Свч патент

admin

свч плазменный реактор

Изобретение относится к металлообработке, в частности к СВЧ плазменному реактору, и может найти применение в машиностроении и металлургии при изготовлении изделий с покрытиями, полученными способом плазменного парофазного химического осаждения пленок. СВЧ плазменный реактор содержит осесимметричную герметичную рабочую камеру в виде цилиндра, соосно расположенную в центральной его части платформу, образующую с внутренней торцевой стороной рабочей камеры радиальный волновод, центральная часть которого является резонатором, источник СВЧ энергии, прямоугольный и цилиндрический коаксиальный волноводы, диэлектрическое окно, герметично отделяющее рабочую камеру, и конусообразный коаксиальный волновод. Основание внутреннего конуса конусообразного коаксиального волновода сопряжено с платформой, основание его внешнего конуса в общей плоскости с основанием его внутреннего конуса — с цилиндрической стенкой рабочей камеры. Диэлектрическое окно выполнено из прозрачного для СВЧ волны диэлектрика и установлено в коаксиальном конусообразном волноводе соосно с ним. В СВЧ реакторе максимально согласован волноводный тракт на пути к плазме СВЧ разряда, обеспечены минимальные потери энергии в тракте и обеспечено управление температурой подложки при использовании дополнительного источника энергии. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2299929

Предлагаемое техническое решение относится к области СВЧ техники, в частности к СВЧ реакторам плазменного парофазного химического осаждения пленок или покрытий различных материалов на подложках, в частности, для получения углеродных (алмазных) пленок, покрытий.

Известен СВЧ плазменный реактор (патент США №5501740), в котором в области резонатора установлен плоский электрод в форме круглого диска, на рабочей стороне которого образуется плазма СВЧ разряда. СВЧ энергия подводится с обратной стороны электрода, образующей с корпусом камеры радиальный СВЧ волновод. Диэлектрическое окно, герметизирующее разрядную камеру, расположено между обратной стороной электрода и корпусом камеры. СВЧ энергия подводится к радиальному волноводу коаксиальным цилиндрическим волноводом. Такое соединение коаксиального и радиального волноводов является несогласованным по волновому сопротивлению, при этом часть СВЧ мощности отражается к источнику. Плазма СВЧ разряда, покрывающая подложку, является нагрузкой для всего тракта и в ней поглощается подводимая через тракт СВЧ мощность. В режиме осаждения пленок параметры рабочей смеси газов, ее состав и давление выбираются с расчетом полного поглощения. Однако в пусковом режиме, когда необходимо поджечь разряд, используются облегченные условия для пробоя при пониженном давлении газа, также может быть использована смесь иного состава. В пусковом режиме плазма разряда может частично поглощать СВЧ мощность, что неизбежно ведет к отражению части мощности к источнику. Плохое согласование между элементами тракта (между коаксиальным волноводом и радиальным волноводом) приводит к интерференции отраженных сигналов от самой плазмы и от несогласованного стыка волноводов, что, в свою очередь, может приводить к нежелательным резонансам в тракте и к непроизводительным потерям СВЧ мощности. Чтобы вернуть часть отраженной СВЧ мощности в плазму, в известном техническом решении в волноводный тракт введен регулирующий элемент, а именно электромеханический трехштыревый трансформатор сопротивлений, управляемый компьютером. При изменении режимов работы реактора он подавляет отраженную к СВЧ генератору мощность, но не устраняет саму несогласованность и потери СВЧ мощности в тракте из-за резонансов. Кроме того, что тракт не согласован на стыке волноводов, диэлектрическое окно, отделяющее вакуумный объем реактора от остальной волноводной части системы, сообщающейся с атмосферой, вносит дополнительное отражение СВЧ волны вследствие нормального падения ТЕМ волны радиальной линии, сформированной под платформой, на цилиндрическую поверхность окна. Отражение части волны от окна также приводит к потерям СВЧ мощности из-за резонансов в тракте.

Указанные недостатки в конечном счете ведут к снижению эффективности передачи энергии в плазму, потерям мощности в волноводном тракте из-за неконтролируемых резонансов и, как следствие, к перегревам элементов волноводного тракта.

В известном техническом решении из-за ступенчатого стыка коаксиальной линии с платформой отсутствует возможность размещения устройств независимого дополнительного подогрева подложки с целью управления температурой рабочей поверхности электрода.

Задачей данного изобретения является создание СВЧ плазменного реактора с максимально согласованным волноводным трактом, на пути от волноводно-коаксиального преобразователя к плазме СВЧ разряда, с минимальными потерями СВЧ энергии в тракте, а также с возможностью управления температурой подложки при использовании дополнительного источника нагрева.

СВЧ плазменный реактор содержит осесимметричную герметичную рабочую камеру, внутри которой соосно с ней установлена плоская платформа, образующая с внутренней торцевой поверхностью рабочей камеры радиальный СВЧ волновод, центральная часть которого заканчивается резонатором, источник СВЧ энергии, соединенный с рабочей камерой СВЧ линией, содержащей прямоугольный волновод и коаксиальный цилиндрический волновод, диэлектрическое окно в виде отрезка цилиндрической трубы, герметично отделяющее рабочую камеру, цилиндрический коаксиальный волновод соединен с платформой и рабочей камерой коаксиальным конусообразным волноводом, основание внутреннего конуса волновода сопряжено с платформой, а основание внешнего конуса в общей плоскости с основанием внутреннего конуса сопряжено с цилиндрической стенкой камеры, причем геометрические пропорции конусообразного волновода выбраны из соотношения: ln a/b=ln tg /t =ln A/B=H/B, где и — углы внешнего и внутреннего конусов, имеющие общую вершину, а и b — внешний и внутренний радиусы коаксиального волновода, А — внутренний радиус цилиндрической части камеры, В — радиус платформы, Н — расстояние от платформы до внутренней поверхности рабочей камеры, диэлектрическое окно установлено в коаксиальном конусообразном волноводе соосно с ним, причем средний угол падения СВЧ волны на диэлектрическое окно не более чем на 20° отличается от угла Брюстера для материала диэлектрического окна в полосе возбуждаемых колебаний.

Соединение коаксиального волновода с рабочей камерой коаксиальным конусообразным волноводом, так что платформа сопряжена с основанием внутреннего конуса волновода, а боковая цилиндрическая стенка камеры реактора сопряжена с основанием внешнего конуса волновода в общей плоскости оснований обоих конусов, что определяется соотношениями: ln a/b=ln (tg /tg )=ln А/В=Н/В, где и — углы внешнего и внутреннего конусов, имеющие общую вершину, а и b — внешний и внутренний радиусы цилиндрического коаксиального волновода, А — внутренний радиус цилиндрической части камеры, В — радиус платформы, Н — расстояние от платформы до внутренней поверхности рабочей камеры, существенно, так как обеспечивает эффективную и широкополосную передачу СВЧ энергии от источника к плазме, формирующейся над поверхностью центральной части платформы. Данная геометрия обеспечивает плавный переход с постоянным волновым сопротивлением в любом сечении перехода, равным волновому сопротивлению радиальной линии на ее краю. Это способствует снижению потерь СВЧ мощности в тракте. Достигаемое лучшее согласование позволяет зажигать разряд при пониженной мощности СВЧ источника. Такой способ подвода СВЧ энергии при сохранении осевой симметрии структуры позволяет избежать возникновения высших асимметричных типов волн в радиальной линии и обеспечить симметрию плазменного образования и стабильные условия его поддержания. Стабильные условия горения плазмы положительно влияют на однородность получаемой пленки. Кроме того, согласованная система подвода СВЧ энергии облегчает условия поддержания разряда при изменении режимов от зажигания до перехода в стационарный режим осаждения без применения управляемой от компьютера сложной дорогостоящей системы согласования с помощью электромеханического трансформатора сопротивлений.

Средний угол падения волны в коническом волноводе на диэлектрическое окно, равный (90°-( + )/2), близок к углу Брюстера для материала диэлектрического окна в выбранной частотной полосе колебаний. В любом сечении, проходящем через ось симметрии, волна поляризована в плоскости падения и при прохождении диэлектрического окна под углами, близкими к углу Брюстера, определенному для плоской волны, практически не отражается и проходит через окно. Это дополнительный фактор, который способствует эффективной передаче СВЧ мощности в плазму разряда без отражений.

Конический волновод позволяет использовать пространство между платформой и внутренним конусом для размещения дополнительных устройств управления температурой поверхности платформы, и через нее — температурой подложкодержателя и самой подложки.

Платформа содержит внутренний цилиндрический элемент высотой в четвертую часть длины волны возбуждаемых колебаний, установленный с зазором по периметру. Это существенно, так как разряд формируется над подложкой, расположенной на подложкодержателе, а зазор, играющий роль теплового сопротивления, позволяют снизить теплопередачу в охлаждаемую водой периферическую часть платформы. При этом большая масса подложкодержателя обеспечивает более высокую стабильность температуры подложкодержателя, что способствует большей однородности осаждаемой пленки.

Внутри подложкодержателя выполнено углубление, над которым сформирована тонкая перегородка, под перегородкой расположено средство регулирования температуры поверхности подложкодержателя. Тонкостенная перегородка хорошо передает тепло в вертикальном направлении, а средство регулирования температуры поверхности подложкодержателя, на который устанавливают подложку, обеспечивает независимо от подводимой к разряду СВЧ мощности, температуру, необходимую для получения пленки с оптимальной скоростью роста. Кроме того, тонкостенная перегородка, защищенная дроссельным соединением, плохо проводит тепло в радиальном направлении, это позволяет исключить нагрев периферической части платформы и элементов герметизации в месте установки диэлектрического окна.

В верхней части камеры реактора соосно с ним встроен отрезок запредельного волновода круговой симметрии с оптическим окном в его торце. Оптическое окно выполнено для обзора подложки и установки устройства измерения температуры в зоне резонатора. СВЧ волна не проходит в область запредельного волновода, оптическое окно находится вне области действия СВЧ волны, это позволяет использовать это окно как для наблюдения за процессом нанесения пленки, так и для установки устройства измерения температуры в зоне резонатора, не влияя на процесс нанесения пленки.

В оптическом окне запредельного волновода установлено устройство измерения температуры в зоне резонатора, которое через контроллер связано со средством регулирования температуры подложкодержателя. Устройство измерения температуры в зоне резонатора и его связь со средством управления температуры подложкодержателя через контроллер позволяет добиться стабильных условий роста пленки.

Устройство регулирования температуры выполнено в виде электрического нагревателя. Это позволяет относительно быстро корректировать температуру поверхности подложкодержателя.

Техническим результатом данного технического решения является создание эффективного и экономичного СВЧ плазменного реактора, с дополнительным источником стабилизации температуры подложки, позволяющего получать пленки высокого качества.

Описание основных чертежей.

На фиг.1. показано сечение предлагаемого плазменного реактора.

На фиг.2 схематически показано сечение центральной части платформы с установленным в платформе цилиндрическим элементом — массивным подложкодержателем.

На фиг.3 схематически показано сечение центральной части СВЧ плазменного реактора с подложкодержателем, с тонкостенной перегородкой и цилиндрической полостью, в которой установлен нагреватель постоянного тока.

На фиг.1 платформа 7 плазменного реактора установлена на основании внутреннего конуса 5 коаксиального конусообразного волновода. Конусообразный волновод образован внешним 6 и внутренним 5 конусами с углами и соответственно, имеющими общую вершину, и изготовлен из металла. Конусообразный волновод соединен с коаксиальным цилиндрическим волноводом 3, 4, внешний и внутренний радиусы которого равны а и b соответственно. Внутренний радиус корпуса 8 в плоскости платформы равен А. Радиус платформы 7 равен В. Расстояние от платформы 7 до крышки корпуса 9 равно Н. Платформа 7 образует с крышкой корпуса 9 радиальный СВЧ волновод, резонатор 10 образован цилиндрической полостью в крышке корпуса плазменного реактора 9 и центральной частью платформы 7. Диэлектрическое окно 11 герметично установлено в коаксиальном волноводе через уплотнители 12. Штуцер 13 служит для откачки газа из герметичного корпуса через кольцевой коллектор 14 и отверстия 15, равномерно распределенные по периметру коллектора 14. Штуцер 16 служит для подачи рабочей газовой смеси в область резонатора 10 через кольцевой коллектор 17 и отверстия 18.

Источник питания СВЧ 1 соединен с коаксиальным волноводом 3, 4 прямоугольным волноводом 2.

На центральную часть платформы 7 устанавливают подложку.

Через штуцер 13 из герметичной камеры откачивают газ. Через штуцер 16 камеру наполняют рабочей газовой смесью, необходимой для нанесения пленки.

При включении источника питания 1, возбуждается СВЧ волна типа ТЕ 10, проходящая через прямоугольный волновод 2, которая далее преобразуется в ТЕМ волну в коаксиальном цилиндрическом волноводе 3, 4. Затем волна проходит через коаксиальный конусообразный волновод 5, 6, коаксиальный цилиндрический волновод, образованный боковой поверхностью платформы 7 и боковой внутренней поверхностью камеры 8, радиальный волновод, образованный платформой 7 и крышкой корпуса 9. В зоне резонатора 10 поле усиливается. СВЧ волна в конусообразном волноводе поляризована так, что вектор Е лежит в плоскости, проходящей через ось симметрии. Средний угол падения СВЧ волны на диэлектрическое окно 11, выполненное из прозрачного для СВЧ волны диэлектрика, близок к углу Брюстера, поэтому поляризованная СВЧ волна проходит его без отражения.

При возникновении пробоя образующаяся в области резонатора плазма, обладая достаточно высокой поглощающей способностью за счет столкновений электронов с нейтральными частицами, служит нагрузкой для волноводного тракта. Плазма образуется над поверхностью центральной части платформы. На подложке, установленной на платформе 7, путем плазменного парофазного химического осаждения образуется пленка. От волноводно-коаксиального преобразователя (в месте соединения прямоугольного и коаксиального цилиндрического волноводов) к области резонатора СВЧ волна передается по хорошо согласованной СВЧ линии. Это обеспечивает стабильные условия процесса при эффективном вложении СВЧ энергии и, как следствие, обеспечивает высокое качество пленки.

На фиг.2. Цилиндрический элемент 24 установлен в центральной части платформы 7 с зазором 25 шириной h, высотой L, равной четвертой части длины волны возбуждаемых колебаний. При возникновении плазмы зазор играет роль теплового сопротивления и препятствует отводу тепла из рабочей зоны, а также исключает деформации конструкции из-за снятия напряжения между нагреваемыми и холодными частями конструкции.

На фиг.3 подложкодержатель 24 герметично встроен в платформу и имеет в верхней части тонкую перегородку 19. Под перегородкой 19 установлен нагреватель 20. Перегородка 19 хорошо передает тепло в вертикальном направлении, и нагревательный элемент 20 обеспечивает температуру, необходимую для получения пленки с оптимальной скоростью роста. Кроме того, за счет созданной тепловой развязки, тонкая перегородка 19 плохо проводит тепло в радиальном направлении, это позволяет исключить нагрев периферической части платформы и элементов герметизации в месте установки диэлектрического окна 11. Края платформы охлаждаются водой через трубки 26. Газовая температура плазмы составляет около 3000°С и охлаждение необходимо, чтобы не было перегрева уплотнителей 12 и диэлектрического окна 11. Конический коаксиальный переход к платформе позволяет эффективно использовать пространство под пластиной и устанавливать дополнительные устройства.

Сверху к торцу резонатора 10 соосно с ним пристроен отрезок запредельного волновода 21 круговой симметрии с оптическим окном 22 в его торце. СВЧ волна не проходит в область запредельного волновода, оптическое окно находится вне области действия СВЧ волны, это позволяет эффективно использовать это окно как для наблюдения за процессом нанесения пленки, так и для установки устройства для измерения температуры в зоне реактора. Устройство измерения температуры 27 связано с электрическими нагревателями через контроллер 23. В процессе горения разряда устройство измерения температуры 27 передает информацию о температуре на управляющий контроллер 23, который, в зависимости от полученных данных, корректирует температуру подложкодержателя 19 через изменение температуры электрического нагревателя 20, установленного под подложкодержателем.

1. СВЧ плазменный реактор, содержащий осесимметричную герметичную рабочую камеру в виде цилиндра, соосно расположенную в центральной его части платформу, образующую с внутренней торцевой стороной рабочей камеры радиальный волновод, центральная часть которого является резонатором, источник СВЧ энергии, прямоугольный и цилиндрический коаксиальный волноводы, посредством которых источник СВЧ энергии соединен с рабочей камерой, и диэлектрическое окно в виде цилиндрической трубы, герметично отделяющее рабочую камеру, отличающийся тем, что он снабжен конусообразным коаксиальным волноводом, посредством которого цилиндрический коаксиальный волновод соединен с рабочей камерой, при этом основание внутреннего конуса конусообразного коаксиального волновода сопряжено с платформой, основание его внешнего конуса в общей плоскости с основанием его внутреннего конуса — с цилиндрической стенкой рабочей камеры, а диэлектрическое окно выполнено из прозрачного для СВЧ волны диэлектрика и установлено в коаксиальном конусообразном волноводе соосно с ним, причем геометрические пропорции конусообразного волновода выбраны из соотношения In a/b=ln (tg /tg )=ln А/В=Н/В, где и — углы внешнего и внутреннего конусов конусообразного коаксиального волновода, имеющие общую вершину, а и b — внешний и внутренний радиусы цилиндрического коаксиального волновода, А — внутренний радиус цилиндрической части рабочей камеры, В — радиус платформы, Н — расстояние от платформы до внутренней поверхности рабочей камеры.

2. СВЧ плазменный реактор по п.1, отличающийся тем, что платформа содержит цилиндрический элемент с высотой равной четвертой части длины волны возбуждаемых колебаний, являющийся подложкодержателем и установленный в ней с зазором, являющимся тепловым сопротивлением и препятствием отводу тепла из рабочей зоны.

3. СВЧ плазменный реактор по п.2, отличающийся тем, что подложкодержатель выполнен с перегородкой, а реактор содержит средство регулирования температуры поверхности подложкодержателя, расположенное под перегородкой.

4. СВЧ плазменный реактор по п.3, отличающийся тем, что он содержит запредельный волновод с оптическим окном в торце, соосно встроенный в верхнюю часть рабочей камеры.

5. СВЧ плазменный реактор по п.4, отличающийся тем, что он содержит устройство измерения температуры в зоне резонатора, установленное в оптическом окне запредельного волновода, и управляющий контроллер, посредством которого устройство измерения температуры связано со средством регулирования температуры поверхности подложкодержателя.

6. СВЧ плазменный реактор по п.5, отличающийся тем, что средство регулирования температуры подложкодержателя выполнено в виде электрического нагревателя.

www.freepatent.ru

микроволновая печь

Изобретение относится к бытовой электронагревательной технике и может быть использовано в производстве микроволновых печей. Микроволновая печь, включающая корпус, образующий камеру для приготовления пищи, магнетрон с ярмом, волновод и антенну, снабжена уплотнительной кольцевой прокладкой с дисперсионным кольцом. Уплотнительная кольцевая прокладка выполнена сетчатой и смонтирована между ярмом и антенной. Дисперсионное кольцо представляет собой шайбу с, по меньшей мере, одним дисперсионным элементом, выполненным в виде полосы, расположенной радиально по отношению к шайбе. Дисперсионное кольцо смонтировано на уплотнительной кольцевой прокладке таким образом, что шайба расположена соосно между уплотнительной кольцевой прокладкой и магнетроном, а каждый дисперсионный элемент загнут с возможностью охвата уплотнительной кольцевой прокладки со стороны камеры. Дисперсионные элементы расположены попарно и диаметрально по отношению друг к другу и выполнены выбранными из следующего ряда материалов: золото, серебро, медь, железо, алюминий, олово, цинк, или их сочетания, или их сочетания с другими металлами. Изобретение обеспечивает возможность изменения структуры и формы поля сверхвысокой частоты, что ускоряет разогрев. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2472323

Изобретение относится к бытовой электронагревательной технике, а более конкретно к приборам для разогрева и приготовления преимущественно продуктов питания с использованием источника энергии сверхвысоких частот (СВЧ), и может быть использовано в производстве микроволновых печей.

Из уровня техники известна микроволновая печь, содержащая экранирующий корпус, состоящий из крышки и основания, образующих варочную камеру, магнетрон с излучающим волноводом, выполненным в виде двух поверхностей тел вращения с образующими в форме экспонент, обращенных выпуклостями друг к другу, при этом центр излучающего волновода совпадает с центром варочной камеры, см. заявку на изобретение RU, кл. Н05В 6/64, № 94029963, опубликована 20.06.1996. Конструкция характеризуется улучшенными массогабаритными характеристиками. Недостатками известного устройства являются специфическая форма рабочей камеры печи, ограничивающая возможности ее использования.

Известна микроволновая печь, содержащая магнетрон для генерации энергии электромагнитной волны, волновод для управления и направления энергии электромагнитной волны в полый корпус, образующий камеру для приготовления пищи, и антенну для излучения энергии электромагнитной волны, генерируемой магнетроном в волновод, который имеет окна для рассеяния энергии электромагнитной волны в камеру для приготовления пищи, при этом окна выполнены с возможностью генерации круговой поляризации с требуемыми характеристиками, см. пат. RU, кл. Н05В 6/64, № 2215380, опубликован 27.10.2003. Указанный известный объект принят в качестве прототипа как наиболее близкий по назначению, технической сущности и достигаемому результату аналог. Устройство согласно прототипу повышает равномерность нагрева в камере для приготовления пищи за счет создания волноводом вращающейся волны.

Недостатком прототипа является обязательное присутствие в конструкции печи волновода, который в силу своей протяженности обладает волновым сопротивлением и возвратным отражающим эффектом магнетрона, что снижает мощность микроволновой энергии, направленной в камеру для нагрева материалов и продуктов. Кроме того, наличие волновода увеличивает габариты корпуса микроволновой печи. Указанные недостатки прототипа существенно снижают его экономические показатели и ограничивают эффективность его применения.

Изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в упрощении конструкции микроволновой печи за счет оптимизации параметров электромагнитного поля сверхвысокой частоты, генерируемого магнетроном, и отказа от использования громоздких волноводов. Кроме того, улучшается защита магнетрона и панели управления микроволновой печи от обратного излучения. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить КПД микроволновой печи, уменьшить ее габариты и улучшить экономические и потребительские свойства. В микроволновой печи максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важными из которых являются повышение равномерности нагрева в камере.

Положительный результат достигается тем, что микроволновая печь, включающая магнетрон с ярмом для генерации энергии электромагнитной волны, волновод для направления энергии электромагнитной волны в полый корпус, образующий камеру для приготовления пищи, и антенну для излучения энергии электромагнитной волны, генерируемой магнетроном в волновод, отличается от прототипа тем, что она снабжена уплотнительной кольцевой прокладкой с дисперсионным кольцом. Уплотнительная кольцевая прокладка выполнена сетчатой и смонтирована между ярмом и антенной. Дисперсионное кольцо представляет собой шайбу с, по меньшей мере, одним дисперсионным элементом, выполненным в виде полосы, расположенной радиально по отношению к шайбе, при этом дисперсионное кольцо смонтировано на уплотнительной кольцевой прокладке таким образом, что шайба расположена соосно между уплотнительной кольцевой прокладкой и магнетроном, а каждый дисперсионный элемент загнут с возможностью охвата уплотнительной кольцевой прокладки со стороны камеры.

Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является выполнение кольцевой прокладки из металлической, преимущественно медной, проволочной сетки, с возможностью упругого деформирования, при этом ее внутренний диаметр соответствует диаметру антенны, а наружный — превышает диаметр соответствующего отверстия ярма. Предпочтительно выполнение дисперсионных элементов расположенными попарно и диаметрально по отношению друг к другу и выбранными из следующего ряда материалов: золото, серебро, медь, железо, алюминий, олово, цинк, или их сочетания, или их сочетания с другими металлами. Во всех исполнениях дисперсионного кольца длину участков его дисперсионных элементов, расположенных со стороны камеры, целесообразно принимать в диапазоне 3-8 мм.

Исследования показывают, что основной проблемой, возникающей в камере микроволновых печей, является неравномерность нагревания продукта и несогласованность нагрузки магнетрона. Для обеспечения равномерного проникновения энергии поля сверхвысокой частоты в продукт необходимо волны, идущие по разным направлениям, разделить во времени и направлению. Эту функцию в микроволновой печи выполняют разнообразные технические средства, диссекторы, волноводы, вращающийся столик и т.п. В современных микроволновых печах, не оснащенных специальными волноводами, структура поля сверхвысокой частоты практически правильной сферичной формы. Происходит это благодаря симметричной форме уплотнительной кольцевой прокладки верхней части корпуса магнетрона. В результате силовые линии электромагнитного поля расположены равномерно вокруг антенны между антенной и корпусом.

В основу изобретения положено оригинальное техническое решение, заключающееся в изменении структуры и формы поля сверхвысокой частоты, создаваемого магнетроном путем конструктивного усовершенствования последнего посредством специального дисперсионного кольца, расположенного между антенной и ярмом магнетрона.

Поле сверхвысокой частоты, создаваемое магнетроном, благодаря наличию в конструкции микроволновой печи дисперсионного кольца деформируется по форме и напряжению. Поле сверхвысокой частоты изменяется от правильной сферичной формы на выпуклую, в зоне расположения токопроводящих дисперсионных элементов. Проникая в рабочую камеру для приготовления пищи, поле сверхвысокой частоты приобретает чередующуюся структуру, параметры которой зависят от длины волны, эффекта отражения от стенок рабочей камеры, а также от степени поглощения энергии приготавливаемым (разогреваемым) продуктом. Таким образом, рассматриваемая структура поля сверхвысокой частоты в объеме рабочей камеры в фиксированный момент времени характеризуется благодаря применению дисперсионного кольца и эффективному распределению мощности СВЧ наличием участков с повышенной дивергенцией напряженности. Приготовление или разогрев продуктов в таком поле происходит быстрее, чем в поле с плавными спадами плотности энергии СВЧ в микроволновых печах без дисперсионного кольца.

Конструкция магнетрона, оснащенного дисперсионным кольцом, обладает высокой надежностью и долговечностью, может быть рекомендована к бессрочному безопасному применению в любых климатических зонах без ограничения по температуре и влажности.

Таким образом, все отличительные от прототипа признаки микроволновой печи направлены на получение технического результата, а именно оптимизацию параметров электромагнитного поля сверхвысокой частоты, повышение КПД микроволновой печи и упрощение конструкции волновода.

Микроволновая печь, характеризующаяся описанной совокупностью существенных признаков, является новой, промышленно применимой и обладает изобретательским уровнем.

Техническое решение иллюстрировано чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид микроволновой печи с разрезом; фиг.2 — узел I на фиг.1 с увеличением; фиг.3 — схема установки дисперсионного кольца в магнетрон.

Микроволновая печь состоит из корпуса 1, образующего камеру 2 для приготовления пищи. В боковой стенке камеры 2 посредством короткого волновода 3 смонтирован магнетрон 4, генерирующий энергию электромагнитной волны. Выходное окно волновода 3 перекрыто СВЧ прозрачной перегородкой 5. Магнетрон 4 содержит ярмо 6 и антенну 7 для излучения энергии электромагнитной волны. Между ярмом 6 и антенной 7 смонтирована уплотнительная кольцевая прокладка 8 с дисперсионным кольцом 9. Уплотнительная кольцевая прокладка 8 выполнена преимущественно из проволочной металлической медной сетки. Дисперсионное кольцо 9 представляет собой шайбу с дисперсионными элементами 10. Принципиально дисперсионное кольцо 9 может иметь различные размеры и быть изготовлено из различного материала, а его дисперсионные элементы 10 могут иметь различную форму и их количество может быть любым. На фигуре 3 шайба дисперсионного кольца 9 имеет внутренний диаметр, близкий к диаметру антенны 7, наружный диаметр, близкий к диаметру уплотнительной кольцевой прокладки 8, а два дисперсионных элемента 10 расположены диаметрально и выполнены в виде радиальных полос, которые загнуты к антенне 7 и охватывают уплотнительную кольцевую прокладку 8.

Дисперсионное кольцо 9 может быть изготовлено как из токопроводящего материала, так и частично проводящего или поглощающего энергию электромагнитной волны. В самых простых случаях это могут быть сплавы на основе металлов (золото, серебро, медь, железо, алюминий, олово, цинк), или их сочетания между собой, или сочетания с другими металлами. Возможно применение также материалов на основе ферромагнетиков и графита, или им подобных с подобными свойствами. Размеры дисперсионных элементов 10 определяются их количеством, а для поглощающих материалов еще и рассеиваемой мощностью. Длина участков дисперсионных элементов 10, расположенных со стороны камеры 2, зависит от конструкции и места монтажа магнетрона 4 и составляет преимущественно 3-8 мм. Ширина участков дисперсионных элементов 10 определяется их числом и рабочей частотой магнетрона 4.

Оптимум величины и распределения магнитного поля подбирается во время динамических испытаний магнетрона 4 путем вращения дисперсионного кольца 9, после чего положение дисперсионного кольца 9 фиксируется. Оптимальное положение дисперсионного кольца 9 определяется по результатам измерения электрических параметров и по максимальному КПД магнетрона 4.

Принципиально дисперсионное кольцо 9 описанной конструкции может быть использовано в любой бытовой микроволновой печи, с любым вариантом установки магнетрона 4 и с любой конструкцией волновода 3. Эксплуатация такой микроволновой печи экономически и технически не сопряжена с какими бы то ни было дополнительными затратами.

Возможность реализации микроволновой печи подтверждена примером.

Были проведены сравнительные исследования двух микроволновых печей. В первом случае испытанию подвергалась обычная бытовая СВЧ-печь с внутренним объемом 17 литров и с магнетроном без дисперсионного кольца. Для нагревания использовалась вода объемом 0,2 литра с начальной температурой 22°С. Во время работы СВЧ-печи потребляемая мощность составила 1134 Вт и за время 80 с температура воды достигла 58°С.

Во втором случае испытанию подвергалась такая же бытовая СВЧ-печь с внутренним объемом 17 литров с тем же магнетроном, но содержащим дисперсионное кольцо. Дисперсионное кольцо содержало два дисперсионных элемента, расположенных диаметрально и выполненных в виде радиальных полос, которые загнуты к антенне и охватывают уплотнительную кольцевую прокладку. Прямая линия, проведенная через два дисперсионных элемента, составляла параллель в волноводе по направлению излучения. Размеры дисперсионных элементов, видимых со стороны излучателя магнетрона, составили: ширина 8 мм и длина 7 мм. Материал дисперсионного кольца — луженая жесть толщиной 0,3 мм. Для нагревания использовалась вода объемом 0,2 литра с начальной температурой 22°С. Во время работы СВЧ-печи потребляемая мощность составила 1057 Вт и за время 80 с температура воды достигла 64°С. Таким образом, за счет использования дисперсионного кольца экономия мощности составила более 6%, а скорость нагрева воды возросла более чем на 14%. Представленный пример наглядно иллюстрирует возможность реализации изобретения с достижением заявляемого технического результата.

Описанные выше примеры осуществления микроволновой печи не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения изобретения и подтверждения его промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить его и(или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данного изобретения, отраженной в описании и чертежах.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Микроволновая печь, включающая магнетрон с ярмом для генерации энергии электромагнитной волны, волновод для направления энергии электромагнитной волны в полый корпус, образующий камеру для приготовления пищи, и антенну для излучения энергии электромагнитной волны, генерируемой магнетроном в волновод, отличающаяся тем, что она снабжена уплотнительной кольцевой прокладкой с дисперсионным кольцом, уплотнительная кольцевая прокладка выполнена сетчатой и смонтирована между ярмом и антенной, дисперсионное кольцо представляет собой шайбу с, по меньшей мере, одним дисперсионным элементом, выполненным в виде полосы, расположенной радиально по отношению к шайбе, при этом дисперсионное кольцо смонтировано на уплотнительной кольцевой прокладке таким образом, что шайба расположена соосно между уплотнительной кольцевой прокладкой и магнетроном, а каждый дисперсионный элемент загнут с возможностью охвата уплотнительной кольцевой прокладки со стороны камеры.

2. Микроволновая печь по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительная кольцевая прокладка выполнена из металлической, преимущественно медной, проволочной сетки с возможностью упругого деформирования, при этом ее внутренний диаметр соответствует диаметру антенны, а наружный — превышает диаметр соответствующего отверстия ярма.

3. Микроволновая печь по п.2, отличающаяся тем, что дисперсионные элементы расположены попарно и диаметрально по отношению друг к другу и выполнены выбранными из следующего ряда материалов: золото, серебро, медь, железо, алюминий, олово, цинк или их сочетания или их сочетания с другими металлами.

4. Микроволновая печь по п.3, отличающаяся тем, что участки дисперсионных элементов, расположенные со стороны камеры имеют длину 3-8 мм.

Это интересно:

  • Как узнать долги по налогам юридическому лицу Как юридическому лицу оформить отсрочку по налогу? Законодательство России позволяет российским организациям пользоваться в ряде случаев весьма значимой привилегией — отсрочкой по уплате налога. Какие есть основания для получения данной отсрочки? Каким образом она оформляется […]
  • Штраф за ненадлежащие исполнение контракта Утвержден порядок определения размера штрафа за ненадлежащее исполнение заказчиком обязательств по контракту Установлены правила определения размера штрафа за ненадлежащее исполнение заказчиком обязательств, предусмотренных контрактом. Соответствующий документ разработан Минфином России […]
  • Гостиница на судне т. 8(862)267-20-34 Гостиница Экипаж располагается на 3-м этаже трехэтажного здания уникального комплекса «Центр Парусного спорта» с яхтенной мариной, рядом с Центральным стадионом города и непосредственно примыкает к галечному пляжу. В пешеходной досту пности расположен парк […]
  • Правила сроков выполнения проекта Соблюдение сроков выполнения работ по договору подряда: когда применяются штрафы и как составить письмо о продлении? Рассматриваем этот и другие образцы Любая услуга или работа выполняется за определенный период времени. Тем более, если мы платим за неё деньги. Срок выполнения […]
  • Пенсия по инвалидности сколько платят в 2018 году Пенсия по инвалидности 1 группы в 2018 году Денежные выплаты от государства получают 16, 5 миллиона человек. 1 группа инвалидности назначается при определении у человека полной нетрудоспособности и нуждающегося в посторонней заботе. Это люди, получившие увечье, а также нетрудоспособные в […]
  • Правило оформления купли продажи квартиры Особенности оформления договора купли-продажи квартиры Договор купли-продажи квартиры – это официальный документ, подтверждающий совершение сделки по передачи объекта от одной стороны к другой. Его трактовка дана законодательно в пункте 1 статьи 549 ГК РФ. Основными источниками его […]
  • Кости 5 кубиков правила 1000 Кости 5 кубиков правила 1000 Игра "1000 на кубиках" относится к одной из самых азартных и увлекательных игр в кости. Везение помноженное на мастерство и точный расчет - вот главное условие выигрыша, как, кстати, и в большинстве игр подобного рода. Главный принцип игры - первым набрать […]
  • Перегруз штраф коап Чем грозит перегруз легкового и грузового автомобиля? Перегруз автомобилей – одно из основных проблем разрушения дорожного покрытия, с которым власти пытаются бороться все активнее. Только в 2014 году приняли 3 закона, изменяющих правила проезда большегрузных автомобилей. Ниже будет […]