Что вызывает потерю мощности в течение срока службы магнетрона?

Мощность магнетрона со временем снижается$^1$, Хотя это не заметно для большинства потребительских приложений (срок службы 2000 часов может длиться более 20 лет, если устройство используется только 15 минут в день), это проблема в промышленных ситуациях.

Что вызывает эту потерю власти? Лучшее, что мне удалось найти, - это «разрушение катода», но я до сих пор не понимаю, что это должно означать (какие механизмы на самом деле «разлагают» катод?) И действительно ли это единственная причина потери.

Я знаком с полупроводниковыми приборами, и в этих случаях снижение производительности может быть связано с такими факторами, как миграция электронов, инжекция горячего носителя, диффузия легирующих примесей во времени и т. Д. Но магнетрон, похоже, очень «простая» механическая конструкция, и большая по отношению к полупроводникам, поэтому я не могу представить себе эти эффекты, вызывающие проблемы здесь ...

$^1$Лидеры в журнале «Микроволновые печи», «Микроволновые печи и РФ», 2018, стр. 13–14.

Магнетрон - это «вакуумная трубка».
Одним из ограничений на срок службы вакуумной трубки является излучательная способность катода - способность подавать электроны для «модуляции» трубки. Механизмы распада могут быть сложными, но первое приближение связано с наличием материалов, которые высвобождают электроны, и воздействием следовых газов на поверхность катода. [Материал обычно не «расходуется» в течение срока службы трубки, но его эффективность может снижаться].

Википедия - Горячий катод включает в себя:

• Чтобы улучшить эмиссию электронов, катоды обычно обрабатывают химическими веществами, соединениями металлов с низкой работой выхода. Они образуют металлический слой на поверхности, который испускает больше электронов. Обработанные катоды требуют меньшей площади поверхности, более низких температур и меньшей мощности для подачи того же катодного тока. Необработанные торированные вольфрамовые нити, используемые в ранних вакуумных трубках (так называемые «яркие излучатели»), должны были быть нагреты до 2500 ° F (1400 ° C), белоснежными, чтобы обеспечить достаточную термоэлектронную эмиссию для использования, в то время как современные катоды с покрытием дают гораздо больше электроны при заданной температуре, поэтому их нужно только нагревать до 800–1100 ° F (425–600 ° C).

Связанные с:

Два связанных ответа SE EE

здесь и здесь

Я получил одну возможную причину из этой статьи :

«Каждый катод магнетрона имеет специальное покрытие для повышения производительности. Со временем этот материал расходуется при нормальной работе».

Хотя эта статья посвящена магнетронам для радаров, я думаю, что она по-прежнему применима, поскольку принцип действия такой же.

Также упоминается, что радиочастотная мощность, отраженная обратно в магнетрон, оказывает вредное воздействие. В микроволновой печи возникает много отражений, поскольку не все волны поглощаются тем, что вы пытаетесь нагреть.

Более интересное чтение можно найти здесь :

«Типичный срок службы магнетронной трубки составляет приблизительно 2000 часов работы. Некоторыми факторами, которые могут уменьшить срок службы магнетрона, являются: 1) работа без нагрузки, 2) работа с слишком большим количеством металла в варочной полости, 3) линейное напряжение постоянно слишком низкий или слишком высокий, 4) неправильная фазировка, ... 6) непрерывная работа на верхнем пределе его теплового сопротивления из-за недостаточной циркуляции воздуха, 7) препятствие в волноводе, 8) отказ работы мешалки ".

(Я убрал некоторые факторы, которые напрямую не влияют на срок службы магнетронной трубки).