专利名称：微波/超声波复合增强样品消解/萃取的带调谐谐振腔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加热设备，特别是利用微波加热的带调谐谐振腔，属于微波化学技术领域。
背景技术：
微波加热是一种不同于常规方法的加热，它是通过微波与分子的相互作用而诱导分子极化和偶极旋转，造成分子之间迅速运动。这种方法与传统的加热方式有着本质的区别，微波照射不仅可以改变化学反应的速度，甚至可以改变化学反应的途径。当微波在传输过程中遇到不同介质时，由于这些介质的介电常数、介质损耗系数、比热、形状和含水量等主要性质的不同，就会产生反射、吸收或穿透作用，因此吸收的电场能量不一样，进行选择性加热。微波技术与传统加热方法相比具有独特的效应和优点，可大大降低反应时间，省介质(可较常规方法少50％～90％)、节约能源、减少废物的产生，同时提高了收率和提取物的纯度，最大程度降低了后处理的复杂性，使化学反应环境更面向清洁和绿色，无污染，属于绿色工程，有利于环境保护，它是一种具有广阔发展前途的新技术。
伴随社会的进步，不断研究出促进化学反应的新方法和新技术，我们应重视运用高新技术，更应高度重视这些高新技术的有机结合。当声波通入某物体时，由于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏的作用，将使物质所受的压力产生变化。由于超声波所具有的能量很大，就有可能使物质分子产生显著的声压作用，例如当水中通过一般强度的超声波时，产生的附加压力可以达到好几个大气压力。超声波所具有空化作用亦是促进化学反应的一种手段。
不仅可以利用微波加热速度快、无污染、清洁的特点，也可利用超声波的优势共同促进消解/萃取，为消解/萃取提供一种新的非常特殊的物理化学环境。为样品消解/萃取提供新的实验手段。
发明内容
本发明提供了一种新的微波/超声波复合增强样品消解/萃取的加热设备，即一种微波/超声波复合增强样品消解/萃取的谐振腔新设计。本发明具体的技术方案它包括谐振腔、波导盖、微波输入口、超声波振子、截止波导、聚四氟乙烯挡板、耦合剂、消解/萃取瓶、调谐器、截至阀；谐振腔是一个立式空心圆柱体，上面是谐振腔上法兰、波导盖、两者之间用螺钉固定；波导盖上有截止波导口；谐振腔侧壁开口，与微波输入口相连，出口处固定一块聚四氟乙烯挡板，超声波振子用胶固定在谐振腔底部，谐振腔内部放入耦合剂，消解/萃取瓶放入耦合剂中，消解/萃取瓶中放入消解/萃取的介质；调谐器由调谐螺钉和调谐片构成；截至阀通常处于关闭状态，当需要排放谐振腔内部的耦合剂时，打开此截至阀。
本发明的有益效果与现有技术的对比，将两种促进样品消解/萃取的手段有机的结合，为消解/萃取提供一种新的非常特殊的物理化学环境，为样品消解/萃取提供新的实验手段。
图1为样品消解/萃取的带调谐谐振腔的立体2为样品消解/萃取的带调谐谐振腔的正视3为样品消解/萃取的带调谐谐振腔的左视4为样品消解/萃取的带调谐谐振腔的剖面图其中1、截止波导口 2、波导盖 3、微波输入口 4、谐振腔 5、超声波振子 6、聚四氟乙烯挡板 7、消解/萃取瓶 8、耦合剂 9、螺钉 10、消解/萃取介质 11、谐振腔上法兰 12、调谐器 13、调谐螺钉 14、调谐片 15、截至阀具体实施方式
下面结合附图对本发明作具体说明这种微波/超声波复合增强样品消解/萃取的带调谐谐振腔，它包括谐振腔、波导盖、超声波耦合剂、微波输入口、超声波振子、截止波导、聚四氟乙烯挡板、消解/萃取瓶、调谐器、截至阀；谐振腔4是一个立式空心圆柱体，上面是谐振腔上法兰11、波导盖2、两者之间用螺钉9固定；谐振腔4侧壁上安装调谐器12，调谐器12由调谐螺钉13和调谐片14构成，调节调谐螺钉13就可改变调谐片14的位置；波导盖2上有截止波导口1；谐振腔侧壁开口，与微波输入口3相连，出口处固定一块聚四氟乙烯挡板6，超声波振子5用胶固定在谐振腔4底部，谐振腔内部放入耦合剂8，用于传导超声波，截至阀15安装在谐振腔4下方，消解/萃取瓶7放入耦合剂8中，消解/萃取瓶中放入消解/萃取的介质10。
微波输入口是长方体形的。
微波从谐振腔侧面微波输入口3进入，超声波振子产生超声波，超声波从谐振腔底部进入谐振腔。
耦合剂用于传导超声波，对微波透明，即允许超声波穿透，而又不吸收微波，使用时选择耦合剂应适量，消解/萃取瓶放入之后，耦合剂的高度不能超过微波入口位置。
耦合剂为变压器油。截至阀通常处于关闭状态，当需要排放谐振腔内部的耦合剂时，打开此截至阀。
微波/超声波复合增强样品消解/萃取的带调谐谐振腔的工作过程是，来自耦合波导的微波进入微波输入口，之后耦合到谐振腔中；固定在谐振腔外底部的超声波振子产生的超声波，穿透谐振腔内部耦合剂进入消解/萃取瓶，使微波和超声波能同时作用在消解/萃取瓶内的介质中，即微波和超声波能同时起作用。
微波/超声波系统主要有波导传输系统、超声波振子、耦合剂、谐振腔、消解/萃取瓶、调谐器、截至阀构成。这里关键是当消解/萃取的样品介质发生变化时，微波谐振频率要发生偏移，通过调节调谐螺钉就可改变调谐片，使之谐振在谐振点上。其中谐振腔由金属制成，主要起到反射微波，均匀电磁场的作用，同时超声波振子可固定在它的下方。谐振腔选用优质不锈钢材料加工而成，具有良好的防腐性能。根据我们的应用目的，是为样品消解/萃取提供一个合适的物理环境，通常被加热的样品置于消解/萃取瓶中，放置在轴线上，根据样品消解/萃取的要求设计成圆柱体形状。
为防止微波泄漏，精心设计了截止波导口的开孔尺寸。微波泄漏严格控制在国家允许的范围内。
权利要求
1.一种微波/超声波复合增强样品消解/萃取的带调谐谐振腔，它包括谐振腔、波导盖、微波输入口、超声波振子、截止波导、聚四氟乙烯挡板、耦合剂、消解/萃取瓶、调谐器、截至阀；；谐振腔(4)是一个立式空心圆柱体，上面是谐振腔上法兰(11)、波导盖(2)、两者之间用螺钉(9)固定；波导盖(2)上有截止波导口(1)；谐振腔侧壁开口，与长方体形的微波输入口(3)相连，出口处固定一块聚四氟乙烯挡板(6)，超声波振子(5)用胶固定在谐振腔(4)底部，谐振腔内部放入耦合剂(8)，消解/萃取瓶(7)放入耦合剂(8)中，消解/萃取瓶中放入消解/萃取介质(10)；其特征在于谐振腔(4)的侧壁上安装调谐器(12)，调谐器由调谐螺钉(13)和调谐片(14)构成；截至阀(15)安装在谐振腔(4)的下方。
2.根据权利要求1所说的微波/超声波复合增强样品消解/萃取的带调谐谐振腔，其特征在于当消解/萃取的样品介质发生变化时，谐振频率发生偏移，通过调节调谐螺钉就可改变调谐片位置，使之谐振在谐振点上。
3.根据权利要求1所说的微波/超声波复合增强样品消解/萃取的带调谐谐振腔，其特征在于截至阀通常处于关闭状态，当需要排放谐振腔内部的耦合剂时，打开此截至阀。
全文摘要
本发明涉及一种加热设备，特别是利用微波/超声波复合作用的谐振腔，属于微波化学技术领域。传统的微波加热，只有一种促进化学反应的手段，本发明提供了一种新的改进型微波/超声波加热装置的新设计。它包括谐振腔、波导盖、调谐器、截至阀等；超声波从谐振腔底部进入，通过耦合剂传递给消解/萃取瓶中的介质。谐振腔是一个立式空心圆柱体，微波通过波导入口进入谐振腔，当消解/萃取的样品介质发生变化时，通过调节调谐螺钉就可改变调谐片，使之达到最佳谐振状态。本发明的有益效果是当消解/萃取的样品介质发生变化时，谐振频率发生偏移，通过调节调谐螺钉就可改变调谐片位置，使之谐振在谐振点上。微波/超声波相结合的技术比单独使用微波、超声波更具有优势，可更进一步缩短加热时间，提高产率。
文档编号H05B6/80GK1776396SQ200510122058
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月1日 优先权日2005年12月1日
发明者孙桂玲, 李维祥, 刘毅, 卢鲤 申请人:南开大学