Maqnetron

Struktur tərkibi

Katod və Anod Sistemi

Magnetronun əsas komponentləri katod və anoddur. Katod adətən isti bir katoddur, qızdırıldıqda elektronlar buraxır. Bu elektronlar katod və anod arasındakı elektrik sahəsi tərəfindən sürətləndirilir və hərəkət etməyə başlayır. Anod çoxsaylı rezonans boşluqları olan mürəkkəb bir quruluşdur. Bu boşluqlar mikrodalğalı enerji istehsalı üçün əsas sahələrdir və onların ölçüsü və forması mikrodalğaların tezliyinə və gücünə təsir göstərir.

Məsələn, adi bir məişət mikrodalğalı soba maqnetronunda anod rezonans boşluqları 2450 MHz-ə yaxın mikrodalğalı tezliyi yaratmaq üçün dəqiq şəkildə hazırlanmışdır. Bu tezlik su molekulları kimi qütb molekullarının yüksək tezliklərdə titrəməsinə səbəb olur və bununla da qidanı qızdırır.

Maqnit sahəsi sistemi

Maqnit sahəsi maqnetronun normal işləməsi üçün vacib amildir. Maqnit sahəsi daimi maqnitlər və ya elektromaqnitlər tərəfindən yaradılır. Magnetron işləyərkən maqnit sahəsinin istiqaməti elektron emissiya istiqamətinə perpendikulyar olur. Elektronlar maqnit sahəsinin təsiri altında fırlanma hərəkəti ilə hərəkət edir ki, bu da elektronlar və rezonans boşluqları arasında qarşılıqlı əlaqəni təmin edir və bununla da mikrodalğalar yaratmaq üçün boşluqları həyəcanlandırır.

Məsələn, sənaye yüksək güclü maqnetronlarında güclü maqnit sahəsi elektronların hərəkət trayektoriyasını dəqiq idarə edə bilər, elektronlar və rezonans boşluqları arasında daha səmərəli qarşılıqlı əlaqəni təmin edir. Bu, mikrodalğalı istilik və qurutma kimi sənaye prosesləri üçün yüksək güclü mikrodalğaların yaradılması ilə nəticələnir.

İş prinsipi

Elektron emissiyası və ilkin hərəkət

Katod müəyyən bir temperatura qədər qızdırıldıqda elektronlar buraxmağa başlayır. Bu elektronlar katod və anod arasındakı elektrik sahəsi ilə sürətlənir və anoda doğru hərəkət edirlər. Eyni zamanda, maqnit sahəsinin olması səbəbindən elektronlar hərəkət zamanı Lorentz qüvvəsi ilə əyilir.

Bunu sadə şəkildə başa düşmək üçün təsəvvür edin ki, elektronlar elektrik sahəsində düz xətt üzrə hərəkət edəcəklər. Bununla belə, maqnit sahəsi elektronların trayektoriyasının spiral hərəkətə əyilməsinə səbəb olan “bələdçi” rolunu oynayır.

Mikrodalğalı sobanın yaradılması prosesi

Elektronlar anod rezonans boşluqları arasında hərəkət edərkən, boşluqların elektromaqnit sahəsi ilə davamlı olaraq qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Elektronların hərəkətinin enerjisi boşluqlara ötürülür, boşluqların içərisində elektromaqnit sahəsinin enerjisi davamlı olaraq artır və nəticədə sabit mikrodalğalı salınım əmələ gəlir.

Rezonans boşluqları “enerji gücləndiricisi” kimi fəaliyyət göstərir. Elektronların hərəkət enerjisi boşluqların içərisində toplanır. Müəyyən şərtlər yerinə yetirildikdə, mikrodalğalar yaranır və maqnetronun çıxış ucundan (adətən dalğa ötürücü bağlantısı) çıxarılır. Bu mikrodalğalar daha sonra müxtəlif tətbiqlərdə istifadə olunur.

Tətbiq Sahələri

Məişət texnikası - Mikrodalğalı sobalar

Magnetron mikrodalğalı sobaların əsas komponentidir. O, yeməyi tez qızdıra bilən mikrodalğalı sobalar yaradır. Mikrodalğalı sobada maqnetron tərəfindən istehsal olunan mikrodalğalar adətən 2450 MHz tezliyə malikdir. Mikrodalğaların bu tezliyi qidadakı su və yağ molekulları kimi qütb molekullarının yüksək tezliklərdə titrəməsinə təsirli şəkildə səbəb ola bilər. Molekullar arasındakı sürtünmə istilik əmələ gətirir və bununla da sürətli istiləşməyə nail olur.

Məsələn, bir fincan südün qızdırılması cəmi bir neçə dəqiqə çəkir və süd uyğun içmə temperaturuna çata bilər. Üstəlik, mikrodalğalı sobalar ümumiyyətlə yeməyi nisbətən bərabər şəkildə qızdırmaqla insanların yeməklərin qızdırılması üçün gündəlik ehtiyaclarını ödəmək üçün rahat və sürətli bir yol təqdim edir.

Sənaye Tətbiqləri

Mikrodalğalı İstilik və Qurutma: Sənaye istehsalında maqnetronların yaratdığı mikrodalğalar müxtəlif materialları qızdırmaq və qurutmaq üçün istifadə edilə bilər. Məsələn, ağac emalı sənayesində ağacın mikrodalğalı sobada qurudulması qurutma müddətini əhəmiyyətli dərəcədə azalda, istehsalın səmərəliliyini yaxşılaşdıra və qurutma prosesində ağacın deformasiyasını və çatlamasını azalda bilər. Kimyəvi xammalın qurudulması üçün mikrodalğalı istilik məhsulun keyfiyyətini yaxşılaşdıraraq sürətli və vahid qurutma effektlərinə nail ola bilər.

Mikrodalğalı Rabitə: İlkin mikrodalğalı rabitə sistemlərində maqnetronlar da rol oynamışdır. Onlar mikrodalğalı siqnal mənbələri kimi xidmət edə bilərdilər və uzun məsafəli rabitə əldə etmək üçün mikrodalğalı siqnallar dalğa ötürücüləri və digər ötürmə cihazları vasitəsilə qəbuledici tərəfə ötürülürdü. Bununla belə, yarımkeçirici texnologiyanın və digər sahələrin inkişafı ilə indi mikrodalğalı rabitədə digər növ mikrodalğalı mənbələrdən daha çox istifadə olunur.

Radar sistemləri

Maqnetronlar bəzi sadə radar sistemlərində mikrodalğalı mənbələr kimi də istifadə edilə bilər. Onlar antenalar tərəfindən yayılan yüksək güclü mikrodalğalı impulslar yarada bilirlər. Bu impulslar hədəf obyektlərlə qarşılaşdıqda, geri əks olunur. Radar qəbuledici sistemi hədəf obyektlərin mövqeyini, sürətini və digər məlumatları müəyyən etmək üçün əks olunan mikrodalğalı siqnalları aşkar edir.

Məsələn, bəzi kiçik miqyaslı hava radarlarında və ya qısa mənzilli müşahidə radar sistemlərində maqnetronlar hədəf aşkarlama funksiyalarına nail olmaq üçün kifayət qədər mikrodalğalı güc təmin edə bilər.