磁控管是一种用来产生微波的电真空器件。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下,与高频电磁场发生相互作用,把从恒定电场中获得的能量转变成微波能量,从而达到产生微波的目的。
磁控管的阴极即电子的发射体,采用发射电子能力很强的材料制成。阴极被加热后其表面迅速发射足够的电子。阳极上有几个谐振腔,形成一个复杂的谐振系统。它多采用孔槽式和扇形式,用无氧铜制成,用以接收阴极发射的电子。它们是产生高频振荡的选频谐振回路,谐振频率主要由空腔的尺寸决定。
磁控管正常工作时要求有与电场方向垂直的恒定磁场,其磁感应强度一般为数千高斯。磁场按提供方式有永磁和电磁两大类。永磁系统一般用于小功率管。在阳极与阴极之间加上—定的直流电压,阴极发射的电子受阳极正电位影响而飞向阳极。在与电场垂直的磁场的作用下,电子向着阳极做轮摆运动,形成绕阳极旋转的“电子云”。显然,这是一种有加速度的运动。电子在这样运动时,就会辐射出电磁波(微波)。再通过与谐振腔的相互作用,就能获得稳定的电磁波。
在家用微波炉中,磁控管产生2.4吉赫左右的微波。食物中的极性分子(例如水分子)受微波的作用,以同样的频率剧烈振动,就会产生热量,将食物加热
(本文发表于《科学世界》2013年第6期)
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