微波消解儀技術概述及工作原理

微波消解儀技術概述及工作原理

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。遇到金屬材料時如銅、鐵、鋁等會像鏡子反射。因此，微波腔體均采用金屬；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、脂肪等介質，微波不能透過，而會被大量吸收能量，并將吸收的電磁能量變為熱能。物質吸收微波的強弱實質上與該物質的復介電常數有關，即損耗因子越大，吸收微波的能力越強。

    微波是由磁控管產生的，它是個微波發生器，它能產生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。被加熱的介質一般可分為無極性分子電介質和有極性分子電介質。有極性分子在沒有外加電場時不顯示極性。如果將這種介質放在外加電場中，每個極性分子會沿著電場力的方向形成有序排列，并在電介質表面會感應出相反的電荷，這一過程稱為極化。外加電場越強，極化作用也越強。當外加電場改變方向時，極性分子也隨之以相反的方向形成有序排列。

　　若外加的是交變電場和磁場，極性分子將被反復交變磁化，交變電場的頻率越高，極性分子反復轉向的極化也就越快。此時，分子熱運動的動能增大，也就是熱量增加，食物的溫度也隨之升高，從而實現了電磁能向熱能的轉換。傳統的食物加熱時，熱量總是從食物外部逐漸進入食物內部的。而用微波加熱，則是直接深入食物內部，以內加熱的方式加熱，所以它的加熱速度比其它加熱方式快4至10倍，熱效率高達80%以上。
 
    微波的應用，除了人們熟悉的微波通信之外，還涉及到電視，廣播，通訊，醫藥衛生，公路建設、航空航天、環境保護、能量傳送和人們的日常生活等各個方面。在工業領域，微波能已開始用于材料合成、材料燒結、有機物處理、廢物利用、殺菌消毒等。微波能在這些領域都的優點。幾十年來，微波已發展成為一門比較成熟的學科，在雷達、通訊、導航、電子等許多領域得到了廣泛的應用。
 
    進入二十世紀九十年代，微波能技術又開始高速步入化工、新材料、微電子等高新科技領域，并日益顯示出其應用潛力。近些年來，科學家們通過大量實驗研究發現，微波能大大加快許多高分子化合物的合成反應；大大加速某些化合物的分解反應；微波輔助的溶液萃取較之傳統的萃取方法可大大縮短時間并獲得更多有用成分等等，針對這些現象所開展的大量機理性和實驗研究已形成了一門新的交叉科學--微波化學。它是目前國內外發展快的一個交叉學科領域之一，具有廣闊的發展前景。
 
    微波消解技術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。并且可控制反應條件,使制樣精度更高.減少對環境的污染和改善實驗人員的工作環境。傳統方法采用多孔消化器或消煮爐制備方法,樣品的消化時間通常需要數小時以上。即使選用較的傳統消化器，內配尾氣吸收裝置，也很難避免消化中尾氣泄漏而產生很嗆人的氣味。采用微波消解系統制樣，消化時間只需數鐘，消化中因消化罐密閉，不會產生尾氣泄漏，且不需有毒催化劑及升溫劑。密閉消化避免了因尾氣揮發而使樣品損失的情況。微波消解系統制樣可用于原子吸收(AA)，等離子光譜(ICP)，等離子光譜與質譜聯機(ICP-MS)，氣相色譜(GC)，氣質聯用(GC-MS)，及其它儀器的樣品制備。
 
    目前，市場上的微波消解儀以密閉式為主，密閉式微波消解儀通過顯著提高反應速度從而, 快捷地完成樣品消解, 而且操作具備的靈活性。通常密閉式微波消解儀能同時裝載及運轉多個高壓閉合消解罐，并提供快速、自動的方法來消解甚至是難溶的樣品。在高溫，封閉容器中進行酸消解，不僅大大減少了樣品處理時間，而且實現了少的酸用量、低的背景值及完整的回收率等傳統樣品處理方式的優點。