Segulmagnað

Uppbyggingarsamsetning

Katóða- og anóðukerfi

Kjarnaþættir segulrafmagns eru katóða og anóða. Katóðan er yfirleitt heit katóða sem gefur frá sér rafeindir þegar hún hitnar. Þessar rafeindir eru hraðaðar af rafsviðinu milli katóðunnar og anóðunnar og byrja að hreyfast. Anóðan er flókin uppbygging með mörgum ómholum. Þessi hol eru lykilsvæði fyrir örbylgjuorkuframleiðslu og stærð þeirra og lögun hafa áhrif á tíðni og afl örbylgjanna.

Til dæmis, í venjulegum örbylgjuofnsmagnetróni eru anóðuholin nákvæmlega hönnuð til að mynda örbylgjutíðni upp á um 2450 MHz. Þessi tíðni veldur því að pólsameindir eins og vatnssameindir titra við háa tíðni og hita þannig matvæli.

Segulsviðskerfi

Segulsviðið er nauðsynlegur þáttur í eðlilegri virkni segulrofa. Segulsviðið myndast af varanlegum seglum eða rafsegulmögnum. Þegar segulrofarinn er í gangi er stefna segulsviðsins hornrétt á stefnu rafeindaútgeislunarinnar. Rafeindirnar hreyfast í snúningshreyfingu undir áhrifum segulsviðsins, sem gerir kleift að hafa samskipti milli rafeinda og ómholanna og örva þannig holrýmin til að framleiða örbylgjur.

Til dæmis, í iðnaðarsegulkerfum með mikilli afköstum, getur sterkt segulsvið stjórnað nákvæmlega braut rafeindahreyfingarinnar, sem tryggir skilvirkari víxlverkun milli rafeinda og ómholanna. Þetta leiðir til myndunar á öflugum örbylgjum fyrir iðnaðarferli eins og örbylgjuhitun og þurrkun.

Vinnuregla

Rafeindaútgeislun og upphafshreyfing

Þegar katóðan er hituð upp í ákveðið hitastig byrjar hún að gefa frá sér rafeindir. Þessar rafeindir eru hraðaðar af rafsviðinu milli katóðunnar og anóðunnar og færast í átt að anóðunni. Á sama tíma, vegna segulsviðsins, sveigjast rafeindirnar frá vegna Lorentz-kraftsins á hreyfingu sinni.

Til að skilja þetta einfaldlega, ímyndaðu þér að rafeindir myndu hreyfast í beinni línu í rafsviðinu. Hins vegar virkar segulsviðið sem „leiðarvísir“ sem veldur því að braut rafeindanna beygist í spíralhreyfingu.

Örbylgjuofnframleiðsluferli

Þegar rafeindir hreyfast á milli ómholanna í anóðunum hafa þær stöðug samskipti við rafsegulsvið holranna. Orka hreyfingar rafeindanna flyst í holrurnar, sem veldur því að rafsegulsviðsorkan inni í holrunum eykst stöðugt og að lokum myndast stöðug örbylgjusveifla.

Ómunarholin virka eins og „orkumagnari“. Orka hreyfingar rafeindanna safnast fyrir inni í holunum. Þegar ákveðin skilyrði eru uppfyllt myndast örbylgjur sem sendar frá útgangsenda segulrofa (venjulega bylgjuleiðaratengingarinnar). Þessir örbylgjur eru síðan notaðir í ýmsum tilgangi.

Umsóknarsvið

Heimilistæki – Örbylgjuofnar

Segulmagnað örbylgjuofn er lykilþáttur í örbylgjuofnum. Það framleiðir örbylgjur sem geta hitað mat hratt. Örbylgjur sem myndast af segulmagnað örbylgjuofni eru yfirleitt með tíðnina 2450 MHz. Þessi tíðni örbylgjuofna getur á áhrifaríkan hátt valdið því að pólsameindir eins og vatns- og fitusameindir í matvælum titra á háum tíðnum. Núningur milli sameindanna myndar hita og þar með næst hraður hiti.

Til dæmis tekur það aðeins nokkrar mínútur að hita bolla af mjólk og mjólkin getur náð viðeigandi drykkjarhita. Þar að auki hita örbylgjuofnar matvæli almennt tiltölulega jafnt, sem býður upp á þægilega og hraða leið til að uppfylla daglegar þarfir fólks fyrir matarhitun.

Iðnaðarnotkun

Örbylgjuhitun og þurrkun: Í iðnaðarframleiðslu er hægt að nota örbylgjur sem myndast með segulmagnaða til að hita og þurrka ýmis efni. Til dæmis, í viðarvinnsluiðnaði getur örbylgjuþurrkun á viði dregið verulega úr þurrkunartíma, bætt framleiðsluhagkvæmni og dregið úr aflögun og sprungum í viðnum við þurrkunarferlið. Til að þurrka efnahráefni getur örbylgjuhitun náð hraðri og einsleitri þurrkun og bætt gæði vörunnar.

Örbylgjusamskipti: Í fyrstu örbylgjusamskiptakerfum gegndu segulmagnaðir einnig hlutverki. Þeir gátu þjónað sem örbylgjumerkjagjafar og örbylgjumerkin voru send til móttakanda í gegnum bylgjuleiðara og önnur senditæki til að ná fram langdrægum samskiptum. Hins vegar, með þróun hálfleiðaratækni og annarra sviða, eru aðrar gerðir örbylgjugjafa nú algengari í örbylgjusamskiptum.

Ratsjárkerfi

Segulmagnaðir rafsegulgeislar geta einnig verið notaðir sem örbylgjugeislar í sumum einföldum ratsjárkerfum. Þeir geta myndað öfluga örbylgjugeislun sem loftnet senda frá sér. Þegar þessir geislar rekast á skotmark endurkastast þeir til baka. Ratsjármóttökukerfið nemur endurkastað örbylgjugeislunarmerki til að ákvarða staðsetningu, hraða og aðrar upplýsingar um skotmarkið.

Til dæmis, í sumum smávægilegum veðurratsjár- eða skammdrægum eftirlitsratsjárkerfum geta segulmagnaðir veitt nægilegt örbylgjuafl til að ná fram markmiðsgreiningaraðgerðum.