마그네트론

마그네트론

1. 전자부품
   1. 전자레인지
      1. 마그네트론 - 이 페이지
         1. 마그네트론용 노이즈필터
   2. 진공관
2. 마그네트론(magnetron)
   1. magnetron = "magnet" + "electron"
   2. 위키페디아 Cavity magnetron https://en.wikipedia.org/wiki/Cavity_magnetron
   3. 설명
      1. 진공관의 일종이다.
      2. 2차세계대전이 끝날 무렵에 거의 연합군이 사용하던 거의 모든 레이다는 마그네트론을 기반으로 동작했다.
         1. 1939-1941년 영국 개발 과정에 대한 IEEE 구리명판: https://ethw.org/Milestones:Development_of_the_Cavity_Magnetron,_1939-1941
         2. 큰 다이폴 안테나를 사용하면 항공기에 설치하기에 불리했다.
      3. 공동의 크기가 공진주파수를 결정한다.
      4. 직류전압에서 신호만 생성시키는 발진기 역할만 한다.
         1. 양극(anode)인 큰 직경의 캐비티 중심에 위치하는 캐소드(cathode)에는 4000Vdc가 필요하다.
         2. 이 사이 air gap에서 방전이 일어난다.
         3. 트랜스로 승압된 2000VAC를 C와 다이오드로 이루어진 전압체배기(voltage doubler)회로인 Villard circuit로 4000Vdc를 만든다.
            1. AC 파형의 -피크값을 다이오드에 의해 0으로 만들어, 전체 전압은 0V에서 2Vpk를 만든다.
            2. 평활하지 않기 때문에 리플값 또한 2Vpk(즉, 4000V)가 된다.
            3. 전자레인지 회로에서는 AC 싸이클에서 절반은 충전에 사용되고, 절반은 방전(이 때만 마이크로파가 발생된다.)에 사용하다.
      5. 캐비티 내에 자기장 형성을 위해 링모양을 갖는 영구자석이 두 개 사용된다.
         1. 전자가 접지를 향해 방사선 형태로 나아가는데, 이 때 영구자석의 수직 자계에 직선경로가 선풍기 날개처럼 휘어 나간다.
         2. 휘어 나가면서 캐비티 사이를 빠르게 지나갈 때, 마치 호르라기 원리처럼 공진이 발생된다.
      6. 상당히 효율적이다. 1100W 입력에서 700W의 주파수 전력을 생성한다. 65% 효율을 보인다.
         1. 35% 전력은 열로 소모되므로, 양극(캐비티가 여러개 있는)은 방열핀(cooling fins)으로 방열시킨다.
      7. 필라멘트 재료는 텅스텐에 소량의 (방사선 물질인) 토륨이 섞인 합금 와이어이다.(????????)
         1. 이산화토륨(ThO2)의 녹는점은 3300'C로 모든 산화물중에서 녹는점이 가장 높다.
         2. 고온에서 기계적 특성이 우수하고, 열전자 방출을 촉진시킨다.
         3. 열전자 방출 용도로 가격이 싸서 많이 사용되지만,방사선원소이므로 비방사선 재료인 세륨,란탄,지르코늄으로 대체되고 있다.
         4. 공기중에서 필라멘트가 잘게 부수어지고 흡입해야 건강에 문제가 된다.
   4. 유튜브
      1. https://www.youtube.com/watch?v=bUsS5KUMLvw
      2. https://www.youtube.com/watch?v=42UF_kED34Q
   5. 기타
      1. 마그네트론에는 DC 고압뿐만 아니라 전자 방출용 필라멘트 히터에 사용되는 3.3V도 필요하다.
      2. 자세한 발진 원리 설명 https://www.lesics.com/how-magnetrons-change-the-world.html
3. 발견
   1. 삼성 RE-252 전자레인지
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        오른쪽에서 바람이 들어와 마그네트론 식히고 백열등을 식힌 후 오븐 내부로 들어감

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        shaded pole 모터 냉각팬

   2. LG MW-201EL 전자레인지
      1. 위험 Danger: High Voltage, Microwave Radiation
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   3. 러빙홈 MWG-11705T 전자레인지
      1. 본체에 붙어 있는 상태에서 관찰
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           Galanz M24FB-610A 마그네트론

      2. 안쪽에서 본 방출구멍 및 송신안테나
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      3. 본체에 장착 방법
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      4. 실드 가스켓
         1. 금도금 철사를 Knitted fabrics(편직물, 실로 엮어 고리형태로 연결하여 만든다. 유연하고 신축성이 있는 직물이다.)상태로 만들었다.
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              금색 실드 가스켓

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         2. LED링 조명, 모델 Mechanic LS720+에서
            1. 편광 광학필터를 사용하여
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                 회전시켜 반사광을 억제하고 촬영

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                 반사광이 있을 때

      5. 마그네트론 외관
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           방열판 핀 양쪽으로 토로이달 영구자석이 있다.

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           전자기파 출구(=안테나)

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           금색 실드 가스켓

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           넓은 핀(fin) 금속 방열판

      6. 마그네트론용 노이즈필터 문서에서 자세히 분석
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           고압트랜스와 연결

      7. 출력 모노폴 안테나
         1. 모노폴 안테나이므로 파장의 1/4 길이를 갖는다. 2.45GHz이므로 약 30mm를 갖는다.
         2. 구멍이 있는 이유는 캡 조립성을 높이기 위해서라고 함. http://superkuh.com/blog/2019-10-26-1.html
         3. 사진
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      8. 마그네트론 구조
         1. 분홍 세라믹은 크롬을 첨가해 분홍색을 띠는 알루미나 재질이다.
         2. 영구자석. 방향이 N-S인 자석과 N-S 자석이 꼽혀 원기둥형태의 평행 자속을 형성시킨다.
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              토로이달 자석이 깨지면 서로 밀어낸다. (그러므로 쉽게 깨진다.)

         3. 방열판을 빼내면
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              마그네트론 진공관 및 넓은 핀(fin) 금속 방열판

      9. 분해
         1. 모노폴 안테나 치수. 2.45GHz의 1/4파장은 공기중에서 3cm이다.
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         2. 모노폴 안테나 캡 내부
            1. 캡은 안테나 방사체 역할을 하면서 그냥 꼽혀 있다.
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            2. 허메틱실링 부위를 분해하면
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                 알루미나 링을 깨드린 후

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                 접지면에서 약 3cm 높이이므로 2.45GHz 모노폴 안테나이다.

         3. 구조 및 재료
            1. LT메탈, 회사 홈 페이지 https://www.ltmetal.co.kr/kr/
               1. 1974년 일본 다나까귀금속공업과 합작하여 희성금속공업주식회사 이름으로 설립.
               2. 2019년 LT메탈로 상호변경
            2. LT메탈의 링크, https://www.ltmetal.co.kr/en/2_product/sub6_3_1.html
         4. 히터 필라멘트, 토륨-텅스텐 합금 필라멘트로 만들었다고 한다. 순수 텅스텐 필라멘트에 비해 낮은 온도에서 열전자 방출이 잘된다.
            1. 구조
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                 외부 단자와 센터 리드(center lead)는 (유연하게) 서로 분리되어 연결되었다. 허메틱 실링되는 아래쪽 판을 down end shield라고 한다.

            2. 히터 코일 구조. 색깔이 있는 가루 물질은 아마 고온에서 탄화되어 결정립이 성장하여 취성 파괴되어 표면이 쪼개진 형태로 추정된다.
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                 이 코일이 방사선 물질이다.

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            3. upper end shield, 필라멘트를 이루는 center lead의 끝단부와 spot용접되어있다. 몰리브덴 재질
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         5. 공진 캐비티(resonant cavity)
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         6. 모노폴 안테나이 공진 캐비티와 연결되는 급전 부위
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