NO325850B1 - Radiofrekvens- og mikrobølgeassistert bearbeiding av materialer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører radiofrekvens- og mikrobølgeassistert behandling av materialer, og spesielt, men ikke utelukkende, radiofrekvens- og mikrobølge-assistert oppvarming av keramikk/metall-sammensetninger, metallpulver-komponenter og teknisk keramikk. For dette formål er det beskrevet en radiofrekvens- og mikrobølge-assistert ovn og en fremgangsmåte for drift av denne. En hybridovn i henhold til innledningen i det selvstendige krav 1 er beskrevet i WO 91/08177 og WO 92/02150.

En hybridovn som kombinerte konvensjonell strålings- og/eller konveksjons-oppvarming med dielektrisk mikrobølgeoppvarming ble beskrevet i søkerens internasjonale patentsøknad nr. PCT/GB94/01730 som ble publisert under det internasjonale publikasjonsnummer WO 95/05058 16. februar 1995. Den internasjonale søknaden beskrev også i detalj problemene i forbindelse med den konvensjonelle brenning av keramikk og glass og de forskjellige vekselvirkninger som finner sted mellom mikrobølger og materialer. Av denne grunn, og for å unngå unødvendige gjentakelser, inntas herved innholdet av den internasjonale patentsøknad nr. PCT/GB94/01730 som referanse og skal leses sammen med foreliggende be-skrivelse.

Konvensjonell strålings- eller konveksjons-oppvarming varmer opp overflaten av en prøve og er avhengig av termisk ledning til å overføre varme fra overflaten gjennom prøvens volum. Hvis en prøve blir varmet opp for hurtig, blir det frem-brakt temperaturgradienter som kan føre til termiske spenninger og eventuelt til materialsvikt. Når prøvens størrelse blir øket, blir denne virkningen mye sterkere, og prøver må vanligvis varmes opp langsommere når deres dimensjoner økes.

Forekomsten av temperaturgradienter betyr også at hele prøven ikke kan behandles under bruk av det samme temperatur/tid-skjema. Dette fører igjen ofte til variasjoner i mikrostruktur (f.eks. kornstørrelse) gjennom prøven, og siden ikke alle deler av prøven kan behandles i optimal utstrekning, medfører det dårligere totalegenskaper med hensyn til f.eks. densitet, styrke, osv.

Omhyggelig balansering av konvensjonell overflateoppvarming og mikro-bølgeoppvarming (dvs. volumetrisk oppvarming) kan derimot sikre at hele prøven blir oppvarmet jevnt uten å gi opphav til temperaturgradienter og dermed medføre muligheten av hurtigere oppvarming (spesielt når det gjelder store prøver) uten risiko for utvikling av termiske spenninger. Siden hele prøven videre kan behandles ved et optimalt temperatur/tid-skjema, er det mulig å fremstille en meget homo-gen mikrostruktur med øket densitet og øket materialstyrke. Det var denne fremgangsmåten for styring av de relative størrelser av overflateoppvarming og volumetrisk oppvarming som ble beskrevet i søkerens tidligere internasjonale patent-søknad nr. PCT/GB94/01730.

I tillegg til de termiske fordeler som skyldes den volumetriske beskaffenhet av mikrobølgeoppvarming, er det også stadig mer som tyder på at den understøt-ter forekomsten av en såkalt ikke-termisk mikrobølgeeffekt under sintring. Dette er en effekt som ikke ville bli observert selv om konvensjonell oppvarming på en eller annen måte kunne påføres prøven på samme volumetriske måte som mikrobølge-energi. Prøver behandlet i en mikrobølgeovn viser seg å sintre ved en hurtigere hastighet eller ved en lavere temperatur enn de som behandles i et konvensjonelt system. F.eks. beskrev Wilson og Kunz i J. Am. Ceram. Soc 71 (1) (1988) 40-41 hvordan delvis stabilisert zirkoniumoksid (med 3 mol-% yttriumoksid) hurtig kunne sintres ved å bruke 2,45 GHz mikrobølger uten særlig forskjell i den endelige korn-størrelse. Sintringstiden ble redusert fra 2 timer til omkring 10 minutter. Dette er blitt forklart under henvisning til en effektiv aktiveringsenergi for de diffusjonspro-sesser som finner sted under sintring slik at f.eks. Janney og Kimrey i Mat. Res. Symp. Proe. Vol. 189 (1991), Materials Research Society, beskriver at ved 28 GHz fortsetter mikrobølgeforsterket fortetning av aluminiumoksid med høy ren-het som om aktiveringsenergien er redusert fra 575 kJ/mol til 160 kJ/mol.

Til tross for de potensielle følger for keramikkindustrien er de fysiske mekanismer som gir opphav til denne effekten, ikke forstått. Mikrobølgene må veksel-virke med keramikken for enten å redusere den aktuelle aktiveringsenergi eller øke den effektive drivkraft som diffusjonsprøvene utsettes for. Begge mulige mekanismer har sine tilhengere, men herværende søker favoriserer forekomsten av en forsterkning av drivkraften. Dette er i det minste konsistent med beregning-ene til Rybakov og Semenov som i Phys. Rev. B. 49 (1) (1994) 64-68, viste at drivkreftene for vakansebevegelse kan forsterkes nær en overflate eller grense ved nærvær av et høyfrekvent elektrisk felt.

Den effekttetthet, Pv, som spres inne i en prøve oppvarmet ved hjelp av et mikrobølgefelt er gitt ved hvor f er frekvensen til det påtrykte felt, Eo er dielektrisitetskonstanten i det frie rom, Er er den dielektriske tapsfaktoren for materiale og E er den elektriske feltstyrke. Ved å omordne denne ligningen blir det elektriske felt gitt ved

Dessverre øker de dielektriske tapsfaktorene til mange keramikkmaterialer med lave tap, slik som aluminiumoksid, zirkoniumoksid, osv., nesten eksponensielt med økende temperatur. Hvis det antas at den energitetthet som er nødvendig til oppvarming, forblir konstant under prosessen, medfører ligning (2) at den elektriske feltstyrke i materialet må falle hurtig med økende temperatur. Størrelsen av eventuelle ikke-termiske effekter som skyldes forekomsten av det elektriske felt, vil følgelig også bli redusert ved høyere temperaturer akkurat når diffusjonspart-ene er friest til å bevege seg gjennom materialet siden diffusjonskoeffisienten øker eksponensielt med økende temperatur.

Likeledes er inntrengningsdybden (dvs. den avstand over hvilken energitett-heten faller til 1/e av sin verdi ved overflaten) for elektromagnetiske bølger, slik som mikrobølger som forplanter seg i et dielektrisk materiale, gitt ved

hvor Er' er dielektrisitetskonstanten til materialet og c er lyshastigheten i vakuum.

Hvis man skulle betrakte yttriumoksid-stabilisert zirkoniumoksid (8%YSZ) ved lave temperaturer (dvs. ved omkring 200°C) og ved 2,45 GHz, en standard mikrobølge-frekvens, er dielektrisitetskonstanten, er' omkring 20 og den dielektriske tapsfaktor, Er", er omkring 0,2. Innsetting av disse verdiene i ligning (3) gir en inntrengningsdybde på 45 cm. Ved høyere temperaturer omkring 1000°C, er er' omkring 34 og er" er omkring 40, noe som gir en inntrengningsdybde på bare 0,3 cm. Ved høye temperaturer er derfor mikrobølger ved 2,45 GHz ikke særlig effektive til oppvarming av prøver av yttriumoksid-stabilisert zirkoniumoksid som er mer enn omkring 1 cm tykke, selv om dette likevel er meget bedre enn konvensjonelle oppvarm-ingsmetoder hvor bare den umiddelbare overflate blir varmet opp. En eventuell ikke-termisk mikrobølgeeffekt vil imidlertid igjen også bli begrenset til inntrengningsdybden.

For å overvinne disse problemene ved optimal bruk av en eventuell ikke-termisk effekt, er det i henhold til et første aspekt ved foreliggende oppfinnelse tilveiebrakt en hybridovn omfattende, en mikrobølgekilde, et hus for inneslutning av både mikrobølge- og radiofrekvens-energi og for opptagelse av en gjenstand som skal oppvarmes, en anordning for å kople mikrobølgekilden til huset, en radiofrekvenskilde tilpasset til å dielektrisk varme objektet som skal oppvarmes, en anordning for å kople radiofrekvenskilden til huset, og kjennetegnet ved at hybridovnen videre omfatter en styreanordning for samtidig å påføre både mikrobølgeenergi og radiofrekvensenergi og for å regulere den mengde med mikrobølgeenergi og radiofrekvens-energi som det objekt som skal oppvarmes, blir eksponert for.

Hybridovnen kan med fordel i tillegg omfatte minst én av en strålings- og konveksjons-oppvarmingsanordninge anordnet i relasjon til huset for å tilveiebringe minst én av strålings- og konveksjons-varme etter behov inne i huset, og en anordning for å regulere den varmemengde som genereres ved en overflate av objektet ved hjelp av den minst ene strålings- og konveksjons-varme.

Ifølge et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for drift av en ovn av den type som omfatter en mikrobølge-kilde, et hus for inneslutning av både mikrobølge- og radiofrekvens-energi og for opptakelse av et objekt som skal varmes opp, en anordning for å kople mikrobølge-kilden til huset, en radiofrekvens-kilde tilpasset til dielektrisk oppvarming av objektet som skal varmes, og en anordning for å kople radiofrekvens-kilden til huset, kjennetegnet ved følgende trinn: å aktivere mikrobølge-kilden for å varme opp objektet og aktivere radiofrekvens-kilden for å tilveiebringe et oscillerende elektrisk felt inne i objektet som skal varmes opp, for dielektrisk å varme objektet ved minst ett av et sted og en temperatur hvor feltstyrken til det mikrobølge-induserte elektriske felt faller under en forutbestemt terskelverdi slik at både mikrobølgeenergien og radiofrekvensenergien påføres samtidig.

Ovnen kan fortrinnsvis i tillegg omfatte minst én av en strålings- og konveksjons-oppvarmingsanordning, og fremgangsmåten kan da omfatte de ytterligere trinn å den ytterligere oppvarmingsanordning for å generere strålings- og konveksjons-varme hovedsakelig over en oppvarmingsperiode for objektet og regulere minst én av den varmemengde som genereres i objektet ved hjelp av mik-robølgeenergien og varmemengden generert ved en overflate av objektet av den minst ene av strålings- og konveksjons-varmen, for å frembringe en ønsket termisk profil i gjenstanden.

Radiofrekvens (RF) er en annen form for dielektrisk oppvarming med et høyfrekvent elektrisk felt, og blir også beskrevet ved hjelp av ligningene (1) til (3). Radiofrekvenser er imidlertid meget lavere enn de for mikrobølger, typisk

13,56 MHz (dvs. en faktor på 181 ganger lavere enn 2,45 GHz). For de samme

verdier av er" og Pv, antyder derfor ligning (2) at det elektriske felt vil være 13 ganger høyere for RF-tilfellet enn for mikrobølgetilfellet. De dielektriske tapsfaktorene for keramikk ved radiofrekvenser er i virkeligheten vanligvis meget mindre enn ved mikrobølgefrekvenser, slik at det elektriske feltet i virkeligheten vil være enda høyere.

En undersøkelse av ligning (3) avdekker likeledes at inntrengningsdybden er proporsjonal med 1/f. Hvis det antas at alle andre parametere er de samme, vil følgelig dp være 181 ganger større i RF-tifellet enn i mikrobølgetilfellet, og det resulterende elektriske felt vil trenge dypt inn i materialet selv ved meget høye temperaturer.

Dessverre blir mange keramiske materialer ikke effektivt oppvarmet når de anbringes kun i et elektrisk RF-felt. Det nødvendige elektriske felt for å gi rimelig energispredning ved denne frekvensen, er ofte i overkant av det som vil forårsake elektrisk sammenbrudd i ovnen. Ved å tilveiebringe et hybridsystem som benytter både volumetrisk mikrobølge- og RF-oppvarming, kan imidlertid dette problemet overvinnes. Kombinert med konvensjonelle overflateoppvarmingsteknikker kan enda større fordeler oppnås.

Et antall utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet ved hjelp av et eksempel under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er en skjematisk skisse av et typisk mikrobølge-oppvarmingssystem ifølge teknikkens stand; Fig. 2 er en skjematisk skisse av et konvensjonelt RF-oppvarmingssystem ifølge teknikkens stand; Fig. 3 er en skjematisk skisse av et typisk 50Q RF-oppvarmingssystem ifølge teknikkens stand; Fig. 4 er en skjematisk skisse av en enkel feltpåføringsanordning; Fig. 5 er en skjematisk skisse som illustrerer virkningen av et dielektrikum på en kondensator; Fig. 6 er en skjematisk skisse over et dielektrikum sammensatt av en samling av mikroskopiske dipoler før og etter påtrykningen av et elektrisk felt; Fig. 7 er en skjematisk skisse av de elektriske felter i en RF-påtrykningsanordning; Fig. 8 er et diagram som illustrerer den normaliserte lineære krymping av zirkoniumoksid (3 mol-% yttriumoksid) opptegnet som en funksjon av temperatur for konvensjonell (bare strålingsvarme) og mikrobølge-assistert sintring; Fig. 9 er en skjematisk skisse av en RF- og mikrobølge-assistert hybridovn i henhold til en første utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Fig. 10 er en skjematisk skisse av en RF- og mikrobølge-assistert hybridovn i samsvar med en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; og Fig. 11 er et diagram som illustrerer den normaliserte lineære krymping av zirkoniumoksid (8 mol-% yttriumoksid (opptegnet som en funksjon av temperatur for konvensjonell (bare strålingsvarme), mikrobølge-assistert og RF-mikrobølge-assistert sintring.

Uttrykket dielektrisk oppvarming kan like godt anvendes på radiofrekvens-eller mikrobølge-systemer, og i begge tilfeller skyldes oppvarmingen det faktum at en dielektrisk isolator (eller et materiale med liten, men endelig, elektrisk kondukti-vitet) absorberer energi når den anbringes i et høyfrekvent elektrisk felt.

RF- og mikrobølge-stråling opptar tilstøtende seksjoner av det elektromagnetiske spektrum, der mikrobølger har høyere frekvenser enn radiobølger. For-skjellen mellom de to frekvensbåndene er imidlertid ofte uklar, idet f.eks. noen anvendelser, slik som mobiltelefoner ved omkring 900 MHz blir beskrevet som radiofrekvenser, og noen, slik som dielektrisk oppvarming, blir beskrevet som mikrobøl-ger. Likevel kan dielektrisk radiofrekvens- og mikrobølge-oppvarming skjelnes ved den teknologi som benyttes til å produsere de nødvendige høyfrekvente elektriske felter. RF-oppvarmingssystemer benytter elektriske høyenergi-rør, overføringslin-jer, og påtrykningsanordninger i form av kondensatorer, mens mikrobølgesyste-mer er basert på magnetroner, bølgeledere og resonans- eller ikke-resonans-kaviteter.

Det er internasjonal enighet og godkjennelse av frekvensbånd som kan benyttes til RF- og mikrobølge-oppvarming, kjent som ISM-bånd (Industrial, Scientific and Medical Bands, industrielle, vitenskapelige og medisinske bånd). Ved radiofrekvenser er disse

(i) 13,56 MHz ±0,05% (±0,00678MHz) (ii) 27,12 MHz ±0,6% (±0,16272MHz) (iii) 40,68 MHz ±0,05% (±0,02034MHz)

mens de ved mikrobølgefrekvenser er

(i) -900 MHz (avhengig av det aktuelle land)

(ii) 2450 MHz ±50 MHz

Elektromagnetiske kompatibilitetskrav (EMC) påfører alvorlige begrensninger på eventuelle utsendelser utenfor disse båndene. Disse grensene er meget lavere enn de som påføres av helse- og sikkerhets-betraktninger, og er vanligvis ekvivalente med effekter i mikrowatt-området ved eventuelle frekvenser utenfor de tillatte bånd. I de fleste land er det lovpåbud i overensstemmelse med de relevante EMC-forskrifter.

Mikrobølge-oppvarmingssystemer og mikrobølge-oppvarmingssystemer i kombinasjon med konvensjonelle strålings- og/eller konveksjons-oppvarmingssystemer er blitt beskrevet i detalj i søkerens internasjonale patent-søknad nr. PCT/GB94/01730, hvis innhold allerede er blitt inntatt her som referanse. Følgelig vil mikrobølge-oppvarmingssystemer her bare bli summarisk beskrevet for å muliggjøre en sammenlikning med RF-oppvarmingssystemer. Som vist på fig. 1 består mikrobølge-oppvarmingssystemer vanligvis av en høyfrekvent kraftkilde 10, et energi-overføringsmedium 12, et avstemmingssystem 14 og en påføringsanordning 16. Den høyfrekvente kraftkilde som vanligvis benyttes i mikrobølge-oppvarmingssystemer, er en magnetron. Ved 2,45MHz er magnetroner tilgjengelige med effektutganger som typisk ligger mellom 500W og 2kW, og som kan nå et maksimum på 6-1 OkW. Ved 900MHz, kan magnetroner konstrue-res med høyere effektsutgang på opptil 10-talls kW. De enkle elektronrør som derimot brukes i RF-oppvarmingssystemer, kan produsere 100-talls med kW. Den effekt som produseres ved hjelp av en magnetron, er tilnærmet uavhengig av be-lastningstilstanden.

Magnetronen eksiterer en antenne eller en aperturstråler som så overfører effekten til resten av systemet. Antennen genererer elektromagnetiske bølger som forplanter seg ned gjennom bølgeledere, som virker som det effektoverførende medium 12, og som blir brukt til å dirigere bølgene til mikrobølge-påtrykningsanordningen 16.1 noen anvendelser kan selve bølgelederne utgjøre påtrykningsan-ordningene.

Refleksjon av betydelig energi fra påtrykningsanordningen 16 til den høy-frekvente kraftkilde 10, kan forårsake skade, og for å hindre dette, blir en innretning kjent som en sirkulator 18, innskutt mellom kraftkilden og overføringsmediet 12. Sirkulatoren 18 er hovedsakelig en enveisventil som tillater kraft fra kraftkilden 10 å nå påtrykningsinnretningen 16, men stanser eventuell reflektert kraft som når kraftkilden. I stedet blir den reflekterte kraft spredt i en vannbelastning 20 som er festet til sirkulatoren 18.

Avstemningssystemet 14 er innskutt mellom kraftoverføringsmediet 12 og påtrykningsanordningen 16, og blir brukt til å avstemme eventuell reflektert kraft til et minimum for derved å sikre at systemet opererer med høy effektivitet.

Den vanligste form for mikrobølge-påtrykningsanordning 16 er en metall-boks eller en kavitet, slik som den som brukes i en mikrobølgeovn til hjemmebruk. Materialet 22 som skal varmes opp, blir anbrakt i denne kaviteten på et dreiebord 24 som benyttes til å utligne over tid eventuelle variasjoner i det elektriske felt som kan finnes i vedkommende materiale. I tillegg er det i kaviteten ofte også anbrakt en modusomrører (ikke vist) for periodisk å endre de stambølgemønstre som finnes der. Både dreiebordet 24 og modusomrøreren forbedrer oppvarmingsjevn-heten for materialet.

I tillegg til kavitetspåtrykningsanordningen finnes det mange andre utform-inger av en mikrobølge-påtrykningsanordning 16 som kan benyttes. Av disse er imidlertid de som vanligst brukes som påtrykningsanordninger, modifiserte bølge-leder-seksjoner.

Av utseende er RF-oppvarmingssystemer meget forskjellige fra mikrobølge-systemene. De tilgjengelige systemer for frembringelse og overføring av RF-effekt til dielektriske oppvarmingsanordninger kan inndeles i to tydelig atskilte grupper: det vanligste konvensjonelle RF-oppvarmingsutstyr, og det nyere 50 Q RF-oppvarmingsutstyr. Selv om konvensjonelt RF-utstyr med hell er blitt brukt i mange år, medfører de stadig strengere EMC-forskrifter og behovet for forbedret prosess-regulering, innføringen av RF-oppvarmingssystemer basert på 50 Q teknologi.

I et konvensjonelt system utgjør RF-påtrykningsanordningen (dvs. det sys- . tem som påtrykker det høyfrekvente felt på produktet) en del av sekundærkretsen i en transformator som har utgangskretsen fra RF-generatoren som sin primær-krets. RF-påtrykningsanordningen kan følgelig betraktes som en del av RF-generatorkretsen, og blir ofte brukt til å regulere den mengde RF-effekt som leve-res av generatoren. I mange systemer blir en komponent i påtrykningsanordning-ens krets (vanligvis RF-påtrykningsplatene selv) justert for å holde effekten innenfor fastsatte grenser. Alternativt er oppvarmingssystemet oppsatt for å levere en viss mengde effekt inn i en standardbelastning ved kjente forhold, og så tillatt å drive automatisk opp eller ned ettersom tilstanden til produktet endres. I praktisk talt alle konvensjonelle systemer blir den leverte RF-effektmengde, bare indikert av den likestrøm som flyter gjennom høyeffekt-røret, vanligvis en triode, i generatoren.

Et typisk konvensjonelt RF-oppvarmingssystem er skjematisk vist på fig. 2, som omfatter en RF-generator 26 og en RF-påtrykningsanordning 28. Det materiale 30 som skal varmes opp, er plassert mellom platene i RF-påtrykningsanordningen 28 og en av platene 32 er innrettet for å være bevegelig i forhold til den annen, slik at det er tilveiebrakt en innretning for avstemming av systemet.

RF-oppvarmingssystemer basert på 50 £2 utstyr, er betydelig forskjellige og er umiddelbart gjenkjennbare på grunn av det faktum at RF-generatoren er fysisk atskilt fra RF-påtrykningsanordningen ved en høyeffekt koaksialkabel. Et slikt eksempel er vist på fig. 3, og omfatter som før en RF-generator 34 og en RF-påtrykningsanordning 36. Den høyeffekts koaksialkabel er identifisert ved henvisningstall 38.

Driftsfrekvensen til en 50 £2 RF-generator blir regulert ved hjelp av en krys-talloscillator og er hovedsakelig fastsatt til 13,56 MHz eller 27,12 MHz (40,68 MHz blir sjelden brukt). Straks frekvensen er blitt fastsatt, er det forholdsvis enkelt å fastsette utgangsimpedansen til RF-generatoren 34 til en hensiktsmessig verdi.

50 Q blir valgt slik at standardutstyr, slik som den høyeffekts koaksialkabel 38 og RF-effektmåleren 40 kan benyttes. For at RF-generatoren 34 skal overføre energi effektivt, må den være tilkoplet en belastning som også har en impedans på 50 Q. Følgelig er en impedanstilpasningskrets 42 innbefattet i systemet, som transform-erer impedansen til RF-påtrykningsanordningen 36 til 50 Cl. I virkeligheten er

denne tilpasningskretsen 42 et innviklet avstemningssystem, og RF-påtrykningsplatene selv kan være fastsatt til en optimal posisjon.

Hovedfordelene ved denne teknologien i forhold til det konvensjonelle system, er: (i) Faste driftsfrekvenser gjør det lettere å oppfylle forpliktende internasjonale EMC-forskrifter. (ii) Anvendelsen av 50 £2 kabel gjør det mulig å anbringe RF-generatoren 34 på et hensiktsmessig sted i avstand fra RF-påtrykningsanordningen 36. (iii) RF-påtrykningsanordningen 36 kan utformes for optimal ytelse og er selv ikke noen del av et avstemningssystem. (iv) Anvendelsen av en impedanstilpasningskrets 42 gir mulighet for et avansert prosessreguleringssystem. Posisjonene av komponentene i tilpasningskretsen gir direkte informasjon om tilstanden til den dielektriske belastning, slik som dens midlere fuktighetsinnhold. Denne in-formasjonen kan så benyttes til å regulere, etter behov, RF-effekten, hastigheten på en transportør, lufttemperaturen i påtrykningsanordningen, osv.

Uansett om det benyttes konvensjonelle eller 50 Cl dielektriske oppvarmingssystemer, må RF-påtrykningsanordningen være utformet for det spesielle produkt som skal varmes opp eller tørkes. Begrepsmessig er en RF-påtrykningsanordning med et gjennomgående felt det enkleste, og det vanligste, en konstruksjon hvor det elektriske felt stammer fra en høyfrekvent spenning påtrykt over de to elektrodene i en kondensator med parallelle plater. Et eksempel på dette arrangementet er vist på fig. 4, hvor de to elektrodene er identifisert med henvisningstall 44 og 46, og det produkt som skal oppvarmes, er identifisert med henvisningstall 48. Denne type påtrykningsanordning blir hovedsakelig brukt i forbindelse med forholdsvis tykke produkter eller materialblokker og er den påtrykningsanordning som anvendes i de utførelsesformer som skal beskrives.

Dielektrisk oppvarming, uansett om den er ved hjelp av radiofrekvens eller mikrobølger, beror på det prinsipp at energi blir absorbert av et dielektrisk materiale når det anbringes i et høyfrekvent elektrisk felt. Beregning av den aktuelle energimengde (eller effekt) som absorberes av et dielektrisk legeme, er uhyre vik-tig for å få en fullstendig forståelse av RF- og mikrobølge-oppvarming og/eller tørking.

Alle påtrykningsanordninger som benyttes dielektrisk RF-oppvarming, er i

virkeligheten kondensatorer. Disse kondensatorene kan representeres av en kompleks elektrisk impedans, Zc, eller den ekvivalente komplekse elektriske admitans, Yc som er lik 1/ZC. En ideell kondensator har, når den er tom, en impedans som er rent reaktiv med null elektrisk resistans og ingen effekt blir spredt når et RF-potensial blir påtrykt over den. Ved fravær av et dielektrikum er den komplekse impedansen til påtrykningsanordningen gitt ved

med den ekvivalente admittans gitt ved hvor oa = 27tf og C0 er kapasitansen til den tomme påtrykningsanordning. Den relative dielektrisitetskonstanten til et dielektrikum, er som noen ganger kalles den komplekse dielektrisitetskonstant, er gitt ved hvor Er' er en dielektrisitetskontant og e" er den dielektriske tapsfaktor for materiale. Hvis en enkel parallellplate-kondensator blir fylt med et slikt dielektrikum, så er den nye admitans gitt ved og den tilsvarende nye impedans er lik l/ Yc', som da

Som det klart fremgår av ligning (8), endrer nærværet av dielektrikumet impedansen til RF-påtrykningsanordningen på to måter. For det første har en endelig resistans, R som er lik 1/(æCoEr) kommet til syne over kondensatoren, og for det andre er den nye effektive kapasitans, C, større enn kapasitansen uten dielektrikumet, Co med en faktor er' siden er pr. definisjon alltid er større enn én. Denne situasjo-nen er vist skjematisk på fig. 5. Økningen i kapasitans skyldes endringer i fordelin-gen av elektrisk ladning i RF-påtrykningsanordningen, selv om forekomsten av en endelig resistans gir opphav til muligheten for varmegenerering inne i det dielektriske materiale. Ved å sette den effekt, P, som spres i en resistans, lik V<2>/R, så er, for en kondensator som inneholder et dielektrikum For en parallellplate-kondensator hvor Cp = eoA/d, og hvor A er platearealet, d er plateavstanden og e0 er dielektrisitetskonstanten for det frie rom, så kan, siden den elektriske feltstyrke, E = V/d, ligning (9) omskrives som

Siden produktet Ad er lik volumet til kondensatoren, så er effektspredningen pr.

volumenhet, eller effektdensiteten, Pv, gitt av

Effektdensiteten er således proporsjonal med frekvensen til det påtrykte elektriske felt på den dielektriske tapsfaktor, og er proporsjonal med kvadratet av det lokale elektriske felt. Denne ligningen er avgjørende når det gjelder å bestemme hvordan et dielektrikum vil absorbere energi når det blir anbrakt i et høyfrekvent elektrisk felt. For et gitt system er frekvensen fastsatt, og n og eo er konstanter, og den dielektriske tapsfaktor er kan, i prinsippet, måles. Det eneste ukjente i ligning (11) er derfor det elektriske felt, E. For å vurdere dette må virkningen av dielektrikumet på det påtrykte elektriske felt som skyldes RF-spenningen over RF-påtrykningsanordningen, tas i betraktning. I tilfelle med dielektrisk mikrobølge-oppvarming kan påtrykningsanordningen ikke lenger betraktes som en enkelt kondensator, og det elektriske felt i materialet skyldes nå en fremskridende elektromagnetisk bølge av formen

hvor k er forplantningskonstanten i z-retningen og t er tiden.

Forskyvningsstrømdensiteten, JD, som flyter gjennom de dielektriske med-ier, er definert ved

som i kombinasjon med ligning (12), blir som ved å sette inn er= Er -jer, gir

Hvis J er den totale strømdensitet og er lik summen av konduksjonsstrømdensite-ten, Jc og forstyvningsstrømdensiteten, JD, og ved å anta at Jc er null, så vil J bli lik Jd og gis av uttrykket i ligning (15).

Ved å betrakte et lite volumelement av dielektrikumet, dV, med tverrsnitt dS og lengde dz, er spenningsfallet over volumelementet gitt ved E.dz og den strøm som passerer gjennom det, er gitt ved J.dS. Den spredte effekt pr. volumenhet er følgelig gitt av

hvor (..) representerer tidsgjennomsnittet.

Hvis er er reell (dvs. er" er lik null), så vil E og J alltid være n/2 ute av fase og dP/dV vil være lik null til alle tider. Hvis er" ikke er lik null, så er

hvor E<*> er den kompleks konjugerte av E. I det spesielle tilfelle hvor E kan antas å være konstant gjennom produktet, reduseres ligning (17) til

som er det samme som det som ble utledet for det dielektriske RF-oppvarmingstilfelle (ligning 11).

Et dielektrisk materiale består av en samling av et stort antall mikroskopiske elektriske dipoler som kan innrettes, eller polariseres, under virkningen av et elektrisk felt. For en evaluering av vekselvirkningen mellom et dielektrikum og et eks-ternt felt, er det nødvendig å forstå virkningen av denne polariseringen.

En elektrisk dipol er et område med positiv ladning, +q, atskilt fra et område med negativ ladning -q, med en liten avstand r. En slik dipol sies å ha et dipolmoment, p gitt ved

Dette dipolmomentet er en vektorstørrelse med retning langs linjen fra det positive til det negative ladningssentrum. Elektriske dipoler kan inndeles i to typer: (i) Induserte dipoler som bare opptrer i nærvær av et påtrykt elektrisk felt, slik som karbondioksid-molekyler og -atomer; og (ii) Permanente dipoler som er tilstede selv ved fravær av et påtrykt

elektrisk felt, slik som vannmolekyler.

Polariseringen av et materiale, P, er en makroskopisk egenskap og define-res som dipolmoment pr. volumenhet. Ved fravær av et elektrisk felt er dipolmomentet til en samling induserte dipoler null, og følgelig er P også null. Selv om permanente elektriske dipoler alltid innehar et dipolmoment, er, i fravær av et påtrykt felt, disse momentene tilfeldig orientert i rommet, og materialets polarisering som en helhet, P, er igjen lik null.

En makroskopisk polarisering er også mulig på grunn av romladning bygget opp ved grenser i materialet. Enhver slik separasjon av negative og positive ladninger fører til et dipolmoment for hele materialet, noen ganger kjent som grenseflate-polarisering.

Det er hovedsakelig polariseringen av et dielektrikum som bestemmer det elektriske felt inne i (og utenfor) materiale, og dermed oppvarmingshastigheten, siden, som ligningene (11) og (18) gjør klart, den absorberte effektdensitet er proporsjonal med kvadratet av det elektriske felt inne i materialet.

Hvis forekomsten av et ytre elektrisk felt, E0, er gitt, vil de mikroskopiske elektriske dipoler oppleve en torsjonskraft som har tendens til å innrette dem i en retning som er motsatt retningen av E0. Den negative ende av dipolen blir tiltrukket til den positive side av det påtrykte felt, og den positive ende av dipolen blir tiltrukket til den negative side av det påtrykte felt.

Innenfor det dielektriske hovedlegeme er den totale elektriske ladning nøy-tral fordi antallet positive ladninger er lik antallet negative ladninger. Ved én side av dielektrikumet er det imidlertid et netto overskudd med positive ladninger, mens det ved den annen side er en netto negativ ladning. Dette er den situasjon som er skjematisk illustrert på fig. 6.

Resultatet av påtrykning av et elektrisk felt, E0, på et dielektrikum er derfor utviklingen av positive og negative ladninger på motsatte sider av materialet. Det elektriske felt som skyldes disse ladningene, er i de motsatte retninger av det påtrykte felt, og blir kalt depolariseringsfeltet, Ei. En elektrisk dipol inne i det dielektriske legeme opplever et lokalfelt, E|0kai, som er vektorsummen av det påtrykte felt og depolariseringsfeltet. Dermed er

og har en størrelse gitt ved

Virkningen av dielektrikumet på det elektriske felt som finnes inne i en RF-påtrykningsanordning, er skjematisk vist på fig. 7. Selv om det lokale elektriske felt er mindre enn det påtrykte elektriske felt, er det elektriske felt i eventuelle luftgap som omgir dielektrikumet, E', større enn det påtrykte felt. Dette skyldes utviklingen av ladninger på dielektrikumets overflate. Når det omgivende medium er luft, er i virkeligheten E' tilnærmet lik er'E0 og siden er' alltid er større enn en, er E' alltid større enn E0.

Som påpekt tidligere i forbindelse med ligning (2), faller den elektriske feltstyrke i mange keramiske materialer hurtig bort med økende temperatur. Størrel-sen av eventuelle ikke-termiske effekter som skyldes den elektriske feltstyrke, vil følgelig også bli redusert ved disse høyere temperaturer akkurat når diffusjons-partene er friest til å bevege seg i materialet, siden diffusjonskoeffisienten øker eksponensielt med økende temperatur. Fig. 8 viser den normaliserte lineære krymping, Al/I0, opptegnet som en funksjon av temperatur, hvor l0 er den opprinne-lige prøvelengde ved konvensjonell sintring (dvs. anvendelse av bare strålingsvarme og/eller konveksjonsvarme) og mikrobølge-assistert sintring av delvis stabilisert zirkoniumoksid (3 mol-% yttriumoksid).

Forsterkningen av sintringen er klart demonstrert ved at den mikrobølge-assisterte kurve er forskjøvet omkring 80°C fra den konvensjonelle krympings-kurve. Den totale krymping er videre større i det mikrobølge-assisterte tilfelle, noe som fører til en økning i den endelige prøvedensitet. Ved omkring 1250°C er der en betydelig endring i gradienten i den mikrobølge-assisterte kurve. Mot slutten av den mikrobølge-assisterte sintring, selv om den påtrykte mikrobølgeeffekt fremde-les er tilnærmet konstant, vil det elektrisk felt falle på grunn av økningen i den dielektriske tapsfaktor, er". Det mikrobølge-induserte elektriske felt som driver diffusjonsprosessen, vil følgelig også falle hurtig, og sintringen vil fortsette dominert bare av den konvensjonelle, kapillære drivkraft. Selv om mikrobølge-effekttettheten øker når prøven krymper, er denne effekten på det elektriske felt meget mindre enn den som skyldes den eksponensielle økning i er".

Som påpekt tidligere i forbindelse med ligning (3), vil minskningen i inntrengningsdybde for mikrobølger ved høye temperaturer også ha en ødeleggende virkning på det mikrobølge-induserte elektriske feltets evne til å drive diffusjonsprosessen, spesielt for prøver som ikke er mer enn omkring 1 cm tykke. Ved å konstruere en ovn som benytter radiofrekvens- og mikrobølge-assistert oppvarming samtidig, er det imidlertid mulig å oppnå fordelene ved volumetrisk oppvarming uten noen betydelig reduksjon av diffusjonsprosessen ved høyere temperaturer. Dette er fordi, selv om radiofrekvensen ikke vil være så god til oppvarming av prø-ven som mikrobølgene, vil den alltid være i stand til å generere og opprettholde et høyere elektrisk felt inne i prøven for derved å bidra til diffusjonsprosessen.

De praktiske problemer som må overvinnes ved kombinasjon av RF- og mikrobølge-kilder sammen med strålings- og/eller konveksjons-oppvarmingsanordninger i den samme ovn, er ikke enkle. De to høyfrekvente opp-varmingskildene vil veksejvirke med hverandre, og fører, med mindre det tas hensyn til, til driftsvansker. Dette er i tillegg til problemene med eventuell interferens mellom hver kilde og de konvensjonelle strålings- og/eller konveksjons-oppvarmingsanordninger.

Likevel er en radiofrekvens- og mikrobølge-assistert hybridovn som er en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, vist skjematisk på fig. 9.

Som man kan se, omfatter ovnen en mikrobølgekavitet 50, en mikrobølge-generator 52 og en bølgeleder 54 for transport av mikrobølger fra mikrobølge-generatoren 52 til mikrobølgekaviteten 50.1 en foretrukket utførelsesform kan mik-robølgegeneratoren 52 omfatte en 2,45 GHz, 1kW magnetron tilkoplet en kraftfor-syningsenhet 56, mens bølgelederen 54 kan innbefatte en sirkulator 58, en blind-belastning 60 og en avstemningskrets 62.1 en foretrukket utførelsesform har derimot mikrobølgekaviteten 50 en bredde på 540 mm, en dybde på 455 mm og en høyde på 480 mm. Dette muliggjør igjen et prøvevolum på 190 mm x 190 mm x 190 mm som under bruk blir innelukket ved lukking av en dør som innbefatter en mikrobølgefelle-tetning på en kvart bølgelengde. En modusomrører (ikke vist) er innbefattet i mikrobølgekaviteten 50 med en sviktsikker mekanisme for å slå av mikrobølgeeffekten i tilfelle av at modusomrøreren svikter.

Et antall ikke-tilbaketrekkbare, utstrålende resistans-oppvarmingselementer 64 av kantal rager gjennom en vegg i mikrobølgekaviteten 50 og inn i prøvevolu-met. Ved å sikre at oppvarmingselementene 64 er meget konduktive, blir deres skinndybde holdt på et minimum, og dermed den mikrobølgeeffekt-mengde som de absorberer. Ved å anvende dette arrangementet har ovnen vist seg å være i stand til å oppnå temperaturer i overkant av 1750°C ved å bruke 3 kW stråleopp-varming og 2 kW mikrobølgeeffekt uten å skade hverken oppvarmingselementene 64 eller foringen i ovnen. Spesielt er ingen buedannelse blitt observert hverken mellom oppvarmingselementene 64 eller mellom oppvarmingselementene og veggene i mikrobølgekaviteten 50.

For å hindre at mikrobølger lekker fra mikrobølgekaviteten 50, er hvert av oppvarmingselementene 64 ført inn i prøvevolumet gjennom en respektiv kapasitiv innføring. Et eksempel på en slik innføring er beskrevet i søkerens tidligere internasjonale patentsøknad nr. PCT/GB94/01730.

Det radiofrekvente elektriske feltet blir innført i systemet mellom elektrodene til en parallellplate-kondensator eller påtrykningsanordning som utgjøres av to metallplater 68 og 70 på utsiden av isolasjonen 72. Alternativt kan de to platene 64 og 70 være innbakt i isolasjonen 72, eller endog inne i den varme sone forut-satt at det anvendte metall kan motstå de temperaturer som det utsettes for. De to metallplatene 68 og 70 er forbundet gjennom en overføringslinje 74 og en variabel induktans 76 til en automatisk impedans-tilpasningskrets 78. Denne impedans-tilpasningskretsen 78 avstemmer kontinuerlig systemets impedans til 50 Q. En 13,56 MHz, 1 kW radiofrekvent faststoff-generator 80 med en 50 Q utgangsimpe-dans er tilkoplet den automatiske impedans-tilpasningskrets 78 ved hjelp av en standard 50 Q koaksialkabel 82.

En seksjon av overføringslinjen 74 mellom de to metallplatene 68 og 70 og den variable induktans 76, innbefatter et lavpassfilter 84 som virker som et mikro-bølgefilter og tillater passasje av RF-effekt mens strømmen av mikrobølge-energi begrenses. I tillegg er parallelle kondensatorer 86 tilkoplet mellom oppvarmingselementene 64 og toppen av ovnskaviteten for å kortslutte eventuell RF-strøm som flyter gjennom oppvarmingselementene til jord.

Prøven 88 som skal oppvarmes, blir anbrakt inne i mikrobølgekaviteten og opplagret på et ildfast underlag 90. Jorede termoelementer 92 inne i ovnen kan brukes til å regulere strålings-, RF- og mikrobølge-effektnivåene uavhengig. Alternativt kan alle tre effektkildene reguleres manuelt. En kombinasjon av automatisk og manuell regulering blir vanligvis benyttet. F.eks. kan strålings- og mikrobølge-kraftkildene reguleres til et visst forutbestemt temperatur/tid-skjema mens RF-kraftkilden blir regulert manuelt. Når det materialet som skal oppvarmes, er blitt fullstendig evaluert, kan reguleringen være fullstendig automatisk.

Det vil være klart for fagfolk på området at elementene 64 for strålingsopp-varming kan erstattes av én eller flere gassbrennere 94 i enten en direkte eller indirekte utforming, slik som beskrevet i søkerens tidligere internasjonale patent-søknad nr. PCT/GB94/01730. Et eksempel på et slikt arrangement er vist på fig. 10 hvor de trekk som er felles for ovnen på fig. 9, er blitt identifisert ved de samme henvisningstall.

En fordel ved å benytte gassbrennere som en kilde for strålings- og/eller konveksjons-varme er at den resulterende ovn er særlig egnet for enten porsjons-behandling eller kontinuerlig behandling. Den maksimale temperatur som kan oppnås ved en slik ovn, er videre bare begrenset av konstruksjonsmaterialene.

I enhver ovn er forholdet mellom konveksjons- og mikrobølge-effekt vanligvis mindre enn 2:1, og enda vanligere i området fra 10:1 til 5:1. Samtidig er forholdet mellom RF- og mikrobølge-effekt typisk mindre enn 2:1, og enda vanligere i området fra 10:1 til 4:1.

Ovner av den type som er beskrevet ovenfor, er blitt brukt til å sintre mindre stykker av yttriumoksid-stabilisert (8%) zirkoniumoksid (8YSZ). Prøver av forløper-pulverne ble kaldsenkepresset for å danne sylindriske prøver som så ble varmet opp ved bruk av skjema: (i) Oppvarming fra romtemperatur til 1300°C ved 10°C/minutt);

(ii) Holde 1300°C i 1 time; og

(iii) Avkjøling fra 1300°C til romtemperatur ved -10°C/minutt.

Strålingseffekt-nivå ble brukt til å regulere temperaturen i henhold til dette skjema, og forskjellige kombinasjoner av RF- og mikrobølge-effekt ble brukt. I hvert tilfelle ble sluttdensiteten til prøven målt og sammenlignet med utgangsden-siteten på omkring 2,85 gem'<3>. Resultatene er oppsummert nedenfor i tabell 1.

En annen forsøksrekke ble utført på større pellets av det samme materiale som hadde en noe lavere utgangsdensitet på 2,67 gem'<3>. Resultatene av denne annen forsøksrekke er oppsummert i tabell 2 nedenfor.

Som vist er det mulig å konkludere fra disse to forsøksrekkene, at for sintring av yttriumoksid-stabilisert zirkoniumoksid: (i) Bruken av RF-assistert eller mikrobølge-assistert oppvarming resulterer i høyere sluttdensiteter enn anvendelse av bare konvensjonell strålings- eller konveksjons-oppvarming; (ii) Anvendelsen av mikrobølge-assistert oppvarming resulterer i høyere densiteter enn anvendelsen av radiofrekvens-assistert oppvarming;

og

(iii) Anvendelsen av både radiofrekvens- og mikrobølge-assistert oppvarming resulterer i de høyeste sluttdensiteter.

Disse konklusjonene er illustrert grafisk på fig. 11 hvor den normaliserte lineære krymping av zirkoniumoksid (8 mol-% yttriumoksid) er opptegnet som en funksjon av temperatur for konvensjonell sintring (anvendelse av bare strålingsvarme), mikrobølge-assistert sintring og radiofrekvens- og mikrobølge-assistert sintring. Som vist kan ingen slik forsterkningsreduksjon, selv om mikrobølge-assistert sintring oppviser en reduksjon i forsterkning sammenlignet med den som er illustrert på fig. 8, detekteres i den radiofrekvens- og mikrobølge-assisterte sint-ringskurve.

Det vil være klart for fagfolk på området at selv om de ovenfor angitte resultater vedrører yttriumoksid-stabilisert zirkoniumoksid, er tilsvarende resultater blitt vist å være anvendbare på et bredt område av keramiske materialer, og er ikke begrenset til det spesielle materiale som er beskrevet ovenfor.

Claims (14)

1. Hybridovn omfattende, en mikrobølgekilde (52), et hus (50) for inneslutning av både mikrobølge- og radiofrekvens-energi og for opptagelse av et objekt som skal oppvarmes (88), en anordning (54) for å kople mikrobølgekilden til huset (50), en radiofrekvenskilde (80) tilpasset til å dielektrisk varme objektet som skal oppvarmes, en anordning (74) for å kople radiofrekvenskilden (80) til huset (50), og karakterisert ved at hybridovnen videre omfatter en styreanordning for samtidig å påføre både mikrobølgeenergi og radiofrekvensenergi og for å regulere den mengde med mikrobølgeenergi og radiofrekvens-energi som det objekt som skal oppvarmes, blir eksponert for.

2. Ovn ifølge krav 1, karakterisert ved at det er tilveiebrakt anordninger for å regulere den radiofrekvens-energi som det objekt som skal oppvarmes (88) blir eksponert for uavhengig av mikrobølge-energien.

3. Ovn ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at den ytterligere omfatter minst én av strålings- og konveksjons-oppvarmingsanordninger (64, 94) anordnet i relasjon til huset (50) for å tilveiebringe minst én av strålings- og konveksjons-varme etter behov inne i huset (50), og en anordning for å regulere den varmemengde som genereres ved en overflate av det objekt som skal oppvarmes (88) av nevnte minst ene av strålings- og konveksjons-varme.

4. Ovn ifølge krav 3, karakterisert ved en anordning for å regulere den varmemengde som genereres ved en overflate av det objekt som skal varmes opp (88) ved hjelp av den minst ene av strålings- og konveksjons-varme, uavhengig av varmen som genereres i objektet (88) av mikrobølge-energien.

5. Ovn ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved en anordning for å regulere den varmemengde som genereres ved en overflate av objektet som skal varmes opp (88) ved hjelp av den minst ene av strålings- og konveksjons-varme, uavhengig av varmen som genereres i objektet (88) av radiofrekvens-energien.

6. Ovn ifølge noen av kravene 3 til 5, karakterisert ved at den minst ene av strålings- og konveksjons-oppvarmingsanordningen (64, 94) omfatter minst ett resistivt varmeelement (64).

7. Ovn ifølge noen av kravene 3 til 5, karakterisert ved at den minst ene av strålings- og konveksjons-oppvarmingsanordningen (64, 94) omfatter en anordning (94) for brenning av fos-sile brennstoff.

8. Fremgangsmåte for drift av en ovn av den type som omfatter en mikrobølge-kilde (52), et hus (50) for inneslutning av både mikrobølge- og radiofrekvens-energi og for opptakelse av et objekt som skal varmes opp (88), en anordning (54) for å kople mikrobølge-kilden (52) til huset (50), en radiofrekvens-kilde (80) tilpasset til dielektrisk oppvarming av objektet som skal varmes, og en anordning (74) for å kople radiofrekvens-kilden (80) til huset (50), karakterisert ved følgende trinn å aktivere mikrobølge-kilden (52) for å varme opp objektet (88) og aktivere radiofrekvens-kilden (80) for å tilveiebringe et oscillerende elektrisk felt inne i objektet som skal varmes opp (88), for dielektrisk å varme objektet ved minst ett av et sted og en temperatur hvor feltstyrken til det mikrobølge-induserte elektriske felt faller under en forutbestemt terskelverdi slik at både mikrobølgeenergien og radiofrekvensenergien påføres samtidig.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at radiofrekvens-kilden (80) er aktivert over opp-varmingsperioden til objektet (88).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved det ytterligere trinn å regulere den radiofrekvens-energi som objektet som skal oppvarmes (88), blir eksponert for, uavhengig av mikrobølge-energien.

11. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 8 til 10, hvor ovnen i tillegg omfatter minst én av en strålings- og konveksjons-oppvarmingsanordning (64, 94), karakterisert ved å aktivere den ytterligere strålings- og/eller konveksjons-oppvarmingsanordningen (64, 94) for å generere minst en av strålings- og konveksjons-varme gjennom en oppvarmingsperiode tilobjektet (88), og å regulere minst en av den varmemengde som genereres i objektet (88) ved hjelp av mikrobølge-energien og varmemengden generert ved en overflate av objektet (88) av den minst ene av strålings- og konveksjons-varme, for å tilveiebringe en ønsket termisk profil i objektet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at den ytterligere oppvarmingsanordningen (64, 94) blir aktivert for å generere tilstrekkelig varme til å heve temperaturen av det objekt som skal varmes opp (88) til en forutbestemt verdi der objektet (88) vil bli effektivt oppvarmet ved hjelp av mikrobølge-energien og der mikrobølge-kilden (52) er aktivert.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at den varme som genereres ved en overflate av objektet som skal varmes opp (88), ved hjelp av den minst ene av strålings- og konveksjons-varmen, blir regulert uavhengig av varmen som genereres i objektet av mikrobølge-energien.

14. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 11 til 13, karakterisert ved at den varme som genereres ved en overflate av objektet som skal varmes opp (88) ved hjelp av den minst ene av strålings- og konveksjons-varmen, blir regulert uavhengig av varmen som genereres i objektet (88) av radiofrekvens-energien.