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微波消解儀工作原理

來源:上海祗美電子科技有限公司   2021年11月01日 14:27  

消解儀是一種常用的樣品前處理設(shè)備,,按自動化程度可以分為半自動消解儀和全自動消解儀,;按照原理可以分為電熱消解儀和微波消解儀,。
    1.什么是微波
    微波是一種電磁波,,是頻率在300MHz—300GHz的電磁波,,即波長在100cm至1mm范圍內(nèi)的電磁波,,也就是說波長在遠紅外線與無線電波之間,。微波波段中,,波長在1-25cm 的波段專門用于霄達,其余部分用于電訊傳輸,。為了防止民用微波功率對無線電通訊,、廣播、電視和雷達等造成干擾,,國際上規(guī)定工業(yè),、科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)及家用等民用微波的頻率為2450 土5OMHz,。因此,,微波消解儀器所使用的頻率基本上都是245OMHz,家用微波爐也如此,。
    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,反射的微波對磁控管有損害,。
    (2)絕緣體可以透過微波,,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)都不會吸收微波的能量,或吸收微波極少,。物質(zhì)吸收微波的強弱實質(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[2],。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,。它們的分子具有偶極矩(即分子的正負電荷的中心不重合),。極性分子在微波場中隨著微波的頻率而快速變換取向,來回轉(zhuǎn)動,,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,,水是強極性分子,因此能在微波爐中加熱,。下面,,我們可以進一步理解微波消解試樣的原理。
    3.微波消解儀工作原理
    稱取0.2克-1.0克的試樣置于消解罐中,,加入約2mI的水,,加人適量的酸。通常是選用HNO3,、HCI,、HF、H2O2等,把罐蓋好,,放入爐中,。當(dāng)微波通過試樣時,極性分子隨微波頻率快速變換取向,,2450MHz的微波,,分子每秒鐘變換方向2.45×109次,分子來回轉(zhuǎn)動,,與周圍分子相互碰撞摩擦,,分子的總能量增加,使試樣溫度急劇上升,。同時,,試液中的帶電粒子(離子、水合離子等)在交變的電磁場中,,受電場力的作用而來回遷移運動,,也會與臨近分子撞擊,,使得試樣溫度升高,。這種加熱方式與傳統(tǒng)的電爐加熱方式絕然不同。
    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(nèi)部,,在試樣的不同深度,微波所到之處同時產(chǎn)生熱效應(yīng),,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(nèi)就能被加熱200°C,。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(dǎo)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(zhì)內(nèi)部,,因而提高了能量利用率,。
    消解儀的應(yīng)用
    應(yīng)用到消解、萃取,、蛋白質(zhì)水解等多種分析化學(xué)的樣品前處理工作中,,另外微波有機合成也以其絕對的應(yīng)用優(yōu)勢將取代傳統(tǒng)的合成方法。諸如原子吸收光譜儀原子熒光光譜儀,,電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀液相色譜儀,,氣相色譜儀等分析儀器的樣品制備,,越來越多的實驗室采用了微波樣品處理系統(tǒng)來替代耗時、費力,、污染嚴重的方法,。

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