專利名稱：裝備有減少二次電子發(fā)射的微波生成裝置的微波爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波爐，確切地說，涉及一種裝備有用于產(chǎn)生微波的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的裝置的微波爐。
圖1所示是一個(gè)微波爐，它包括外殼1、一個(gè)帶有高壓轉(zhuǎn)換器(未示出)和高壓電容器(未示出)的動(dòng)力供給裝置2、用于產(chǎn)生微波的圓柱形磁控管10和用于容納食物的蒸煮室3。如圖2所示，磁控管是一個(gè)圓柱形雙極的真空管，并且典型地包括一個(gè)設(shè)置在其中心的陰極11、一對(duì)分別位于其上和其下的磁鐵12a,12b、一個(gè)設(shè)置在陰極11周圍的陽極13和一個(gè)與陽極13相聯(lián)的天線14。
當(dāng)動(dòng)力供給裝置2給輸入終端15施加一個(gè)例如4KV的操作電壓時(shí)，陰極11被加熱并發(fā)射電子，發(fā)射的電子由陽極13接收。
磁鐵12a,12b產(chǎn)生磁流，磁流依次地由導(dǎo)引元件16a,16b引導(dǎo)通過在陰極11和陽極13之間確定的空腔17。從陰極11發(fā)射的電子由于在空腔17中形成的磁場(chǎng)而首先產(chǎn)生偏離，使得它們?cè)谝苿?dòng)到陽極13并被其接收之前，在陰極11和陽極13之間旋轉(zhuǎn)。
在陰極11和陽極13之間的電子旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致在陽極13內(nèi)形成一個(gè)諧振回路，諧振回路產(chǎn)生將通過天線14被發(fā)射出去的微波，被發(fā)射的微波由波導(dǎo)管5引導(dǎo)至蒸煮室3，并通過一個(gè)攪動(dòng)器6在蒸煮室3中擴(kuò)散。擴(kuò)散的微波入射到蒸煮室中的食物上，從而實(shí)現(xiàn)食物的蒸煮。
在這樣的一個(gè)微波爐中，由于電子運(yùn)動(dòng)是由電場(chǎng)和磁場(chǎng)的合力控制的，所以需要大量的磁鐵，而使微波爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且，由于傳統(tǒng)的微波爐中采用的微波生成裝置是雙極型，因而控制微波的輸出是不可能的。
因此，本發(fā)明的首要目的是提供一種微波爐，它裝備有一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的用于產(chǎn)生微波的裝置。
依照本發(fā)明，提供了一個(gè)微波爐，在其中有一個(gè)蒸煮室、一個(gè)波導(dǎo)管和一個(gè)產(chǎn)生微波的裝置，該裝置包括一個(gè)加熱元件；一個(gè)安裝在加熱元件之上的陰極，以發(fā)射電子；一個(gè)設(shè)置在陰極之上的第一格柵，用來控制和聚束由陰極發(fā)射的電子流，第一格柵有多個(gè)孔，將陰極發(fā)射的電子轉(zhuǎn)換為電子束；一個(gè)第一二次電子減少裝置，用來減少來自于第一格柵的二次電子的發(fā)射，第一二次電子減少裝置，固定在面對(duì)陰極的第一格柵的一個(gè)表面上；一個(gè)扼流結(jié)構(gòu)，放置在陰極和第一格柵之間，作為一個(gè)隔直流電容器；其中陰極、第一格柵和扼流結(jié)構(gòu)確定一個(gè)輸入空腔，它起到一個(gè)諧振回路的作用；一個(gè)電阻器，其一端與第一格柵相連，而另一端與陰極相連，它的作用是在第一格柵上產(chǎn)生一個(gè)偏移電壓；第二格柵設(shè)置在第一格柵的上面并有多個(gè)孔，從第一格柵的孔穿過的電子束再?gòu)牡诙駯诺目淄ㄟ^；一個(gè)陽極，用來接收通過第二格柵的孔的電子，陽極有第二二次電子減少裝置，以減少來自于陽極的二次電子的發(fā)射，這是通過改變走向陽極的電子的方向而實(shí)現(xiàn)的，二次電子減少裝置安裝在面向第二格柵的陽極的一個(gè)表面上；其中第二格柵和陽極確定了一個(gè)用于產(chǎn)生微波的輸出空腔，輸出空腔與輸入空腔是電絕緣的，冷卻鰭片設(shè)置在陽極周圍，用以冷卻陽極產(chǎn)生的熱；一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓源，用來給陰極和陽極提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓，一個(gè)設(shè)置在陽極中的天線，來抽取來自于輸出空腔的微波，并通過波導(dǎo)管送入蒸煮室；以及一個(gè)反饋結(jié)構(gòu)，從輸入空腔延伸到輸出空腔，它將輸出空腔中的一部分微波反饋回輸入空腔。
本發(fā)明上述的和其它的目的和特性從下面的結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述中將變得清晰。在圖中圖1為一個(gè)傳統(tǒng)微波爐的示意圖；圖2為圖1中微波爐的磁控管的橫截面圖；圖3為依照本發(fā)明的微波爐的示意圖4為依照本發(fā)明的微波生成裝置的一種結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖5為圖4中微波生成裝置的結(jié)構(gòu)的部分橫截面圖；圖6為用在本發(fā)明的微波生成裝置中的格柵的立體圖；圖7為用于依照本發(fā)明的微波生成裝置中的扼流結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖8顯示了圖4中的微波生成裝置的等效電路；圖9提供了用于依照本發(fā)明的微波生成裝置的第一格柵的電壓特性曲線；以及圖10描繪了一個(gè)示意性橫截面圖，顯示了陽極上的多個(gè)突起和為了降低二次電子發(fā)射在第一格柵上的噴涂表面。
圖11和12表示圖10中突起的實(shí)施例。
參考圖3，依照本發(fā)明的一個(gè)微波爐包括一個(gè)外殼21、一個(gè)用于生成微波的裝置100、一個(gè)安裝在裝置100上的動(dòng)力供給裝置105和一個(gè)裝食物的蒸煮室22。微波生成裝置100包括一個(gè)過濾盒101，它的底部被一個(gè)平板102覆蓋，其頂部被一個(gè)托架103覆蓋(見圖4)。
參考圖4和5，過濾盒101有一個(gè)加熱器110，該加熱器作為一個(gè)加熱元件，與動(dòng)力供給裝置105、陰極120、第一格柵130、第二格柵140和陽極150電相連。而且過濾盒101內(nèi)部保持真空。
加熱器110由一個(gè)絲狀體組成，而且陰極120位于加熱器110的上面，當(dāng)加熱器被加熱時(shí)，圓盤狀的陰極120發(fā)射熱電子，用來控制和聚束從陰極120發(fā)射出來的電子的第一格柵130位于陰極120的上面，第一格柵130具有圓盤狀，并有多個(gè)孔135(見圖6)，在陰極120和第一格柵130之間提供了一個(gè)扼流結(jié)構(gòu)160，第一格柵130、扼流結(jié)構(gòu)160和陰極120確定了一個(gè)輸入空腔170，它起到諧振回路的作用。
安裝在第一格柵130上的是第二格柵140，它有多個(gè)孔145，經(jīng)由第一格柵130的孔135的電子束由孔145通過。固定在第二格柵140之上的是陽極150，它是圓柱形的，在其周圍有冷卻鰭片151，用來冷卻陽極150產(chǎn)生的熱，第二格柵140和陽極150確定一個(gè)輸出空腔180，以產(chǎn)生微波。輸出空腔180與輸入空腔170是電絕緣的。尤其是，第二格柵140遠(yuǎn)離第一格柵130，以便使通過第一格柵130的孔135的電子束在擴(kuò)散之前能夠在輸出空腔180中有效地產(chǎn)生微波。
已在輸入空腔170中調(diào)節(jié)了其密度的電子的動(dòng)能在輸出空腔180中轉(zhuǎn)換為微波，且通過設(shè)置在陽極150中的天線155和一個(gè)波導(dǎo)管23輻射到蒸煮室22。天線155有一個(gè)位于輸出空腔180內(nèi)的環(huán)狀電耦156，以便抽取其中的微波。為了使天線155與過濾盒101和蓋158絕緣，提供了一個(gè)電絕緣體制成的絕緣元件157。
在輸入空腔170和輸出空腔180之間，有一個(gè)反饋結(jié)構(gòu)190，它將輸出空腔180中的一部分微波反饋回輸入空腔170中，以促使產(chǎn)生諧振回路，反饋結(jié)構(gòu)為棒狀。
參照?qǐng)D7，扼流結(jié)構(gòu)160包括一個(gè)金屬盤162，它由在第一格柵130和陰極120之間的格柵架164支持，扼流結(jié)構(gòu)160還包括一個(gè)在輸入空腔170中的電絕緣材料166。金屬盤162與陰極120電絕緣，扼流結(jié)構(gòu)160充當(dāng)一個(gè)隔直流電容器，使表面電流通過，以在輸入空腔170中產(chǎn)生微波頻率的能量，同時(shí)阻止形成直流。
圖8所示，是圖4中微波生成裝置100的等效電路。
加熱器110與動(dòng)力供給裝置105電相連，陽極150和陰極120分別與驅(qū)動(dòng)DC電源200的正終端和負(fù)終端相連，以提供300V到500V的電壓。
因?yàn)榈诙駯?40與陽極150構(gòu)成一個(gè)整體，第二格柵140與陽極150具有相同的電勢(shì)，然而，雖然第一格柵130與陰極120構(gòu)成一個(gè)整體，但是由于扼流結(jié)構(gòu)160而使第一格柵130具有與陰極120不同的電勢(shì)。
另一方面，也提供了一個(gè)作為電阻的微調(diào)電阻器210，其一端與第一格柵130相連，另一端與陰極120相連。微調(diào)電阻器210用來在第一格柵130上產(chǎn)生例如一60V的偏移電壓。當(dāng)微波產(chǎn)生裝置100初始操作時(shí)，第一格柵130上有零偏移電壓。
在圖9中，第一條曲線220顯示在陽極150上流動(dòng)電流的變化量，第二條曲線230描述加在第一格柵130上的偏移電壓的變化，第三條曲線240表示輸入空腔170中的微波的諧振波形。
參照?qǐng)D10，為了減少或阻止二次電子的發(fā)射，在陽極150和第一格柵130上分別形成多個(gè)突起300和金屬膜310。金屬膜310在面向陰極120的第一格柵130的表面上形成，它用來阻止來自于第一格柵130的二次電子的發(fā)射。也就是說，由于來自于陰極120傳遞的熱，二次電子容易從第一格柵130發(fā)射出去。當(dāng)二次電子從第一格柵130發(fā)射出去，一些二次電子、尤其是向陰極120發(fā)射的電子必須被阻止，因?yàn)樗鼈冏璧K電子的流動(dòng)，在這里，向第二格柵140發(fā)射的二次電子加入了電子的主流，增強(qiáng)了微波生成裝置的輸出水平。金屬膜310最好由下述一組材料之一制成，即鉿(Hf)，鉑(Pt)，和鋨(Os)，它們比其它金屬穩(wěn)定。
該對(duì)突起300安裝在面向第二格柵140的陽極150的表面上。當(dāng)電子與突起300相碰撞時(shí)，通過具有長(zhǎng)方形形狀的突起300改變了流向陽極150被加速的電子的流動(dòng)方向，從而降低了來自于陽極150的二次電子發(fā)射的可能性。盡管圖10中的每個(gè)突起300都是長(zhǎng)方形的，但根據(jù)本發(fā)明，突起的形狀并不局限于這種形狀。在圖11和12中，分別顯示了陽極150上改變了的突起300’和300”。在圖11中各個(gè)突起300’是一般的三角形。圖12中，各個(gè)突起300”是半圓形的凸面體，在這種改變中，多個(gè)半圓形凹面體在陽極150上形成，與半圓形凸面體相鄰，在整個(gè)陽極150上形成了基本上為正弦波的形狀。而且在各個(gè)突起300，300’，300”上面可以形成一個(gè)石墨層，石墨層320吸收碰撞其上的電子以降低二次電子的發(fā)射。石墨層320也可以在石墨制成的薄膜內(nèi)形成。
另一方面，石墨層320可以直接附在陽極150上，而無需在陽極150上制造任何突起300。
參照?qǐng)D8,9，現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明的裝置100的操作原理進(jìn)行詳細(xì)地描述。
當(dāng)加熱器110被加熱到600℃至1200℃溫度區(qū)間時(shí)，陰極120發(fā)射電子。由于第一格柵130初始時(shí)偏移電壓為零，所以從陰極120發(fā)射的電子的一部分經(jīng)由第一格柵130、第二格柵140的孔135，145而到達(dá)陽極150，剩下的電子被吸收到第一格柵130上。被吸收到第一格柵130上的電子產(chǎn)生一個(gè)偏移電壓，并在輸入空腔170的一個(gè)表面上引起表面電流流動(dòng)，其流動(dòng)方向由于扼流結(jié)構(gòu)160而發(fā)生改變，并繼而引起輸入空腔170內(nèi)的弱振蕩。當(dāng)足夠電流累加到第一格柵130上時(shí)，作為表面電流流動(dòng)的結(jié)果，上述振蕩的振幅增加，這在后面還要進(jìn)行描述。
從陰極120發(fā)射的電子吸收到第一格柵130中，引起第一格柵130有一個(gè)負(fù)電勢(shì)。最初在第一格柵130上的負(fù)電勢(shì)急劇地增加，這是因?yàn)榈谝桓駯?30初始時(shí)有零偏移電壓，相對(duì)多的電子能夠被那里吸收。隨著時(shí)間增加第一格柵130吸收的電子量減少。第一格柵130上的負(fù)電勢(shì)逐漸增加直到達(dá)到一個(gè)預(yù)定值，該預(yù)定值由能夠吸收到第一格柵130上的電子量確定，而該電子量又是由微調(diào)電阻器210確定的。
隨著電勢(shì)的改變，振蕩的幅度隨著時(shí)間而增加，直到第一格柵130上的電勢(shì)達(dá)到預(yù)定值，在此預(yù)定值，振蕩的振幅變成一個(gè)常數(shù)。在這一點(diǎn)上，第一格柵130有一個(gè)預(yù)定電壓而且振蕩以一個(gè)諧振頻率進(jìn)行，該頻率由輸入空腔170的諧振結(jié)構(gòu)確定。
同時(shí)，隨著第一格柵130的電勢(shì)改變，從陰極120發(fā)射的電子被連續(xù)地調(diào)節(jié)其密度并在輸入空腔170內(nèi)聚集成組。直到第一格柵130上的電勢(shì)達(dá)到一個(gè)預(yù)定的偏移電勢(shì)。
然而，隨著第一格柵130和第二格柵140之間的電勢(shì)差增加，在它們之間的電場(chǎng)也增加。當(dāng)輸入空腔170中的電子組通過第一格柵130的孔135時(shí)，如圖8中虛線所示，由于在輸入空腔170和輸出空腔180之間形成了電場(chǎng)，導(dǎo)致了電子組轉(zhuǎn)換為電子束，而且電子束在第一格柵130和第二格柵140之間加速。被加速的電子束通過第二格柵140的孔145向陽極150移動(dòng)。電子動(dòng)能轉(zhuǎn)換為微波能量，發(fā)射出微波。微波由天線155輸出，并由波導(dǎo)管23引導(dǎo)至蒸煮室22。利用攪動(dòng)器24使微波擴(kuò)散，并入射到蒸煮室22中的食物上，從而能夠完成食物的蒸煮。
在這樣一個(gè)裝置中，由于相互聯(lián)合的第一和第二格柵聚束和控制著電子束，可以去除大量的磁鐵。而且由于第一格柵、陰極、扼流結(jié)構(gòu)、第二格柵和陽極分別確定了輸入空腔和輸出空腔，微波爐具有簡(jiǎn)單的構(gòu)造。除此之外，由于充填了電絕緣材料的金屬盤縮短了輸入空腔中產(chǎn)生的微波的波長(zhǎng)，所以使得減小微波生成裝置的尺寸成為可能。而且，又由于第一格柵遠(yuǎn)離第二格柵，可以減小格柵間諧波和噪音的影響，并且通過允許微調(diào)電阻器控制第一格柵的偏移電勢(shì)，可以改變微波的輸出量。
盡管本發(fā)明已針對(duì)優(yōu)選實(shí)施進(jìn)行了顯示和描述，那些精通此技術(shù)的人可以理解，在不脫離下述權(quán)利書中所限定的本發(fā)明的范圍的情況下就可以進(jìn)行多種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種微波爐，其中有一個(gè)蒸煮室、一個(gè)波導(dǎo)管和一個(gè)用來生成微波的裝置；其特征在于，該裝置包含一個(gè)加熱元件；一個(gè)陰極，安裝在加熱元件上面，用來發(fā)射電子；一個(gè)第一格柵，設(shè)置在陰極上面，用來控制和聚束由陰極發(fā)射出來的電子流，第一格柵有多個(gè)孔，用來將陰極發(fā)射的電子轉(zhuǎn)換為電子束，而且第一二次電子減少裝置用來降低來自于第一格柵的二次電子的發(fā)射，第一二次電子減少裝置被安裝在面向陰極的第一格柵的表面上；一個(gè)扼流結(jié)構(gòu)，位于陰極和第一格柵之間，用作一個(gè)隔直流電容器；其中陰極、第一格柵和扼流結(jié)構(gòu)確定了一個(gè)輸入空腔，起到一個(gè)諧振回路的作用；一個(gè)電阻器，其一端與第一格柵相連，而其另一端與陰極相連，用于在第一格柵上產(chǎn)生偏移電壓；一個(gè)第二格柵，設(shè)置在第一格柵之上，并且有多個(gè)孔，經(jīng)過第一格柵的孔的電子束通過這些孔；一個(gè)陽極，用于接收通過第二格柵孔的電子，陽極有一個(gè)第二二次電子減少裝置以減少來自陽極的二次電子的發(fā)射，這是通過改變流向所述陽極的電子的方向而實(shí)現(xiàn)的，二次電子減少裝置安裝在面向第二格柵的陽極的表面上，其中，第二格柵和陽極確定一個(gè)輸出空腔，用于產(chǎn)生微波，輸出空腔與輸入空腔電絕緣，冷卻鰭片設(shè)置在陽極周圍，用來冷卻陽極產(chǎn)生的熱；一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓源，用以給陰極和陽極提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓，一個(gè)設(shè)置在陽極中的天線，用來抽取來自于輸出空腔的微波，并通過波導(dǎo)管送入蒸煮室；一個(gè)反饋結(jié)構(gòu)，從輸入空腔延伸到輸出空腔，用以將輸出空腔中的一部分微波反饋回到輸入空腔。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，該電阻器是一個(gè)微調(diào)電阻器。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，該裝置在其內(nèi)部保持真空狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，第二格柵遠(yuǎn)離第一格柵，使得通過第一格柵的孔的電子束在擴(kuò)散之前在輸出空腔中產(chǎn)生微波。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，第一格柵初始偏移電壓為零。
6.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，反饋結(jié)構(gòu)具有棒狀形狀。
7.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，天線在其一端有一個(gè)環(huán)形電耦，該電耦位于輸出空腔中，用以從中抽取微波。
8.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，所述第一二次電子減少裝置是金屬膜，該金屬膜由下面一組材料中之一制成，包括鉿、鉑和鋨。
9.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，所述第二二次電子減少裝置是石墨層，該石墨層附在所述陽極上，用以吸收在那里碰撞的電子。
10.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，所述第二二次電子減少裝置是多個(gè)突起，該突起基本為長(zhǎng)方形形狀。
11.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，所述第二二次電子減少裝置是多個(gè)突起，該突起基本為三角形形狀。
12.根據(jù)權(quán)利1所述的微波爐，其特征在于，所述第二二次電子減少裝置是具有多個(gè)基本為凸面的半圓形狀的突起和多個(gè)在陽極上形成的基本為半圓形的凹面體，這些凹面體與基本為凸面的半圓形突起相鄰。
13.根據(jù)權(quán)利10所述的微波爐，其特征在于，石墨層在所述的第二二次電子減少裝置的上面形成。
14.根據(jù)權(quán)利11所述的微波爐，其特征在于，石墨層在所述的第二二次電子減少裝置的上面形成。
15.根據(jù)權(quán)利12所述的微波爐，其特征在于，石墨層在所述的第二二次電子減少裝置的上面形成。
全文摘要
一種微波爐,包括一個(gè)微波生成裝置,它有一個(gè)陰極和一個(gè)第一格柵。第一格柵有孔,將來自陰極的電子轉(zhuǎn)換為電子束,還有一個(gè)金屬膜用以減少來自第一格柵的二次電子的發(fā)射。微波生成裝置還包括一個(gè)用以在第一格柵上產(chǎn)生偏移電壓的電阻器,一個(gè)帶孔的第二格柵,一個(gè)用以接收通過第二格柵的孔的電子的陽極,和一個(gè)用以給陰極和陽極提供驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)電壓源。陽極上有多個(gè)突起,以減少來自陽極的二次電子的發(fā)射。
文檔編號(hào)H01J25/04GK1210225SQ98103249
公開日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1998年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月30日
發(fā)明者鄭利教 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社