Magnetron z votlino je vrsta vakuumske cevi, ki ustvarja mikrovalovne pečice, ki so radijski valovi kratke valovne dolžine. S tokovi elektronov manipulirajo magnetna polja, kar povzroča emisijo mikrovalov. Prvi magnetron z votlino sta leta 1940 razvila dva britanska fizika in je pripeljal do razvoja prenosnih radarskih enot. Danes se te naprave še vedno uporabljajo v radarski opremi in kot generator elektromagnetnih valov, ki jih vsaka mikrovalovna pečica uporablja za kuhanje hrane.
V središču votle anode v obliki cilindra je nameščena katoda. Osrednja votlina, ki je prav tako valjasto oblikovana, je povezana z nadaljnjimi manjšimi votlinami v zunanji steni cilindra, na obeh koncih pa je nameščen velik magnet. Magnetna polja povzročijo, da se elektroni vrtijo okoli katode, ko potujejo do anode, namesto da se premikajo v ravni črti. Interakcija toka elektronov z magnetnim poljem povzroči električno resonančno polje v votlinah v zunanji steni cilindra, ki oddaja mikrovalove. Magnetron z votlino je lahko zasnovan tako, da oddaja mikrovalove želene frekvence.
Razvoj magnetrona z votlino je bil eden najpomembnejših napredkov tehnologije v 20. stoletju. Njegova izvedba je omogočila namestitev prenosnih radarskih enot na ladje in letala, prav tako pa je naredila zemeljske radarje veliko bolj učinkovite in učinkovite. Ta izboljšana radarska tehnologija je v veliki meri zaslužena za to, da je med drugo svetovno vojno dala zaveznikom pomembno prednost pred silami osi na tem področju.
Leta 2011 se magnetroni z votlino še vedno pogosto uporabljajo za radarske sisteme, čeprav jih novejše tehnologije, ki uporabljajo nadomestne oddajnike, začenjajo izpodrivati. To je posledica dejstva, da sama narava nihajnih električnih polj, ki oddajajo mikrovalovne pečice, otežuje njihovo nastavitev na natančne ozke frekvenčne pasove, pa tudi zaradi drugih dejavnikov, kot je bližina človeka močnemu elektromagnetnemu sevanju, ko so ti sistemi nameščen v letalih in mornariških plovilih. Obstoječi radarski sistemi se praviloma ne zamenjajo ali nadgradijo, zato bodo magnetroni z votlino v radarski opremi še več let ali celo desetletja v uporabi.
Mikrovalovne pečice uporabljajo magnetrone z votlino, čeprav so veliko manjši in manj zmogljivi od tistih, ki se uporabljajo za radarsko opremo. V mikrovalovni pečici so mikrovalovne pečice usmerjene v posodo za kuhanje in se razporedijo z difuzorjem, ki pomaga, da se živila pečejo bolj enakomerno. Večina mikrovalovnih pečic uporablja magnetron z votlino, ki oddaja največ 2500 vatov ali tako v primeru velikih komercialnih modelov, medtem ko lahko zelo zmogljivi magnetroni z votlino, ki se uporabljajo za radarske aplikacije, proizvedejo milijone vatov.