Если разобрать типичный СВЧ-излучатель, внутри обнаружится анодный блок с резонаторными полостями. Эти полости формируют колебания высокой частоты – обычно 2,45 ГГЦ в бытовых печах. Катод, расположенный в центре, разогревается до 2000°C и испускает электроны, которые ускоряются напряжением 4–5 кВ.
Магнитное поле от кольцевых магнитов закручивает поток электронов в спираль. Двигаясь вдоль анода, они передают энергию резонаторам, генерируя микроволны. КПД такого преобразования достигает 70%, а мощность промышленных моделей превышает 1 кВт.
Конструкция и основные элементы магнетрона
Основу конструкции формирует анодный блок – медный цилиндр с полостями, выполняющими роль резонаторов. Внутри расположен катод, чаще всего подогревного типа, покрытый оксидным слоем для усиления эмиссии электронов. Между анодом и катодом создаётся вакуум, предотвращающий пробой и перегрев.
Ключевые компоненты
1. Анодный блок – содержит 8-20 резонаторных камер, генерирующих СВЧ-колебания. Материал – медь или сплавы с высокой теплопроводностью.
2. Катод – вольфрамовая нить с ториевым или оксидным покрытием, разогреваемая до 800-1100°C.
3. Магнитная система – постоянные кольцевые магниты или электромагниты, создающие поле 0,1-0,3 Тл.
5. Радиаторы – рёбра охлаждения или принудительный обдув для отвода тепла.
Особенности сборки
Точность изготовления резонаторов критична – отклонение размеров свыше 0,01 мм снижает КПД. Катод центрируют с допуском не более 0,05 мм относительно анода. Вакуумная герметизация обеспечивается керамическими изоляторами и бескислородной пайкой.
Как создаются микроволны в СВЧ-печи
Катод внутри вакуумной колбы разогревается до 2000°C, испуская электроны. Анодное кольцо с резонаторами ускоряет их под напряжением 4000 В.
Постоянные магниты создают поперечное поле 0,1 Тл, закручивая электроны в спираль. При прохождении мимо медных полостей резонаторов возникает колебание на частоте 2,45 ГГц.
Медный волновод направляет излучение в камеру печи. Керамическое окно блокирует утечку СВЧ-энергии, пропуская только электромагнитные волны.
Для стабильной генерации требуется охлаждение алюминиевого радиатора. Вентилятор поддерживает температуру корпуса ниже 150°C, предотвращая перегрев.
