¿Qué causa la pérdida de potencia durante la vida útil de un magnetrón?

El poder de un magnetrón disminuye con el tiempo . Si bien no es notable para la mayoría de las aplicaciones de consumo (una vida útil de 2000 horas duraría más de 20 años si el dispositivo se usa solo 15 minutos al día), este es un problema en situaciones industriales.$^1$

¿Qué causa esta pérdida de poder? Lo mejor que he podido encontrar es la "degradación del cátodo", pero todavía no entiendo lo que se supone que significa (¿qué mecanismos están realmente "degradando" el cátodo?) Y si esta es realmente la única causa de pérdida

Estoy familiarizado con los dispositivos semiconductores, y en esos casos, la disminución del rendimiento puede atribuirse a factores como la migración de electrones, la inyección de portadores calientes, la difusión de dopantes a lo largo del tiempo, etc. Pero un magnetrón parece ser muy Construcción mecánica `` simple '' y grande con respecto a los semiconductores, por lo tanto, no puedo imaginar que esos efectos causen problemas aquí ...

$^1$ Líderes en la revista Microwaves, Microwaves & RF, 2018, página 13-14

Un magnetrón es un "tubo de vacío".
Un límite en la vida útil del tubo de vacío es la emisividad del cátodo, la capacidad de proporcionar electrones para que el "tubo" se "module". Los mecanismos de descomposición pueden ser complejos, pero una primera aproximación se relaciona con la disponibilidad de materiales que liberan electrones y la acción de los gases traza en la superficie del cátodo. [El material generalmente no se "agota" durante la vida útil del tubo, pero su eficacia puede disminuir].

Wikipedia - El cátodo caliente incluye:

• Para mejorar la emisión de electrones, los cátodos generalmente se tratan con productos químicos, compuestos de metales con una baja función de trabajo. Estos forman una capa de metal en la superficie que emite más electrones. Los cátodos tratados requieren menos área de superficie, temperaturas más bajas y menos potencia para suministrar la misma corriente de cátodo. Los filamentos de tungsteno toriado no tratados utilizados en los primeros tubos de vacío (llamados "emisores brillantes") tuvieron que calentarse a 2500 ° F (1400 ° C), al rojo vivo, para producir una emisión termoiónica suficiente para su uso, mientras que los cátodos recubiertos modernos producen mucho más. electrones a una temperatura dada, por lo que solo deben calentarse a 800–1100 ° F (425–600 ° C).

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Tengo una posible razón de este artículo :

"Cada cátodo de magnetrón tiene un recubrimiento especial para mejorar el rendimiento. Con el tiempo, este material se consume durante el funcionamiento normal".

Aunque ese artículo trata con magnetrones para radar, creo que todavía se aplica, ya que el principio de funcionamiento es el mismo.

También se menciona que la potencia de RF reflejada en el magnetrón tiene un efecto perjudicial. En un horno microondas se producen muchos reflejos, ya que no todas las ondas son absorbidas por lo que sea que esté tratando de calentar.

Se puede encontrar una lectura más interesante aquí :

"La vida típica de un tubo de magnetrón es de aproximadamente 2000 horas de operación. Algunos factores que pueden disminuir la vida de un magnetrón son: 1) operación sin carga, 2) operación con demasiado metal en la cavidad de cocción, 3) voltaje de línea consistentemente demasiado bajo o demasiado alto, 4) fase incorrecta, ... 6) operación continua en el límite superior de su tolerancia al calor debido a la circulación de aire inadecuada, 7) obstrucción en la guía de ondas, 8) operación fallida del agitador ".

(Eliminé algunos factores que no afectan directamente a la vida útil del tubo de magnetrón).