Magnetroni on laite, joka käyttää magneettikentän ohjaaman elektronivirran vuorovaikutusta kuparin sisällä olevien onteloiden kanssa tuottamaan mikroaaltosäteilyä. Säteilyn taajuusalue riippuu ontelojen koosta. Laitteita käytetään tutka- ja mikroaaltouunissa, joissa säteily saa ruoan molekyylit – erityisesti vesimolekyylit – värähtelemään, mikä johtaa nopeaseen lämpötilan nousuun, joka riittää ruoan kypsentämiseen.
Miten se toimii
Magnetroni koostuu lyhyestä kuparisylinteristä, jossa on useita onteloita, jotka avautuvat metallikatodin sisältävään keskityhjiökammioon. Kestomagneetti tarjoaa magneettikentän, joka kulkee yhdensuuntaisesti sylinterin akselin kanssa. Katodi kuumenee suurjännitteisellä tasavirralla, jolloin se tuottaa elektroneja, jotka virtaavat ulos sylinterin seinää kohti, suorassa kulmassa magneettikenttään nähden. Kenttä ohjaa elektronit kaareviin reitteihin aiheuttaen niiden muodostavan pyöreitä virtoja onteloissa. Nämä virrat tuottavat mikroaaltosäteilyä taajuuksilla, jotka liittyvät onteloiden kokoon.
Mikroaallot on sitten suunnattava sinne, missä niitä tarvitaan. Tämä saavutetaan metallirakenteella, joka tunnetaan aaltoputkena, jota pitkin aallot kulkevat. Se yleensä ulottuu rungon ulkopuolelle yhdestä ontelosta, kaappaamalla mikroaaltoja ja ohjaamalla niitä koko pituudeltaan. Jos kyseessä on tutka, jota käytetään magnetronissa, aaltojohdin kytkeytyy antenniin, joka lähettää aallot. Mikroaaltouunissa se ohjaa aallot uunikammioon, jotta niitä voidaan käyttää ruoanlaittoon.
käytät
Magneetteja käytetään tuottamaan mikroaaltoja tutkalle, koska ne voivat saavuttaa vaaditun tehon. Yksinkertaisen magnetronin haittapuoli on se, että vaikka tuotettujen taajuuksien alue määräytyy onteloiden koon mukaan, vaihtelut tällä alueella johtuvat virran vaihteluista ja lämpötilan muutoksista. Vaikka tämä ei ole ongelma, kun tuotettu energia käytetään lämmitykseen, se vaikuttaa tutkakuvien tarkkuuteen. Tämä voidaan voittaa käyttämällä säädettäviä johtavia materiaaleja, jotka voidaan lisätä onteloihin säteilyn säätämiseksi tarpeen mukaan.
Tunnetuin magnetronien käyttö on mikroaaltouunissa. Nämä ohjaavat aallot pieneen keittokammioon, jossa ruoka voidaan valmistaa hyvin nopeasti. Jotkut ruoan molekyylit ovat polaarisia, mikä tarkoittaa, että niillä on positiivinen varaus toisella puolella ja negatiivinen varaus toisella puolella. Nämä molekyylit, kun niitä pommitetaan sähkömagneettisella säteilyllä mikroaaltoalueella, kohdistuvat aaltojen tuottamiin vaihteleviin sähköisiin ja magneettisiin kenttiin aiheuttaen niiden värähtelyn nopeasti, mikä johtaa nopeaan kuumenemiseen. Yksi tällainen molekyyli on vesi, jota on huomattavina määrinä useimmissa elintarvikkeissa.
Historia
1920-luvulla tunnetun sähköyhtiön työntekijä Albert Hull tutki tyhjiöputkia magnetronia luodessaan. Hull ei kuitenkaan voinut ajatella keksintönsä harvoja käyttötarkoituksia, ja se jäi suurelta osin käyttämättömäksi jonkin aikaa. 1930 -luvun lopulla ja 1940 -luvun alussa kaksi insinööriä Harry Boot ja John Randall päättivät tutkia laitetta tarkemmin. Aiemmat versiot koostuivat katodista ja anodeista lasiputken sisällä, mutta Boot ja Randall käyttivät sen sijaan kuparia, joka on hyvä sähköjohdin, rakentaakseen kotelon, jossa on onkalot, jotka toimivat myös anodina. Tämä johti laitteeseen, joka oli paljon tehokkaampi ja tuotti 400 wattia alle 10 cm: n tilaan.
Kun Boot ja Randall kehittivät vahvempia magnetroniputkia, he havaitsivat, että ne olivat ihanteellisia tutkalle. Toisen maailmansodan aikana Yhdysvaltojen sukellusveneet alkoivat käyttää niitä, mikä mahdollisti tutkalaitteiden havaita vihollisen alukset nopeammin. 1940 -luvun lopulla tohtori Percy Spenser, amerikkalainen insinööri ja keksijä, testasi edelleen laboratoriossaan magnetroniputkien tuotantoa. Hän totesi, että taskussa oleva karkkipatukka oli täysin sulanut, kun hän työskenteli putkien kanssa. Hän päätti sijoittaa muutaman ytimen popcornia koneen lähelle nähdäkseen mitä tapahtuu, ja huomasi, että se sai ytimet ponnahtamaan.
Tohtori Spenser kutsui avustajansa ja kaksi miestä päättivät sijoittaa kokonaisen munan laitteen lähelle. Kun muna räjähti, tohtori Spenser huomasi löytäneensä kiehtovan ruoanlaittomuodon. Spenser auttoi luomaan maailman ensimmäisen mikroaaltouunin vuonna 1947. Alkuperäinen malli painoi yli 700 kg, oli yli 318 metriä pitkä ja maksoi yli 1.5 dollaria.