Discussiepunten: Magnetron Magnetron
- Inleiding tot Magnetron Magnetron
- Een korte geschiedenis van Magnetron Magnetron
- Toepassingen van Magnetron
- Bouw van Magnetron
- Operatie in een Magnetron
- Gezondheidsgerelateerde zorgen van Magnetrons
Inleiding tot magnetische magnetron | Wat is Magnetron?
Een magnetron is een soort microgolfbuis. Laten we, voordat we magnetron en de gerelateerde onderwerpen bespreken, enkele basisdefinities opzoeken.
Magnetronbuizen: Microgolfbuizen zijn apparaten die microgolven genereren. Het zijn de elektronenkanonnen die lineaire straalbuizen produceren.
Nu wordt de definitie van Magnetron gegeven als -
magnetron: Magnetron is een type vacuümbuis dat signalen van het microgolffrequentiebereik genereert met behulp van interacties van een magnetisch veld en elektronenbundels.
Magnetronbuis verbruikt veel vermogen en de frequentie ervan hangt af van de fysieke afmeting van de holtes van de buizen. Er is een belangrijk verschil tussen een Magnetron en andere soorten magnetronbuizen. Een magnetron werkt alleen als een oscillator maar niet als een versterker, maar als een Klystron (een magnetronbuis) kan als versterker en als oscillator werken.
Een korte geschiedenis van Magnetron Magnetron
De Siemens Corporation ontwikkelde de allereerste magnetron in het jaar 1910 onder begeleiding van wetenschapper Hans Gerdien. De Zwitserse natuurkundige Heinrich Greinacher ontdekt het idee van de beweging van elektronen in het gekruiste elektrische en magnetische veld door zijn eigen mislukte experimenten met het berekenen van de massa van elektronen. Hij ontwikkelde het wiskundige model rond het jaar 1912.
In de Verenigde Staten begon Albert Hull te werken aan het controleren van de bewegingen van elektronen met behulp van een magnetisch veld in plaats van het conventionele elektrostatische veld. Het experiment werd gestart om het patent van 'triode' van Western's Electric te omzeilen.
Hull ontwikkelde een apparaat dat bijna op een Magnetron lijkt, maar het was niet de bedoeling om signalen van microgolffrequenties op te wekken. De Tsjechische natuurkundige August Žáček en de Duitse natuurkundige Erich Habann ontdekten onafhankelijk van elkaar dat Magnetron signalen kon genereren met frequenties in het microgolfbereik.
De uitvinding en de toegenomen populariteit van RADAR deden de vraag toenemen naar apparaten die microgolven op kortere golflengten kunnen produceren.
In het jaar 1940 ontwikkelden Sir John Randall en Harry Boot van de Universiteit van Birmingham een werkend prototype van een holtemagnetron. In het begin produceerde het apparaat ongeveer 400 Watt aan vermogen. Verdere ontwikkeling, zoals waterkoeling en verschillende andere verbeteringen, verhoogde het geproduceerde vermogen van 400 W naar 1 kW en vervolgens tot 25 kW.
Er was een probleem met betrekking tot de frequentie-instabiliteit in de magnetron, ontwikkeld door Britse wetenschappers. In 1941 loste James Sayers dat probleem op.
Toepassingen van Magnetron
Een magnetron is een nuttig apparaat, heeft verschillende toepassingen op verschillende gebieden. Laten we er een paar bespreken.
- Magnetrons in radar: Het gebruik van Magnetron voor een radar die wordt gebruikt om korte pulsen van krachtige microgolffrequenties te genereren. De golfgeleider van een magnetron is bevestigd met een van de antennes in een radar.
- Er zijn verschillende factoren van Magnetron die de radar ingewikkeld maken. Een daarvan is het probleem dat verband houdt met de frequentie-instabiliteit. Deze factor genereert het probleem van frequentieverschuivingen.
- De tweede kenmerken zijn dat een magnetron signalen produceert met de kracht van een grotere bandbreedte. De ontvanger moet dus een grotere bandbreedte hebben om ze te accepteren. Nu de ontvanger een grotere bandbreedte heeft, ontvangt hij ook een soort ruis die niet gewenst is.
- Magnetron Verwarming | Magnetron magnetrons: Magnetrons worden gebruikt om microgolven te genereren die verder worden gebruikt voor verwarming. In een magnetronoven produceert de magnetron eerst de microgolfsignalen. Dan de golfgeleider verzendt de signalen naar een RF-transparante poort in de voedselkamer. De kamer heeft een vaste afmeting en ligt ook dicht bij de magnetron. Dat is de reden waarom staande golfpatronen willekeurig worden gemaakt door de draaiende motor, die het voedsel in de kamer roteert.
- Magnetron-verlichting: Er zijn tal van apparaten beschikbaar die oplichten met behulp van de Magnetron-excitatie. Apparaten zoals de zwavellamp zijn een goed voorbeeld van dergelijk licht. Binnenin de apparaten wekt magnetron het microgolfveld op, dat wordt uitgevoerd door een golfgeleider. Vervolgens wordt het signaal door de lichtgevende holte geleid. Dit soort apparaten is complex. Tegenwoordig worden ze niet meer gebruikt in plaats van meer oppervlakkige elementen zoals Gallium Nitride (GaN) of HEMT's.
Bouw van Magnetron
In deze sectie bespreken we de fysieke constructie en componenten van een Magnetron.
De magnetron is gegroepeerd als een diode terwijl deze op het rooster wordt geplaatst. De anode van de magnetron is geplaatst in een cilindervormig blok dat is gemaakt van koper. Er zijn filamenten met gloeidraad en de kathode in het midden van de buis - de filamenten-leads helpen de kathode en het filament eraan vast te houden in het midden. De kathode is gemaakt van materiaal met een hoge emissie en wordt voor de werking verwarmd.
De buis heeft 8 tot 20 resonantieholtes die rond zijn omtrek cilindrische gaten zijn. De interne structuur is opgedeeld in verschillende delen: het aantal holtes dat in de buis aanwezig is. De verdeling van de buis gebeurt door de smalle sleuven die de holtes met het midden verbinden.
Elke holte functioneert als een parallel resonantiecircuit waar de verre muur van het anodekoperblok als een inductor werkt. Het puntgebied van de schoep wordt beschouwd als de condensator. Nu is de resonantiefrequentie van het circuit afhankelijk van de fysieke afmetingen van het resonatorcircuit.
Het is duidelijk dat als een resonantieholte begint te trillen, het andere resonantieholtes prikkelt en ook deze gaat trillen. Maar er is één eigenschap die elke holte volgt. Als een holte begint te trillen, begint de volgende holte te trillen met een vertraging van 180 graden in fase. Dit geldt voor elke holte. Nu creëert de reeks oscillaties een langzame golfstructuur die op zichzelf staat. Daarom wordt dit type Magnetron-constructie ook wel "Multi-Cavity Travelling Wave Magnetron" genoemd.
De kathode levert de elektronen die nodig zijn voor het energieoverdrachtsmechanisme. Zoals eerder vermeld, bevindt de kathode zich in het midden van de buis, verder opgezet door de gloeidraden. Er is een bijzondere open ruimte tussen de kathode en de anode die moet worden gehandhaafd; anders zal het een storing in het apparaat veroorzaken.
Er zijn vier soorten caviteitsopstellingen beschikbaar. Zij zijn -
- Slot-type
- Schoep-type
- Type rijzende zon
- Type gat en sleuf
Werking van een Magnetron Magnetron
Magnetron ondergaat een aantal fasen om signalen van microgolffrequentiebereiken te genereren. De fasen zijn hieronder opgesomd.
- Fase 1: Genereren en versnellen van elektronenbundels
- Fase 2: Snelheidsregeling en veranderingen van de elektronenbundel
- Fase 3: Generatie van "Space Charge Wheel"
- Fase 4: Transformatie van energie
Hoewel de naam van de fasen indicatief is om de incidenten te bespreken, doen ze zich in elke fase voor.
Fase 1: Genereren en versnellen van elektronenbundels
De kathode in de holte heeft de negatieve polariteit van de spanning. De anode wordt vanaf de kathode in radiale richting gehouden. Nu veroorzaakt indirecte verwarming van de kathode de stroom van elektronen naar de anode. Op het moment van opwekking is er geen magnetisch veld aanwezig in de holte. Maar na het genereren van het elektron buigt een zwak magnetisch veld het pad van de elektronen. De baan van het elektron krijgt een scherpe bocht als de sterkte van het magnetische veld verder toeneemt. Als de snelheid van de elektronen nu toeneemt, wordt de bocht weer scherper.
Fase 2: Snelheidsregeling en veranderingen van de elektronenbundel
Deze fase vindt plaats in het wisselstroomveld van de holte. Het wisselstroomveld bevindt zich vanaf aangrenzende anodesegmenten tot het kathodegebied. Dit veld versnelt de stroom van de elektronenbundel, die naar de anodesegmenten stroomt. De elektronen die naar de segmenten stromen, worden vertraagd.
Fase 3: generatie van "Space Charge Wheel"
De elektronenstromen in twee verschillende richtingen met verschillende snelheden veroorzaken een beweging die bekend staat als "ruimteladingswiel". Dit helpt de concentratie van de elektronen te verhogen, wat verder voldoende vermogen levert voor de radiofrequente oscillaties.
Fase 4: Transformatie van energie
Nu, na het genereren van de elektronenbundel en zijn versnelling, verkrijgt het veld energieën. De elektronen geven ook wat energie af aan het veld. Tijdens het reizen van kathode geeft elektronen energie af aan elke holte die het passeert. Verlies aan energie veroorzaakt een afname van de snelheid en uiteindelijk een vertraging. Dit gebeurt nu meerdere keren. De vrijkomende energie wordt efficiënt gebruikt, en tot 80% efficiëntie wordt bereikt.
Gezondheidsgerelateerde zorgen van Magnetron Microwave
Een magnetron-microgolf produceert microgolfsignalen die problemen kunnen veroorzaken voor het menselijk lichaam. Sommige magnetrons bevatten thorium in hun gloeidraad, wat een radioactief element is en niet goed voor de mens. Elementen zoals berylliumoxiden en isolatoren gemaakt van keramiek zijn ook gevaarlijk als ze worden geplet en ingeademd. Dit kan de longen aantasten.
Er is ook kans op schade door oververhitting van magnetron-microgolfovens. Magnetrons vereisen hoge spanningsvermogen benodigdheden. Er is dus ook een kans op elektrische gevaren.
Hallo, ik ben Sudipta Roy. Ik heb B. Tech in elektronica gedaan. Ik ben een elektronica-liefhebber en houd mij momenteel bezig met elektronica en communicatie. Ik heb een grote interesse in het verkennen van moderne technologieën zoals AI en Machine Learning. Mijn geschriften zijn gewijd aan het verstrekken van nauwkeurige en bijgewerkte gegevens aan alle leerlingen. Iemand helpen bij het opdoen van kennis geeft mij enorm veel plezier.
Laten we verbinding maken via LinkedIn –
Hallo medelezer,
We zijn een klein team bij Techiescience, dat hard werkt tussen de grote spelers. Als je het leuk vindt wat je ziet, deel dan onze inhoud op sociale media. Uw steun maakt een groot verschil. Bedankt!