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目錄
概念
1，什么是微波
微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無(wú)線電波中一個(gè)有限頻帶的簡(jiǎn)稱，即波長(zhǎng)在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無(wú)線電波頻率高，通常也稱為"超高頻電磁波"。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等就會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類東西，則會(huì)反射微波。
2，微波的特性
（1） 金屬材料不吸收微波，只能反射微波。如銅、鐵、鋁等。用金屬（不銹鋼板）作微波爐的爐膛，來(lái)回反射作用在加熱物質(zhì)上。不能用金屬容器放入微波爐中，反射的微波對(duì)磁控管有損害。
（2） 絕緣體可以透過(guò)微波，它幾乎不吸收微波的能量。如玻璃、陶瓷、塑料（聚乙烯、聚苯乙烯）、聚四氟乙烯、石英、紙張等，它們對(duì)微波是透明的，微波可以穿透它們向前傳播。這些物質(zhì)都不會(huì)吸收微波的能量，或吸收微波極少。物質(zhì)吸收微波的強(qiáng)弱實(shí)質(zhì)上與該物質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)有關(guān)，即損耗因子越大，吸收微波的能力越強(qiáng)。家用微波爐容器大都是塑料制品。微波密閉消解溶樣罐用的材料是聚四氟乙烯、工程塑料等。
（3）極性分子的物質(zhì)會(huì)吸收微波（屬損耗因子大的物質(zhì)），如:水、酸等。它們的分子具有永jiu偶極矩（即分子的正負(fù)電荷的中心不重合）。極性分子在微波場(chǎng)中隨著微波的頻率而快速變換取向，來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，使分子間相互碰撞摩擦，吸收了微波的能量而使溫度升高。我們吃的食物，其中都含有水份，水是強(qiáng)極性分子，因此能在微波爐中加熱。下面，我們可以進(jìn)一步理解微波消解試樣的原理。
微波消解系統(tǒng)
微波消解系統(tǒng)是指在密閉容器里，采用微波加熱原理，在高溫高壓條件下達(dá)到樣品前處理目的的儀器系統(tǒng)。
微波消解系統(tǒng)一般由:主機(jī)、光纖溫度監(jiān)控系統(tǒng)、精確壓力監(jiān)控系統(tǒng)、溫壓異常監(jiān)控系統(tǒng)、消解罐及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等系統(tǒng)組合而成
系統(tǒng)選擇指南
應(yīng)用領(lǐng)域
微波消解儀已廣泛應(yīng)用于食品、紡織、塑料、地質(zhì)、冶金、煤炭、生物醫(yī)藥、石油化工、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污水處理、電池制造、化妝品等領(lǐng)域。
優(yōu)勢(shì)
微波消解作為一種高效的樣品前處理方法，能夠很好的滿足現(xiàn)代儀器分析對(duì)樣品前處理過(guò)程的要求，具備加熱速度快、加熱均勻、試劑用量少、低空白、節(jié)能高效等優(yōu)點(diǎn)。尤其在易揮發(fā)元素的分析檢測(cè)中可以很好的保持樣品完整性，具備很高的樣品回收率。
控溫方式
微波消解控溫方式有紅外控溫、熱電偶控溫、鉑電阻控溫、光纖控溫等。
紅外控溫其工作方式是在一定距離下掃描和監(jiān)測(cè)溫度紅外數(shù)據(jù)，系非接觸式控溫，故其精確性較差，控溫精度不高。
熱電偶控溫是指?jìng)鞲衅魍ㄟ^(guò)冷熱端電勢(shì)差測(cè)試相對(duì)溫度，由于易引起天線效應(yīng)干擾微波場(chǎng)的均勻性，故容易產(chǎn)生電火花導(dǎo)致安全事故，并且在微波場(chǎng)下有自熱效應(yīng)即不能測(cè)定罐內(nèi)實(shí)際溫度。
鉑電阻控溫利用溫度變化影響鉑金導(dǎo)體的絕對(duì)電導(dǎo)率技術(shù),通過(guò)阻抗變化測(cè)試熱力學(xué)溫度，輸出信號(hào)響應(yīng)較強(qiáng)，精度較高。但是同樣會(huì)有天線效應(yīng)，容易產(chǎn)生電火花導(dǎo)致安全事故。
光纖控溫采用直接光纖溫度測(cè)量法，不受微波場(chǎng)影響，可以提供高精度測(cè)量，具備信息反饋及時(shí)、控溫精確，不存在安全隱患等優(yōu)點(diǎn)，是理想的微波消解控溫方式。
主動(dòng)安全措施
第一:采用高精度的溫度與壓力控制系統(tǒng)，操作人員通過(guò)觀察溫壓變化的數(shù)據(jù)和曲線了解機(jī)器運(yùn)行情況。其軟件模塊在斜率失控時(shí)可主動(dòng)停止運(yùn)行，大大降低爆罐的可能性。
第二:具備實(shí)時(shí)溫壓異常監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)高精度溫壓控制系統(tǒng)失效時(shí)，該系統(tǒng)作為備份措施及時(shí)感應(yīng)并停止運(yùn)行，確保安全。
第三:選用高強(qiáng)度耐高溫容器材料。
保障人身安全
壓力罐安全泄壓:假設(shè)控制失效，當(dāng)壓力接近于設(shè)計(jì)壓力xian時(shí)，壓力罐能夠釋放超壓，確保安全。
垂直定向防爆:最新的高壓容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于三維定向防爆理論，即使釋壓措施失效發(fā)生爆罐時(shí)，也能通過(guò)強(qiáng)的宇航外殼材料限制沖擊波垂直釋放，絕對(duì)保證橫向人員安全。
高強(qiáng)度防爆安全門:三維定向防爆機(jī)制所提供的另外一個(gè)被動(dòng)安全防護(hù)措施，其超感應(yīng)沖擊波自動(dòng)防爆門在危險(xiǎn)出現(xiàn)時(shí)能自動(dòng)平行彈出提前釋放橫向沖擊壓力，多層硬鋼門結(jié)構(gòu)提供足夠的強(qiáng)度保證人身安全。
如何防止微波泄漏
第一:主體采用金屬壁封閉的矩形工業(yè)諧振腔。
第二: 爐門具備三重獨(dú)立連鎖傳感裝備，在打開爐門時(shí)切斷電源，爐門未關(guān)閉微波裝置無(wú)法工作。
第三:觀察窗中金屬柵格或絲網(wǎng)的網(wǎng)孔足夠小，可有效防止微波泄漏。
非脈沖變頻微波
根據(jù)功率發(fā)射方式，把微波分為脈沖微波和非脈沖微波，傳統(tǒng)的固定功率輸出特征是開關(guān)式脈沖微波，這種控制方式不僅不易控制，還可能直接影響消化效果。現(xiàn)微波發(fā)展方向?yàn)樽詣?dòng)功率變頻控制和非脈沖技術(shù)，其特征是功率自動(dòng)變化，輸出均為非脈沖微波，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需關(guān)閉微波發(fā)射，在連續(xù)微波發(fā)射條件下，根據(jù)溫壓反饋信號(hào)自動(dòng)線性改變微波功率輸出，調(diào)整反應(yīng)狀態(tài)，控溫更準(zhǔn)確，確保實(shí)驗(yàn)安全順利進(jìn)行。
消解罐材質(zhì)
現(xiàn)市場(chǎng)上微波消解儀一般采用的材質(zhì)是:內(nèi)罐采用TFM、外罐采用宇航復(fù)合材料、罐蓋采用PFA、壓力彈片采用PEEK。
不能消解的物質(zhì)
推進(jìn)劑，引火化學(xué)品，高氯酸鹽，二元醇（乙二醇、丙二醇等），航空燃料，乙炔化合物，各種醚類、酮類、短碳鏈烷烴等。不要用硝酸消解苯酚、三乙胺和動(dòng)物脂肪。
消解酸的種類
消解試樣使用廣泛的酸是硝酸、鹽酸、氫氟酸、雙氧水等。這些都是良好的微波吸收體。根據(jù)不同的樣品常使用各種混酸，最常使用的是硝酸和雙氧水，特殊情況下也有用硝酸和高氯酸的，但是高氯酸與有機(jī)物在一起有爆炸的危險(xiǎn)，故大都在常壓下預(yù)處理時(shí)使用，較少用于密閉消解中。
試樣注意事項(xiàng)
第一:試樣（特別是未知樣品）加酸后，不要立即放入微波消解儀中，要觀察反應(yīng)情況，如果劇烈反應(yīng)需要靜置預(yù)處理一段時(shí)間，有的樣品需要加酸浸泡過(guò)夜。
第二:對(duì)有突發(fā)性反應(yīng)和含有爆炸組分的樣品不要放入微波密閉消解系統(tǒng)中消解。
第三:不要用高氯酸消解油樣和含油量大的樣品。
安裝環(huán)境要求
第一:微波消解儀要放置在牢固平穩(wěn)的試驗(yàn)臺(tái)上，爐體頂部及左右不得有遮蓋，且要有20厘米以上的空隙，后壁應(yīng)留有15厘米以上的空隙，保持通風(fēng)良好。
第二:應(yīng)避開加熱源，以免熱氣和水蒸氣進(jìn)入微波爐內(nèi)引起故障，還應(yīng)遠(yuǎn)離自來(lái)水源，以免濺水發(fā)生漏電危險(xiǎn)。
第三: 不要靠近強(qiáng)磁性材料或帶有磁性的電器，因?yàn)橥鈦?lái)磁場(chǎng)會(huì)干擾爐內(nèi)磁場(chǎng)均勻分布使加熱效率下降。
第四:其他正常實(shí)驗(yàn)室溫度及水電條件。
參考資料
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