一、工作原理
微波消解儀利用微波與物質(zhì)相互作用的特性實(shí)現(xiàn)快速加熱。微波(頻率通常為2450MHz)穿透密閉消解罐,使樣品中的極性分子(如水分子)在電磁場(chǎng)中高速振動(dòng),分子間劇烈碰撞摩擦產(chǎn)生熱能。同時(shí),溶液中的離子在電場(chǎng)中定向流動(dòng),進(jìn)一步將微波能轉(zhuǎn)化為熱能。這種“內(nèi)加熱”方式使樣品均勻升溫,配合高壓環(huán)境加速化學(xué)反應(yīng),顯著縮短消解時(shí)間(通常20分鐘內(nèi)完成),且避免傳統(tǒng)加熱方式的溫度梯度問(wèn)題。
二、腔體設(shè)計(jì)
腔體是微波消解儀的核心部件,需兼顧耐腐蝕性、微波均勻性和安全性:
材質(zhì)選擇:采用316L不銹鋼或防腐涂層(如特氟龍、PFA),耐強(qiáng)酸腐蝕,延長(zhǎng)使用壽命。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化:大容積設(shè)計(jì)(如52L)支持多樣品同步處理;三維波導(dǎo)技術(shù)確保微波場(chǎng)均勻分布,避免局部過(guò)熱。
安全防護(hù):自鎖式緩沖防爆爐門(mén)、多層硬鋼門(mén)結(jié)構(gòu)及電磁聯(lián)鎖機(jī)制,可抵御異常壓力沖擊;爐腔配備大功率排風(fēng)系統(tǒng),持續(xù)降溫并防止有害氣體積聚。
三、控壓控溫技術(shù)
控溫技術(shù):
非接觸式紅外測(cè)溫:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消解罐內(nèi)溫度,精度達(dá)±0.5℃,避免探頭污染樣品。
PID算法調(diào)節(jié):根據(jù)溫度反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)整微波功率,實(shí)現(xiàn)多段升溫程序(如低溫預(yù)消解、中溫加速分解、高溫消解),確保樣品分解且減少元素?fù)]發(fā)。
控壓技術(shù):
非接觸式壓力傳感器:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)罐內(nèi)壓力,控壓范圍0-15MPa,精度0.01MPa。
雙重保護(hù)機(jī)制:當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)停止加熱并釋放壓力;獨(dú)立機(jī)械泄壓裝置和防爆膜片提供被動(dòng)安全防護(hù),防止罐體破裂。
溫壓聯(lián)動(dòng)控制:通過(guò)監(jiān)測(cè)壓力間接調(diào)節(jié)溫度,例如壓力升高時(shí)降低微波功率,維持設(shè)定溫度范圍,確保實(shí)驗(yàn)安全。