一种利用卧式微波管式炉进行高通实验的装置的制作方法

本实用新型涉及一种利用卧式微波管式炉进行高通实验的装置，属于微波高通量高温加热技术领域。

背景技术：

传统的实验方法是基于已有的理论和经验，对所要研究的材料进行理论计算分析，再进行分组实验，根据理论计算分析和实验结果对比，进行小批量的制备，最后根据所制备的样品进行进一步的优化和调整。通过多次这种过程的循环，最终得到较为理想的结果。但在此整个循环过程中，实验过程是耗时长且资金消耗大的过程，一次实验制备一个样品的实验方法效率低下，极大程度上影响着实验效率。

微波加热技术是满足加热要求的一种较为普遍且实用的技术，微波属于电磁波，其与物质相互作用时可促使物质中的微观粒子发生运动，并将微波的电磁能转变为热能，从而实现对物质的加热，与外部传统加热方式不同，微波可同时对样品进行内外加热。微波加热相较于传统加热方式，具有选择性加热、体积加热和高效加热等优势，而且还能够降低反应温度，缩短反应时间，促进节能降耗；同时，由于其本身不产生任何气体，它还是一种绿色高效的加热方法（彭金辉，杨显万：微波能新应用[m].昆明:云南科技出版社，1997:75-78.）。因此，微波能非常适用于高温加热处理。

很多实验常常需要对相同材料在不同温度下进行多组对比实验，或相同材料在相同温度下的多种特性参数的测量。对于传统实验设备而言，要满足此要求，则需要数台相同功能的设备，或者同一设备进行多组实验以达到实验目的，前者耗费大量资金，后者耗费大量时间，因此，对于能够满足一次实验得到多组实验结果的实验仪器的需求是一直存在着的问题。

“材料高通量实验”作为“材料基因组技术”三大要素之一，是指在短时间内完成大量样品的制备与表征，高通量合成制备，即在1次实验中完成多组分目标材料体系制备,使制备具有高效性、系统性和一致性（王海舟，汪洪，丁洪，项晓东，向勇，张晓琨.材料的高通量制备与表征技术[j].科技导报，2015，第33卷(10):31-49）。本实用新型便是提供一种高通量实验结构，目前对于应用于卧式微波管式炉的可控温度区间的高通量实验方法及装置还鲜见报道。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种利用卧式微波管式炉进行高通量实验的装置，本装置是基于微波具有的选择加热特性，配合具有不同或相同电磁特性的坩埚，设计产生具有相同温度场或具有不同温度场的加热区，实现一次性同温或不同温下的高通量微波热处理。

本实用新型按以下技术方案实现：一种利用卧式微波管式炉进行高通实验的装置，包括炉腔外壳体1、微波源发生器2、管状左支撑体3、管状右支撑体4、左炉门5、右炉门6、炉腔内壳体7、保温承载体9、单体坩埚10、盖板11；微波源发生器2安装在炉腔外壳体1外部，管状左支撑体3、管状右支撑体4分别安装在炉腔外壳体1两端，炉腔内壳体7安装在炉腔外壳体1、管状左支撑体3、管状右支撑体4内，保温承载体9安置在炉腔内壳体7内，单体坩埚10安装在保温承载体9内，盖板11安装在单体坩埚10顶部，左炉门5安装在管状左支撑体3端部，右炉门6安装在管状右支撑体4端部，炉腔外壳体1外部安设有2～20个微波源发生器2，2～20个微波源发生器2直线阵列且均匀的安装在炉腔外壳体1上部外部，保温承载体9上直线阵列均匀开设有2～20个凹槽12，每个凹槽12的位置与炉腔外壳体1外部的每个微波源发生器2位置对应，每个凹槽12之间的距离可根据坩埚尺寸和数量进行调整，2～20个单体坩埚10分别安置在2～20个凹槽12内，炉腔内壳体7外部与炉腔外壳体1内部之间形成保温透波腔体13，保温透波腔体13内安设有保温透波材料14，保温承载体9为半圆柱体或方形体，保温承载体9的高度为炉腔内壳体7高度的1/2，保温承载体9与炉腔内壳体7内部之间形成微波腔体8，凹槽12为长方体或圆柱体或四棱柱体或多棱柱体结构，单体坩埚10为长方体或圆柱体或四棱柱体或多棱柱体结构，单体坩埚10与凹槽12配合。

所述保温承载体9为由透波保温材料制成的实心结构。

所述每个盖板11为由不同或相同吸波材料制成的实心结构，每个单体坩埚10为由不同或相同吸波材料制成的实心结构，每个单体坩埚10内开设有装材料的坩埚内凹槽15。

一种利用卧式微波管式炉进行高通实验的装置的工作原理为：在卧式微波管式炉中应用多个单体坩埚10均匀直线阵列分布在保温承载体9中，在实际工况中，将相同或不同实验材料样品按照需要加热温度区间的不同依次填充至各单体坩埚10中；将各单体坩埚10放入保温载体9中，保温载体9需具有一定的透波性能以满足微波加热条件，且具有较好的隔热保温能力，防止相邻单体坩埚10相互间的热传导，以满足分区控温的要求；将装有一组单体坩埚10的保温承载体9通过左炉门5或右炉门6置于微波腔体8中；最终通过微波源发生器2施加所需功率的微波能，进行加热处理。因为相邻单体坩埚10由具有梯度变化的吸波性能的材料制成，每个单体坩埚10的吸收微波的能力不同，使其能够被加热到不同的温度，从而实现置于不同单体坩埚10中的样品材料在不同温度场下进行加热（用以实现分区控温同时加热）；或者各单体坩埚10由具有相同吸波性能的材料制成，用以实现一次性在相同温度下高通量批量热处理。

本实用新型具有以下有益效果：

1、能提高实验效率，可一次性加热一组材料样品，并得出一组不同温度下的不同实验结果，能大大提升微波加热实验的效率，缩短实验时间，节省实验成本；

2、加热效率高，且容易实现较高温度的加热实验，不仅利用微波对材料本身进行加热，还通过坩埚进行辅助加热，两种方式的同步加热大大提升材料的加热效率；

3、材料加热的控制温度可实现多温度梯度场，采用不同吸波物质制备的坩埚，在同一微波场中能同时产生多种温度场，实现相同材料一次性在多个温度下的同步加热，大大提升实验效率；同理，也可以利用相同材质的坩埚进行一组材料在同等条件下的加热实验，可得出一组经过相同条件加热处理后的实验材料，用以分别测量此实验材料的不同特性参数；

4、所制备单体样品的原料使用量小，所用的实验样品的量很少，但这些样品同样能真实体现材料在微波加热过程中的各种性能变化，从而达到降低实验成本的目的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的剖视结构示意图；

图3为本实用新型的单体坩埚安装结构示意图；

图4为本实用新型的保温承载体结构示意图；

图5为本实用新型的单体坩埚结构示意图；

图6为本实用新型的单体坩埚内部结构示意图。

图中各标号为：1：炉腔外壳体、2：微波源发生器、3：管状左支撑体、4：管状右支撑体4、5：左炉门、6：右炉门、7：炉腔内壳体、8：微波腔体、9：保温承载体、10：单体坩埚、11：盖板、12：凹槽、13：保温透波腔体、14：耐火保温材料、15：坩埚内凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-6所示，一种利用卧式微波管式炉进行高通实验的装置，包括炉腔外壳体1、微波源发生器2、管状左支撑体3、管状右支撑体4、左炉门5、右炉门6、炉腔内壳体7、保温承载体9、单体坩埚10、盖板11；微波源发生器2安装在炉腔外壳体1外部，管状左支撑体3、管状右支撑体4分别安装在炉腔外壳体1两端，炉腔内壳体7安装在炉腔外壳体1、管状左支撑体3、管状右支撑体4内，保温承载体9安置在炉腔内壳体7内，单体坩埚10安装在保温承载体9内，盖板11安装在单体坩埚10顶部，左炉门5安装在管状左支撑体3端部，右炉门6安装在管状右支撑体4端部，炉腔外壳体1外部安设有4个微波源发生器2，4个微波源发生器2直线阵列且均匀的安装在炉腔外壳体1上部外部，保温承载体9上直线阵列均匀开设有4个凹槽12，每个凹槽12的位置与炉腔外壳体1外部的每个微波源发生器2位置对应，4个单体坩埚10分别安置在4个凹槽12内，炉腔内壳体7外部与炉腔外壳体1内部之间形成保温透波腔体13，保温透波腔体13内安设有保温透波材料14，保温承载体9为半圆柱体，保温承载体9的高度为炉腔内壳体7高度的1/2，保温承载体9与炉腔内壳体7内部之间形成微波腔体8，凹槽12为长方体，单体坩埚10为长方体结构，单体坩埚10与凹槽12配合。

保温承载体9为由透波保温材料制成的实心结构。

每个盖板11为由不同或相同吸波材料制成的实心结构，每个单体坩埚10为由不同或相同吸波材料制成的实心结构，每个单体坩埚10内开设有装材料的坩埚内凹槽15。

实施例2：如图1-6所示，一种利用卧式微波管式炉进行高通实验的装置，包括炉腔外壳体1、微波源发生器2、管状左支撑体3、管状右支撑体4、左炉门5、右炉门6、炉腔内壳体7、保温承载体9、单体坩埚10、盖板11；微波源发生器2安装在炉腔外壳体1外部，管状左支撑体3、管状右支撑体4分别安装在炉腔外壳体1两端，炉腔内壳体7安装在炉腔外壳体1、管状左支撑体3、管状右支撑体4内，保温承载体9安置在炉腔内壳体7内，单体坩埚10安装在保温承载体9内，盖板11安装在单体坩埚10顶部，左炉门5安装在管状左支撑体3端部，右炉门6安装在管状右支撑体4端部，炉腔外壳体1外部安设有10个微波源发生器2，10个微波源发生器2直线阵列且均匀的安装在炉腔外壳体1上部外部，保温承载体9上直线阵列均匀开设有10个凹槽12，每个凹槽12的位置与炉腔外壳体1外部的每个微波源发生器2位置对应，10个单体坩埚10分别安置在10个凹槽12内，炉腔内壳体7外部与炉腔外壳体1内部之间形成保温透波腔体13，保温透波腔体13内安设有保温透波材料14，保温承载体9为方形体，保温承载体9的高度为炉腔内壳体7高度的1/2，保温承载体9与炉腔内壳体7内部之间形成微波腔体8，凹槽12为四棱柱体结构，单体坩埚10为四棱柱体结构，单体坩埚10与凹槽12配合。

保温承载体9为由透波保温材料制成的实心结构。

每个盖板11为由不同或相同吸波材料制成的实心结构，每个单体坩埚10为由不同或相同吸波材料制成的实心结构，每个单体坩埚10内开设有装材料的坩埚内凹槽15。

实施例3：如图1-6所示，一种利用卧式微波管式炉进行高通实验的装置，包括炉腔外壳体1、微波源发生器2、管状左支撑体3、管状右支撑体4、左炉门5、右炉门6、炉腔内壳体7、保温承载体9、单体坩埚10、盖板11；微波源发生器2安装在炉腔外壳体1外部，管状左支撑体3、管状右支撑体4分别安装在炉腔外壳体1两端，炉腔内壳体7安装在炉腔外壳体1、管状左支撑体3、管状右支撑体4内，保温承载体9安置在炉腔内壳体7内，单体坩埚10安装在保温承载体9内，盖板11安装在单体坩埚10顶部，左炉门5安装在管状左支撑体3端部，右炉门6安装在管状右支撑体4端部，炉腔外壳体1外部安设有15个微波源发生器2，15个微波源发生器2直线阵列且均匀的安装在炉腔外壳体1上部外部，保温承载体9上直线阵列均匀开设有15个凹槽12，每个凹槽12的位置与炉腔外壳体1外部的每个微波源发生器2位置对应，15个单体坩埚10分别安置在15个凹槽12内，炉腔内壳体7外部与炉腔外壳体1内部之间形成保温透波腔体13，保温透波腔体13内安设有保温透波材料14，保温承载体9为半圆柱体，保温承载体9的高度为炉腔内壳体7高度的1/2，保温承载体9与炉腔内壳体7内部之间形成微波腔体8，凹槽12为多棱柱体结构，单体坩埚10为多棱柱体结构，单体坩埚10与凹槽12配合。

保温承载体9为由透波保温材料制成的实心结构。

每个盖板11为由不同或相同吸波材料制成的实心结构，每个单体坩埚10为由不同或相同吸波材料制成的实心结构，每个单体坩埚10内开设有装材料的坩埚内凹槽15。