Магнетрон

Структура Состав

Катоден и аноден систем

Основните компоненти на магнетронот се катодата и анодата. Катодата е обично жешка катода, која емитува електрони кога се загрева. Овие електрони се забрзуваат од електричното поле помеѓу катодата и анодата и почнуваат да се движат. Анодата е комплексна структура со повеќе резонантни шуплини. Овие шуплини се клучни области за генерирање на микробранова енергија, а нивната големина и облик влијаат на фреквенцијата и моќноста на микробрановите.

На пример, кај вообичаен магнетрон за микробранова печка во домаќинството, анодните резонантни шуплини се прецизно дизајнирани да генерираат микробранова фреквенција од околу 2450 MHz. Оваа фреквенција предизвикува поларните молекули, како што се молекулите на водата, да вибрираат на високи фреквенции, со што се загрева храната.

Систем на магнетно поле

Магнетното поле е суштински фактор за нормално функционирање на магнетронот. Магнетното поле се генерира од перманентни магнети или електромагнети. Кога магнетронот работи, насоката на магнетното поле е нормална на насоката на емисија на електрони. Електроните се движат во ротационо движење под влијание на магнетното поле, што овозможува интеракција помеѓу електроните и резонантните шуплини, со што шуплините се возбудуваат за да се создадат микробранови.

На пример, кај индустриските магнетрони со голема моќност, силното магнетно поле може прецизно да ја контролира траекторијата на движење на електроните, обезбедувајќи поефикасна интеракција помеѓу електроните и резонантните шуплини. Ова резултира со генерирање на микробранови со голема моќност за индустриски процеси како што се загревање и сушење со микробранова печка.

Принцип на работа

Емисија на електрони и почетно движење

Кога катодата се загрева до одредена температура, таа почнува да емитува електрони. Овие електрони се забрзуваат од електричното поле помеѓу катодата и анодата и се движат кон анодата. Во исто време, поради присуството на магнетното поле, електроните се отклонуваат од Лоренцовата сила за време на нивното движење.

За да го разберете ова едноставно, замислете дека електроните би се движеле праволиниски во електричното поле. Сепак, магнетното поле делува како „водич“, предизвикувајќи траекторијата на електроните да се свитка во спирално движење.

Процес на генерирање микробранови

Како што електроните се движат помеѓу анодните резонантни шуплини, тие континуирано комуницираат со електромагнетното поле на шуплините. Енергијата на движењето на електроните се пренесува на шуплините, предизвикувајќи енергијата на електромагнетното поле во шуплините континуирано да се зголемува, на крајот формирајќи стабилна микробранова осцилација.

Резонантните шуплини дејствуваат како „енергетски засилувач“. Енергијата на движењето на електроните се акумулира во шуплините. Кога се исполнети одредени услови, се генерираат микробранови кои излегуваат од излезниот крај на магнетронот (обично брановодот). Овие микробранови потоа се користат во различни апликации.

Полиња на примена

Домашни апарати – Микробранови печки

Магнетронот е клучна компонента на микробрановите печки. Тој генерира микробранови кои можат брзо да ја загреат храната. Микробрановите произведени од магнетронот во микробрановата печка обично имаат фреквенција од 2450 MHz. Оваа фреквенција на микробрановите може ефикасно да предизвика поларните молекули како што се молекулите на вода и масти во храната да вибрираат на високи фреквенции. Триењето помеѓу молекулите генерира топлина, со што се постигнува брзо загревање.

На пример, загревањето на шолја млеко трае само неколку минути, а млекото може да достигне соодветна температура за пиење. Покрај тоа, микробрановите печки генерално ја загреваат храната релативно рамномерно, обезбедувајќи удобен и брз начин за задоволување на дневните потреби на луѓето за загревање храна.

Индустриски апликации

Загревање и сушење во микробранова печка: Во индустриското производство, микробрановите генерирани од магнетрони може да се користат за загревање и сушење на разни материјали. На пример, во индустријата за преработка на дрво, сушењето на дрво во микробранова печка може значително да го намали времето на сушење, да ја подобри ефикасноста на производството и да ги намали деформациите и пукањето на дрвото за време на процесот на сушење. За сушење на хемиски суровини, загревањето во микробранова печка може да постигне брзи и рамномерни ефекти на сушење, подобрувајќи го квалитетот на производот.

Микробранова комуникација: Во раните микробранови комуникациски системи, магнетроните исто така играле улога. Тие можеле да послужат како извори на микробранови сигнали, а микробрановите сигнали се пренесувале до приемниот крај преку брановоди и други преносни уреди за да се постигне комуникација на долги растојанија. Сепак, со развојот на полупроводничката технологија и други области, други видови микробранови извори сега се почесто се користат во микробрановата комуникација.

Радарски системи

Магнетроните можат да се користат и како микробранови извори во некои едноставни радарски системи. Тие можат да генерираат микробранови импулси со голема моќност, кои се емитуваат од антените. Кога овие импулси ќе се сретнат со целните објекти, тие се одбиваат назад. Радарскиот приемен систем ги детектира одбиените микробранови сигнали за да ја одреди положбата, брзината и другите информации за целните објекти.

На пример, кај некои метеоролошки радари со мал обем или радарски системи за надзор со краток дострел, магнетроните можат да обезбедат доволна микробранова моќност за да се постигнат функции за откривање на цели.