« باريكه‌ الكترون در مگنترون با كاتد سرد »

براين اساس شهيد چمران در سال 1336 پس از طي دوره كارشناسي مهندسي برق دانشكده‌ فني تهران با رتبه‌ اول با دريافت بورس تحصيلي ويژه‌ شاگردان ممتاز براي ادامه تحصيل راهي آمريكا شد و در سال 1342 تحصيلات دكتري خود را در رشته مهندسي برق (گرايش پلاسما و گداخت هسته‌اي) كه در آن زمان جديد‌ترين دانش روز غرب به شمار مي‌آمد، در دانشگاه بركلي به اتمام رساند.
موضوع رساله دكتر چمران «باريكه الكترون در مگنترون با كاتد سرد» بود.
مگنترون يك لامپ الكتريكي است كه نخستين بار در سال 1921 مورد توجه قرار گرفت. اولين مگنترون يك دو‌قطبي استوانه‌اي بود كه در ميدان مغناطيسي طولي قرار گرفته بود. كاتد آن رشته نازك داغ و آند آن استوانه‌اي بود. الكترون‌هايي كه از سطح كاتد جدا مي‌شوند به طرف آند حركت مي‌كنند، ولي در اثر ميدان مغناطيسي جهت حركت آن‌ها تغيير مي‌كند و مي‌توانند به طرف كاتد برگردند.
با افزايش ميدان مغناطيسي الكترون‌ها مي‌توانند به آند برخورد كنند و جريان الكتريكي بزرگي ايجاد كنند كه به اين پديده ،«مگنترون» اطلاق مي‌شود.
در طول جنگ جهاني دوم با توجه به توسعه صنايع ارتباطات و رادار، مطالعات فراواني درباره مگنترون انجام شد، ولي عمده اين بررسي‌ها، پديده‌گرا بودند و مطالعات بنيادي چنداني درمورد فيزيك پيچيده مگنترون صورت نگرفت.
با پايان جنگ جهاني، پژوهش‌هاي بنيادي نيز در دستور كار مراكز تحقيقاتي قرار گرفتند كه بخش عمده فعاليت‌ها در آزمايشگاه الكترونيك دانشگاه كاليفرنيا و بر مطالعه مگنترون معكوس با كاتد سرد معطوف شده بود. تحقيقات رساله شهيد چمران نيز در همين راستا بوده است.
در بخشي از مقدمه پايان‌نامه چند صد صفحه‌اي دكتر چمران، آمده است: تئوري مگنترون در سال 1921 با استفاده از رابطه هال پايه‌گذاري شد. از آن زمان نقض رابطه قطع هال (Hull's Cut Off Relation) به خوبي جا افتاده است.
در سال 1940 اولين مگنترون بريتانيايي 10 سانتيمتري پالسي با توان بالا و با استفاده از يك ورودي با پيك توان چند صد كيلو وات ساخته شد. موفقيت محققان در زمينه مگنترون‌ها، آن‌ها را به انواع مختلف لامپ‌هاي ميدان متقاطع مانند تقويت كننده‌هاي ميدان متقاطع خطي، دستگاه‌هاي پلاسماي گردان و بعضي از انواع مختلف محصور سازي مغناطيسي پلاسما رهنمون شد. از آن پس تقويت كننده‌هاي ميدان متقاطع مانند پلاتن نوترون‌ها به رقيبي جدي براي كلايسترون و لامپ‌هاي ارسال امواج معمولي تبديل شدند.
بعد از جنگ جهاني دوم بيشتر مشكلات تكنولوژيكي باقي مانده مگنترون هم برطرف شد و اين لامپ‌ها سال‌ها به صورت انبوه توليد شد. با اين حال بيشتر طراحي و ساخت مگنترون به صورت آزمايشگاهي انجام شده بود و تئوري مگنترون و درك فيزيكي عملكرد آن هنوز رضايت‌بخش نبود.
در سال‌هاي اخير مقالات زيادي در باب درك فيزيك مگنترون و نتايج آزمايش‌هايي مهم در زمينه مطالعه‌ي پارامترهاي مهم داخلي مگنترون منتشر شده است.
دكتر چمران در بخش ديگري از پايان‌نامه خود با اشاره به اينكه تحقيقات دكتري ايشان در ادامه مطالعات عملي هارتمن و هواگ در آزمايشگاه تحقيقات الكترونيك دانشگاه كاليفرنيا انجام شده، آورده است: در اين رساله بيشتر بر مگنترون ايستا با آند هموار تأكيد شده است. بررسي مگنترون با آند هموار چه از لحاظ نظري و چه از لحاظ آزمايشگاهي مسأله‌ي ساده‌اي نيست، به علاوه به دليل مزاياي زياد كاتد سرد نسبت به كاتد گرم از اين گونه كاتد استفاده شده است. در كاتدهاي سرد انتشار ثانويه‌ي منبع اصلي، الكترون است. پس سطح كاتد سرد پخش كننده‌ مي‌تواند خيلي بزرگ‌تر از سطح كاتد معمولي گرم شده باشد. همچنين ساخت كاتد سرد گران نيست و كار كردن با آن ساده است و مي‌تواند در درازمدت به كار گرفته شود.
در رساله‌ دكتري شهيد چمران نوسان پلاسما و پديده‌هاي پخش بار فضايي از لحاظ نظري و اثر شكل آند بر مدهاي نوساني و نقاط ضعف و قدرت آن‌ها از لحاظ عملي مورد بررسي قرار گرفته است.
مطالعه‌ ساختارهاي راديو فركانس براي توليد باريكه‌هاي الكتروني توان بالا و بررسي آندهاي مربوط به آن‌ها از ديگر بخش‌هاي اين رساله بوده است.