I.2.2.3- Équipements :
Tout système de chauffage micro-ondes comporte trois
éléments :
- le générateur d'onde, qui produit des ondes
électromagnétiques,
- le guide d'onde dont le rôle est d'amener les ondes
électromagnétiques depuis le
générateur vers l'enceinte d'application,
- l'applicateur (appelé aussi enceinte) dans lequel est
placé le produit à traiter.
a- Générateur
Le magnétron est le type de générateurs
d'ondes le plus répondu pour la production des ondes
électromagnétiques. Il constitue le « coeur » du four
à micro-ondes, c'est lui qui
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sera à la base de la production d'énergie
électromagnétique [10]. Le magnétron est
un tube à vide circulaire qui est constitué d'une cathode
centrale, chauffée par un filament, et d'une anode concentrique
composée de cavités résonnantes de formes
différentes selon le magnétron. Il coexiste deux types de champs
:
- un champ magnétique axial produit par deux aimants
placés à l'extrémité du tube,
- un champ électrique généré entre
l'anode et la cathode perpendiculaire au champ magnétique.
Une tension très élevée (quelques
kilovolts) est appliquée dans un espace très restreint de
quelques millimètres entre l'anode et la cathode qui
génère ainsi la production d'électrons. Le champ
électrique accroît leur énergie cinétique et le
champ magnétique incurve leur trajectoire. Les électrons ainsi
accélérés rayonnent de l'énergie sous la forme
d'ondes électromagnétiques. Un système de refroidissement
du bloc anodique à l'air ou bien par circulation à eau pour les
magnétrons de forte puissance est utilisé.
b- Guide d'onde
Le guide d'onde est une pièce métallique qui
conduit les ondes depuis le générateur jusqu'à
l'applicateur. Il s'agit d'un tube parallélépipédique
creux de dimensions bien précises dans lequel se trouvent des ondes
progressives. Ces dimensions conditionnent le mode de propagation des ondes
électromagnétiques [10].
c- Applicateur
L'applicateur est une cavité fermée qui doit
assurer le transfert de l'énergie électromagnétique depuis
la sortie du guide jusqu'au produit à traiter. Deux architectures de
base existent selon le mode de propagation développé : monomode
ou multimode. Un applicateur est dit monomode lorsque ses dimensions
géométriques permettent de conserver un seul mode de propagation,
donc une seule configuration du champ. Ce type d'applicateur permet le
contrôle précis du champ électrique mais est
réservé au traitement de produits de petits volumes ; celui-ci
est alors placé dans le guide d'onde. Dans une cavité multimode,
les ondes électromagnétiques se réfléchissent sur
les parois et développent un réseau d'ondes stationnaires (une
onde stationnaire oscille sans se déplacer et possède des minima
(noeuds) et des maxima (ventres) d'amplitude fixes dans l'espace). On dit que
l'on a une cavité résonnante. Il existe donc plusieurs
configurations de champ avec une distribution variable.
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Dans cette cavité, on peut traiter une quantité
de produit plus grande que dans une cavité monomode, mais il est
difficile de contrôler la distribution du champ et de forts gradients de
température peuvent se développer dans le produit. Pour pallier
ce problème, une solution technique courante consiste à utiliser
des brasseurs d'ondes ou des plateaux tournants (comme dans les fours
domestiques) [30].
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