Besprekingspunte: Magnetron Mikrogolf
- Inleiding tot Magnetron Mikrogolf
- 'n Kort geskiedenis van Magnetron Mikrogolf
- Toepassings van Magnetron
- Konstruksie van Magnetron
- Werking binne 'n Magnetron
- Gesondheidsverwante bekommernisse van Magnetrons
Inleiding tot Magnetiese Mikrogolf | Wat is Magnetron?
'n Magnetron is 'n soort mikrogolfbuis. Voordat ons magnetron en sy verwante onderwerpe bespreek, laat ons sommige van die basiese definisies uitvind.
Mikrogolfbuise: Mikrogolfbuise is toestelle wat mikrogolwe opwek. Hulle is die elektrongewere wat lineêre straalbuise produseer.
Nou word die definisie van Magnetron gegee as -
Magnetron: Magnetron is 'n tipe vakuumbuis wat seine van die mikrogolffrekwensiereeks genereer, met behulp van interaksies van 'n magnetiese veld en elektronstrale.
Magnetronbuis verbruik hoë krag, en die frekwensie daarvan hang af van die fisiese dimensie van die buise se holtes. Daar is 'n primêre verskil tussen 'n Magnetron en ander tipes mikrogolfbuise. 'n Magnetron werk net as 'n ossillator maar nie 'n versterker nie, maar a klystron ('n Mikrogolfbuis) kan as 'n versterker en as 'n ossillator werk.
'n Kort geskiedenis van Magnetron Mikrogolf
Die Siemens Corporation het die heel eerste magnetron in die jaar 1910 ontwikkel met die leiding van wetenskaplike Hans Gerdien. Die Switserse fisikus Heinrich Greinacher vind die idee van elektrone se beweging in die gekruisde elektriese en magnetiese veld uit uit sy eie mislukte eksperimente van berekening van die massa van elektrone. Hy het die wiskundige model rondom die jaar 1912 ontwikkel.
In die Verenigde State het Albert Hull begin werk om elektrone se bewegings te beheer deur 'n magnetiese veld eerder as om die konvensionele elektrostatiese veld te gebruik. Die eksperiment is begin om die patent van 'triode' van Western's Electric te omseil.
Hull het 'n toestel amper soos 'n Magnetron ontwikkel, maar dit was nie van plan om seine van mikrogolffrekwensies te genereer nie. Die Tsjeggiese fisikus August Žáček en die Duitse fisikus Erich Habann het onafhanklik ontdek dat Magnetron seine kan genereer met frekwensies van mikrogolfreeks.
Die uitvinding en toenemende gewildheid van RADAR het die vraag na toestelle verhoog wat mikrogolf op korter golflengtes kan produseer.
In die jaar 1940 het sir John Randall en Harry Boot van die Universiteit van Birmingham 'n werkende prototipe van 'n holte-magnetron ontwikkel. In die begin het die toestel ongeveer 400 watt krag gelewer. Verdere ontwikkeling soos waterverkoeling en verskeie ander verbeterings het die geproduseerde krag van 400 W tot 1 kW verhoog en daarna tot 25 kW.
Daar was 'n probleem wat verband hou met die frekwensie-onstabiliteit in die magnetron wat deur Britse wetenskaplikes ontwikkel is. In 1941 het James Sayers daardie probleem opgelos.
Toepassings van Magnetron
'n Magnetron is 'n voordelige toestel, het verskeie toepassings in verskillende velde. Kom ons bespreek sommige van hulle.
- Magnetrone in radar: Die gebruik van Magnetron vir 'n radar wat gebruik word om kort pulse van hoë-krag mikrogolf frekwensies te genereer. 'n Magnetron se golfleier is met enige van die antennas binne 'n Radar geheg.
- Daar is verskeie faktore van Magnetron wat kompleksiteit aan die Radar veroorsaak. Een daarvan is die probleem wat verband hou met die frekwensie-onstabiliteit. Hierdie faktor genereer die probleem van frekwensieverskuiwings.
- Die tweede kenmerke is dat 'n magnetron seine produseer met die krag van breër bandwydte. Dus, die ontvanger moet 'n breër bandwydte hê om dit te aanvaar. Nou, met 'n groter bandwydte, ontvang die ontvanger ook 'n soort geraas wat nie verlang word nie.
- Magnetron Verhitting | Magnetron mikrogolfoonde: Magnetrone word gebruik om mikrogolwe op te wek wat verder vir verhitting gebruik word. Binne 'n mikrogolfoond produseer die magnetron eers die mikrogolfseine. Dan die golfleier stuur die seine na 'n RF deursigtige poort na die voedselkamer. Die kamer het 'n vaste afmeting, en ook naby die magnetron. Daarom word staande golfpatrone ewekansig deur die wentelmotor, wat die kos in die kamer laat draai, ewekansig.
- Magnetron beligting: Daar is baie toestelle beskikbaar wat verlig met die Magnetron-opwekking. Toestelle soos die swaellamp is 'n uitstekende voorbeeld van sulke lig. Binne die toestelle genereer magnetron die mikrogolfveld, wat deur 'n golfleier uitgevoer word. Dan word die sein deur die liguitstralende holte gestuur. Hierdie tipe toestelle is kompleks. Deesdae word hulle nie gebruik in plaas van meer oppervlakkige elemente soos Gallium Nitride (GaN), of HEMTs word gebruik nie.
Konstruksie van Magnetron
In hierdie afdeling sal ons die fisiese konstruksie en komponente van 'n Magnetron bespreek.
Die magnetron word as 'n diode gegroepeer soos dit op die rooster ontplooi word. Die anode van die magnetron is in 'n silindriese blok gesit wat uit koper bestaan. Daar is filamente met filament lood en die katode in die middel van die buis—die filament-loode help om die katode en filament daarmee in die middel vas te hou. Die katode bestaan uit hoë-emissie materiaal, en dit word verhit vir die operasie.
Die buis het 8 tot 20 resonante holtes wat silindriese gate rondom sy omtrek is. Die interne struktuur word in verskeie dele verdeel: die aantal holtes wat in die buis teenwoordig is. Die verdeling van die buis word gedoen deur die nou gleuwe wat die holtes met die middel verbind.
Elke holte funksioneer soos 'n parallelle resonante stroombaan waar die anode koperblok se ver-wand as 'n induktor werk. Die waaierpuntgebied word as die kapasitor beskou. Nou is die resonansiefrekwensie van die stroombaan afhanklik van die fisiese afmetings van die resonatorkring.
Dit is duidelik dat as 'n resonante holte begin ossilleer, dit ander resonante holtes prikkel en hulle begin ook ossillasie. Maar daar is een eienskap wat elke holte volg. As 'n holte begin ossilleer, begin die volgende holte ossillasie met 180 grade vertraging in fase. Dit geld vir elke holte. Nou skep die reeks ossillasie 'n stadige golfstruktuur wat selfstandig is. Daarom staan hierdie tipe Magnetron-konstruksie ook bekend as "Multi-Cavity Travelling Wave Magnetron".
Die katode verskaf die elektrone wat nodig is vir die energie-oordragmeganisme. Soos vroeër genoem, is die katode in die middel van die buis, verder opgestel deur die filamentleidings. Daar is 'n spesifieke oop spasie tussen die katode en anode wat in stand gehou moet word; anders sal dit wanfunksie aan die toestel veroorsaak.
Daar is vier tipes holte rangskikking beskikbaar. Hulle is -
- Slot-tipe
- Waan-tipe
- Soort opkomende son
- Gat en gleuf tipe
Bediening van 'n Magnetron Mikrogolf
Magnetron gaan onder sekere fases om seine van mikrogolffrekwensiereekse te genereer. Die fases word hieronder gelys.
- Fase 1: Elektronstraalgenerering en versnelling
- Fase 2: Snelheidsbeheer en veranderinge van die elektronstraal
- Fase 3: Generasie van "Space Charge Wheel"
- Fase 4: Transformasie van energie
Alhoewel die naam van die fases aanduidend genoeg is om ons die voorvalle te laat bespreek, vind dit in elke fase plaas.
Fase 1: Elektronstraalgenerering en versnelling
Die katode binne die holte het die negatiewe polariteit van die spanning. Die anode word in 'n radiale rigting vanaf die katode gehou. Nou veroorsaak indirekte verhitting van katode die vloei van elektron na die anode. Ten tyde van generasie is daar geen magnetiese veld in die holte teenwoordig nie. Maar na die opwekking van die elektron, buig 'n swak magnetiese veld die pad van die elektrone. Die pad van die elektron kry 'n skerp buiging as die sterkte van die magneetveld verder toeneem. Nou, as die snelheid van die elektrone verhoog word, word die buiging weer skerper.
Fase 2: Snelheidsbeheer en veranderinge van elektronstraal
Hierdie fase vind binne die wisselstroomveld van die holte plaas. Die AC-veld is vanaf aangrensende anodesegmente na die katodegebied geleë. Hierdie veld versnel die vloei van die elektronstraal, wat na die anodesegmente vloei. Die elektrone wat na die segmente vloei, word vertraag.
Fase 3: Generasie van "Space Charge Wheel"
Die vloei van elektrone in twee verskillende rigtings met afsonderlike snelhede veroorsaak 'n beweging bekend as "ruimteladingwiel". Dit help om die elektrone se konsentrasie te verhoog, wat verder genoeg krag lewer vir die radiofrekwensie-ossillasies.
Fase 4: Transformasie van energie
Nou, na die opwekking van die elektronstraal en sy versnelling, verkry die veld energie. Die elektrone versprei ook 'n bietjie energie na die veld. Terwyl hulle vanaf katode beweeg, versprei elektrone energie by elke holte waardeur dit gaan. Verlies in energie veroorsaak 'n afname in spoed en uiteindelik vertraging. Nou, dit gebeur verskeie kere. Die vrygestelde energie word doeltreffend gebruik, en tot 80% doeltreffendheid word bereik.
Gesondheidsverwante bekommernisse van Magnetron Mikrogolf
'n Magnetron-mikrogolf produseer mikrogolfseine wat probleme met menslike liggame kan veroorsaak. Sommige magnetrone bestaan uit torium in hul filament, wat 'n radioaktiewe element is en nie goed vir mense is nie. Elemente soos berilliumoksiede en isoleerders wat met keramiek gemaak word, is ook gevaarlik as hulle fyngedruk en ingeasem word. Dit kan die longe beïnvloed.
Daar is ook kanse op skade as gevolg van oorverhitting van magnetron-mikrogolfoonde. Magnetrone vereis hoë spanningskrag voorrade. Daar is dus ook 'n kans op elektriese gevare.
