DE2002382A1 - Mikrowellenapplikator - Google Patents

Description

•Stand der Technik:

Multi-Modus-Hohlraufflresonatoren sind bereits zur Behandlung von Werkstoffbahnen verwendet worden (US-Patentschrift 2 65O 291). . Sines der Probiene bei diesem bekannten Applikator besteht darin, das der Hohlrau» in Richtung senkrecht zur Ebene der Bahn relativ tief ist, so daß der Hohlraum gewisse unerwünschte Schwingungsnodi führen kann, in denen der elektrische Vektor senkrecht zur Bahnebene steht. Biese Modi sind ie allgemeinen unerwünscht, da sie sehr wenig zur Erwärmung des zu behandelnden Materials beitragen und, nachdem sie nur leicht belastet sind, Bogenüberschlage und Zusammenbrüche des Luftdielektrikums im Hohlraum herbeiführen können. Solche Modi bewirken auch ein sehr starkes Lecken der Mikrowellenenergie durch die für das Bahnmaterial vorgesehenen öffnungen.

Ss sind hohlleiterartig· Applikatoren gebaut worden, hai denen der Hohlleiter in Serpentinenwei·· geformt war, so daß ein relativ flacher Applikator gebildet wurde· Der Hohlleiter wurde mtnohmal in zwei Halbsektionen geformt und dies· wurden an einer Seite der BU behandelnden Werkstoffbahn aneinander angelenkt, um das einführen der Bahn in die Applikatorstruktur su «rleiohtern und die Säuberung und Wartung der Struktur su erleichtern. Ein Problem bei der serpentinenartigen Hohlleiteranordnung besteht jedooh darin, daß es sohwierig ist, Luft duroh den Applikator hindurchzuführen. Darüber hinaus sind Hohlleiterapplikatoren auf Grund ihre· komplizierten Aufbau· sehr aufwendig in der Herstellung, im alIge- meinen körperlich reoht groe· und schwer, und von Natur aus verlustbehafteter al· Hohlraum-Applikatoren und haben damit einen geringeren Wirkungsgrad ala diese. Hohlleiter-Applik&toren sind auch schwieriger zu ventilieren und tu säubern und zeigen die Neigung, unerwünschtes Material in ihrem körperlich komplizierten Inneren zu sammeln. Sohlleaalioh ist der für den Durchlauf des zu behandelnden Materials zugelassen· Raum sehr kritieoh, wenn die Mikrowellenenergie mit gu+em Wirkungegrad auf den Werkstoff über-

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tragen werden soll, so daß die Abmessungen und die Bewegung

des Werkstoffs Borgfältig kontrolliert werden nüssen. .

Zusammenfassung der Erfindung: -;.' ■

Durch die Erfindung soll ein verbesserter Mikrowellenapplikator verfügbar gemacht werden,

Erfindungsgemäas wird ein relativ flacherApplikator-Hohlraumresonator verfügbar gemacht, der Resonanzmodi führt, bei denen der elektrische Vektor des Feldes in der Mitte zwischen .den breiten Wänden des Hohlraums parallel zur Ebene der breiten Wände des Hohlraums ist, und hat der Hohlraum eine Höhe in Richtung senkrecht zu den Breitwänden, die kleiner ist" als eine Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz, so daß gewisse unerwünschte Modi (speziell Modi mit iss 2), nämlich Modi, die elektrische Feldvektoren senkrecht zu den breiten Wänden in der Mitte zwischen den breiten Wänden des Hohlraums haben, nicht geführt werden. Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung sind die Breitwände so dimensioniert, daß sie ausreichend lang und breit sind, um TE₁ - und TW, ,'"*·

• i,m,n . i,m,n

Modi bei der Arbeitβfrequenz zu führen, bei denen 1=1 und wenigstens einer der beiden Werte m oder η grosser als 5 und vorzugsweise grosser als 10 ist, so daß laufende Modusänderungen (mode stirring) leicht durch Frequenzmodulation der dem Hohlraum zugeführten IBrregungs-Mikrowelleijenergie erreicht werden kanru

Gemäss einer anderen Weiterbildung der Erfindung besteht der : . Hohlraumresonator aus zwei ähnlichen Halbresonatorteilen, die längs einer Verbindung in den schsalen Seitenwänden verbunden sind önd verlus tbehaf te tee Dämpf material (enthalten, das %tl der ■'··■" Verbindung angeordnet ist, um gewisse unerwünschte Schwingungsmodi zu unterdrücken, deren elektrische Feldvektoren senkrecht zu den Breitwänden des Hohlraums stehen (insbesondere TE -

Genäse einer anderen Weiterbildung der lürfindung kann eine Reihe von Blindbelastungeelementen in dem flachen Hohlraumapplikator ■vorgesehen oder ait diesem gekoppelt werden, um den Mikrowellen-Applikator-Hohlraum blind zu belasten, so daß die erwünschten

TE, - und TM. -Modi in der Nähe der Be triebe frequenz des l,m,n l,m,n

Hohlraums konzentriert sind, üb laufende Modusänderungen (mode stirring) trotz einer herabgesetzten körperlichen Grosse des Hohlraumresonator zu erleichtern.

Geaäss einer speziellen Ausbildung der Erfindung besteht die Anordnung aus Blindbelastungselementen aus einer Anordnung von allgemein parallelen leitenden Rippen oder Wellungen, die sich in einer Riohtung längs der Breitwände des Hohlraums erstrecken.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht, teilweise in Fons eines Blockschaltbildes, eines Mikrowellen-Applikators mit Merkmalen der Erfindung;

Fig. 2 einen schematisch dargestellten flachen Mehrmodus-Hohlraum mit Merkmalen der Erfindung;

Fig. 3A und 3B Feldbilder von erwünsohten Modi in dem in Fig. 2 mit der Linie 3-3 umsohlosaenen Teil;

Fig. 4 schematisch einen in Fig. 1 mit der Linie 4-4 umschlossenen Teil;

Fig. 5 sohematisch einen in Flg. 1 mit der Linie 5-5 umsohlossenen Teil ι

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Pig. 6 schematisch-perspektivisch, teilweise aufgeschnitten,

eine weitere Aueführungsform eines Mikrowellen-Applikators nit Merknalen der Erfindung;

Pig. 6k einen Schnitt länge der Linie 6A-6A in Pig. 6;

Pig. 7 schematisch-perspektivisch den in Fig. 6 mit der Linie 7-7 umschlossenen Teil)

Pig. 8 perspektirisch den in Pig. 7 «it der Linie 8-8 umschlossenen Teil;

Pig. 9 ein Sehaltbild einer fcweidrahtleitung alt periodischer Reihen- und Parallel-Belastung»

Fig. 9*" und 9B Spektren eines flachen Hohlraums ohne und mit periodischer Blindbelaatung tür 7sransohauliohung der Xontentration der Resonansmodi in ein Arbeittband für den blindbelasteten Resonator* und . .'.;■■

Fif. 10 - 12 sohsmatiech· perspektirische Darstellungen τοη anderen Ausfflhrungsformen τοη blindbelasteten Hohlraumwinden mit.ν Merkmalen der Brfindung. . ·

in Fif· 1 dargestellte Kikrowellen-Applikator naeh der Irfindung weist einen flachen_f rechteolcigen FuIti-iiodue-Hohlraumreeonator 2( auf, der eine-relatir dünne reohteolcige Behandlunfs*one bildet, >ie central im Hohlraum 2 in einer Bbene in der Mitte iwisohen den breiten Wanden 5 des Resonators angeordnet ist. Der Reson»tor 2.weist gegen-Ub«rli«f#n4s Paare Sohmalseiten btw. Bndwinde 4 und 5 auf. Die Bndwtnde 9 wetten Schütte 6 für den Durahlauf einer Bahn 7 aus dielektrisohtm Material auf, die alt Mikrowellenenergie behandelt werden ' soll. Der Applikator ist besonders brauchbar tu· Erwärmen und Trooknen von flachen Bahnen, Platten oder Folien aus Werkstoff, beitpitli-

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.weise zuB Trocknen einer Polyvinylyden-Schicht mit einer Sicke zwischen 0,0025 und 0,025 η» (θ,1 -1,0 ail) auf einer 0,025 -0,127 em (1 - 5 BiI) dicken und 0,9 - 1,2 m (3 - 4 Fusa) breiten, sich kontinuierlich bewegenden Papierbahn, die sich mit Geschwindigkeiten zwischen 60 und 180 ■ pro Minute (200 - 60^ Puss pro Minute) bewegt.

Systeme von Luftkanälen θ sind in den Endwänden 5 des Resonators 2 rorgesehen, mit denen Luftströme in die Nähe der laufenden Bahn 7 gerichtet werden können. Die Strömungsrichtung ist antiparallel, d.h. parallel und entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Bahn, und der Luftstrom herreoht auf beiden Seiten der Bahn 7 über die Behandlungezone.

Sin« Mikrowellenenergiequelle 9t beispielsweise «in Magnetronoszillator, 1st über «inen rechteckigen Hohlleiter 11 mit dem Hohlraum 2 gekoppelt, der Hohlleiter 11 ist so angeordnet, daB die Breitwinde des Hohlleiters 11 senkrecht au dan breiten Winden 3 daa Hohlräume stehen, so daft Sohwlngungsmodiarten im Hohlraum erregt wer« den, deren elektrische Tektoran parallel tu dan Breitwänden 3 des Hohlräume 2 in der Ebene der Bahn 7 «rregt werden. Wenn dar elektrlsohe Tektor so in der Ebene der Bahn 7 liegt, wird der Reiseffekt mit dam beaten Wirkungsgrad erreicht.

Der Hohlraum 2 wird aua aval ähnliohen Halbeaktionen gebildet, die länge einer Verbindung 12 in den schmalen Seitenwänden 4 auf beiden Seiten der Bahn 7 ausammengeeetat alnd. Die beiden Hälften daa Hohlraumresonator 2 werden mit geeigneten, nioht dargestellten Befestigungaelementen zusammengehalten, beiapialaweiae Sohrauben, Klemmen oder dergleichen.

In Fig. 2-4 *lnd die erwünaohten Sohvingungsmodiarten im Hohlraum dargestellt, und die Abmeaaungabetraohtungen aur Eraielung dar gewünsohten Modusarten illustriert, Dia erwünschten Sohwingnngamodiarten im Hohlraum 2 aind solohe, bei denen der elektrische FeId-

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vektor E in einer Ebene parallel zu den breiten Wänden 3 des Hohlraums 2 in der Ebene der Bahn 7 liegt. Darüber hinaus sollen die elektrischen Vektoren ihre maximale Intensität an einen Funkt in der Mitte der Dicke T des Hohlraues haben» wobei die Dicke T der Abstand zwischen den Breitwänden 5 ist. Die erwünschten

TE₁ - und TH, -Modi sind allgemein in Fig. 3A bzw. 3B j,|iiii χ,η,η

dargestellt.

Der Hohlraue 2 hat vorzugsweise eine Länge L und eine Breite W, die ausreichend gross sind, so daß der Hohlraum die erwähnten Schwingungsnodi führt, wobei entweder m oder n, oder beide, grosser als 10 sind, und der Hohlraue soll eine Dicke T zwischen 1/2 und 1 ύ

Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz haben, so daß 1 nicht grosser als 1 wird. Wenn die Dicke T kleiner als eine halbe Wellenlänge ist, kann die gewünschte Modusart nicht ia Hohlraun geführt werden, und wenn die Dicke T grosser als eine Wellenlänge ist, kann der. Hohlraun gewiese unerwünschte Schwingungsnodus-Klassen führen, bei denen der elektrische Vektor E senkrecht zu den Breitwänden steht. Solohe Modi sind besonders störend, weil sie zu Spannungszusanpen« brüchen bei hohen Leistungspegeln führen, die au unerwünschten Bogenüberschlägen führen, und zu zu starken Lecken der Mikrowellenenergie durch die öffnungen 6. Weiter tragen solche Modi sehr wenig zur Erwärmung bei, da ihre elektrischen Vektoren senkrecht zur Ebene der dünnen zu behandelnden Bahn 7 stehen.

Inden die Längen· und Breiten-Abmessungen L und W des Hohlraune 2 ausreichend gross gewählt werden, so daß der Bereioh der Indices η oder η der erregten Modi gross«? *ls 5 und vorzugsweise grüafter als 10 wird, wird gewährleistet, daß die verschiedenen Beaonanzfrequenzen der erregten Modi innerhalb des Hohlraues frequenz·, nissig eng benachbart sind. Dies hat den Vorteil, daß eint lau* fende Modusänderung (nod· stirring) leichter durchzuführen ist.

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In Pig. 4 ist die Hohlleiterkoppelanordnung zur Erregung der erwünschten TE, - oder TM, -Modi im Resonator 2 dargestellt. Ι,ιπ,η χ,Ε,η

Die erwünschten Modi haben kräftige elektrische Feldvektoren E in der Ebene in der Mitte zwischen den breiten Wänden 3» und die E-Vektoren liegen parallel zu den breiten Wänden. Diese erwünschten Modusarten werden vom dominanten Modus im Eingangshohlleiter 11 erregt, wenn der Hohlleiter in der Nähe einer Ecke des Hohlraums 2 angekoppelt ist und wenn der Hohlleiter 11 so angeordnet ist, daß die breiten Wände des Hohlleiters senkrecht zu den breiten Wänden 5 des Hohlraums 2 stehen.

Der Hohlleiter 11 ist gespalten, so daß sich eine Verbindung 23 in der Weise ergibt, daß der Hohlleiter in zwei zueinander passende Teile unterteilt wird, von denen die eine fest, beispielsweise durch Schweiseen, an jeder der getrennten Halbsektionen des Hohlraums 2 befestigt ist. Es wird ein sehr geringes Lecken von Mikrowellenenergie durch die Verbindung 23 erreicht, weil der dominante Modus des Hohlleiters 11 praktisch nicht mit der Längsverbindung in der Mitte der Breitwände koppelt.

Der Resonator 2 ist zwar speziell so ausgelegt und wird so gespeist, daß unerwünschte Modusarten weder geführt noch erregt werden, es ist jedoch unmöglich, ein Führen und schwaches Erregen von wenigstens einer unerwünschten Modusart zu verhindern, nämlich von ¹¹E_n -, „-Modi. Diese Modusart ist typisch für unerwünschte Modusklassen, bei denen der elektrische Vektor senkrecht zu den Breitwänden 3 steht, und diese Modi sind selbstverständlich unerwünscht, da sie wenig zur Erwärmung der Bahn 7 seitragen und weil sie Bogenüberschläge und Durohbrüche im Hohlrau«, 2 verursachen können. Gemäss einer Lehre der Erfindung wird deshalb eine Modusdämpfungaeinriohtung im Hohlraum 2 vorgesehen, die vorzugsweise mit diesen unerwünschten Modi gekoppelt ist und diese unterdrückt.

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In Pig. 5 ist eine bevorzugte Modusdämpferetruktur zum Unter= drücken unerwünschter Resohanzmoduaarten im Hohlraum 2 dargestellt. Die Verbindung 12 zwischen den zusammenpassenden Lippen 22 der schmalen Seitenwände 4 weist ein verlustbehaftetes Mödusdämpfuhgselement 21 auf. In Fig. 5 sind die Lippen 22 der übersichtlicheren Darstellung halber getrennt dargestellt« Daä verlustbehaftete Modusdämpfungselement 21 kann beispielsweise aus einem Gummiband bestehen, das mit verlustbehafteten Pulvern belastet ist, beispielsweise einem Pulver aus Eisen, Kohlenstoff oder Perriten. Das Modusdämpfungselement 21 dient dazu, jeden Modus im Hohlraum 2 kräftig zu dämpfen, der Ströme in der Seitenwand 4 aufweist, die dazu neigen, über die Verbindung 12 zu f Hessen. . "

Der oben beschriebene flache KuItimodue-Hohlraum hat gegenüber bekannten Hohlraumresonator-Mikrowellenapplikatoren viele Vorteile. Die geringe Höhe macht es schwierig, unerwünschte Schwingungsmodi zu erzeugen, wobei der elektrische Vektor parallel zu den Breitwänden liegt. Die geringe Höhe des Hohlraums erleichtert es ferner, den Luftstrom unmittelbar in die Nähe der Oberfläche der Bahn oder der Behandlungszone zu leiten. Die Verringerung der Hohlraumhöhe erleichtert auch die Impedanzanpassung, weil in einem höheren Hohlraum die Modi höhere Gütefaktoren Q haben würden, so daß es schwieriger wird, die hohe Impedanz der Modi für hohen Gütefaktor (high Q modes) an die relativ niedrige Ausgangeimpedanz der Mikrowellenquelle 9 ä

anzupassen. Weiter werden durch die Anordnung der Hohlleiterspeisung in der Weise« daß die breiten Wände des Hohlleiters 11 senkrecht zu den breiten Winden 3 des Hohlräume stehen, die gewünschten Modi erregt und gewisse unerwünschte Modi ausgeschlossen. Dadurch, da0 das verlustbehaftete Modusabsorptionselement 21 in der Verbindung 12 vorgesehen lit, werden unerwünschte M^dI weiter unterdrückt.

Darüber hinaus zeigt dir beschrieben· flach· Multimodus-Hohlraum alle Vorteil· d·· Hohlraumresonator-Applikators gegenüber dem Hohlleiter-Applikator. Eis ist eine körperlich einfache Struktur, die ohne grossen Aufwand hergestellt werden kann, ist im allgemeinen

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kleiner und leichter und bat weniger,eigene Yerluste als der Hohl« leiterapplikator. Schliesslich weist er ausreichend unbehindertes Volumen in der Nähe des Bahnweges auf, ua die Hotwendigkeit auf ein Minimum herabzusetzen, die Abmessungen und die Bewegung der Bahn sorgfältig zu kontrollieren.

Es ist erwünscht, in die Lage zu kommen, die erwähnten Vorteile auch in solchen Fällen zu erreichen, in denen die Grosse der Bahn und der begrenzte verfügbare Baum die Heigung zeigen, den Bereich der Modusindices a und η auf unerwünscht niedrige Werte zu begrenzen. Mit anderen Worten, in einigen Fällen ist es erwünscht, in der Lage zu sein, die "elektrische" Grosse des Hohlraums bei einer gegebenen körperlichen Grosse des Hohlraums zu vergrössern. Das wird gemäss einer Weiterbildung der Erfindung durch eine periodische Blindbelastung der Breitwände des Hohlraums erreicht. Eine solche Blindbelastung neigt dazu, die Resonanzfrequenzen der erwünschten Modusarten in die Nähe der Arbeit sfrequenzen des Hohlraums zu konzentrieren, so daß eine laufende Modusönderung (mode stirring) erleichtert wird. Figo 6-12 illustrieren und erläutern schematisch verschiedene Ausfünrungsformen von solchen blind belasteten Hohlräumen. In Fig. 6 ist ein relativ flacher Multimodus-Hohlraumresonator 32 mit zwei relativ breiten parallelen Wänden 33 und 34 dargestellt, die an ihren Seitenkanten mit zwei Paar relativ schmaler Seitenwände 35 bzw. 36 abgeschlossen sind. Das Paar schmaler EndwKnde 36 ist in der Mitte bei 40 geschlitzt, um eine relativ breite dünne Bahn 37 aus Werkstoff hindurchzulassen, der mit Mikrowellenenergie behandelt werden soll.

Bin System Luftkanäle 38 ist in jeder Endwand 36 vorgesehen, um Luft durch den Hohlraum 32 in «ine Riohtung vorzugsweise entgegen der Bewegungsrichtung der Bahn 37 >u leiten. Die Kanäle 38 sind an ihren Inneren Enden mit Platten 39 abgeschlossen* di· dit Lippen der Sohlitze 40 definieren. Die Innenseiten der Kanäle sind offen, so daß die einzelnes Kanäle eine 90 -Drehung ausführen» u« Luft in Richtung der Bewegungsrichtung der Bahn 37» oder gegen diese Riohtung» iu leiten.

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Der HohlraumreeOnator 52 ist Ähnlich dem Resonator nach Fig. 1 auf^ gebaut s, er hat als Innenabmessungen die Tiefe D, die Breite W und die Länge L, so daß TE, - und TM, .„-Modi geführt werden können* bei denen 1 ■■ 1 und η und m vorzugsweise relativ gross sind, beispielsweise grosser als 5·Die Feldbiläer solcher Modi sind in Fig« JA und JB dargestellt und sind dadurch gekennzeichnet, daß der Ε-Vektor des elektrischen Feldes maximale Intensität in der Mitte zwischen den Breitwänden 33 und 34 hat und in einer Ebene parallel zu den Breitwänden liegt, so daß das elektrische Feld des erregten Modus in der Ebene der Bahn 7 entweder parallel oder quer zur Bewegungsrichtung der Bahn 7 liegt. Um die erwähnten TM- und TE-Modi zu führen, bei denen 1 *1, ist die Tiefe D des Hohlraums 32 grosser als eine halbe und kleiner als eine ganze Wellenlänge.

Um die erwünschte periodische Blindbelastung zu erreichen, sind die obere und untere Breitwand 33 und 34 des Hohlraums 32 durch die Innenenden eines Bündels rohrförmiger HohXleitersektionen 43 definiert, die so dimensioniert sind, daß sie bei der Arbeitsfrequenz des Hohlraums 32 unter ihrer Grenzfrequenz arbeiten· Die rohrförmigen Hohlleitersektionen 43 sind so angeordnet, daß ihre Längsachsen senkrecht zur Ebene der Breitwände 33 und 34 *^es Hohlraums stehen.

Das Bündel rohrförmiger Hohlleiter 43, die unterhalb ihrer örenzfrequenz dimensioniert sind, ist in Fig. 7 und 8 näher dargestellt. Bei einer bevorzugten 'Ausftihrungsform haben die rohrförmigen Hohlleiter 43 rechteckigen Querschnitt. Ein kreisförmiger Querschnitt würde jedoch ebenfalls die gewünschte Arbeitsweise ergeben· Bei einer Ausführungsform haben die Hohlleiter 43 quadratischen Querschnitt, d.h. die Quer-Innenabmessungen a und b «ind gleioh und beide kleiner als eine halbe Wellenlange bei der Arbeitsfrequenz des Hohlraums 52. Darüber hinaus haben die rohrförmigen Hohlleitersektionen 43 eine Länge 1 grosser als ein Durchmesser und vorzugsweise zwischen 33 und 34 Durchmesserο Die Auseenenden der rohrförmigen Hohlleiter 43 sind mit einer energieabsorbierenäen Platte 44t beispielsweise aus Asbest mit einem anorganischen Binder, bedeckt, um Hohlraum-Hückresonanzen

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au vermeiden. Die Dämpferplatte 44 ist mit einer leitenden Platte 45ι beispielsweise aus Aluminium, abgedeckt, um die Strahlung von Mikrowellenenergie von den Aussenenden der Hohlleiter 43 zn verhindern. Statt dessen können die Auseenenden der Höhren 43 unbedeckt gelassen werden, um den Hohlraum 32 zu ventilieren, und Widerstandskarten diagonal in den Röhren angeordnet sein, die Mikrowellenenergie absorbieren können, die sonst aus den offenen Enden der Bohren ausstrahlen würde«. Selbstverständlich werden die Widerstandskarten nicht benötigt,venn die Röhren 43 ausreichend lang gemacht werden.

Die rohrförmigen Hohlleiter 43» die unter ihrer Grenzfrequenz dimensioniert sind, als Belastung der Ober- und Unterwand 33 und 34 erscheinen für die Breitwände des Hohlraums als periodische Blindbelaetung, so daß sich eine periodische, blindbelastete wellenführende Struktur oder ein solcher Hohlraum 2 ergibt. Die periodischen Blindbelastungeelemente 13 neigen dazu, die Resonanzfrequenzen der errüncclvi-cü Modusklassen in die Nähe der Betriebefrequenz de« Hohlraum· 2 tu konzentrieren, und auf dieae Weise laufende Modusänderungen (mode stirring) zu erleichtern. Dadurch können in .ledob Falle die W&ide 33 u&d 34 enger zusammengebracht werden als wenn die Wände nicht belastet sind, da einige der Pelder des erregten Modus in die Hohlleiter 13 hineinreichen. Dieser Effekt tritt auch bei den unerp wünschten Modusarten auf, bei denen 1 grosser 1 ist, und damit wird die - Obergrenze der Tiefe D entsprechend herabgesetzt.

In Fig. 9 i«t ein Zweidraht-Ersatzechaltbild 38 dargestellt, das zur Erläuterung der Wirkung der Blindbelastungselemente 43 dient. Genauer gesagt, die rohrförmigen Hohlleitersektionen 43 unterhalb ihrer Orenzfrequenz können ale induktive Belastung in Reihe «it dta Breitwänden 33 und 34 des Hohlraum» betrachtet werdenο Dies« Blindbelastung erscheint im Ersatzschaltbild nach Fig. 9 als periodische induktiv« Element· 51. Die kapazitiven Eleuente 52 in Ereatzsobaltbild Fig. 9 können als die Kapazität zwischen den breiten WHnden d«s

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Hohlraums betrachtet werden« Die periodischen Blindbelastungselemente konzentrieren die Frequenzen der erwünschten Resonanzmodi in schmale Durch! assbPlnd er.- die duroh leere Sperrbänder getrennt sind, wie in Fig. 9A und 9B angedeutet ist. Auf diese Weise wird eine erwünschte hohe Modusdichte im Arbeitsdurchlassband mit einem periodisch blindbelasteten Hohlraum erreicht, dessen Abmessungen erheblich kleiner sind als die eines unbelasteten Hohlraums· der die gleiche Modusdichte zeigt*. Biese Erhöhung der'Modusdichte im Arbeitsdurchlassband verbessert die mittlere zeitliche Impedanzanpassung des Hohlraums während laufender Modusanderungen (mode stirring), weil die Wahrscheinlichkeit, daB der Hohlraum auaser Resonanz fällt, wenn die Erregungsfrequenz geändert wird, verringert (j wird.

Ersichtlich können auch andere Anordnungen verwendet werden, um die Breitwände periodisch blind zu b«lasten. Beispielsweise können als Belaetungsolemente regelaKssig angeordnet· Schlitze verwendet werden, die eine Tiefe haben, die vorzugsweise kleiner ist als eine Viertelwellenlänge lang bei der Arbeitsfrequenz des Hohlraums* Die Belastungseleaent· können auch die Form von Stäben oder Bohrungen in eine· regelaässlgen Vaster auf den Breitwänden annahmen. Es ist zwar vorzuziehen, daß die Blindbelastungselemente auf beiden Breitwänden angeordnet werden, sie brauchen jedooh nur auf einer der Winde vorgesehen zu sein, ua einen Bohlraup «it grosserer elektrischer als | körperlicher Grosse zu erhalten. · .

In einigen Fällen ist es erwünscht, die Breitwände periodisch nur in einer Richtung zu belasten, ua eine rsfelaässigere Erwärmung der Bahn zu erhalten. Fig. 10 zeigt eine solche Ausführungeform, bei der die Breitwand« nur In einer liohtung alt einer Anordnung von parallelen leitenden !ahnen 56belastet »lad, die vorzugsweise eine IBhe vorsafeweltt kltlatr ftli eia· flerttlwtllenlinfe haben. Di· Fahne» 5< slad symetrlsobauf des f*f«ntlberllefe*de& fänden 33 und 34 parallel emtweder zur T- oder X-Ashse angeordnet. Solohe Fahnin

mummt ba_Do_R,g,nal

können aus dielektrischen Werkstoff hergestellt werden, beispielsweise Tonerdekeramik, um eine periodische Hebenschlussbelastung des Hohlraums 32 su erhalten·

Fig. 11 seigt eine ander· Ausführungefor» der Erfindung, bei der die Belastung nur in einer Richtung isto Genauer gesagt, eine Breitwand 34 de« Hohlraums 32 ist periodisch blind belastet, indem die Wand 34 gewellt ist, d.h. die Breitwand besteht aus einem sinusförmig gewellten Metallblech. Pie Höhe h der Wellen ist vorzugsweise kleiner als «ine Tiertelwellenlänge bei der Arbeitsfrequenz des Hohlraums Statt dessen kann der Hohlraum 32 periodisch blind belastet werden, indem die gewellte Wand 34 naoh Fig. 11 aus einem dielektrischen Werkstoff hergestellt wird und das gewellte dielektrische Element an der Innenseite einer leitenden Breitwand des Hohlraums 32 befestigt wird, so daß die Wellungen von der Breitwand auf die gegenüberliegende Breitwand des Hohlraums 32 su vorstehen.

In Fig. 12 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei der die Wellungen mehr die Form von Reohtecken haben al· die-einer Sinuskurve. Bei einer anderen, nioht dargestellten Ausführungeform haben die Wellen der Wand 34 dreieokige Form.

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Claims (1)

1. krowellenapplikator, bestehend aus einem Hohlraum ait zwei

   llelen Breitwänden_t die an ihren Seitenkanten mit schmalen Wänden abgeschlossen sind, und der Öffnungen in zwei dieser Schmalwände aufweist, um zu behandelnden Werkstoff durch eine dünne, breite Behändlungszone innerhalb des Hohlraums hindurch -zulassen, die mit der Ebene der dünnen breiten Behandlungszone ausgefluchtet sind» und eine Einrichtung, mit der der Hohlraum mit Mikrowellenenergie erregt werden kann, dadurch gekennzeichnet, " daß zur Erzielung einer solchen Klasse von Besonanzmodi der Mikrowellenenergie, daß der elektrische Feldvektor in der Behandlungszone im allgemeinen parallel zu den Breitwänden des Hohlraums und ebenso parallel zur Eben· der dünne, breiten Behändlungs- zone ist, der Abstand zwischen den beiden Breitwänden des Hohlraums wenigstens gleich einer halben Wellenlänge ist und kleiner alβ eine Wellenlänge bei der Frequenz der Mikrowellenerregung des Hohlraums, so daß gewisse unerwünschte Modusklassen nicht geführt werden.

   2. Applikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breitwände so bemessen sind, daß sie auereichend lang und breit sind, * um im Hohlraum bei der Arbeite-Mikrowellenfrequenz TE. - und TM₁ _ _-3chwingungsmodi *u führen, wobei 1 - 1 und der Bereioh von m und/oder η grosser als 5 ist.

   5· Applikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ztia Erregung dee Hohlraumresonator mit Mikrowellenenergie einen hohlen rechteckigen Hohlleiter aufweist, der eich in eine Schmalwand das Hohlraums öffnet, zwei Breitwände und zwei schmale Seitenwinde hat, und die Ebene der Breitwände , dee Hohlleiters im allgemeinen eenkrecht zur Ebene der Breitwände 4ee Hohlraumresonator· steht.

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   4. Applikator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet! daß eich ier Hohlleiter Ib wesentlichen in einer der Ecken de« Hohlraums in diesen 8f£net.

   5. Applikator nach einen der Ansprüche 1-4* dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator aus zwei ähnlichen Halbteilen besteht» die lunge einer Verbindung miteinander verbunden sind, die In den beiden schmalen Seitenwinden gebildet und auf einem Teil ron deren Höhe angeordnet ist, die sich im allgemeinen in der Bewegungsrichtung de· zu behandelnden Werkstoffe durch den Resonator erstrecken, und eine Mikrowellendämpfung in der Terblndung angeordnet ist, um unerwünschte Sohwingungsnodue-Klaseen Im Hohlraum tu unterdrücken*

   6. Applikator nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum periodisch blind belastet ist.

   7· Applikator naoh Anspruch 6, dadurch gekennselehnet, daß die periodische Blindbelastung aus einer zwei-dimensionalen bündelartigen Anordnung von hohlen leitenden Röhren besteht, deren Längsachsen allgemein senkrecht sur Ebene der Breitwände des Hohlraums gerlohtet sind, wobei die Innenenden der Röhren die Innere leitende Grenze wenigstens einer der Breitwände des Hohlraums bilden·

   β. Applikator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet· daß die Innenquerabmeseungen der hohlen Röhren unter die Grenzfrequenz für TE- und TU-Schwingungeenergie dimensioniert sind, die axial bei der Arbeitefrequens des Hohlraumresonator© duroh die Röhren wandert·

   9* Applikator naoh Anspruoh 6, dadurch gekennselohnet, daft dl· Bllndbelaetung den Hohlraum periodisch nur in einer Riohtunf belastet.

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   10» Applikator nach Anspruoh 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Blindbelaitung «in· Reih· τοη allgemein parallelen Rippen aufweist, wobei die Ebene der Rippen allgemein senkrecht zu den Breitwänden de· Hohlrauiireeonatore liegt. .

   11· Applikator nach Anepruoh 9V dadurch gekennzeichnet, daß die Blindbelaetung Wellungen aufweist, die ron einer Breitwand zur gegenüberliegenden Breitwand des Hohlraums vorstehen.

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