微波消解儀的起源和結構原理

近年來，微波消解儀被廣泛使用，大多數(shù)使用者都能夠熟練操作儀器，今天那艾就其發(fā)展史、檢測原理、結構等和大家進行探討，讓微波消解儀變的更簡單。

01“微波消解儀”的誕生和發(fā)展二十世紀三十年代，微波電子管的出現(xiàn)開創(chuàng)了微波技術的發(fā)展；

1945年，美國人發(fā)現(xiàn)了微波的熱效應，2年后制成了世界上第一臺微波爐；

1975年，Abu-Samra等首次用普通的微波爐進行生物試樣的濕法消解，開始將微波消解技術應用到分析化學中。

1978年，美國CEM公司推出第一臺微波消解儀；

1983年，Mattes提出密閉微波消解體系。

1985年，美國公司推出微波試樣分解設備，把微波技術與聚四氟乙烯壓力罐消解法結合起來。

1986年，Kingston和Jassie設計了計算機實時監(jiān)測消解過程中溫度和壓力變化的微波系統(tǒng)。

“微波消解儀”的結構和原理微波消解儀的原理

微波是一種頻率為300MHZ~300GHZ，波長在1mm~1m之間的電磁波，微波的基本性質通常呈現(xiàn)為反射、穿透、吸收三個特性。這種電磁波具有可見光的性質，沿直線傳播。遇到金屬材料（如銅、鐵、鋁等）時會像鏡子反射。遇到絕緣體如玻璃、陶瓷、塑料（聚乙烯、聚苯乙烯）、聚四氟乙烯、石英、紙張等會像光透過玻璃一樣順利穿透它們向前傳播。在遇到有極性分子電介質（如含有水分的蛋白質、脂肪等），微波不能透過，而會被大量吸收能量，并將吸收的電磁能轉變?yōu)闊崮堋?/p>

微波是由磁控管產生的，它是個微波發(fā)生器，能夠產生2450MHz的超短電磁波，即以每秒鐘振動頻率為24.5億次的速率不斷改變分子極性方向，使分子產生高速的碰撞及摩擦，劇烈的運動產生了大量的熱能。

微波消解技術就是利用微波的穿透性和激活反應能力加熱密閉容器內的試劑和樣品，可使制樣容器內壓力增加，反應溫度提高，從而大大提高了反應速率，縮短樣品制備的時間。

微波消解儀主要由磁控管、波導管、微波爐腔、負載盤、自動監(jiān)控系統(tǒng)、排風系統(tǒng)、安全防護門、微波消解罐和溫壓控制罐等部分組成。

(1)體加熱電爐加熱時，是通過熱輻射、對流與熱傳導傳送能量，熱是由外向內通過器壁傳給試樣，通過熱傳導的方式加熱試祥。微波加熱是一種直接的體加熱的方式，微波可以穿入試液的內部，在試樣的不同深度，微波所到之處同時產生熱效應，這不僅使加熱更快速，而且更均勻。大大縮短了加熱的時間，比傳統(tǒng)的加熱方式既快速又效率高。如：氧化物或硫化物在微波（2450MHz 、800W）作用下, 在1min內就能被加熱到攝氏幾百度。又如Mn02 1.5 克在650W微波加熱1min可升溫到920K，可見升溫的速率非常之快。傳統(tǒng)的加熱方式（熱輻射、傳導與對流）中熱能的利用部分低，許多熱量都發(fā)散給周圍環(huán)境中，而微波加熱直接作用到物質內部，因而提高了能量利用率。

(2)過熱現(xiàn)象微波加熱還會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象（即比沸點溫度還高）。電爐加熱時，熱是由外向內通過器壁傳導給試樣，在器壁表面上很容易形成氣泡，因此就不容易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，溫度保持在沸點上，因為氣化要吸收大量的熱。而在微波場中，其“供熱”方式完全不同，能量在體系內部直接轉化。由于體系內部缺少形成氣“泡”的“核心”，因而， 對一些低沸點的試劑，在密閉容器中，就很容易出現(xiàn)過熱，可見，密閉溶樣罐中的試劑能提供更高的溫度，有利于試樣的消化。

(3)攪拌 由于試劑與試樣的極性分子都在2450MHz電磁場中快速的隨變化的電磁場變換取向，分子間互相碰撞摩擦，相當于試劑與試樣的表面都在不斷更新，試樣表面不斷接觸新的試劑，促使試劑與試樣的化學反應加速進行。交變的電磁場相當于高速攪拌器，每秒鐘攪拌2.45×109 次，提高了化學反應的速率，使得消化速度加快。由此綜合，微波加熱快、均勻、過熱、不斷產生新的接觸表面。有時還能降低反應活化能，改變反應動力學狀況，使得微波消解能力增強，能消解許多傳統(tǒng)方法難以消解的樣品。