Свч плазмотрон из магнетрона своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 10.09.2024

Полезная модель относится к измерительной техники, а именно к приборам исследования элементного состава вещества путем его нагрева, при котором оно испускает излучение, регистрируемое различными спектральными приборами. СВЧ-плазмотрон, включающий источник СВЧ-энергии, волноводно-коаксиальный преобразователь, средства снабжения плазмообразующим газом, средства согласования волноводных сопротивлений тракта, отличающийся тем, что дополнительно имеет элемент согласования широкополосного перехода прямоугольного волновода в коаксиальный.

Известен плазмотрон постоянного тока, содержащий камеру из непроводящего материала, верхняя и нижняя токопроводящие крышки которой являются анодом и катодом, к которым подводится высокое напряжение постоянного тока. Недостатком плазмотрона постоянного тока является низкий коэффициент передачи мощности источника тока в плазму и большой расход плазмообразующего газа, при этом большая часть энергии (более 90%) уходит на нагрев камеры, поэтому она имеет устройство для водяного охлаждения, усложняющее конструкцию и повышающее сложность эксплуатации прибора.

Известны также приборы с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-приборы).

В ИСП-приборах факел ионизированного газа возбуждается током высокой частоты и удерживается в формирующем плазму устройстве, которое состоит из трех концентрических кварцевых трубок, при этом факел находится в индукторе с водяным охлаждением, который преобразует энергию высокой частоты в плазму. Через концентрические трубки постоянно подаются с разными скоростями три потока инертного газа (преимущественно аргона) которые используются соответственно для образования плазмы, охлаждения индуктора, подачи анализируемой пробы вещества в факел. Недостаток приборов ИСП связан с тем, что уменьшение затрат на проведение анализа (снижение расхода электроэнергии и снижение расхода плазмообразующего газа) обеспечивается значительным усложнением конструкции прибора, а также необходимостью удержания факела плазмы в пределах малого объема кварцевой трубки, образование на поверхности которой осадка исследуемой пробы вещества приводит к уменьшению ее прозрачности. Поэтому, прибор нуждается в постоянном профилактическом осмотре и очистке от образующихся на поверхности кварца осадков.

Целью предлагаемой полезной модели является создание устройства с широкополосным согласованием волновых сопротивлений прямоугольного и коаксиального волновода и плазменного факела, в котором не требуется использование подвижных элементов для настройки. При этом предусматривается возможность как самостоятельного пробоя для зажигания разряда, так и возможность работы устройства без использования специальных и дорогих плазмообразующих газов, предусмотрено также создание условий для подачи в область плазменного факела газов, которые могут создавать среду, улучшающую условия выделения эмиссионных линий элементов (устранение мешающего фона воздуха). При этом дополнительно обеспечивается возможность сбора и очистки отработанных газов перед их выпуском в атмосферу, что важно при анализе канцерогенных веществ.

Работа предлагаемого устройства поясняется схемой на рисунке 1.

Предлагаемое устройство имеет в своем составе: 1 - магнетрон; 2 - волноводный тракт прямоугольного сечения (в сечении тракта -' может находиться регулируемый аттенюатор для управления СВЧ мощностью, питающей факел); 3 - переходник волновода с поворотом на 90°; 4 - герметичное волноводное окно; 5 - трубка подачи плазмообразующего газа; 6 - наконечник трубки, образующий коаксиальную часть волновода; 7 - внешняя трубка; 8 - элемент согласования широкополосного перехода прямоугольного волновода в коаксиальный; 9 - тороидальный резонатор; 10 - герметичная камера; 11 - герметичное уплотнение коаксиальной части преобразователя; 12 - кварцевое окно для исследования эмиссионных спектров; 13 - штуцер для ввода анализируемой пробы; 14 - штуцер для ввода в герметичную камеру газа; 15 - штуцер для вывода отработанных продуктов в очистительную систему.

При подаче плазмообразующего газа через наконечник трубки 6 в герметичную камеру 10 за счет микроволновой энергии от магнетрона 1, передаваемого по волноводу прямоугольного сечения 2, возникает факел в герметичной камере 10. Работа устройства без использования специальных механически перестраиваемых согласователей обеспечивается наличием широкополосного преобразователя волны TE₁₀ (H₁₀) прямоугольного волновода в волну TEM коаксиального волновода (рис.1), образованного отрезком прямоугольного волновода и трубкой, которая выполняет роль элемента распределенной связи прямоугольного волновода с центральным проводником коаксиального волновода. Коаксиальный волновод образован наконечником трубки 6 и внешней концентрической трубкой 7. Коаксиальная часть устройства возбуждается наведенным током в петле связи, через трубку 5. Ток индуцируется поперечным потоком магнитной составляющей поля волны TE₁₀ (H₁₀). Преобразователь обеспечивает плавный переход между волноводами как неоднородная линия с непрерывно меняющимися вдоль продольной координаты погонными параметрами, которая служит для сопряжения двух однородных линий с различными волновыми сопротивлениями. Расчет таких линий возможен лишь в немногих частных случаях, поэтому, для настройки системы при ее изготовлении используется ступенчатый элемент согласования широкополосного перехода прямоугольного волновода в коаксиальный 8. Снизу преобразователь изолирован от атмосферы волноводным окном 4, сверху герметичным уплотнением 11.

Волноводное окно изготавливается из диэлектрика с низкими потерями и возможно низкой диэлектрической проницаемостью _d. Размеры окна _oxb_o, (по широкой и по узкой сторонам волновода b, соответственно) вычисляются из условия равенства эквивалентных сопротивлений собственно волновода и уменьшенного волновода, образованного металлической рамой с просветом _oxb_o, заполненным диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью _d:

Равенство волновых сопротивлений обеспечивает отсутствие отражения от окна волн основного типа. Ширина частотной полосы окна зависит от его толщины l_o. Чем окно тоньше, тем шире полоса.

Изоляция преобразователя от атмосферы и наличие герметичной камеры 10 позволяет изолировать факел плазмы от атмосферы, путем подачи в штуцер 13 других газов. Эти газы поступают в область факела через преобразователь и внешнюю трубку 7, которая может иметь большее сечение и короче, чем в концентрическая подающая трубка в устройстве прототипа, поэтому не создает значительного сопротивления проходящему потоку газа.

Замена воздушной среды, окружающей факел, на другие газовые среды позволяет избежать маскировки эмиссионных спектров исследуемой пробы спектрами азота и кислорода окружающего воздуха. Высокая концентрация энергии в узком пространстве факела позволяет также исключить использование плазмообразующих газов и получать плазменный факел непосредственно в парах воды, в которой растворена исследуемая проба. Наличие в спектре воды линий атомарного водорода серии Бальмера дают дополнительную возможность измерения и контроля параметров самого факела (температуры и концентрации плазмы). Имеется также возможность подачи в штуцер 13 горючих газов и окислителя, для получения комбинированного химико-физического факела с новыми свойствами и повышенной температурой, что упрощает реализацию устройства и обеспечивает лучшие параметры ионизации исследуемой пробы в некоторых частных применениях устройства.

Питающая устройство волна TE₁₀(Н₁₀) в прямоугольном волноводе создается магнетроном непрерывного действия 1. Для пробоя плазмы и поджига факела в начальный момент времени требуется более высокая напряженность поля, чем для поддержания горения. Для создания высокой напряженности поля до поджига факела, используется тороидальный резонатор 15, который настраивается в резонанс с частотой магнетрона перемещением резонатора вдоль оси концентрических трубок 6 и 7. Резонатор выполняет вспомогательную роль стартового усилителя напряженности поля для облегчения пробоя. Его использование позволяет получать самостоятельный пробой и поджиг факела при использовании магнетронов малой мощности до 1 кВт, которые используются в бытовых СВЧ-печах и имеют вследствие этого низкую стоимость. Тороидальный резонатор рассчитывается как контур с сосредоточенными параметрами (L, С). При этом его емкость определяется преимущественно величиной зазора d, варьируемого перемещением насадки по вертикали, а индуктивность - тороидальным объемом. Резонансная частота тороидального резонатора, имеющего большой и малый радиусы - R и r₀ , высоту тора - h вычисляется по формуле:

Переходник 3 волновода с поворотом на 90° обеспечивает уменьшение высоты устройства и его удобную компановку в корпусе малогабаритного прибора, но может и отсутствовать без ухудшения других характеристик устройства.

СВЧ-плазмотрон, включающий источник СВЧ-энергии, волноводно-коаксиальный преобразователь, средства снабжения плазмообразующим газом, средства согласования волноводных сопротивлений тракта, отличающийся тем, что дополнительно имеет элемент согласования широкополосного перехода прямоугольного волновода в коаксиальный.

Микроволновую печь, вышедшую из строя, найти на любой свалке или барахолке отнюдь не проблема. Для самодельщиков этот прибор просто находка, учитывая сколько всего из нее очень полезного можно сделать. Ниже представлен небольшой ТОП 7 интересных самоделок их микроволновки.

Пользуясь дома бытовой техникой, мы редко задумываемся, какие удивительные приборы и мощь находятся внутри привычных нам аппаратов. Другое дело, если техника приходит в негодность и в надежде на спасение начинаем изучать интернет и имеющиеся схемы. Интересуясь возможностями, можно найти информацию о том, как изготавливается СВЧ пушка из микроволновки, на ютуб. Очень занимательное, но грозное оружие, имеющее много полезных функций. Например, с его помощью великолепно истребляются жуки.

Согласитесь — немного необычная находка. Такие креативные эксперименты предлагает — Kreosan. Многих любопытных исследователей эксперименты зачаровывают, и люди начинают творить самостоятельно.

Конструируем СВЧ пушку

Сегодня и мы расскажем, каким образом конструируется СВЧ пушка из микроволновки, описанная Kreosan на ютуб. Итак, нам понадобится:

Микроволновая печь (рабочая).
Банка из-под кофе или консервная, ещё лучше корпус от громкоговорителя (колокол).
Проволока.
Необходимая мелочёвка.

Главный элемент, находящийся в микроволновке — магнетрон. Его предназначение, генерировать волны сверхвысокой частоты и огромной мощности. Мы должны извлечь нужный прибор. Для незнающих он имеет забавный вид. Сверху из железной штуки, являющейся радиатором большой мощности, торчит штырь. Он является СВЧ-излучателем. Мощность излучения около 700–800 Вт.

Схема магнетронной пушки

Поэтому необходимо работать с особой осторожностью. Попав в фокус излучения, данная мощность может навредить здоровью, особенно пострадают глаза. Радует, что излучение исходящие от штыря, рассеянное и более-менее безопасное. В любом случае не стоит рисковать и подходить очень близко.

Антенна

Чтобы СВЧ пушка из микроволновки своими руками, действовала целенаправленно, Kreosan рекомендует изготовить антенну. Именно теперь понадобится кофейная банка. В ней нужно будет прорезать отверстие.

Пушка с антенной

Схема прорези, следующая:

При высоте банки — 175 мм;
Диаметре — 75мм;
Отверстие делаем диаметром 20 мм, на боковой стенке, отступая от дна — 37 мм.

Остаётся вынести магнетрон из микроволновки. Провода, присоединённые к нему, просто удлиняем, а антенну закрепляем к корпусу изделия при помощи проволоки. Наша СВЧ-пушка готова и изготовлена своими руками!

Возможности самодельной пушки из микроволновки

Как же можно использовать приспособление? Оказывается, пушка из магнетрона, серьёзно воздействует на бытовые приборы:

Она имеет ту же частоту что и wi-fi. Поэтому можно запросто сбросить соседский wi-fi роутер.
Две стены не будут препятствием, для убавления звука в телевизоре глухого соседа. Но будьте внимательны со своими приборами, так как в 10 м от пушки телефон может зависнуть, а в компьютере и телевизоре искажается звук. Нельзя воздействовать на приборы слишком долго — возможен взрыв.

Развлечь друзей можно лампами дневного света, которые под воздействием пушки зажигаются на большом расстоянии.
Жуки древоточцы, живущие в строениях из дерева, запросто уничтожаются пушкой СВЧ.
Также можно простерилизовать крупы от бактерий и избавиться от жуков СВЧ пушкой измикроволновки, заводящихся внутри сыпучих продуктов.
Мощи магнетрона хватит для того, чтобы расплавить цветной металл.
Можно вскипятить не слишком большое количество воды.

Став конструктором, соблюдайте технику безопасности. Нельзя включать аппарат надолго, так как он сильно нагревается. Помните — излучения СВЧ волн на организм человека полностью не изучено. Не используйте подобное излучение без личной защиты и старайтесь избегать ситуаций, несущих риск несчастных случаев!

Для большей доступности в конструировании можно просмотреть видео youtube.

Старые вещи не всегда пригодны только ля свалки. Иногда они могут дать вторую жизнь другим приборам или же помочь создать что-то совершенно новое. Например, из микроволновки можно сделать очень много простых и полезных вещей. Главное, понять, как можно использовать старые предметы. Расскажем про несколько интересных вещей использования старых деталей микроволновки и найдем им практическое применение.

Магниты

Из устройства микроволновой печи легко извлечь магниты. Потом они пригодятся для крепления различных деталей на намагниченную поверхность или же для подарка родственникам. В механизме можно найти разные магниты:

Большие магниты. Находятся в главном блоке и достаточно легко изымаются. Они обладают высокой мощностью и сильным магнитным полем. Способны притягивать различные предметы.
Маленькие магниты. Располагаются в конструкциях, которые вращают тарелку в микроволновой печи. Чтобы их достать, необходимо открутить отверткой основание и извлечь их. По мощности схожи с теми магнитами, которые держат что-то на холодильнике.

Отличный вариант для поделок своими руками! Главное аккуратно разбирайте каркас, чтобы ничего не повредить.

Катушки

Еще одна деталь, которая несомненно пригодится в хозяйстве в будущем. Располагается тоже в разных частях, а также в самом вращательном круге. Чтобы достать маленькую шкатулку, разберите диск, достаньте шестеренки и уберите основу. Оставшаяся часть – это катушка. Она может быть как закрытой, так и открытой.

Также существуют катушки более значительного размера. Они делятся на первичные и вторичные. Рассмотрим каждую из них:

Первичные. Более толстая и плотная обмотка, которая подходит под определенный вид работ.
Вторичные. Более тонкая обмотка, но при этом очень практичная. Расходуется в несколько раз быстрее

Оба варианта обмотки находятся в основном блоке. Обычно они запаяны, а значит придется аккуратно срезать основу. В дальнейшем ее можно сдать в металлолом.

Также катушки есть в вентиляторах. Чтобы их достать, необходимо снять вентилятор и открутить винты, держащие элемент. Деформируйте элемент, который держит катушку, чтобы достать ее. После этого спокойно извлекайте катушку с леской.

Магнетрон

В магнетроне находится очень важный центральный сердечник, который можно извлечь из механизма и сдать в металлолом. Магнетрон состоит из следующих элементов:

катод;
токоподводы нагревателя;
анодный блок;
объемные резонаторы;
выходная петля связи;
коаксиальный кабель;
магниты.

Магнетрон отвечает за микроволны, которые вырабатывает микроволновая печь для прогрева блюд. С теми же целями можно использовать прибор для прогрева компонентов в других устройствах. Главное, чтобы магниты были полностью исправны, как и сама конструкция. Протестируйте состояние магнетрона перед использованием, ведь зачастую микроволновка перестает работать именно из-за него.

Детали из старой и непригодной техники обязательно понадобятся для новых самостоятельных изобретений. Техника своими руками – это превосходные помощники в доме и быту. Не спешите выбрасывать старую микроволновую печь и другие аппараты, ведь детали из них могут действительно пригодиться.

Внимательно и аккуратно разбирайте каркас микроволновой печи, выбирая для себя самые важные элементы. Просматривайте их на пригодность и осуществляйте главные технологические задумки. Не забывайте соблюдать правила безопасности и быть осторожными. Не работайте с включенной микроволновкой. Придумайте новое применение старым деталям и дайте технике вторую жизнь!

Читайте также: