XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Магнетроны могут работать на различных частотах от 0,5 до 100 ГГц, с мощностями от нескольких Вт до десятков кВт в непрерывном режиме, и от 10 Вт до 5 МВт в импульсном режиме при длительностях импульсов главным образом от долей до десятков микросекунд.Магнетроны обладают высоким КПД (до 80 %).

На рис.1 приведен магнетрон марки М24FA410A который используется в бытовой технике- микроволновых печах. Где 1.Медный колпачок является излучающей антенной.2.Изолятор.3.Оплётка.4.Фланец крепления.5.Кольцевые постоянные магниты.6.Корпус.7.Радиатор охлаждения. 8. Разъём питания. 9,10,11, элементы находятся в нижней части корпуса и закрыты крышкой 12.

Рис.1.Магнитрон.1.Излучатель.2.Изолятор.3.Оплётка.4.Фланец крепления.5.Магниты.6.Корпус.7.Радиатор охлаждения.8.Разьём питания.

9. Фильтр.10.Ферритовый стержень.11.Катушка. 12.Крышка.

Магнетрон располагается на волноводе открытый конец которого связан с резонаторной камерой микроволновой печи. Схематично это можно представить на рис.2 а, б, где 1 резонаторная камера, 2 отрезок волновода с установленным магнетроном 3, 4 - разрядный промежуток. Выход в резонаторную камеру перекрыт диэлектрической пластиной прозрачной для электромагнитных волн. Длину волны λ можно определить, замерив размер широкой стенки волновода, она будет равна λ =2а, где а - размер широкой стенки волновода.

Рис.2.Схема установки магнетрона.

Для питания магнетрона используется высоковольтный блок питания в зависимости от типа магнетрона и его мощности. В нашем случае мощность магнетрона 700ватт, напряжение питания порядка 2,0 кV.

Для исследования волновых характеристик излучения магнетрона воспользуемся жидкокристаллическим детектором с мезофазой 40-45^оС.[2].

Опыт 1. Установим жидкокристаллический детектор перпендикулярно падающей волны, на выходе волны из волновода в резонатор. Время экспозиции порядка 7с.

Рис.3.Термограмма электромагнитной волны на выходе из волновода.

Каждая изотерма характеризуется температурой- наибольшая температура 45^оС это тёмно-синий цвет, наименьшая 40^оС –красный цвет.

Из термограммы следует, что наибольшей энергетической составляющей обладает центральная область волновода.

Повернув плоскость детектора на 90 градусов так чтобы электрический вектор Е волны был параллелен плоскости детектора снимем распределение волны в резонаторной камере печи. Для этого используем два детектора. Располагая их согласно рис.4.

Рис.4.Термограмма распределения электромагнитного излучения в камере СВЧ-печи.

Полученная термограмма характерна для стоячей волны, где черные области- минимум энергии, синие области- максимум энергии.

Таким образом, предложенная методика позволяет визуализировать электромагнитное излучение и его распределение в микроволновой печи.

Литература.

1.TheMagnetron. Bournemouth University (1995-2009). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 23 августа 2009.

2. Москвитина А, Оглоблин Г.В. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СВЧ – ПЕЧИ // Научный электронный архив.
URL: http://econf.rae.ru/article/8102 (дата обращения: 06.02.2020).