Apa yang menyebabkan hilangnya daya seumur hidup dari magnetron?

Kekuatan magnetron menurun seiring waktu$^1$. Meskipun tidak terlihat pada sebagian besar aplikasi konsumen (Masa pakai 2000 jam akan bertahan lebih dari 20 tahun jika perangkat digunakan hanya 15 menit sehari), ini merupakan masalah dalam situasi industri.

Apa yang menyebabkan hilangnya kekuatan ini? Yang terbaik yang dapat saya temukan adalah "degradasi katoda" tetapi saya masih tidak mengerti apa artinya ini (mekanisme apa yang sebenarnya terjadi untuk 'menurunkan' katoda?) Dan jika ini benar-benar satu-satunya penyebab kerugian.

Saya akrab dengan perangkat semikonduktor, dan dalam kasus-kasus penurunan kinerja dapat dikaitkan dengan faktor-faktor seperti migrasi-elektron, injeksi hot-carrier, difusi dopan dari waktu ke waktu, dll ... Tapi magnetron sepertinya menjadi sangat ' konstruksi mekanik 'sederhana' ', dan besar sehubungan dengan semikonduktor, maka saya tidak dapat membayangkan efek yang menyebabkan masalah di sini ...

$^1$Majalah Leaders in Microwaves, Microwaves & RF, 2018, halaman 13-14

Magnetron adalah "tabung vakum".
Satu batasan pada masa pakai tabung vakum adalah emisivitas katoda - kemampuan untuk menyediakan elektron bagi 'tabung' untuk 'memodulasi'. Mekanisme peluruhan bisa rumit tetapi perkiraan pertama berkaitan dengan ketersediaan bahan yang membebaskan elektron dan aksi gas jejak pada permukaan katoda. [Bahan ini biasanya tidak "habis" selama masa pakai tabung tetapi kemanjurannya mungkin menurun].

Wikipedia - Hot Cathode Termasuk:

• Untuk meningkatkan emisi elektron, katoda biasanya diperlakukan dengan bahan kimia, senyawa logam dengan fungsi kerja rendah. Ini membentuk lapisan logam pada permukaan yang memancarkan lebih banyak elektron. Katoda yang dirawat membutuhkan area permukaan yang lebih sedikit, suhu yang lebih rendah dan daya yang lebih kecil untuk memasok arus katoda yang sama. Filamen tungsten thoriated yang tidak diolah yang digunakan dalam tabung hampa awal (disebut "emitter cerah") harus dipanaskan hingga 2500 ° F (1400 ° C), putih-panas, untuk menghasilkan emisi termionik yang cukup untuk digunakan, sementara katoda berlapis modern menghasilkan jauh lebih banyak elektron pada suhu tertentu, sehingga mereka hanya harus dipanaskan hingga 800-1100 ° F (425-600 ° C).

Terkait:

Dua jawaban terkait EE SE

di sini dan di sini

Saya mendapat satu kemungkinan alasan dari artikel ini :

"Setiap katoda magnetron memiliki lapisan khusus untuk meningkatkan kinerja. Seiring waktu bahan ini dikonsumsi selama operasi normal."

Meskipun artikel itu berkaitan dengan magnetron untuk radar, saya pikir itu masih berlaku karena prinsip operasinya sama.

Disebutkan juga bahwa daya RF yang dipantulkan kembali ke magnetron memiliki efek yang merugikan. Dalam oven microwave banyak pantulan terjadi karena tidak semua gelombang diserap oleh apa pun yang Anda coba panaskan.

Bacaan yang lebih menarik dapat ditemukan di sini :

"Kehidupan khas tabung magnetron adalah sekitar 2000 jam operasi. Beberapa faktor yang dapat mengurangi usia magnetron adalah: 1) operasi tanpa beban, 2) beroperasi dengan terlalu banyak logam di rongga memasak, 3) tegangan saluran secara konsisten terlalu rendah atau terlalu tinggi, 4) pentahapan yang tidak tepat, ... 6) operasi terus-menerus pada batas atas dari toleransi panasnya karena sirkulasi udara yang tidak memadai, 7) halangan dalam panduan gelombang, 8) operasi pengaduk gagal. "

(Saya menghapus beberapa faktor yang tidak secara langsung berdampak pada masa pakai tabung magnetron).