मॅग्नेट्रॉन

रचना रचना

कॅथोड आणि एनोड सिस्टम

मॅग्नेट्रॉनचे मुख्य घटक कॅथोड आणि एनोड असतात. कॅथोड हा सामान्यतः एक गरम कॅथोड असतो, जो गरम झाल्यावर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करतो. कॅथोड आणि एनोडमधील विद्युत क्षेत्रामुळे हे इलेक्ट्रॉन गतिमान होतात आणि हालचाल करू लागतात. एनोड ही एक जटिल रचना आहे ज्यामध्ये अनेक रेझोनंट पोकळ्या असतात. हे पोकळे मायक्रोवेव्ह ऊर्जा निर्मितीसाठी महत्त्वाचे क्षेत्र आहेत आणि त्यांचा आकार आणि आकार मायक्रोवेव्हच्या वारंवारता आणि शक्तीवर परिणाम करतात.

उदाहरणार्थ, सामान्य घरगुती मायक्रोवेव्ह ओव्हन मॅग्नेट्रॉनमध्ये, एनोड रेझोनंट पोकळी सुमारे २४५० मेगाहर्ट्झची मायक्रोवेव्ह वारंवारता निर्माण करण्यासाठी अचूकपणे डिझाइन केलेली असतात. या वारंवारतेमुळे पाण्याच्या रेणांसारखे ध्रुवीय रेणू उच्च वारंवारतेवर कंपन करतात, ज्यामुळे अन्न गरम होते.

चुंबकीय क्षेत्र प्रणाली

चुंबकीय क्षेत्र हे मॅग्नेट्रॉनच्या सामान्य कार्यासाठी एक आवश्यक घटक आहे. चुंबकीय क्षेत्र कायमस्वरूपी चुंबक किंवा इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सद्वारे निर्माण होते. जेव्हा मॅग्नेट्रॉन कार्यरत असते, तेव्हा चुंबकीय क्षेत्राची दिशा इलेक्ट्रॉन उत्सर्जनाच्या दिशेला लंब असते. चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाखाली इलेक्ट्रॉन रोटेशनल गतीने फिरतात, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन आणि रेझोनंट पोकळ्यांमधील परस्परसंवाद सक्षम होतो, ज्यामुळे पोकळ्या मायक्रोवेव्ह तयार करण्यासाठी उत्तेजित होतात.

उदाहरणार्थ, औद्योगिक उच्च-शक्तीच्या मॅग्नेट्रॉनमध्ये, एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉन गतीच्या प्रक्षेपणाचे अचूक नियंत्रण करू शकते, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन आणि रेझोनंट पोकळ्यांमधील अधिक कार्यक्षम परस्परसंवाद सुनिश्चित होतो. यामुळे मायक्रोवेव्ह गरम करणे आणि कोरडे करणे यासारख्या औद्योगिक प्रक्रियांसाठी उच्च-शक्तीच्या मायक्रोवेव्हची निर्मिती होते.

कार्य तत्व

इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन आणि प्रारंभिक गती

जेव्हा कॅथोड एका विशिष्ट तापमानाला गरम केला जातो तेव्हा तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करू लागतो. कॅथोड आणि एनोडमधील विद्युत क्षेत्रामुळे हे इलेक्ट्रॉन प्रवेगित होतात आणि एनोडकडे जातात. त्याच वेळी, चुंबकीय क्षेत्राच्या उपस्थितीमुळे, इलेक्ट्रॉन त्यांच्या गती दरम्यान लॉरेंट्झ बलाने विचलित होतात.

हे सोप्या पद्धतीने समजून घेण्यासाठी, कल्पना करा की इलेक्ट्रॉन विद्युत क्षेत्रात सरळ रेषेत फिरतील. तथापि, चुंबकीय क्षेत्र "मार्गदर्शक" म्हणून काम करते, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉनचा मार्ग सर्पिल गतीमध्ये वाकतो.

मायक्रोवेव्ह निर्मिती प्रक्रिया

इलेक्ट्रॉन एनोड रेझोनंट पोकळ्यांमध्ये फिरत असताना, ते पोकळ्यांच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्षेत्राशी सतत संवाद साधतात. इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीची ऊर्जा पोकळ्यांमध्ये हस्तांतरित केली जाते, ज्यामुळे पोकळ्यांमधील इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्षेत्राची ऊर्जा सतत वाढत जाते, ज्यामुळे शेवटी एक स्थिर मायक्रोवेव्ह दोलन तयार होते.

रेझोनंट पोकळ्या "ऊर्जा प्रवर्धका" प्रमाणे काम करतात. इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीची ऊर्जा पोकळ्यांमध्ये जमा होते. जेव्हा काही विशिष्ट अटी पूर्ण होतात, तेव्हा मायक्रोवेव्ह तयार होतात आणि मॅग्नेट्रॉनच्या आउटपुट एंडमधून (सामान्यतः वेव्हगाइड कनेक्शन) बाहेर पडतात. नंतर हे मायक्रोवेव्ह विविध अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात.

अर्ज फील्ड

घरगुती उपकरणे - मायक्रोवेव्ह ओव्हन

मॅग्नेट्रॉन हा मायक्रोवेव्ह ओव्हनचा एक महत्त्वाचा घटक आहे. ते मायक्रोवेव्ह तयार करते जे अन्न लवकर गरम करू शकते. मायक्रोवेव्ह ओव्हनमध्ये मॅग्नेट्रॉनद्वारे तयार होणाऱ्या मायक्रोवेव्हची वारंवारता सामान्यतः २४५० मेगाहर्ट्झ असते. मायक्रोवेव्हची ही वारंवारता अन्नातील पाणी आणि चरबीच्या रेणूंसारखे ध्रुवीय रेणू उच्च वारंवारतेवर कंपन करण्यास प्रभावीपणे कारणीभूत ठरू शकते. रेणूंमधील घर्षण उष्णता निर्माण करते, ज्यामुळे जलद गरम होते.

उदाहरणार्थ, एक कप दूध गरम करण्यासाठी फक्त काही मिनिटे लागतात आणि दूध पिण्याच्या योग्य तापमानापर्यंत पोहोचू शकते. शिवाय, मायक्रोवेव्ह ओव्हन सामान्यतः अन्न तुलनेने समान रीतीने गरम करतात, ज्यामुळे लोकांच्या अन्न गरम करण्याच्या दैनंदिन गरजा पूर्ण करण्याचा एक सोयीस्कर आणि जलद मार्ग मिळतो.

औद्योगिक अनुप्रयोग

मायक्रोवेव्ह गरम करणे आणि वाळवणे: औद्योगिक उत्पादनात, मॅग्नेट्रॉनद्वारे तयार केलेले मायक्रोवेव्ह विविध पदार्थ गरम करण्यासाठी आणि वाळविण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, लाकूड प्रक्रिया उद्योगात, लाकडाचे मायक्रोवेव्ह वाळवल्याने वाळवण्याचा वेळ लक्षणीयरीत्या कमी होतो, उत्पादन कार्यक्षमता सुधारते आणि वाळवण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान लाकडाचे विकृतीकरण आणि क्रॅकिंग कमी होते. रासायनिक कच्चा माल सुकविण्यासाठी, मायक्रोवेव्ह हीटिंग जलद आणि एकसमान वाळवण्याचे परिणाम साध्य करू शकते, ज्यामुळे उत्पादनाची गुणवत्ता सुधारते.

मायक्रोवेव्ह कम्युनिकेशन: सुरुवातीच्या मायक्रोवेव्ह कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये, मॅग्नेट्रॉनने देखील भूमिका बजावली. ते मायक्रोवेव्ह सिग्नल स्रोत म्हणून काम करू शकत होते आणि मायक्रोवेव्ह सिग्नल वेव्हगाईड्स आणि इतर ट्रान्समिशन उपकरणांद्वारे रिसीव्हिंग एंडपर्यंत प्रसारित केले जात होते जेणेकरून लांब अंतराचा संवाद साधता येईल. तथापि, सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञान आणि इतर क्षेत्रांच्या विकासासह, मायक्रोवेव्ह कम्युनिकेशनमध्ये आता इतर प्रकारचे मायक्रोवेव्ह स्रोत अधिक प्रमाणात वापरले जातात.

रडार सिस्टीम्स

काही साध्या रडार सिस्टीममध्ये मॅग्नेट्रॉनचा वापर मायक्रोवेव्ह स्रोत म्हणून देखील केला जाऊ शकतो. ते उच्च-शक्तीचे मायक्रोवेव्ह पल्स निर्माण करू शकतात, जे अँटेनाद्वारे उत्सर्जित होतात. जेव्हा हे पल्स लक्ष्यित वस्तूंना भेटतात तेव्हा ते परत परावर्तित होतात. रडार रिसीव्हिंग सिस्टम लक्ष्यित वस्तूंची स्थिती, वेग आणि इतर माहिती निश्चित करण्यासाठी परावर्तित मायक्रोवेव्ह सिग्नल शोधते.

उदाहरणार्थ, काही लघु-स्तरीय हवामान रडार किंवा शॉर्ट-रेंज पाळत ठेवणाऱ्या रडार प्रणालींमध्ये, मॅग्नेट्रॉन लक्ष्य शोध कार्ये साध्य करण्यासाठी पुरेशी मायक्रोवेव्ह पॉवर प्रदान करू शकतात.