תנור מיקרוגל: היסטוריה, מכשיר ועיקרון הפעולה, ויסות ביצועים, היבטים של שימוש בטוח
היסטוריה של תנור המיקרוגל
פרסי ספנסר היה בן 50 כשעבד כמהנדס בחברה הצבאית-תעשייתית האמריקנית רייתיאון, שעסקה בייצור ציוד מכ"ם.
זה היה ב-1945, אז גילה פרסי בטעות תופעה ששנתיים אחר כך תהיה הבסיס לתנור המיקרוגל הראשון: במהלך ניסוי נוסף במגנטרון, חתיכת שוקולד בכיסו של ספנסר החלה לפתע להימס ללא סיבה נראית לעין.
מגנטרון הוא מכשיר הפולט אנרגיה אלקטרומגנטית בצורת גלי מיקרו. שימש במקור לטכנולוגיית מכ"ם.
התברר שקרינה בתדירות גבוהה במיוחד (מיקרוגל) יכולה לחמם מזון ביעילות... כבר ב-8 באוקטובר 1945 קיבל פרסי ספנסר פטנט על תנור המיקרוגל הראשון בעולם המיועד להפשרה מהירה של מזון.
בשנת 1947נבנה מפשיר המיקרוגל הראשון תחת המותג Radarange (עכשיו ניתן לומר שהוא עזב את פס הייצור). זו הייתה יחידה בערך בגודל של מקרר מודרני גדול ששקלה 340 ק"ג בהספק של 3 קילוואט.
המשלוחים ההמוניים הראשונים של תנורי מיקרוגל Radarange להפשרת מזון נשלחו לכיסאות של בתי חולים צבאיים ולכסאות של חיילים אמריקאים. מאז 1949, החל ייצור המוני של תנורים אלו, כך שלכל מי שיכול היה להרשות לעצמו רכישה כזו הייתה הזדמנות לרכוש מיקרוגל להפשרה תמורת 3,000 דולר בלבד.
מקור הרעיון של ייצור תנורי מיקרוגל ביתיים לחימום מזון הוא ב-25 באוקטובר 1955, אז הוצג תנור המיקרוגל הראשון לשימוש ביתי על ידי החברה האמריקאית «Tappan Company». ייצור סדרתי של תנורי מיקרוגל ביתיים החל ב-1962 על ידי חברת Sharp היפנית, אך הביקוש למוצר ביתי אקזוטי שכזה לא היה גדול.
בברית המועצות החלו לייצר תנורי מיקרוגל «ZIL», «Elektronika» ו-«Maria MV» בשנות ה-80. בשנת 1990, תנור המיקרוגל "Dneprianka-1" בנפח 32 ליטר, בהספק של 1.3 קילוואט בהספק מיקרוגל של 600 וואט הופק במגנטרון M-105-1.
כך החל הייצור ההמוני של תנורי מיקרוגל ביתיים, המאפשרים להפשיר במהירות מזון, לחמם אותו ואף לבשל אותו. התנאי העיקרי הוא שהמוצר המוכנס למיקרוגל מכיל מים.
עקרון הפעולה והמכשיר של תנור המיקרוגל
המסקנה היא שקרינה אלקטרומגנטית בטווח הדצימטר מובילה להאצת התנועה של מולקולות דיאלקטריות קוטביות (מים) בעלות מומנט דיפול מסוים.
ככל שהמולקולות מואצות, האינטראקציה ביניהן מתרחשת בהשפעת קרינת מיקרוגל, כלומר, החומר סופג קרינה אלקטרומגנטית, בעוד הטמפרטורה של החומר הזה עולה.
הקליטה הדיאלקטרית האופטימלית של קרינה אלקטרומגנטית על ידי מים מתרחשת בתדר של 2.45 גיגה-הרץ, שהוא בדיוק התדר שבו פועלים המגנטונים של תנורי מיקרוגל מודרניים.
בהשוואה לתנורים רגילים, במיקרוגל, המזון מחומם לא רק על פני השטח, אלא גם בנפח המוצר, מכיוון שהגל האלקטרומגנטי חודר לגוף המחומם בעומק של 1.5 עד 2.5 ס"מ, מה שמאיץ את החימום, נותן עלייה ממוצעת בטמפרטורה של המזון שווה ל-0.4 מעלות צלזיוס לשנייה.
לקבלת קרינת מיקרוגל באורך גל מסוים, נעשה שימוש בתנור מיקרוגל במגנטרון בעל פרמטרים עיצוביים מחושבים במיוחד.הקרינה הנוצרת מהמגנטרון מועברת דרך מוליך גל ומתרכזת בתא בו מונחת פלטה מחוממת.
החדר סגור בדלת מתכת המונעת התפשטות גלי מיקרוגל מעבר לגבולותיו. המגנטרון מופעל באופן מסורתי מהפיתול המשני של שנאי מתח גבוה (MOT) עם מתח מוצא של 2000 וולט, המוגדל על ידי מעגל הכפלה (המורכב מקבל ודיודה). חימום הקתודה של המגנטרון מסופק על ידי סלילה משנית מיוחדת עם מתח של 4 וולט מאותו שנאי.
השיטה הקלאסית להתאמה אוטומטית של המאפיינים התרמיים של תנור מיקרוגל זהה לזו המשמשת במגהצים ובתנורי חימום ביתיים: המגנוטרון מופעל ומכבה מעת לעת כך שההספק התרמי הממוצע המועבר לתא בצורה של גלים אלקטרומגנטיים הוא שווה לזה שהוגדר על ידי המשתמש.
היבטי בטיחות של תנורי מיקרוגל
על פי נתונים מדעיים, ההשפעה הישירה של גלי מיקרוגל על גוף האדם יוצרת אפקט חום ניכר, ובמקרה של חשיפה ממושכת (או עוצמתית), היא עלולה להוביל להתחממות יתר מקומית ולגרום לכוויות חמורות.
אז, בצפיפות הספק של מיקרוגל של כ-35 mW/cm 2, מרגישים חימום. חשיפה ממושכת בצפיפות הספק מעל 100 mW/cm2 גורמת לקטרקט ועלולה להוביל לאי פוריות זמנית.
רמת צפיפות מיקרוגל של 10 mW/cm2 נחשבת לבטוחה. מיושם ישירות על תנורי מיקרוגל, על פי התקן האירופי, במרחק של 5 ס"מ מהמיקרוגל, רמת צפיפות ההספק המקסימלית לא תעלה על 1 mW / ס"מ רבוע, ובמרחק של 50 ס"מ מהתנור, זה צריך לא יהיה יותר מ-0.01 mW/sq. Cm. ס"מ. בדיוק התקנים הללו עומדים בתנורי מיקרוגל מודרניים במהלך ייצורם.
אגב, הדלת הפתוחה של התנור תמיד חוסמת את הפעלתו, כלומר, המיקרוגל לא אמור לעבוד עם דלת פתוחה.
עכשיו להשפעה של גלי מיקרוגל על חומרים מוליכים חשמלית (במיוחד מתכות). הגל, כמובן, אינו חודר חפצי מתכת, אך הוא מסוגל להשרות זרמים מושרים במתכת, כולל זרמי מערבולת, שבתורו מחממים מאוד את המתכת.
מסיבה זו, לא תוכל לחמם ביעילות מזון במיכל מתכת באמצעות תנור מיקרוגל. מה אנחנו יכולים לומר על כלים עם דפוסי מתכת וקצוות שנהרסים בקלות על ידי גלי מיקרוגל (מזרמי מערבולת מושרים) שפשוט מקלקלים את הכלים.