Что вызывает потерю мощности в течение срока службы магнетрона?


9

Мощность магнетрона со временем снижается1, 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 ...

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

Ответы:


11

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


Это в некоторой степени напоминает мне о том, что происходит в часах цезия и рубидия, где исходный металл будет медленно израсходован при его абляции во время использования (хотя некоторые люди документировали методы «омоложения» атомных ссылок на основе Rb).
Джорен Ваес

Есть эквивалентные способы «омолодить» или «реактивировать» вакуумные трубки; работать с нитью немного ближе к плавлению (без подачи анода), так что часть тория диффундирует / мигрирует на поверхность. Насколько это эффективно, я не могу сказать
Брайан Драммонд

8

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).


Что касается списка «факторов, которые могут уменьшаться»: большинство из них относятся к отраженной мощности, но мне интересно, как эта отраженная мощность приводит к снижению производительности устройства. Что происходит в материалах, которые переводят высокую отраженную мощность (и я предполагаю, что высокая температура) в более низкую производительность? Абляция катодного материала имеет смысл и дает мне отправную точку.
Джорен Ваес

Да, отраженная мощность в какой-то момент преобразуется в тепло, и это очень вероятно увеличит температуру магнетрона. Это может ускорить старение катода.
Bimpelrekkie

При работе магнетрона катодные молекулы "испаряются". И хотя в работе магнетрона используются только электроны, катод теряет молекулы при его работе. Это приводит к потере покрытия и, следовательно, его эффективности в обеспечении электронов.
Guill
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.