo, pudo pensar en pocos usos para su invento, y permaneció en gran parte sin usar durante algún tiempo. A finales de la década de 1930 y principios de la de 1940, dos ingenieros llamados Harry Boot y John Randall decidieron explorar más el dispositivo. Las versiones anteriores habían consistido en un cátodo y ánodos dentro de un tubo de vidrio, pero Boot y Randall utilizaron cobre, un buen conductor eléctrico, para construir una carcasa con cavidades que también actuaban como ánodo. Esto resultó en un dispositivo que era mucho más poderoso, produciendo una salida de 400 vatios en un espacio menor a cuatro pulgadas (10 cm).
A medida que Boot y Randall desarrollaron tubos de magnetrón más fuertes, descubrieron que eran ideales para el radar. Durante la Segunda Guerra Mundial, los submarinos de Estados Unidos comenzaron a usarlos, lo que permitió que el equipo de radar detectara los barcos enemigos más rápidamente. A fines de la década de 1940, el Dr. Percy Spenser, un ingeniero e inventor estadounidense, probó aún más la salida de los tubos de magnetrón en su laboratorio. Notó que la barra de chocolate en su bolsillo se había derretido por completo mientras trabajaba con los tubos. Decidió colocar unos granos de palomitas de maíz cerca de la maquinaria para ver qué pasaba, y notó que hacía estallar los granos.
El Dr. Spenser llamó a su asistente y los dos hombres decidieron colocar un huevo entero cerca del dispositivo. Cuando el huevo explotó, el Dr. Spenser se dio cuenta de que había descubierto una forma fascinante de cocinar. Spenser ayudó a crear el primer horno microondas del mundo en 1947. El modelo inicial pesaba más de 700 libras (318 kg), medía más de cinco pies (1.5 metros) y costaba más de $ 5,000 dólares estadounidenses (USD).