Ismét egy méltatlanul elfeledett fizikusról emlékezünk meg, akinek óriási szerepe volt az üreges magnetron feltalálásában John Randallal közösen, de találmányával ma is nap, mint nap találkozunk a mikrohullámú sütőkben. Az üreges magnetron tette lehetővé a kisméretű, akár repülőgépen is használható centiméteres radarok használatát, aminek a második világháborúban mind a tengeralattjárók detektálásában, mind pedig a légi csatákban nagy hasznát vették. A megemlékezésben megismerkedhetünk Harry Boot életével is, bár erről csak kevés információ áll rendelkezésünkre.

Henry Albert Howard Boot, akit aztán a szakma később csak Harry Boot-nak hívott, 1917. július 29-én született Birminghamben. Tanulmányait is a városban végezte el, először a VI. Edward király által 1552-ben alapított King Edward’s School-ban, majd a Birminghami Egyetemen, ahol fizikusnak tanult. A BSc fokozatát 1938-ban szerezte meg, majd megkezdte a PhD fokozata megszerzését, de közben kitört a második világháború és ez témaváltásra kényszerítette.

Így került a Birminghami Egyetem fizika tanszékén Mark Oliphant vezetése alá, ahol már háborús fejlesztések folytak kellő titoktartás mellett. Ezen a tanszéken dolgozott már John Randall és Maurice Wilkins is. Külön érdekesség, hogy Wilkins szintén a King Edward’s Schoolban végzett, csak egy évfolyammal korábban. Az Admiralitás Oliphantot kérte fel a 10 cm-es sávban működő radarberendezés kifejlesztésére abban a reményben, hogy egy ilyen sávban működő radarral egészen kis tárgyak, mint például egy tengeralattjáró periszkópja is detektálható.

Oliphant elképzelése az volt, hogy az 1937-ben Russell Harrison Varian és Sigurd Fergus Varian testvérpár által a Stanford Egyetemen feltalált klisztron erősítésének a növelésével lehetne a kellő teljesítményű radart megvalósítani. A klisztront akkor már több helyen használták a rádiótechnikában az UHF és a mikrohullámú jelek erősítésére. A legegyszerűbb, kétüreges klisztronban egy elektronágyú által keltett elektronsugár két üregrezonátoron halad át, melyek azonos rezonanciafrekvenciára vannak hangolva. Ha az első üregrezonátorba bevezetjük az erősítendő mikrohullámú jelet, akkor ennek a kialakuló állóhullámai felgyorsítják az elektronágyú által keltett elektronsugarat. Ez a felgyorsított és útközben a klisztron mágneses tere által csomókba rendezett elektronsugár a második üregrezonátorban erősebb állóhullámokat kelt, amit onnan ki lehet csatolni. Ezzel létrejött az erősítés.

Olifantnak sikerült is eredményeket elérnie az erősítés fokozása terén, azonban ahhoz, hogy legyen mit erősíteni, kellett egy nagyteljesítményű mikrohullámú oszcillátor is. Ennek a megalkotására John Randallt és Harry Bootot kérte fel azzal a javaslattal, hogy egy, az UHF rádiórendszerekben már bevált technikát átvéve, miniatűr Barkhausen-Kurz csövet fejlesszenek ki erre a célra.

A Barkhausen-Kurz csövet már 1920-ban feltalálta a drezai Technische Hochschule két kutatója, Heinrich Barkhausen és Karl Kurz. Ez a triódaként üzemelő elektroncső képes volt a 300 MHz feletti UHF sávban mikrohullámú oszcillátorként működni. Randall és Boot feladata tehát ennek a miniatürizálása volt, azonban hamar kiderült, hogy a kinyerhető teljesítmény messze nem elég a tervezett radar céljaira.

Randall és Boot így kénytelen volt más irányban keresni a megoldást. A Barkhausen-Kurz cső mellett a másik eszköz, amivel mikrohullámokat lehetett kelteni, a magnetron volt. 1921-ben Albert Hull létrehozta a felhasított anódú magnetront, ami valamivel jobb hatásfokú volt, mint a zárt anódú elődje, de a radar céljaira szintén nem adott kellő erősségű jelet, aminek leginkább a rendkívül rossz hatásfok volt az oka. A két kutató azonban ötvözte a klisztron képességeit a magnetron előnyeivel és azzal próbálkoztak, hogy a magnetron hatásfokát üregesen kiképzett anóddal próbálják meg növelni. A katódból kilépő elektronok így nem két fémlemez között verődve hozzák létre a mikrohullámú jelet, hanem az anód üregeinek a rezonanciája fogja őket terelni, miközben az anódról ki lehet csatolni a keletkező nagyfrekvenciás jelet. A magnetron alján és tetején meghagyták a két állandó mágnest, mely körpályára tereli a katódból kilépő elektronokat, melyek végül – energiájukat vesztve – visszazuhannak a katódba. Eközben azonban az üregekben keletkező rezonancia hatására létrejön a nagyfrekvenciás jel, melyet az egyik üregbe telepített hurokkal ki lehet csatolni.

Elsőként egy hatüreges magnetront raktak össze 1940 februárjában, mely 400 W-os teljesítménnyel dolgozott. Egy héttel később már 1000 W-ra tornászták fel a teljesítményt. Az eredményeiket bemutatták a General Electric Company-nak, akik átvették a gondolatot és oxidréteggel borított katóddal, az üregek számának nyolcra növelésével, pontos megmunkálással és néhány újabb módosítással már 10 kW-ra tudták felvinni az üreges magnetron teljesítményét. Ez már elég volt a katonai alkalmazásokhoz is és miniatürizált, vízhűtésű változatát akár vadászgépekbe is be lehetett építeni, ami újabb nagy előnyt jelentett a háborúban.

Randall és Boot találmánya nagyban hozzájárult az angol katonai sikerekhez, de a találmány eredményeit ma is nap, mint nap élvezhetjük, ugyanis a mikrohullámú sütőkben is üreges magnetron állítja elő a vízmolekulák megmozgatásához szükséges 2450 MHz-es mikrohullámot. Ha a találmány ezen oldalát nézzük, akkor bizony ennek a két névnek nagyon is ismertnek kellene lennie. Henry Boot nevével mégis csak elvétve találkozunk a feltalálók között.

A találmányt – melyet aztán James Sayers fejlesztett tovább – az USA-val kötött világháborús egyezménynek megfelelően azonnal megosztották az amerikai kollégákkal is, hogy közösen tudjanak gyors eredményeket elérni a háborús alkalmazásokban.

A háború vége után Boot egy ideig a General Electric angol leányvállalatánál Thomas-Houstonnál dolgozott Rugby-ben, ahol nukleáris energia témakörében tevékenykedett, majd visszatért Birminghambe, ahol ismét a magnetron továbbfejlesztésével foglalkozott. Később Birminghamben megépített egy ciklotront is.

1948-ban csatlakozott a Tudományos Közszolgálathoz és Baldock-ban, egy elektronikus kutatólaboratóriumban tudományos vezetőként mikrohullámú fejlesztésekkel, magnetronokkal, plazmafizikával és lézerrel foglalkozott.

Boot kedvenc időtöltése a kutatásai mellett a vitorlázás volt, két vitorlást is tartott a dél-angliai Salcombe-ban, ahová gyakran lejárt feleségével és két gyermekével. Boot 1977-ben vonult nyugdíjba és 1983. február 8-án Cambridge-ben hunyt el.

 

dr. Bartolits István