微波工程基础第7章.pptVIP

微波加热金属的模型和公式 微波加热粉末金属实验装置模型 Temperature versus time for Fe-Cr18-Ni10 微波加热金属 升温速率每分钟约50°C，理论和实验有好的一致 Temperature versus time for powder metal Fe 升温速率每分钟大于340°C，理论和实验有好的一致 微波化学 微波催化 无机化学：微波辐射对化合物合成与分解已显出优越性。例如用CuO和Fe2O3合成CuFe2O4，传统方法需要23小时，而微波催化合成只要30分钟就可完成。毫米波辐射感应放电实验中观察到N２的振动激励以及O２和NH３因电子碰撞引起的电解导致了高效率和高浓度O３和NH４的合成。 有机化学：微波也同样显示出其独特性。例如以4－氰代苯基苄基醚，采用在甲醇中传统的回流方法需要12小时，产率为65％，而用560W微波辐射，仅35秒便可得到相同产率。 毫米波合成锂锰氧尖晶石 传统800°C，48小时 毫米波700 °C，20分钟 LiMn2O4 LiCo0.1Mn1.99O3.92S0.08 传统800°C，48小时 毫米波780 °C，30分钟 毫米波合成温度更低，质量更好，晶粒发育更完整，不存在杂相 毫米波合成钨青铜结构的铌酸盐晶体 Ba5LiTiNb9O30 毫米波合成 常规合成 毫米波降低合成温度250℃，保温时间1/12,晶粒较小、均匀且发育完整，形状规则，活性高，基本无团聚。 核聚变反应?等离子体加热?回旋共振加热?取之不尽的能源 洁净能源?一种裂变反应废料处理的再生能源 微波波谱学 物质分子和原子基本性质研究(偶极子转向极化频率落在微波波段):离子回旋共振（RF），电子和离子的低杂波共振（MW），电子自旋共振，回旋共振，等离子体共振，磁共振（MMW）—自然的特性，星系和原子的结构 无损检测和诊断：基本谱线和谱线奇异的比较 射电天文观测（20世纪六十年代天文学四大发现—类星体、中子星、2.7K背景辐射和星际有机分子都是以微波作为主要观测手段) 微波治疗 前列腺疾病 各种癌症 微波止血 某些性病 耳鼻喉疾病 微波美容治疗 涉及许多杂病 第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 7.1.5 微波辐照 表面改性 .油、汽、水管道的塑料和绝缘敷膜 .聚合物的固化 .耐熔陶瓷层涂敷 .厚导体、电阻或介质膜片在陶瓷基底上的焙烧 .材料表面强度增加 第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 7.1.5 微波辐照 生物效应 促进农作物的生长，转基因产品 人的某些疾病的恢复（理疗） 环境、食品、衣物等的消毒处理 微波武器杀伤机理 第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 7.1.3 回旋管（Gyrotron） 回旋电子受激辐射机理 回旋脉塞不稳定性发生的条件: 电子具有较大的横向速度?足够的群聚能量与场交换 高频场的角频率略大于电子的回旋角频率, ???c(保证多数电子位于减速场) 要有一定长度的互作用区 回旋管工程实施技术的突破: 开放式谐振腔技术?减少速度零散的影响，高次模式 磁控注入电子枪技术?增加电子的横向能量,尽可能小的能量分散 回旋管原理示意图 第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 7.1.3 回旋管（Gyrotron） 电子横向能量的产生和增加 1）磁控注入电子枪 A1为第一阳极，产生径向电场，使电子有径向运动，A2为第二阳极，使电子同时有轴向运动，外加轴向磁场的作用是使具有径向运动速度的电子产生旋转，约束电子在某个半径范围内。 z1 z2 第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 7.1.3 回旋管（Gyrotron） 电子横向能量的产生和增加 2）绝热压缩过渡 z1到z2是阴极区与注波互作用区磁场过渡段，它的形状既要使电子不会象是遇到磁镜而反转，同时还能增加电子的横向能量。利用磁场散度方程，有 （7.80） 若磁场的空间变化缓慢，可认为磁场在电子行进一个周期(回旋轨道)内不变，这样得到 （7.81 ） (Rc是电子回旋半径) 第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 7.1.3 回旋管（Gyrotron） 电子横向能量的产生和增加 2）绝热压缩过渡 磁场沿轴向的变化肯定会产生径向磁场分量Br,电子在纵向将受到一个附加的作用力 利用(7.81)和回旋半径与速度和回旋频率的关系有 (7.82) (7.83) (7.84) 磁矩 第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 7.1.3 回旋管（Gyrotron） 电子横向能量的产生和增加 2）绝热压缩过渡 电子