KR19990002356U - 마그네트론의 필라멘트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 마그네트론의 필라멘트에 관한 것으로서, 상부폴피스에 인접된 필라멘트의 표면에 전자방출억제물질을 코팅하여 열전자의 방출을 억제시킴으로써, 상부폴피스에 인접된 필라멘트의 표면에서 방출되는 열전자의 충돌로 인해 발생되는 고열에 의하여 상기 상부폴피스가 손상됨을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

마그네트론의 필라멘트

본 고안은 마이크로파를 발생하는 마그네트론에 관한 것으로, 특히 열전자를 방출하도록 되어 있는 마그네트론의 필라멘트에 관한 것이다.

일반적으로, 마그네트론이란 외부로부터 제공되는 고전압에 의해 초고주파를 발생하는 것으로서, 의료용, 전자렌지용, 기타 가열용에 사용되는 2450MHz의 고주파를 발생하는 마그네트론과 공업용 가열렌지, 연속파 레이다에 사용되는 915MHz의 고주파를 발생하는 마그네트론으로 구분되는데, 본 고안은 전자렌지에 사용되는 마그네트론에 관련된다.

한편, 도 1은 종래의 통상적인 마그네트론의 구조를 나타내는 단면도로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 동파이프 등에 의해 원통형상으로 형성된 양극몸체(6)의 내부에는 고주파 성분을 유기시키도록 공동공진기를 형성하는 복수개(일반적으로, 짝수개임)의 베인(8)이 축심방향을 향하여 동일한 간격으로 배치되어 있고, 이러한 양극몸체(6)와 베인(8)에 의해 양극부가 구성된다.

그리고, 캐패시턴스를 변화시켜 균일한 공진주파수를 얻기 위해 베인(8)의 선단부측에는 그 상하부에 각각 내측 및 외측균압링(8a, 8b)이 베인(8)에 각각 교번적으로 접속배치되어 있고, 양극몸체(6)의 중심축상에는 복수개의 베인(8)의 선단부와 필라멘트(12) 사이에 작용공간(10)이 형성되어 있다.

또한, 작용공간(10) 내에는 텅스텐(W)과 산화토륨(ThO₂)의 혼합물로 이루어진 필라멘트(12)가 양극몸체(6)와 동축형상으로 배치되어 있는 제 1 필라멘트전극(20)의 외주면에 나선형으로 권선되어 있고, 이러한 필라멘트(12)는 외부로부터 제공되는 동작전류에 의해 가열되어 열전자를 방출한다.

그리고, 필라멘트(12)의 양단부에는 방출된 열전자가 중심축 방향으로 방사되는 것을 방지하기 위해 상부 및 하부실드햇(14, 16)이 각각 고착되어 있는데, 하부실드햇(16)의 중앙부에는 몰드브덴제의 중앙지지체인 제 1 필라멘트전극(20)이 중앙부에 형성된 관통구멍을 통해서 상부실드햇(14)의 하단부에 용접고착되어 있고, 하부실드햇(16)의 바닥면에는 몰리브덴제의 제 2 필라멘트전극(22)이 용접고착되어 있다.

여기에서, 제1 및 제2 필라멘트전극(20, 22)은 마그네트론의 음극을 지지고정하는 절연세라믹(18)에 형성된 관통구멍을 통해 전원단자(28, 30)에 접속되어 있는 제1 및 제2 외부접속단자(24, 26)에 전기적으로 접속되어 필라멘트(12)에 전류를 공급하는 캐소드지지대이고, 제1 필라멘트전극(20)은 필라멘트(12)의 중심축을 관통하면서 상부실드햇(14)을 지지한다.

그리고, 양극몸체(6)의 상부와 하부에 각기 설치된 상부 마그네트(2) 및 하부 마그네트(4)는, 필라멘트(12)에서 방출된 열전자에 수직자계를 가하여 이를 회전운동시키기 위한 장치로서, 이와 같은 상부 마그네트(2) 및 하부 마그네트(4)는 상부 요크(3) 및 하부 요크(6)의 내측면에 부설되는 구조로 되어 있다.

또한, 양극몸체(6)의 양측개구부에는 필라멘트(12)와 베인(8)간의 작용공간(10) 내에 자속이 균일하게 통과되도록 자로를 형성하는 상부 및 하부폴피스(32, 34)가 용접고착되어 있는데, 이러한 상부 및 하부폴피스(32, 34)는 깔대기형상의 자성체이다.

그리고, 상부 및 하부폴피스(32, 34)의 상하부에는 상부 및 하부실드컵(36, 38)이 각각 밀착되어 용접고착되어 있고, 상부 및 하부실드컵(36, 38)의 상하부에는 양극몸체(6)의 내부를 진공상태로 밀봉하기 위하여 안테나세라믹(40) 및 절연세라믹(18)이 밀착되어 용접고착되어 있다.

또한, 마그네트론의 출력부를 구성하는 상부실드컵(36)의 상부개구단부에는 후술될 안테나캡(42)을 절연시키는 원통형상의 안테나세라믹(40)이 접합되어 있고, 안테나세라믹(40)의 상부측 선단부에는 구리물질인 배기관(44)이 접합되어 있으며, 배기관(44)의 내측 중앙부에는 공동공진기 내에서 발진되는 고주파를 출력하기 위해 안테나(46)가 구비되는데, 이러한 안테나(46)는 베인(8)으로부터 도출되며, 상부폴피스(32)의 중앙부를 통해 관통되어 축상으로 연장되면서 그 끝부분이 배기관(44) 내에 고정되어 있다.

그리고, 배기관(44)의 외측면에는 배기관(44)의 용접고착부를 보호하고, 전계집중으로 발생되는 스파크를 방지하며, 고주파 안테나의 역할을 하고, 고주파를 외부로 출력하는 창(Window)역할을 하는 안테나세라믹(40)과 안테나캡(42)이 씌워져 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 이루어진 종래의 마그네트론에서는, 상부폴피스(32)에 인접한 부분의 필라멘트(12)에서 방출되는 열전자가 상부폴피스(32)에 이끌리어 충돌하면서 고열을 발생시키고, 이와 같이 발생된 고열에 의해 상기 상부폴피스(32)가 손상되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 필라멘트 중에서 상부폴피스에 인접되는 부분의 필라멘트를 열전자의 방출을 방지하는 소정물질로 코팅함으로써, 필라멘트에서 방출된 열전자의 충돌로 인한 고열에 의하여 상부폴피스가 손상됨을 방지할 수 있는 마그네트론의 필라멘트를 제공하는데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 마그네트론의 필라멘트는, 열전자를 방출하도록 되어 있는 필라멘트의 상측에 마그네트로부터 발생된 자속을 균일한 밀도로 안내하도록 된 상부폴피스가 설치되어 있는 마그네트론에 있어서, 상기 상부폴피스에 인접되어 설치된 상기 필라멘트의 표면에는, 전자방출억제물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 마그네트론의 구조를 나타내는 단면도,

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 의한 마그네트론의 개략적인 구조도,

도 3은 도 2에 도시된 마그네트론의 필라멘트를 설명하기 위한 부분확대도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

8 : 베인10 : 작용공간

12, 100 : 필라멘트14, 16 : 실드햇

20, 22 : 필라멘트전극32, 34 : 폴피스

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 의한 마그네트론의 개략적인 구조도로서, 동도면에 도시된 바와 같이 본 고안이 적용된 마그네트론은 상부 마그네트(2)와, 상부 요크(3), 하부 마그네트(4)와, 하부 요크(5), 양극몸체(6)와, 베인(8), 작용공간(10)과, 상부실드햇(14), 하부실드햇(16)과, 제1 필라멘트전극(20), 제2 필라멘트전극(22)과, 상부폴피스(32), 하부폴피스(34)와, 상부실드컵(36), 하부실드컵(38), 안테나(46) 및, 필라멘트(100)로 이루어진다.

여기서, 도 2와 동일한 구성부재에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 2에 있어서, 본 고안에 의한 필라멘트(100)는, 도 3을 참조하면 알 수 있듯이, 상부폴피스(32)에 인접된 부분(100a)에 몰리브덴(Molybdenum; 원소기호 MO, 원소번호 42)으로 그 외부면을 코팅하여 열전자의 방출을 방지하는 구조로 이루어져 있다.

상기한 바와 같은 구성부재로 이루어진 마그네트론의 동작과정을 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 외부로부터 구동전원이 도시생략된 전원단자로 인가되면, 제1 필라멘트전극(20)에는 소정레벨의 저전압에 인가되면서, 필라멘트(100)에 동작전류가 인가된다.

이때, 필라멘트(100)가 상기 동작전류에 의해 약 1800℃ 정도로 가열되어 고온상태에 도달하고, 필라멘트(100)내부의 전자들이 열을 흡수하여 필라멘트(100)의 표면으로부터 열전자가 방출되며, 작용공간(10)내에는 필라멘트(100)에서 방출된 열전자에 의한 전자군이 형성된다.

그리고, 제2 필라멘트전극(22)에 소정레벨의 고전압(예를 들면, 4[KV])이 인가되면서, 작용공간(10) 내에는 베인(8)으로부터 필라멘트(100)에 이르는 강한 전계가 형성됨과 동시에, 상부 마그네트(2)와 하부 마그네트(4)에 의해 발생된 자속이 하부폴피스(34)를 따라 작용공간(10)을 통해 상부폴피스(32)로 진행하면서 상부요크(3), 하부요크(5), 상부폴피스(32), 하부폴피스(35) 및, 작용공간(10)으로 이루어지는 자기회로내에 분포하여 작용공간(10)내에 높은 자속밀도를 형성한다.

따라서, 고온의 필라멘트(100) 표면으로부터 작용공간(10)으로 방출된 열전자가 작용공간(10)내에 존재하는 강한 전계에 의해 베인(8) 또는 양극몸체(6)쪽으로 진행되면서 진행방향에 대하여 수직방향으로 존재하는 강한 자속밀도에 의하여 나선형으로 회전운동을 하게 된다.

이러한 열전자의 운동은 모든 작용공간(10)에서 이루어져 베인(8)의 구조적 공진회로를 따라 전자군을 형성하면서 높은 전위인 베인(8)으로의 진행을 반복적으로 수행하며, 베인(8)에는 상기 전자군의 회전속도에 상응하는 공진주파수(예를 들면 2450[MHz] 정도)의 마이크로파를 발생한다.

이와 같이 발생된 마이크로파에너지는 베인(8)에 일측에 연결되어 있는 안테나(46)를 통해 방출된 다음, 도시생략된 도파관을 통해 도시생략된 전자렌지의 조리실내로 방사되어 조리물의 분자들을 초당 24억 5천만번 정도 진동시키고, 이때 발생되는 마찰열에 의해 조리물을 가열하게 된다.

여기서, 상부폴피스(32)에 인접한 부분의 필라멘트(100a)에서는 그 표면에 코팅된 몰리브덴(MO)에 의해 열전자의 방출이 억제되기 때문에, 종래의 마그네트론에서와 같이 상부폴피스(32)에 인접한 부분의 필라멘트(도 1의 12 참조)에서 방출되는 열전자의 충돌에 의하여 상부폴피스(32)가 가열됨으로 인한 상부폴피스(32)의 손상이 방지된다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 상부폴피스에 인접된 필라멘트의 표면에 전자방출억제물질을 코팅하여 열전자의 방출을 억제시킴으로써, 상부폴피스에 인접된 필라멘트의 표면에서 방출되는 열전자의 충돌로 인해 발생되는 고열에 의하여 상기 상부폴피스가 손상됨을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 열전자를 방출하도록 되어 있는 필라멘트의 상측에 마그네트로부터 발생된 자속을 균일한 밀도로 안내하도록 된 상부폴피스가 설치되어 있는 마그네트론에 있어서,

   상기 상부폴피스에 인접되어 설치된 상기 필라멘트의 표면에는, 전자방출억제물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 필라멘트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자방출억제물질은,

   몰리브덴인 것을 특징으로 하는 마그네트론의 필라멘트.