マグネトロンの寿命中に電​​力が失われる原因は何ですか？

マグネトロンのパワーは時間とともに低下します$^1$。ほとんどのコンシューマーアプリケーションでは目立ちませんが（デバイスを1日15分しか使用しない場合、2000時間の寿命は20年以上続くでしょう）、これは産業の状況では問題です。

この停電の原因は何ですか？私が見つけた最高のものは「カソードの劣化」ですが、これが何を意味するのか（実際にはどのメカニズムがカソードを「劣化」させているのですか？）、そしてこれが本当に唯一の原因かどうかはまだわかりません。損失の。

私は半導体デバイスに精通しており、そのような場合のパフォーマンスの低下は、電子移動、ホットキャリア注入、ドーパントの経時的な拡散などの要因が原因である可能性があります。しかし、マグネトロンは非常に ' 「単純な」機械的構造であり、半導体に関しては大きいので、ここで問題を引き起こすこれらの影響を想像することはできません...

$^1$Microwaves誌のリーダー、Microwaves＆RF、2018年、ページ13-14

マグネトロンは「真空管」です。
真空管の寿命の1つの制限は、カソードの放射率です。これは、「管」が電子を提供して「変調」する能力です。崩壊メカニズムは複雑になる可能性がありますが、最初の近似は、電子を放出する材料の利用可能性と、カソード表面での微量ガスの作用に関係しています。[材料は通常、チューブの寿命の間「使い尽くされる」ことはありませんが、その効果は低下する可能性があります。

ウィキペディア- ホットカソードに 含まれるもの：

• 電子放出を改善するために、陰極は通常、化学物質、低い仕事関数を持つ金属の化合物で処理されます。これらは、より多くの電子を放出する金属層を表面に形成します。処理されたカソードは、同じカソード電流を供給するために必要な表面積、温度、電力が少なくて済みます。初期の真空管で使用される未処理のトリエーテッドタングステンフィラメント（「明るいエミッター」と呼ばれます）は、使用するのに十分な熱電子放出を生成するために、白熱して2500°F（1400°C）に加熱する必要がありました。電子は所定の温度であるので、800〜1100°F（425〜600°C）に加熱するだけで済みます。

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ここと ここ

私はこの記事から1つの考えられる理由を得ました：

「各マグネトロンのカソードには、パフォーマンスを向上させるための特別なコーティングが施されています。時間の経過とともに、この材料は通常の動作中に消費されます。

その記事はレーダー用のマグネトロンを扱っていますが、動作原理は同じであるため、やはり当てはまると思います。

マグネトロンに反射して戻るRF電力が有害な影響を与えることも言及されています。電子レンジでは、加熱しようとするものによってすべての波が吸収されるわけではないため、多くの反射が発生します。

より興味深い読み物はここにあります：

「マグネトロンチューブの通常の寿命は約2000時間の動作です。マグネトロンの寿命を短くする可能性があるいくつかの要因は次のとおりです：1）無負荷動作、2）調理キャビティ内の金属が多すぎる状態での動作、3）電源電圧一貫して低すぎるか高すぎる、4）位相調整が不適切、... 6）空気循環が不十分なため、耐熱性の上限での連続運転、7）導波管の障害、8）攪拌機操作の失敗。」

（マグネトロンチューブの寿命に直接影響しないいくつかの要素を削除しました）。