CN201365061Y

CN201365061Y - 一种水冷微波发生装置

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Publication number: CN201365061Y
Application number: CNU2009201130505U
Authority: CN
Inventors: 乐培界; 谢文明; 周岐尔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2019-01-22

Abstract

本实用新型公开了一种微波发生装置，旨在提供一种能有效降温，使磁控管及高压变压器在连续工作的状态下能保持稳定温度，磁控管的功率输出保持最佳状态，并且微波发生装置能长时间正常工作的水冷微波发生装置。它包括磁控管、高压变压器、高压二极管、高压电容器，所述的磁控管和高压变压器配置有相应的水冷却机构，磁控管配置的水冷却机构包括磁控管散热金属块及卡块，内装有相连通的进水接口与出水接口，高压变压器配置的水冷却机构包括变压器散热金属块，内装有相连通的变压器散热进水接口与变压器散热出水接口。本实用新型可与其他装置相连适以多种用途，如与矩形波导管、三螺钉阻抗调配器及微波谐振腔等设施相连接构成微波等离子体装置。

Description

一种水冷微波发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种微波发生装置，更具体地说，涉及一种水冷微波发生装置。

背景技术

近年来，微波放电已经发展成为气体放电物理和技术研究中的新兴领域，并得到了广泛的应用，高气压、高温微波放电被用于等离子体切割、冶金、喷涂等热处理方面；低气压、低温微波放电被用于等离子体镀膜、刻蚀、表面清洗等方面。因此，微波等离子体技术的研究已成为国内大专院校作为近代物理，特别是材料物理的重要研究课题之一。而微波等离子体实验装置也逐渐应用于大专院校物理实验教学之中。该装置中的核心部件微波源即微波发生装置由磁控管、高压变压器、高压电容器、高压二极管构成。微波发生装置中，磁控管的阳极采用风冷并通过散热片冷却，但由于磁铁固定在阳极散热片上下两端，磁控管工作时散热片的温度高达150℃左右，如此高的温度导致磁场下降，从而引发阳极电压Ua下降及阳极电流Ia的增加。这一后果将使磁控管的功率降低，经实验发现，磁控管工作几分钟后输出功率将下降60W～100W，工作时间越长，功率损耗越大；微波发生装置中的高压变压器在工作1小时后，其铁芯表面温度已超过100℃以上，而利用微波等离子体实验装置进行金刚石镀膜实验时的时间需2～3小时，这将使高压变压器的使用寿命大大缩短，同时，也直接影响了整个微波等离子体实验装置的可靠性及工作寿命。

实用新型内容

本实用新型所要解决的是克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、性能可靠、使用寿命长的微波发生装置。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以实现：

本实用新型包括磁控管、高压变压器、高压电容器、高压二极管，所述的磁控管和高压变压器配置有相应的水冷却机构。

本实用新型所述的磁控管配置的水冷却机构包括磁控管散热金属块及卡块，所述的磁控管散热金属块及卡块安置在磁控管中的上下两块磁铁与磁铁之间并且环抱于磁控管的阳极，所述的磁控管散热金属块及卡块之间安装有紧固装置，所述的紧固装置可以是固定板，利用顶紧螺钉将卡块紧贴磁控管的阳极，所述的磁控管散热金属块上装有出水接口和进水接口，出水接口和进水接口外接水冷却皮管，磁控管散热金属块内的出水接口与进水接口连通。

本实用新型所述的高压变压器配置的冷却机构包括变压器散热金属块，所述的变压器散热金属块上装有变压器散热出水接口和变压器散热进水接口，变压器散热出水接口和变压器散热进水接口外接水冷却皮管，变压器散热金属块内的变压器散热出水接口与变压器散热进水接口连通，所述的高压变压器铁芯下部焊装安装铁板，安装铁板的下部固定有变压器散热金属块。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

通过本实用新型的实现，微波发生装置在连续工作的状态下，磁控管及高压变压器所散发的温度始终保持在60℃以下，从而使磁控管的功率输出保持在最佳状态，高压变压器不易损坏，保证了微波发生装置能长时间地正常工作，同时也提高了整个微波等离子体实验装置及其它安装有微波发生装置设备的可靠性及工作寿命。

附图说明

图1是微波发生装置电原理示意图；

图2是本实用新型水冷磁控管主视示意图；

图3是图2的右视局部剖视示意图；

图4是图2的俯视局部剖视示意图；

图5是磁控管散热金属块结构示意图；

图6是图5的右视示意图；

图7是卡块结构示意图；

图8是图7的右视示意图；

图9是本实用新型水冷高压变压器主视示意图；

图10是图9的右视示意图；

图11是变压器散热金属块结构示意图；

图12是图11的俯视示意图。

图中：1是磁铁，2是固定螺钉，3是出水接口，4是磁铁，5是固定板，6是进水接口，7是顶紧螺钉，8是磁控管电源插口，9是磁控管散热金属块，10是卡块，11是高压变压器铁芯，12是变压器散热金属块，13是变压器散热出水接口，14是变压器散热进水接口，15是安装铁板，16是微波输出管。

具体实施方式

下面结合附图与实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

图1是微波发生装置电原理示意图，MT为磁控管，C为高压电容器，VD为高压二极管，T为高压变压器。磁控管MT是由阴极(灯丝)、阳极、环形磁铁、耦合环、天线(即微波输出器16)组成，其工作频率为2.45GHz。220V电压输入高压变压器T，高压变压器T一组次级输出交流3.3V电压输入至磁控管MT的电源接口，即阴极(灯丝电压)，高压变压器T另一组次级输出交流2000V电压，然后经高压电容器C及高压二极管VD组成的倍压整流电路，将电压变成为直流4000V并施加于阴极与阳极之间，当磁控管通电工作时，灯丝被加热，同时在阴极(灯丝)与阳极间形成高压电场，在电场作用下，阴极向阳极发射电子，阳极在接收到电子而产生阳极电流。电子在到达阳极谐振时，按其谐振频率振荡，同时环形磁铁产生的恒定磁场垂直于高压电场方向，在该磁场作用下，电子在阴极、阳极间的圆周空间作摆轮曲线运动，形成一个积聚能量的旋转电子云，并向阳极不断输送，从而在阳极上获得稳定的每秒振动频率为2.45亿次的微波振动能量，然后通过耦合环传送到天线(即微波输出管16)发送微波能。

图2、图3、图4为本实用新型中水冷磁控管结构示意图，磁控管下部装有磁铁1及磁铁4，二磁铁之间为磁控管阳极(未画出)，将装有进水接口6和出水接口3的磁控管散热金属块9的U形槽插入磁铁1及磁铁4之间的空间，磁控管散热金属块9的圆弧面环抱于磁控管阳极，在磁控管散热金属块9的U形槽开口处插入卡块10并与磁控管散热金属块9的U形槽开口端面齐平，卡块10的圆弧面也环抱于磁控管阳极，然后用固定螺钉2将固定板5固定在磁控管散热金属块9的U形槽开口端面上，再拧动二只顶紧螺钉7，将卡块10的圆弧面与磁控管阳极顶紧，使之不松动。

图5、图6为磁控管散热金属块9的结构示意图，金属块材料采用导热性能良好的合金铝板。金属块根据磁控管阳极的外径尺寸割一U形槽，U形槽开口端面中间钻二孔，金属块上端中间钻一孔，三孔连通，上端的孔口用螺栓封堵，U形槽开口端面二孔分别安装进水接口6和出水接口3，U形槽开口端面并钻有8个螺孔，以固定固定板5之用。

图7、图8为卡块10的结构示意图，卡块10材料采用导热性能良好的合金铝板。其外形尺寸是宽度刚好能插入磁控管散热金属块9的U形槽，其长度一端面根据磁控管阳极的1/2外径割成圆弧形，使其插入磁控管散热金属块9的U形槽中并紧贴磁控管阳极，卡块10长度的另一端面与磁控管散热金属块9的U形槽开口端面齐平。

图9、图10是本实用新型中水冷高压变压器结构示意图，高压变压器铁芯11下端平面焊装一块安装铁板15，安装铁板15用螺钉固定在已装有变压器散热出水接口13和变压器散热进水接口14的变压器散热金属块12上。

图11、图12是变压器散热金属块12结构示意图，变压器散热金属块12材料采用导热性能良好的合金铝板，变压器散热金属块12宽度端面钻有二孔，长度左侧端面钻有一孔，三孔连通，左侧端面孔口用螺栓封堵，宽度端面二孔分别安装变压器散热出水接口13和变压器散热进水接口14。

根据图1进行连接，高压变压器的灯丝电压接入磁控管电源接口8，在进水接口6和出水接口3及变压器散热出水接口13和变压器散热进水接口14用皮管接通循环冷却水，接通电源后，水冷微波发生装置即能正常工作。

本实用新型装置可以通过微波输出管16与其他装置相连接，产生各种各样不同的用途。如可通过插件与针芯状导体相连制成皮肤肿瘤微波辐射器；与三门结构的可移动工作台和承载架组成图书微波灭菌器；与分路器、同轴传输、感温无线和温度控制显示单元连接组成医用微波加温测温装置。如果该水冷微波发生装置通过矩形波导管、三螺钉阻抗调配器与微波谐振腔等设施相连接，根据微波激发气体放电产生等离子体的原理，即可构成微波等离子体装置。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims

1、一种水冷微波发生装置，包括磁控管、高压变压器、高压二极管、高压电容器，其特征是所述的磁控管和高压变压器配置有相应的水冷却机构。

2、根据权利要求1所述的水冷微波发生装置，其特征是所述的磁控管配置的水冷却机构包括磁控管散热金属块(9)及卡块(10)。

3、根据权利要求2所述的水冷微波发生装置，其特征是所述的磁控管散热金属块(9)上装有出水接口(3)和进水接口(6)。

4、根据权利要求2或3所述的水冷微波发生装置，其特征是所述的磁控管散热金属块(9)及卡块(10)安置在磁控管中的磁铁(1)与磁铁(4)之间并且环抱于磁控管阳极。

5、根据权利要求4所述的水冷微波发生装置，其特征是所述的磁控管散热金属块(9)及卡块(10)之间安装有紧固装置。

6、根据权利要求1所述的水冷微波发生装置，其特征是所述的高压变压器配置的水冷却机构包括变压器散热金属块(12)。

7、根据权利要求6所述的水冷微波发生装置，其特征是所述的变压器散热金属块(12)上装有变压器散热出水接口(13)和变压器散热进水接口(14)。

8、根据权利要求6或7所述的水冷微波发生装置，其特征是所述的高压变压器包括铁芯(11)，铁芯(11)下部焊装安装铁板(15)，安装铁板(15)的下部固定有变压器散热金属块(12)。

9、根据权利要求1所述的水冷微波发生装置，其特征是所述的磁控管配置的水冷却机构包括磁控管散热金属块(9)及卡块(10)，磁控管散热金属块(9)安装有出水接口(3)和进水接口(6)，高压变压器配置的水冷却机构包括变压器散热金属块(12)，变压器散热金属块(12)安装有变压器散热出水接口(13)和变压器散热进水接口(14)。

10、根据权利要求9所述的水冷微波发生装置，其特征是所述磁控管散热金属块(9)上的出水接口(3)与进水接口(6)连通，变压器散热金属块(12)的变压器散热出水接口(13)与变压器散热进水接口(14)连通。