[发明专利]一种用于微波快速水分测定仪的圆弧形炉腔

说明书

技术领域

本发明属于分析仪器领域，尤其涉及一种用于快速除去样品水分的微波加热装置。

背景技术

随着科学研究的发展和生产技术的进步，被检测物质样品中所含水分(或称为水分挥发物)的定量分析已被列为各类物质理化分析的基本项目之一，成为各类被检测物质的一项重要的质量监控指标。

根据不同形式样品中的不同水分含量，提出了对测定水分的不同要求。

目前，样品的水分挥发物的测定方法有传统的烘箱加热法、红外加热法、卡尔费休法、库伦法等。

现在，在实际应用中，样品的水分挥发物的测定主要应用于两方面：一种是可出售的某些类商品成品，由于其需要符合的国家规定标准中包含有对水分挥发物含量规定的标准，所以需要将商品成品抽检或送检，测定商品成品中的水分含量。另一种是某些领域的制造型企业，在生产过程中要对产品的水分含量指标进行严格控制，从而对产品的质量进行更好的控制，故也需要能够一种随时快速的水分在线检测方法，也就是通过“在线检测”的方式，来测定水分挥发物。

针对上述的前一种情况，因为是以国家标准为前提的，那么水分挥发物的测定方法也是根据国家标准所提供的方法，一般为“烘箱法”和/或“卡尔费休法”。这两种方法测定的精确度都较高，但普遍测定的时间周期长(烘箱法平均基本在4小时左右，卡尔费休法要视样品含水量而定，含水量的增加会使样品测定时间越来越长)，对操作人员的操作要求高(需要对样品进行预处理，操作过程中的每个环节都需很仔细，不能有失误)。

如果完全将前一种情况下所采用的水分挥发物的测定方法，直接移植到后一种情况的“在线”水分挥发物检测上，就会发现测定所耗费的用时长，对检测人员的要求高，无论是人力成本还是生产成本都很高，根本无法满足生产线上对产品生产过程中的质量变化进行快速调整和控制的目的。

现在，微波快速水分测定仪主要用于上述的后一种情况，也就是“在线”水分挥发物的检测，由于微波加热原理自身的特点，它能够很好的解决“烘箱法”和“卡尔费休法”存在的测定时间长、对操作人员要求高等弊端。

同时，因为采用微波加热法进行水分挥发物的测定时，它的样品分析时间一般是在几分钟之内，而且无须预处理样品，更符合产线上对在线检测快速，简单的要求。

而且，微波对样品的穿透性又能很好的保证样品中水分挥发物的彻底挥发，从而确保样品测定的精确度。

在这点上同样是快速测定的红外水分测定法的精确度就会差一些，因为红外是“先外后里”的加热方式，微波是“从里到外”的加热方式；另外微波快速水分测定仪对样品含水量高低的选择性差异很小，即无论样品含水量高或低对最后测定结果的影响较小，而红外水分测定和卡尔费休法都明显地存在着“对低水分含量样品的检测结果更准确，而对高水分含量样品的检测精确度变差”的缺点。

综上所述，微波水分测定仪是基于企业的“在线”检测而设计的，更能满足“在线”检测的“快速、简单、准确”的要求，同时避免了其他水分挥发物测定方法的各种不足，可广泛用于食品，化工，药品，农产品等领域的在线生产。

目前，国内已有厂商生产微波水分测定仪，但其用于容纳测定样品和进行微波加热的炉腔，均是采用现有家用微波炉的长方体结构形式的炉腔进行改装的，没有针对性地根据微波加热装置工作的特点来设计专用的微波炉腔，因此存在炉腔内微波场强分布不均匀、加热效率低、功率损耗大、耗时长等缺点。

而现有国外微波快速水分测定仪的炉腔，其横截面主要是正八边形和圆形(以下简称为八边形炉腔和圆形炉腔)。

在大量的样品实际测试过程中及经过专业软件模拟分析发现：八边形炉腔虽然其内部的微波场强分布较均匀，但微波聚能效果不明显，所以样品处理时间长，对样品的干燥效率较低。

而圆形炉腔虽然炉腔中心微波聚能效果较明显，通常是聚集在一个点(圆心)上，但炉腔内微波场强分布不均匀，样品处理过程中经常有样品/试样局部被烧焦的现象，严重影响了测量结果的精确度和测试数据的可重复性；同时，由于其聚能加热区域过于集中在一个点上，对于片状样品不能够整体均匀加热，对于水分含量过高(例如，90％以上)或过低(例如，8％以下)的样品，测量结果偏差较大，检测效果不佳，不适合用于对大面积或片状样品的水分检测分析工作。

发明内容