WMX-III-B 微波消解儀的工作原理
首先,我們來(lái)了解一下微波的特性,從而可以了解什么物質(zhì)吸收微波?什么物質(zhì)反射微波?什么物質(zhì)對微波沒(méi)有任何影響?
?。?)吸收微波的物質(zhì)
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*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(chǎng)中隨著(zhù)微波的頻率而快速變換取向,來(lái)回轉動(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,水是強極性分子,因此能在微波爐中加熱。
?。?)反射微波的物質(zhì)
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,反射的微波對磁控管有損害。
?。?)穿透微波的物質(zhì)
絕緣體可以透過(guò)微波,它幾乎不吸收微波的能量。WMX-III-B 微波消解儀如玻璃、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(huì )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(shí)質(zhì)上與該物質(zhì)的復介電常數有關(guān),即損耗因子越大,吸收微波的能力越強。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。
WMX-III-B 微波消解儀工作原理
稱(chēng)取0.2克-1.0克的試樣置于消解罐中,加入約2mL的水,加人適量的酸。通常是選用硝酸、鹽酸、氫氟酸、雙氧水等,把罐蓋好,放入爐中。當微波通過(guò)試樣時(shí),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(lái)回轉動(dòng),與周?chē)肿酉嗷ヅ鲎材Σ?,分子的總能量增加,使試樣溫度急劇上升。同時(shí),試液中的帶電粒子(離子、水合離子等)在交變的電磁場(chǎng)中,受電場(chǎng)力的作用而來(lái)回遷移運動(dòng),也會(huì )與臨近分子撞擊,使得試樣溫度升高。
WMX-III-B 微波消解儀與普通的電爐加熱相比,不僅加熱速度快,還具有以下二個(gè)*的功能。
?。?)體加熱功能。
電爐加熱時(shí),是通過(guò)熱輻射、對流與熱傳導傳送能量,熱是由外向內通過(guò)器壁傳給試樣,通過(guò)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(shí)產(chǎn)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(shí)間,比傳統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溫度幾百度。又如二氧化錳1.5 克在650W微波加熱1min可升溫到920K,WMX-III-B 微波消解儀可見(jiàn)升溫的速率非常之快。傳統的加熱方式(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?chē)h(huán)境中,而微波加熱直接作用到物質(zhì)內部,因而提高了能量利用率。
?。?)存在過(guò)熱現象。
微波加熱還會(huì )出現過(guò)熱現象(即比沸點(diǎn)溫度還高)。電爐加熱時(shí),熱是由外向內通過(guò)器壁傳導給試樣,在器壁表面上很容易形成氣泡,因此就不容易出現過(guò)熱現象,溫度保持在沸點(diǎn)上,因為氣化要吸收大量的熱。而在微波場(chǎng)中,其”供熱“方式*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(diǎn)的試劑,在密閉容器中,就很容易出現過(guò)熱,可見(jiàn),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。
WMX-III-B 微波消解儀由上討論可知,加熱的快慢和消解的快慢,不僅與微波的功率有關(guān),還與試樣的組成、濃度以及所用試劑即酸的種類(lèi)和用量有關(guān)。要把一個(gè)試樣在短的時(shí)間內消解完,應該選擇合適的酸、合適的微波功率與時(shí)間。