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微波炉简史:二战结束雷达中的磁控管新应用
发布时间:2020-09-20 07:33 | 信息来源:Yabo下载

  1945 年 9 月,第二次世界大战结束,短程军用雷达需求骤减,其中作为微波发生器的磁控管市场也随之殆尽。像雷神公司这样的磁控管制造商,正急切地寻求该技术的新应用。

  众所周知,无线电波可以用来加热介电材料,这项技术在工业和医疗领域中应用甚广。用无线电波加热食物的想法也不是什么新鲜事:贝尔实验室、通用电气和美国无线电公司研究该技术都有一段时间了。事实上,在 1933 年芝加哥世界博览会上,美国西屋电气就曾展示了一个 10kW 的短波无线电发射器,而在该发射器的两个金属板之间正烤着牛排和土豆。可惜的是,这些烹饪冒险行为最终一无所获。

  对比之下,雷神公司的工程师珀西·斯宾塞(Percy Spencer)则有了进一步的探索。 1958 年,《读者文摘》中的一篇文章描述了 Spencer 的偶然发现,即微波可以快速加热食物:

  “十几年前的一天 [Spencer] 参观了一个实验室,这个实验室是专门给磁控管(雷达设备的功率管)进行测试用的。突然,他感觉到巧克力开始在他的口袋里融化,起初还以为是自己体温所致。后来经检查发现,巧克力的溶化原来是雷达装置上的磁控管在起作用。当然其他科学家也已经注意到了这种现象,但是 Spencer 渴望了解更多有关这种现象的信息。”

  “他派一个男孩出去买了一包爆米花,当他把爆米花放在磁控管附近时,爆米花在整个实验室爆炸开来。第二天早上,他带来了一个水壶,在侧面开了一个孔洞,然后将未煮过的鸡蛋(带壳)放入壶中。接着他将磁控管移向该孔,并打开了果汁。有一位工程师很好奇,就凑近锅的顶部望了望,结果被鸡蛋无情地呼了一脸。原因?蛋黄煮熟的速度比外面快,导致鸡蛋炸裂。”

  1946 年,Spencer 申请了使用微波烹饪食物的专利,其中地一份专利中展示了爆米花、玉米棒等的爆裂现象。

  Percy Spencer 关于微波加热食物的专利 信息源:美国专利商标局

  基于此,《读者文摘》声称,Spencer 的发现直接导致了烤箱的商业化,但其他声音并不为这一结论买账。例如,在 1984 年,雷神公司的研究员 John M. Osepchuk 在 IEEE Transactions 下的微波理论和技术相关文章《微波加热应用历史》中写道了他和其他同事对该工作的回忆:

  “关于珀西·斯宾塞(Percy Spencer)偶然发现微波烹饪的传说……[Spence 的下属]都记得这一发现是一个渐进的过程,涉及许多人的偶然发现和有意观察,例如,靠近辐射管的温暖感觉,尝试爆米花等。当然,珀西·斯宾塞(Percy Spencer)是那个触发公司决定去利用这一发现的人,他的参与本身就是关键贡献。”

  1946 年雷神公司推出的微波炉Raydarange 拍摄:Bettmann/Getty Images

  尽管有很多速食小吃都是立即食用的,但在 1946 年,雷神公司还是决定推出其首台商用微波炉“Radarange”,(如图所示,其原型为“ Raydarange”),用于餐馆和飞机上加热饭菜。这台落地式商用微波炉是围绕 1.6 千瓦磁控管建成的,高 5.5 英尺,重量超过 750 磅,售价 5000 美元,且带一只 1700W 的水冷磁控管,安装起来十分麻烦。由于体积庞大、价格昂贵,这种微波炉销量并不理想。

  雷神公司第一批用于餐馆和飞机的微波炉 Radarange 拍摄:Roy Stevens/Getty Images

  到 1955 年,雷神公司开始向泰潘公司(Tappan)授权其微波技术,不久后泰潘公司就推出了第一款为消费者度身定制的微波炉 Tappan RL-1。该微波炉的体积和重量都降低了不少,可挂在墙上使用,采用的是 220V 家用电压,售价为 1,295 美元(相当于今天的 11,000 美元)。不过,这个价格还是让大多数普通家庭望而却步。

  壁挂式微波炉 Tappan RL-1 拍摄:Bettmann / Getty Images

  十年后,雷神公司收购了阿曼纳公司(Amana Refrigeration)。1967 年,阿曼纳公司的创始人福斯特经过认真的试制和广泛的市场调查,同年推出了当时最先进的微波炉,其炉门采用了能防止微波泄漏的抗流密封门,安全性能得到了较大改善。同时,495 美元的价格也还算亲民,降低了进入普通家庭的门槛。

  1970 年代,随着微波炉的普及,人们开始关注微波辐射对人类健康的影响。1974 年,《纽约时报》就曾有过这样的报道:

  “在测试了 15 个微波炉之后……消费者联盟(Consumers Union)于 1973 年 3 月发出警告称:没有一个微波炉可以被认为是‘完全安全的’,其中一个原因就是没有关于放射线安全水平的可靠数据用以安全佐证。”

  “对此,政府和工业界做出了快速反应。[食品和药物管理局]官员在参议院商务委员会的辐射控制听证会上证明了其标准的可靠性,而微波炉制造商也在宣传活动中表明了其产品的安全性……”

  “但这些丝毫没有打消消费者联盟的疑虑。 该联盟设备部门负责人伦纳德·西米尔(Leonard Smiley)表示,‘现在我们还没有理由改变我们的观点,但是当有足够多的数据来支撑时,我们是愿意改变的。’同时,他还补充道,‘对于消费者而言,解决这一复杂问题的临时方法就是当心微波炉。’”

  庆幸的是,目前,我们已经确定了微波炉 RF 辐射的安全性。同时,随着半导体等高新技术的发展,微波炉的功能和性能都得到了很大的提升。

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