Un magnétron à cavité est un type de tube à vide qui génère des micro-ondes, qui sont des ondes radio à courte longueur d’onde. Des flux d’électrons sont manipulés par des champs magnétiques, provoquant une émission de micro-ondes. Le premier magnétron à cavité a été développé par deux physiciens britanniques en 1940 et a conduit au développement d’unités radar portables. Aujourd’hui, ces appareils sont toujours utilisés dans les équipements radar et comme générateurs d’ondes électromagnétiques que chaque four à micro-ondes utilise pour cuire les aliments.
Une cathode est montée au centre d’une anode creuse en forme de cylindre. La cavité centrale, qui est également en forme de cylindre, est reliée à d’autres cavités plus petites dans la paroi extérieure du cylindre, et un grand aimant est monté à chaque extrémité. Les champs magnétiques provoquent la spirale des électrons autour de la cathode lorsqu’ils se déplacent vers l’anode plutôt que de se déplacer en ligne droite. L’interaction du flux d’électrons avec le champ magnétique provoque un champ de résonance électrique dans les cavités de la paroi extérieure du cylindre, qui émet des micro-ondes. Un magnétron à cavité peut être conçu de manière à émettre des micro-ondes d’une fréquence souhaitée.
Le développement du magnétron à cavité a été l’une des avancées technologiques les plus importantes du 20e siècle. Sa mise en œuvre a permis de monter des unités radar portables sur des navires et des avions, ainsi que de rendre les radars au sol beaucoup plus efficaces et efficients. Cette technologie radar améliorée est largement reconnue pour avoir donné aux Alliés un avantage significatif sur les puissances de l’Axe dans ce domaine pendant la Seconde Guerre mondiale.
En 2011, les magnétrons à cavité sont encore largement utilisés pour les systèmes radar, bien que de nouvelles technologies utilisant des émetteurs alternatifs commencent à les supplanter. Cela est dû au fait que la nature même des champs électriques oscillants qui émettent les micro-ondes rendent difficile leur réglage sur des bandes de fréquences étroites et précises, ainsi qu’à d’autres considérations, telles que la proximité humaine de puissants rayonnements électromagnétiques lorsque ces systèmes sont montés dans des avions et des navires de guerre. Les systèmes radar existants ne sont généralement pas remplacés ou améliorés, et pour cette raison, les magnétrons à cavité continueront à être en service dans les équipements radar pendant de nombreuses années, voire des décennies.
Les fours à micro-ondes utilisent des magnétrons à cavité, bien que beaucoup plus petits et moins puissants que ceux utilisés pour les équipements radar. Dans un four à micro-ondes, les micro-ondes sont dirigées dans la boîte de cuisson et sont distribuées par un diffuseur, ce qui aide les aliments à cuire plus uniformément. La plupart des fours à micro-ondes utilisent un magnétron à cavité qui émet un maximum de 2500 watts environ dans le cas des grands modèles commerciaux, tandis que les magnétrons à cavité très puissants utilisés pour les applications radar peuvent produire des millions de watts.