Magnetron

Komposisyon ng Istraktura

Cathode at Anode System

Ang mga pangunahing bahagi ng isang magnetron ay ang katod at anode. Ang cathode ay karaniwang isang mainit na katod, na naglalabas ng mga electron kapag pinainit. Ang mga electron na ito ay pinabilis ng electric field sa pagitan ng katod at anode at nagsimulang gumalaw. Ang anode ay isang kumplikadong istraktura na may maraming resonant cavity. Ang mga cavity na ito ay mga pangunahing lugar para sa pagbuo ng enerhiya ng microwave, at ang kanilang laki at hugis ay nakakaapekto sa dalas at kapangyarihan ng mga microwave.

Halimbawa, sa isang karaniwang microwave oven magnetron ng sambahayan, ang anode resonant cavity ay tiyak na idinisenyo upang makabuo ng microwave frequency na humigit-kumulang 2450 MHz. Ang dalas na ito ay nagiging sanhi ng mga polar na molekula gaya ng mga molekula ng tubig na mag-vibrate sa mataas na frequency, at sa gayon ay nagpapainit ng pagkain.

Sistema ng Magnetic Field

Ang magnetic field ay isang mahalagang kadahilanan para sa normal na operasyon ng magnetron. Ang magnetic field ay nabuo ng mga permanenteng magnet o electromagnet. Kapag gumagana ang magnetron, ang direksyon ng magnetic field ay patayo sa direksyon ng paglabas ng elektron. Ang mga electron ay gumagalaw sa isang rotational motion sa ilalim ng impluwensya ng magnetic field, na nagbibigay-daan sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electron at ng mga resonant na cavity, at sa gayon ay kapana-panabik ang mga cavity upang makagawa ng mga microwave.

Halimbawa, sa mga pang-industriyang high-power na magnetron, ang isang malakas na magnetic field ay maaaring tumpak na makontrol ang tilapon ng paggalaw ng elektron, na tinitiyak ang mas mahusay na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electron at ng mga resonant na cavity. Nagreresulta ito sa pagbuo ng mga high-power na microwave para sa mga prosesong pang-industriya tulad ng pagpainit at pagpapatuyo ng microwave.

Prinsipyo sa Paggawa

Electron Emission at Initial Motion

Kapag ang katod ay pinainit sa isang tiyak na temperatura, nagsisimula itong maglabas ng mga electron. Ang mga electron na ito ay pinabilis ng electric field sa pagitan ng cathode at anode at lumipat patungo sa anode. Kasabay nito, dahil sa pagkakaroon ng magnetic field, ang mga electron ay pinalihis ng puwersa ng Lorentz sa panahon ng kanilang paggalaw.

Upang maunawaan ito nang simple, isipin na ang mga electron ay lilipat sa isang tuwid na linya sa electric field. Gayunpaman, ang magnetic field ay gumaganap bilang isang "gabay," na nagiging sanhi ng tilapon ng mga electron upang yumuko sa isang spiral motion.

Proseso ng Pagbuo ng Microwave

Habang gumagalaw ang mga electron sa pagitan ng mga anode resonant cavity, patuloy silang nakikipag-ugnayan sa electromagnetic field ng mga cavity. Ang enerhiya ng paggalaw ng mga electron ay inililipat sa mga cavity, na nagiging sanhi ng patuloy na pagtaas ng electromagnetic field na enerhiya sa loob ng mga cavity, sa kalaunan ay bumubuo ng isang matatag na microwave oscillation.

Ang mga resonant cavity ay kumikilos tulad ng isang "energy amplifier." Ang enerhiya ng paggalaw ng mga electron ay naiipon sa loob ng mga cavity. Kapag natugunan ang ilang mga kundisyon, ang mga microwave ay nabuo at naglalabas mula sa output na dulo ng magnetron (karaniwan ay ang koneksyon ng waveguide). Ang mga microwave na ito ay pagkatapos ay ginagamit sa iba't ibang mga aplikasyon.

Mga Patlang ng Application

Mga Kagamitan sa Bahay – Mga Microwave Oven

Ang magnetron ay isang mahalagang bahagi ng microwave ovens. Ito ay bumubuo ng mga microwave na maaaring mabilis na magpainit ng pagkain. Ang mga microwave na ginawa ng magnetron sa isang microwave oven ay karaniwang may dalas na 2450 MHz. Ang dalas na ito ng mga microwave ay maaaring epektibong maging sanhi ng mga polar molecule gaya ng tubig at mga fat molecule sa pagkain na mag-vibrate sa mataas na frequency. Ang alitan sa pagitan ng mga molekula ay bumubuo ng init, sa gayon ay nakakamit ang mabilis na pag-init.

Halimbawa, ang pag-init ng isang tasa ng gatas ay tumatagal lamang ng ilang minuto, at ang gatas ay maaaring umabot sa isang angkop na temperatura ng pag-inom. Bukod dito, ang mga microwave oven sa pangkalahatan ay nagpapainit ng pagkain sa medyo pantay na paraan, na nagbibigay ng isang maginhawa at mabilis na paraan upang matugunan ang pang-araw-araw na pangangailangan ng mga tao para sa pagpainit ng pagkain.

Mga Aplikasyon sa Industriya

Microwave Heating and Drying: Sa industriyal na produksyon, ang mga microwave na nabuo ng mga magnetron ay maaaring gamitin sa init at pagpapatuyo ng iba't ibang materyales. Halimbawa, sa industriya ng pagpoproseso ng kahoy, ang microwave drying ng kahoy ay maaaring makabuluhang bawasan ang oras ng pagpapatayo, mapabuti ang kahusayan ng produksyon, at mabawasan ang pagpapapangit at pag-crack ng kahoy sa panahon ng proseso ng pagpapatayo. Para sa pagpapatuyo ng mga kemikal na hilaw na materyales, ang pagpainit ng microwave ay maaaring makamit ang mabilis at pare-parehong mga epekto sa pagpapatayo, pagpapabuti ng kalidad ng produkto.

Komunikasyon sa Microwave: Sa mga unang sistema ng komunikasyon sa microwave, may papel din ang mga magnetron. Maaari silang magsilbi bilang mga pinagmumulan ng signal ng microwave, at ang mga signal ng microwave ay ipinadala sa receiving end sa pamamagitan ng mga waveguides at iba pang transmission device upang makamit ang malayuang komunikasyon. Gayunpaman, sa pag-unlad ng teknolohiya ng semiconductor at iba pang mga larangan, ang iba pang mga uri ng mga mapagkukunan ng microwave ay mas karaniwang ginagamit na ngayon sa komunikasyon sa microwave.

Mga Sistema ng Radar

Ang mga magnetron ay maaari ding gamitin bilang mga mapagkukunan ng microwave sa ilang mga simpleng sistema ng radar. Maaari silang makabuo ng mga high-power microwave pulse, na ibinubuga ng mga antenna. Kapag ang mga pulso na ito ay nakatagpo ng mga target na bagay, sila ay makikita pabalik. Nakikita ng sistema ng pagtanggap ng radar ang mga sinasalamin na signal ng microwave upang matukoy ang posisyon, bilis, at iba pang impormasyon ng mga target na bagay.

Halimbawa, sa ilang small-scale weather radar o short-range surveillance radar system, ang mga magnetron ay maaaring magbigay ng sapat na microwave power upang makamit ang mga function ng pag-detect ng target.