A rádiólámpák egy letűnt korszak szimbólumai, a múlt század tárgyi emlékei. A villódzó izzószálakkal ellátott üvegizzók már régen átadták helyüket a tranzisztoroknak és a mikrochipeknek. Ma már csak régi hangtechnikai berendezésekben vagy múzeumi kiállítási tárgyakban találhatók ezek a terjedelmes üvegeszközök.
De tudtad, hogy minden modern lakásban lapul legalább egy rádiólámpa? Méghozzá a legváratlanabb helyen – a mikrohullámú sütőben. És most nem a régi, 90-es évekbeli mikrohullámú sütőkről beszélünk, hanem a legmodernebb modellekről, amelyeket tegnap vásároltak egy háztartási gépboltban. Hogyan történhetett, hogy az egy évszázaddal ezelőtti technológia a félvezetők és a nanotechnológia korában is tovább él?
A mikrohullámú sütő szíve – magnetron
A mikrohullámú sütő fő munkaeleme a magnetron, az utolsó, a polgári szektorban tömeggyártásban lévő vákuumcső. A magnetron lényegében egy 2,45 GHz-en működő mikrohullámú sugárzásgenerátor. Belsejében egy masszív rézanód található rezonátorüregekkel és egy katóddal, amelyek között erős elektromos tér jön létre.
A magnetron működési elve, mint a legtöbb elektroszkópos készüléké, az elektronáram és a mágneses tér kölcsönhatásán alapul. Az izzó katód által kibocsátott elektronok a mágneses tér hatására spirális pályán kezdenek mozogni. Az anód rezonátorüregén áthaladva elektromágneses rezgéseket gerjesztenek bennük, amelyek felerősödnek és erős mikrohullámú sugárzássá alakulnak.
Miért nem lehet tehát a magnetront egy szilárdtest analóggal helyettesíteni? Tény, hogy az élelmiszerek hatékony felmelegítéséhez 700-1000 wattos nagyságrendű sugárzási teljesítményre van szükség. Az ilyen teljesítményű modern félvezető mikrohullámú generátorok hihetetlenül drágák, ugyanakkor, ha a pántolással számolunk, azonos vagy alacsonyabb hatásfokkal rendelkeznek. A magnetron, archaikus jellege ellenére, viszonylag alacsony előállítási költséggel képes biztosítani a szükséges teljesítményt.
Ráadásul a magnetron lenyűgöző, mintegy 70%-os hatásfokkal rendelkezik, ami gazdaságilag indokolttá teszi a használatát. Így a hasonló teljesítményű félvezető analóg létrehozására tett kísérletek a hatékonyság jelentős csökkenéséhez vezetnek, és az eszköz költségét több tucatszorosára növelik. És ami nem kevésbé fontos, a legtöbb rádió lámpával ellentétben a magnetron meglepően egyszerű és megbízható.
Gyakorlatilag semmi sem törhet el benne – nincsenek benne törékeny alkatrészek vagy bonyolult elektronika, és magának a lámpának az élettartamát harminc százalékos teljesítménycsökkenésig több tízezer órában mérik. Megfelelő üzemeltetés mellett a magnetron akár évekig is működhet karbantartás nélkül.
Öt perc történelem
A magnetron hosszú utat járt be, mire bekerült a konyháinkba. Az 1930-as években a katonai radarok számára fejlesztették ki, amelyekhez nagy teljesítményű mikrohullámú sugárzási forrásokra volt szükség. Brit tudósok alkották meg az első rezonátoros magnetront, amely a második világháború alatt a radarállomások nélkülözhetetlen eleme lett.
A háború után a technológiát békés célokra adaptálták. Az 1950-es években megjelent első kereskedelmi mikrohullámú sütők akkorák voltak, mint egy teljes sütő. Ennek a méretnek az oka a hűtőrendszer volt – az első generációs magnetron kényszerített vízhűtést igényelt, ami jelentősen megnehezítette a tervezést.
Az ilyen sütőket vagy a kereskedelmi szektorban, vagy a szupergazdagok kúriáiban használták, sütőkkel együtt.
Az 1960-as évek elejére a mérnökök kifejlesztették a léghűtéses magnetronok második generációját. Ez lehetővé tette a mikrohullámú sütők jelentős méretcsökkentését, és az otthoni használatra is megfizethetővé tette őket. A konstrukció annyira sikeres volt, hogy gyakorlatilag változatlan formában maradt fenn a mai napig.
Az 1960-as évek közepén-végén kifejlesztett modern, harmadik generációs magnetronok pedig még kompaktabbá és hatékonyabbá váltak (egyes kis teljesítményű modellekben még léghűtés sincs, helyette a hőelvezető a test tömegébe kerül) – a magnetron elérte technológiai csúcspontját, és azóta sem változott jelentősen, annyira sikeres volt a kialakítása.
Figyelemre méltó, hogy a magnetronmodulok megőrizték teljes csereszabatosságukat: ha az antennasapka átmérője és hossza megegyezik, egy modern magnetron beépíthető egy 1960-as évekbeli mikrohullámú készülékbe, és fordítva. Az ilyen szabványosítás ritka a szórakoztató elektronika világában, ahol a technológia általában néhány év alatt elavul.
Mikrohullámú veszély
A mikrohullámú sütő ártalmatlan külseje mögött halálos töltelék rejtőzik. A magnetron egy rádiólámpa, ami azt jelenti, hogy körülbelül négy kilovoltos anódfeszültséggel működik, amelyet egy speciális nagyfeszültségű transzformátor hoz létre. És ez a feszültség jelenti a fő veszélyt – nem pedig a hírhedt mikrohullámú sugárzás, amelytől a sütőtér fémházzal, rádióelnyelő üveggel és az ajtón lévő hálós ráccsal megbízhatóan védett.
Még ha az ajtó üvegén egy kalapáccsal lyukat is ütünk, és kihúzzuk a hálót – amit természetesen soha nem szabad megtenni -, a mikrohullámú sugárzás nem okoz azonnali károkat, mivel az energia gyorsan eloszlik, és a lyuk mérete kicsi. A nagyfeszültségű rész viszont a másodperc tört része alatt megölheti az embert. Különösen alattomos a nagyfeszültségű kondenzátor, amely még jóval a mikrohullámú sütő kihúzása után is képes megtartani a halálos töltést.
A szomorú statisztikák azt mutatják, hogy a mikrohullámokkal való amatőr kísérletezés a vezető halálozási ok az amatőr készülékjavítók és barkácsolók körében, évente átlagosan két halálesetet okozva . NE szedje szét, és NE próbálja meg kiszedni a transzformátort. Dobja ki, és vegyen egy újat pár ezerért, vagy legalábbis vigye be szervizbe. Nem éri meg…
A lámpás korszak utolsó bástyája
A mikrohullámú sütőben lévő magnetron bámulatos példája annak, hogy a régi technológia még a gyors technológiai fejlődés korában is aktuális maradhat. Egy olyan világban, ahol évről évre egyre fejlettebb félvezetők jelennek meg, az egyszerű vákuumlámpa továbbra is jól végzi a dolgát, és a hatékonyság, a megbízhatóság és a költségek kombinációjában páratlan marad.
Talán egy napon lesz egy olyan technológia, amely felváltja a magnetront a konyhánkban. De egyelőre ez az „ősi” lámpa marad a vákuumelektronika dicsőséges korszakának utolsó képviselője a modern háztartásokban, emlékeztetve minket arra, hogy néha az egyszerű megoldások a legéletképesebbek.
