一、工作原理
微波消解儀利用微波與物質相互作用的特性實現快速加熱。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)在電磁場中高速振動,分子間劇烈碰撞摩擦產生熱能。同時,溶液中的離子在電場中定向流動,進一步將微波能轉化為熱能。這種“內加熱”方式使樣品均勻升溫,配合高壓環境加速化學反應,顯著縮短消解時間(通常20分鐘內完成),且避免傳統加熱方式的溫度梯度問題。
二、腔體設計
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:
材質選擇:采用316L不銹鋼或防腐涂層(如特氟龍、PFA),耐強酸腐蝕,延長使用壽命。
結構優化:大容積設計(如52L)支持多樣品同步處理;三維波導技術確保微波場均勻分布,避免局部過熱。
安全防護:自鎖式緩沖防爆爐門、多層硬鋼門結構及電磁聯鎖機制,可抵御異常壓力沖擊;爐腔配備大功率排風系統,持續降溫并防止有害氣體積聚。
三、控壓控溫技術
控溫技術:
非接觸式紅外測溫:實時監測消解罐內溫度,精度達±0.5℃,避免探頭污染樣品。
PID算法調節:根據溫度反饋自動調整微波功率,實現多段升溫程序(如低溫預消解、中溫加速分解、高溫消解),確保樣品分解且減少元素揮發。
控壓技術:
非接觸式壓力傳感器:實時監測罐內壓力,控壓范圍0-15MPa,精度0.01MPa。
雙重保護機制:當壓力超過設定值時,系統自動停止加熱并釋放壓力;獨立機械泄壓裝置和防爆膜片提供被動安全防護,防止罐體破裂。
溫壓聯動控制:通過監測壓力間接調節溫度,例如壓力升高時降低微波功率,維持設定溫度范圍,確保實驗安全。