專利名稱：微波/超聲波復(fù)合增強樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加熱設(shè)備，特別是利用微波加熱的帶調(diào)諧諧振腔，屬于微波化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微波加熱是一種不同于常規(guī)方法的加熱，它是通過微波與分子的相互作用而誘導(dǎo)分子極化和偶極旋轉(zhuǎn)，造成分子之間迅速運動。這種方法與傳統(tǒng)的加熱方式有著本質(zhì)的區(qū)別，微波照射不僅可以改變化學(xué)反應(yīng)的速度，甚至可以改變化學(xué)反應(yīng)的途徑。當(dāng)微波在傳輸過程中遇到不同介質(zhì)時，由于這些介質(zhì)的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗系數(shù)、比熱、形狀和含水量等主要性質(zhì)的不同，就會產(chǎn)生反射、吸收或穿透作用，因此吸收的電場能量不一樣，進(jìn)行選擇性加熱。微波技術(shù)與傳統(tǒng)加熱方法相比具有獨特的效應(yīng)和優(yōu)點，可大大降低反應(yīng)時間，省介質(zhì)(可較常規(guī)方法少50％～90％)、節(jié)約能源、減少廢物的產(chǎn)生，同時提高了收率和提取物的純度，最大程度降低了后處理的復(fù)雜性，使化學(xué)反應(yīng)環(huán)境更面向清潔和綠色，無污染，屬于綠色工程，有利于環(huán)境保護(hù)，它是一種具有廣闊發(fā)展前途的新技術(shù)。
伴隨社會的進(jìn)步，不斷研究出促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的新方法和新技術(shù)，我們應(yīng)重視運用高新技術(shù)，更應(yīng)高度重視這些高新技術(shù)的有機結(jié)合。當(dāng)聲波通入某物體時，由于聲波振動使物質(zhì)分子產(chǎn)生壓縮和稀疏的作用，將使物質(zhì)所受的壓力產(chǎn)生變化。由于超聲波所具有的能量很大，就有可能使物質(zhì)分子產(chǎn)生顯著的聲壓作用，例如當(dāng)水中通過一般強度的超聲波時，產(chǎn)生的附加壓力可以達(dá)到好幾個大氣壓力。超聲波所具有空化作用亦是促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的一種手段。
不僅可以利用微波加熱速度快、無污染、清潔的特點，也可利用超聲波的優(yōu)勢共同促進(jìn)消解/萃取，為消解/萃取提供一種新的非常特殊的物理化學(xué)環(huán)境。為樣品消解/萃取提供新的實驗手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新的微波/超聲波復(fù)合增強樣品消解/萃取的加熱設(shè)備，即一種微波/超聲波復(fù)合增強樣品消解/萃取的諧振腔新設(shè)計。本發(fā)明具體的技術(shù)方案它包括諧振腔、波導(dǎo)蓋、微波輸入口、超聲波振子、截止波導(dǎo)、聚四氟乙烯擋板、耦合劑、消解/萃取瓶、調(diào)諧器、截至閥；諧振腔是一個立式空心圓柱體，上面是諧振腔上法蘭、波導(dǎo)蓋、兩者之間用螺釘固定；波導(dǎo)蓋上有截止波導(dǎo)口；諧振腔側(cè)壁開口，與微波輸入口相連，出口處固定一塊聚四氟乙烯擋板，超聲波振子用膠固定在諧振腔底部，諧振腔內(nèi)部放入耦合劑，消解/萃取瓶放入耦合劑中，消解/萃取瓶中放入消解/萃取的介質(zhì)；調(diào)諧器由調(diào)諧螺釘和調(diào)諧片構(gòu)成；截至閥通常處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)需要排放諧振腔內(nèi)部的耦合劑時，打開此截至閥。
本發(fā)明的有益效果與現(xiàn)有技術(shù)的對比，將兩種促進(jìn)樣品消解/萃取的手段有機的結(jié)合，為消解/萃取提供一種新的非常特殊的物理化學(xué)環(huán)境，為樣品消解/萃取提供新的實驗手段。


圖1為樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔的立體2為樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔的正視3為樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔的左視4為樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔的剖面圖其中1、截止波導(dǎo)口 2、波導(dǎo)蓋 3、微波輸入口 4、諧振腔 5、超聲波振子 6、聚四氟乙烯擋板 7、消解/萃取瓶 8、耦合劑 9、螺釘 10、消解/萃取介質(zhì) 11、諧振腔上法蘭 12、調(diào)諧器 13、調(diào)諧螺釘 14、調(diào)諧片 15、截至閥具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作具體說明這種微波/超聲波復(fù)合增強樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔，它包括諧振腔、波導(dǎo)蓋、超聲波耦合劑、微波輸入口、超聲波振子、截止波導(dǎo)、聚四氟乙烯擋板、消解/萃取瓶、調(diào)諧器、截至閥；諧振腔4是一個立式空心圓柱體，上面是諧振腔上法蘭11、波導(dǎo)蓋2、兩者之間用螺釘9固定；諧振腔4側(cè)壁上安裝調(diào)諧器12，調(diào)諧器12由調(diào)諧螺釘13和調(diào)諧片14構(gòu)成，調(diào)節(jié)調(diào)諧螺釘13就可改變調(diào)諧片14的位置；波導(dǎo)蓋2上有截止波導(dǎo)口1；諧振腔側(cè)壁開口，與微波輸入口3相連，出口處固定一塊聚四氟乙烯擋板6，超聲波振子5用膠固定在諧振腔4底部，諧振腔內(nèi)部放入耦合劑8，用于傳導(dǎo)超聲波，截至閥15安裝在諧振腔4下方，消解/萃取瓶7放入耦合劑8中，消解/萃取瓶中放入消解/萃取的介質(zhì)10。
微波輸入口是長方體形的。
微波從諧振腔側(cè)面微波輸入口3進(jìn)入，超聲波振子產(chǎn)生超聲波，超聲波從諧振腔底部進(jìn)入諧振腔。
耦合劑用于傳導(dǎo)超聲波，對微波透明，即允許超聲波穿透，而又不吸收微波，使用時選擇耦合劑應(yīng)適量，消解/萃取瓶放入之后，耦合劑的高度不能超過微波入口位置。
耦合劑為變壓器油。截至閥通常處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)需要排放諧振腔內(nèi)部的耦合劑時，打開此截至閥。
微波/超聲波復(fù)合增強樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔的工作過程是，來自耦合波導(dǎo)的微波進(jìn)入微波輸入口，之后耦合到諧振腔中；固定在諧振腔外底部的超聲波振子產(chǎn)生的超聲波，穿透諧振腔內(nèi)部耦合劑進(jìn)入消解/萃取瓶，使微波和超聲波能同時作用在消解/萃取瓶內(nèi)的介質(zhì)中，即微波和超聲波能同時起作用。
微波/超聲波系統(tǒng)主要有波導(dǎo)傳輸系統(tǒng)、超聲波振子、耦合劑、諧振腔、消解/萃取瓶、調(diào)諧器、截至閥構(gòu)成。這里關(guān)鍵是當(dāng)消解/萃取的樣品介質(zhì)發(fā)生變化時，微波諧振頻率要發(fā)生偏移，通過調(diào)節(jié)調(diào)諧螺釘就可改變調(diào)諧片，使之諧振在諧振點上。其中諧振腔由金屬制成，主要起到反射微波，均勻電磁場的作用，同時超聲波振子可固定在它的下方。諧振腔選用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料加工而成，具有良好的防腐性能。根據(jù)我們的應(yīng)用目的，是為樣品消解/萃取提供一個合適的物理環(huán)境，通常被加熱的樣品置于消解/萃取瓶中，放置在軸線上，根據(jù)樣品消解/萃取的要求設(shè)計成圓柱體形狀。
為防止微波泄漏，精心設(shè)計了截止波導(dǎo)口的開孔尺寸。微波泄漏嚴(yán)格控制在國家允許的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微波/超聲波復(fù)合增強樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔，它包括諧振腔、波導(dǎo)蓋、微波輸入口、超聲波振子、截止波導(dǎo)、聚四氟乙烯擋板、耦合劑、消解/萃取瓶、調(diào)諧器、截至閥；；諧振腔(4)是一個立式空心圓柱體，上面是諧振腔上法蘭(11)、波導(dǎo)蓋(2)、兩者之間用螺釘(9)固定；波導(dǎo)蓋(2)上有截止波導(dǎo)口(1)；諧振腔側(cè)壁開口，與長方體形的微波輸入口(3)相連，出口處固定一塊聚四氟乙烯擋板(6)，超聲波振子(5)用膠固定在諧振腔(4)底部，諧振腔內(nèi)部放入耦合劑(8)，消解/萃取瓶(7)放入耦合劑(8)中，消解/萃取瓶中放入消解/萃取介質(zhì)(10)；其特征在于諧振腔(4)的側(cè)壁上安裝調(diào)諧器(12)，調(diào)諧器由調(diào)諧螺釘(13)和調(diào)諧片(14)構(gòu)成；截至閥(15)安裝在諧振腔(4)的下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的微波/超聲波復(fù)合增強樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔，其特征在于當(dāng)消解/萃取的樣品介質(zhì)發(fā)生變化時，諧振頻率發(fā)生偏移，通過調(diào)節(jié)調(diào)諧螺釘就可改變調(diào)諧片位置，使之諧振在諧振點上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的微波/超聲波復(fù)合增強樣品消解/萃取的帶調(diào)諧諧振腔，其特征在于截至閥通常處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)需要排放諧振腔內(nèi)部的耦合劑時，打開此截至閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加熱設(shè)備，特別是利用微波/超聲波復(fù)合作用的諧振腔，屬于微波化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的微波加熱，只有一種促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的手段，本發(fā)明提供了一種新的改進(jìn)型微波/超聲波加熱裝置的新設(shè)計。它包括諧振腔、波導(dǎo)蓋、調(diào)諧器、截至閥等；超聲波從諧振腔底部進(jìn)入，通過耦合劑傳遞給消解/萃取瓶中的介質(zhì)。諧振腔是一個立式空心圓柱體，微波通過波導(dǎo)入口進(jìn)入諧振腔，當(dāng)消解/萃取的樣品介質(zhì)發(fā)生變化時，通過調(diào)節(jié)調(diào)諧螺釘就可改變調(diào)諧片，使之達(dá)到最佳諧振狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是當(dāng)消解/萃取的樣品介質(zhì)發(fā)生變化時，諧振頻率發(fā)生偏移，通過調(diào)節(jié)調(diào)諧螺釘就可改變調(diào)諧片位置，使之諧振在諧振點上。微波/超聲波相結(jié)合的技術(shù)比單獨使用微波、超聲波更具有優(yōu)勢，可更進(jìn)一步縮短加熱時間，提高產(chǎn)率。
文檔編號H05B6/80GK1776396SQ200510122058
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月1日
發(fā)明者孫桂玲, 李維祥, 劉毅, 盧鯉 申請人:南開大學(xué)