微波消解儀的工作原理及應用

1. 什麽(me) 是微波 

　　微波是一種電磁波，是頻率在300MHz—300GHz的電磁波，即波長在100cm至1mm範圍內(nei) 的電磁波，也就是說波長在遠紅外線與(yu) 無線電波之間。微波波段中，波長在1-25cm 的波段專(zhuan) 門用於(yu) 霄達，其餘(yu) 部分用於(yu) 電訊傳(chuan) 輸。為(wei) 了防止民用微波功率對無線電通訊、廣播、電視和雷達等造成幹擾，上規定工業(ye) 、科學研究、醫學及家用等民用微波的頻率為(wei) 2450 土5OMHz。因此，微波消解儀(yi) 器所使用的頻率基本上都是245OMHz，家用微波爐也如此。 

2. 微波的特性 

　　（1） 金屬材料不吸收微波，隻能反射微波。如銅、鐵、鋁等。用金屬（不鏽鋼板）作微波爐的爐膛，來回反射作用在加熱物質上。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。 

　　（2） 絕緣體(ti) 可以透過微波，它幾乎不吸收微波的能量。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(men) 對微波是透明的，微波可以穿透它們(men) 向前傳(chuan) 播。這些物質都不會(hui) 吸收微波的能量，或吸收微波極少。物質吸收微波的強弱實質上與(yu) 該物質的複介電常數有關(guan) ，即損耗因子越大，吸收微波的能力越強[2]。家用微波爐容器大都是塑料製品。微波密閉消解溶樣罐用的材料是聚四氟乙烯、工程塑料等。 

　　（3）極性分子的物質會(hui) 吸收微波（屬損耗因子大的物質），如：水、酸等。它們(men) 的分子具有*偶極矩(即分子的正負電荷的中心不重合)。極性分子在微波場中隨著微波的頻率而快速變換取向，來回轉動，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(men) 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。下麵，我們(men) 可以進一步理解微波消解試樣的原理。 

3.微波消解儀(yi) 工作原理 

     稱取0.2克-1.0克的試樣置於(yu) 消解罐中，加入約2mI的水，加人適量的酸。通常是選用HNO3、HCI、HF、H2O2等，把罐蓋好，放入爐中。當微波通過試樣時，極性分子隨微波頻率快速變換取向，2450MHz的微波，分子每秒鍾變換方向2.45×109次，分子來回轉動，與(yu) 周圍分子相互碰撞摩擦，分子的總能量增加，使試樣溫度急劇上升。同時，試液中的帶電粒子（離子、水合離子等）在交變的電磁場中，受電場力的作用而來回遷移運動，也會(hui) 與(yu) 臨(lin) 近分子撞擊，使得試樣溫度升高。這種加熱方式與(yu) 傳(chuan) 統的電爐加熱方式絕然不同。 

     微波加熱是一種直接的體(ti) 加熱的方式，微波可以穿入試液的內(nei) 部，在試樣的不同深度，微波所到之處同時產(chan) 生熱效應，這不僅(jin) 使加熱更快速，而且更均勻。大大縮短了加熱的時間，比傳(chuan) 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(nei) 就能被加熱到攝氏幾百度。又如Mn02 1.5 克在650W微波加熱1min可升溫到920K，可見升溫的速率非常之快。傳(chuan) 統的加熱方式（熱輻射、傳(chuan) 導與(yu) 對流）中熱能的利用部分低，許多熱量都發散給周圍環境中，而微波加熱直接作用到物質內(nei) 部，因而提高了能量利用率。 

消解儀(yi) 的應用 

應用到消解、萃取、蛋白質水解等多種分析化學的樣品前處理工作中，另外微波有機合成也以其的應用優(you) 勢將取代傳(chuan) 統的合成方法。諸如原子吸收光譜儀(yi) 原子熒光光譜儀(yi) ，電感耦合等離子體(ti) 發射光譜儀(yi) 電感耦合等離子體(ti) 質譜聯用儀(yi) 液相色譜儀(yi) ，氣相色譜儀(yi) 等分析儀(yi) 器的樣品製備，越來越多的實驗室采用了微波樣品處理係統來替代耗時、費力、汙染嚴(yan) 重的方法。