Gyrotron

Das Gyrotron (Kurzform von Gyromonotron) ist der leistungsfähigste Mikrowellen-Oszillator^[1]. Es beruht auf dem Prinzip der Elektronen-Zyklotron-Maser-Instabilität und ist eine Kombination von Laufzeitröhre und Zyklotronresonanz-Maser. Gyrotrons arbeiten effektiv im Frequenzbereich von 5 GHz bis 170 GHz mit Ausgangsleistungen bis zu einigen Megawatt. Bei Betrieb auf einer Harmonischen können Mikrowellen im Wattbereich bis zu einem Terahertz erzeugt werden. Konventionell besitzen Gyrotrons einen Hohlraumresonator, jedoch lässt sich mittels koaxialer Resonatorgeometrie die Ausgangsleitung und die Frequenzdurchstimmbarkeit des Gyrotrons erhöhen. Dies liegt daran, dass konkurrierende Eigenmoden des Resonators durch den Koaxialleiter unterdrückt werden können.

Verwendung finden sie z. B. bei 30 GHz in der Materialprozesstechnik zum Sintern von Keramik, bei 95 GHz im Active Denial System, oder bei 100 GHz–140 GHz (im Bereich der Elektronzyklotronfrequenz, deshalb Elektronen-Zyklotron-Resonanzheizung (ECRH)) und Leistungen um 1 Megawatt zur Mikrowellenheizung von Plasmen in Kernfusionsreaktoren (z. B. am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik oder beim TCV).

1. ↑ Manfred Thumm: State-of-the-Art of High-Power Gyro-Devices and Free Electron Masers. In: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. Band 41, Nr. 1, Januar 2020, ISSN 1866-6892, S. 1–140, doi:10.1007/s10762-019-00631-y.