침투 깊이

침투깊이는 재료의 유전가열적인 특성들에 어떻게 의존하는지를 보여 주는 방정식(2)에 따라서 계산된다. 침투 깊이는 파워밀도가 표면에서 초기값의 37%로 감소한 깊이를 표시하여 주는데 사용한다. 보다 높은 손실계수 E r “를 가진 재료(복합허용성의 허수부분)는 보다 더 빠른 마이크로웨이브에너지 흡수를 나타내 준다. 파워밀도는 표면으로부터 재료핵심부분까지 기하급수적으로 감소한다.

그림 1. 전기파의 침투깊이(파란 색의 x로 표시된)는 주파수가 증가함에 따라 감소한다. 왼쪽은 공기를 나타내 주고 오른쪽은 재료를 나타내 준다.

f = Hz로 측정한 주파수
ε_O = 유전가열적인 절대 상수)(DC)=8.85 x10(-12) As/Vm)
с = 3 x 10(10) cm/s 빛의 속도
Ε = V/m으로 측정한 전기장 강도
ε = ε_O * ( ε_r’ - j ε_r’’ ), 복합 유전가열적인 상수
tan δ = ε_r’’/ε_r’
δ = 도수로 잰 유전가열적인 손실 각도
λ₀ = λ₀ = c/f로 측정한 파장길이

Table 1은 다양한 재료의 침투깊이 값을 나타내 준다. 전기장 강도의 침투 깊이는 이따금 2배나 높은 값을 가지고 있는 것으로 연구보고서에 보고 되고 있음을 주목해야 한다.

사이즈가 아주 크고 손실계수가 높은 제품은 종종 표면에 아주 두꺼운 층내에서 과다가열이 될 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위하여, 파워밀도를 선택하여 가장자리와 재료의 코어사이의 필수적인 열교환에 충분한 시간을 제공한다. 재료의 두께가 침투깊이보다 낮다면, 공급된 에너지의 일부분만이 흡수될 것이다.

그럼에도 불구하고, 흡수되지 않은 에너지는 재료를 떠난 후에 재료로부터 방사되어 없어진다. 그러나 흡수되지 않은 마이크로웨이브방사는 챔버의 금속벽에서 반사되어 한번 더 재료를 침투한다.

마이크로웨이브가열에 필요한 파워밀도의 또다른 고려사항은 적절한 전기장 강도의 값이 챔버내에 유지되어야 한다는 것이다. 대기상태하에서, 이러한 것들은 건조공기(30kV/cm)에 대한 분해강도보다 작은 크기의 몇개 층이다. 진공애플리케이션의 경우나 또는 챔버내의 공기가 매우 습할 때마다 전기장강도는 제품과 장비에 발생할 수 있는 막대한 피해를 피하기 위하여 공기의 이온화를 방지할 수 있는 정도로 제한되어야 한다.