Manjetron

Kompożizzjoni tal-Istruttura

Sistema Katodika u Anodika

Il-komponenti ewlenin ta' magnetron huma l-katodu u l-anodu. Il-katodu tipikament huwa katodu sħun, li jarmi elettroni meta jissaħħan. Dawn l-elettroni jiġu aċċellerati mill-kamp elettriku bejn il-katodu u l-anodu u jibdew jiċċaqalqu. L-anodu huwa struttura kumplessa b'ħafna kavitajiet reżonanti. Dawn il-kavitajiet huma żoni ewlenin għall-ġenerazzjoni tal-enerġija tal-microwave, u d-daqs u l-għamla tagħhom jaffettwaw il-frekwenza u l-qawwa tal-microwave.

Pereżempju, f'forn microwave domestiku komuni, il-kavitajiet reżonanti tal-anodu huma ddisinjati preċiżament biex jiġġeneraw frekwenza microwave ta' madwar 2450 MHz. Din il-frekwenza tikkawża li molekuli polari bħal molekuli tal-ilma jivvibraw fi frekwenzi għoljin, u b'hekk isaħħnu l-ikel.

Sistema ta' Kamp Manjetiku

Il-kamp manjetiku huwa fattur essenzjali għat-tħaddim normali tal-manjetron. Il-kamp manjetiku huwa ġġenerat minn kalamiti permanenti jew elettrokalamiti. Meta l-manjetron ikun qed jaħdem, id-direzzjoni tal-kamp manjetiku hija perpendikolari għad-direzzjoni tal-emissjoni tal-elettroni. L-elettroni jiċċaqalqu f'moviment rotazzjonali taħt l-influwenza tal-kamp manjetiku, li jippermetti l-interazzjoni bejn l-elettroni u l-kavitajiet reżonanti, u b'hekk jeċita l-kavitajiet biex jipproduċu microwaves.

Pereżempju, f'manjetrons industrijali ta' qawwa għolja, kamp manjetiku qawwi jista' jikkontrolla b'mod preċiż it-trajettorja tal-moviment tal-elettroni, u jiżgura interazzjoni aktar effiċjenti bejn l-elettroni u l-kavitajiet reżonanti. Dan jirriżulta fil-ġenerazzjoni ta' microwaves ta' qawwa għolja għal proċessi industrijali bħat-tisħin u t-tnixxif bil-microwave.

Prinċipju ta' Ħidma

Emissjoni ta' Elettroni u Mozzjoni Inizjali

Meta l-katodu jissaħħan għal ċerta temperatura, jibda jarmi elettroni. Dawn l-elettroni jiġu aċċellerati mill-kamp elettriku bejn il-katodu u l-anodu u jiċċaqalqu lejn l-anodu. Fl-istess ħin, minħabba l-preżenza tal-kamp manjetiku, l-elettroni jiġu devjati mill-forza ta' Lorentz waqt il-moviment tagħhom.

Biex tifhem dan sempliċement, immaġina li l-elettroni jiċċaqalqu f'linja dritta fil-kamp elettriku. Madankollu, il-kamp manjetiku jaġixxi bħala "gwida", u jikkawża li t-trajettorja tal-elettroni titgħawweġ f'moviment spirali.

Proċess ta' Ġenerazzjoni tal-Microwave

Hekk kif l-elettroni jiċċaqalqu bejn il-kavitajiet reżonanti tal-anodu, dawn jinteraġixxu kontinwament mal-kamp elettromanjetiku tal-kavitajiet. L-enerġija tal-moviment tal-elettroni tiġi trasferita lejn il-kavitajiet, u b'hekk l-enerġija tal-kamp elettromanjetiku ġewwa l-kavitajiet tiżdied kontinwament, u eventwalment tifforma oxxillazzjoni stabbli tal-microwave.

Il-kavitajiet reżonanti jaġixxu bħal "amplifikatur tal-enerġija." L-enerġija tal-moviment tal-elettroni takkumula ġewwa l-kavitajiet. Meta jiġu ssodisfati ċerti kundizzjonijiet, jiġu ġġenerati microwaves u joħorġu mit-tarf tal-ħruġ tal-magnetron (ġeneralment il-konnessjoni tal-waveguide). Dawn il-microwaves imbagħad jintużaw f'diversi applikazzjonijiet.

Oqsma ta' Applikazzjoni

Apparati tad-Dar – Fran tal-Microwave

Il-magnetron huwa komponent ewlieni tal-fran tal-microwave. Jiġġenera microwaves li jistgħu jsaħħnu l-ikel malajr. Il-microwaves prodotti mill-magnetron f'forn tal-microwave tipikament ikollhom frekwenza ta' 2450 MHz. Din il-frekwenza tal-microwaves tista' effettivament tikkawża li molekuli polari bħall-ilma u l-molekuli tax-xaħam fl-ikel jivvibraw fi frekwenzi għoljin. Il-frizzjoni bejn il-molekuli tiġġenera s-sħana, u b'hekk tikseb tisħin rapidu.

Pereżempju, it-tisħin ta’ tazza ħalib jieħu biss ftit minuti, u l-ħalib jista’ jilħaq temperatura xierqa għax-xorb. Barra minn hekk, il-fran tal-microwave ġeneralment isaħħnu l-ikel b’mod relattivament uniformi, u jipprovdu mod konvenjenti u veloċi biex jissodisfaw il-bżonnijiet ta’ kuljum tan-nies għat-tisħin tal-ikel.

Applikazzjonijiet Industrijali

Tisħin u Tnixxif bil-Microwave: Fil-produzzjoni industrijali, il-microwaves iġġenerati mill-magnetrons jistgħu jintużaw biex isaħħnu u jnixxfu diversi materjali. Pereżempju, fl-industrija tal-ipproċessar tal-injam, it-tnixxif tal-injam bil-microwave jista' jnaqqas b'mod sinifikanti l-ħin tat-tnixxif, itejjeb l-effiċjenza tal-produzzjoni, u jnaqqas id-deformazzjoni u l-qsim tal-injam matul il-proċess tat-tnixxif. Għat-tnixxif ta' materja prima kimika, it-tisħin bil-microwave jista' jikseb effetti ta' tnixxif rapidi u uniformi, u jtejjeb il-kwalità tal-prodott.

Komunikazzjoni bil-Microwave: Fis-sistemi bikrija ta' komunikazzjoni bil-microwave, il-manjetrons kellhom ukoll rwol. Setgħu jservu bħala sorsi ta' sinjali tal-microwave, u s-sinjali tal-microwave kienu jiġu trażmessi lit-tarf li jirċievihom permezz ta' waveguides u apparati oħra ta' trasmissjoni biex tinkiseb komunikazzjoni fuq distanza twila. Madankollu, bl-iżvilupp tat-teknoloġija tas-semikondutturi u oqsma oħra, tipi oħra ta' sorsi tal-microwave issa qed jintużaw aktar komunement fil-komunikazzjoni bil-microwave.

Sistemi tar-Radar

Il-manjetrons jistgħu jintużaw ukoll bħala sorsi ta' microwave f'xi sistemi sempliċi tar-radar. Jistgħu jiġġeneraw impulsi ta' microwave ta' qawwa għolja, li jiġu emessi minn antenni. Meta dawn l-impulsi jiltaqgħu ma' oġġetti fil-mira, jiġu riflessi lura. Is-sistema li tirċievi r-radar tiskopri s-sinjali ta' microwave riflessi biex tiddetermina l-pożizzjoni, il-veloċità, u informazzjoni oħra tal-oġġetti fil-mira.

Pereżempju, f'xi sistemi ta' radar tat-temp fuq skala żgħira jew sistemi ta' radar ta' sorveljanza fuq medda qasira, il-manjetrons jistgħu jipprovdu qawwa microwave suffiċjenti biex jiksbu funzjonijiet ta' skoperta tal-mira.