Микроволновое устройство нагревания - RU2002125497A

Реферат

1. Устройство нагревания, содержащее устройство генерации для формирования электромагнитного излучения с длиной волны λ, волновод для передачи сформированного электромагнитного излучения к аппликатору волновода, предназначенному для удержания образца, который должен нагреваться, образец, имеющий диэлектрические свойства ε_sample, которые изменяются, как функция температуры образца, причем волновод и аппликатор волновода поддерживают один вид поперечных колебаний дефлектор, сформированный замкнутым контуром, определяющим плоскость, причем указанный дефлектор имеет свойственную ему резонансную частоту v_defl и толщину в интервале [λ /₃₀; λ/₅] в направлении, перпендикулярном указанной плоскости, данный дефлектор имеет возможность вращения вокруг оси, являющейся, по меньшей меое, существенно параллельной указанной плоскости, указанный дефлектор расположен в волноводе для формирования резонатора с образцом и аппликатором волновода, причем указанный резонатор имеет, по меньшей мере, одну резонансную частоту λ_cav которая зависит, по меньшей мере, от ε_sample, ν_defl и угла поворота дефлектора α_defl.

2. Устройство по п.1, в котором дефлектор отклоняет, по меньшей мере, часть направляемых электромагнитных волн таким образом, чтобы определить передачу направляемых волн от волновода до аппликатора волновода.

3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором дефлектор имеет толщину в интервале [λ/₂₀, λ/₁₀] направлении, перпендикулярном плоскости дефлектора.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором дефлектор имеет форму эллипса, имеющего главную основную ось а и малую основную ось b.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором дефлектор имеет форму трапеции, например прямоугольника, имеющего ширину а и высоту b.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее элемент из материала, имеющего относительную диэлектрическую проницаемость больше, чем 5, например больше, чем 10, предпочтительно больше чем 25, расположенный в пределах аппликатора волновода для настройки резонансной частоты резонатора и/или передачи направляемых волн от волновода к аппликатору волновода.

7. Устройство по п.6, в котором материал, из которого выполнен указанный элемент представляет собой керамические материалы, содержащие один или большее количество материалов, выбранных из группы, состоящей из Al₂O₃, TiO; или XTiO₃, где Х - любой элемент группы II, например Са или Mg.

8. Устройство по одному из п.6 или 7, в котором относительная диэлектрическая проницаемость и/или форма, и/или размер указанного элемента выбирается таким образом, чтобы заставить резонатор резонировать при предварительно определенном наборе условий, таких как объем образца, диэлектрическая проницаемость образца и связь направляемых волн между волноводом и аппликатором волновода.

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительно содержится устройство для настройки положения образца в аппликаторе волновода для настройки резонансной частоты резонатора и/или передачи направляемых волн от волновода к аппликатору волновода.

10. Устройство по п.9, в котором дополнительно содержится поддерживающее устройство, предназначенное для поддержания контейнера, содержащего образец, в котором устройство для настройки положения образца содержит устройство для настройки, по существу, вертикального положения указанного поддерживающего средства.

11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительно содержится первый циркулятор и первая искусственная нагрузка, причем указанный первый циркулятор настраивается таким образом, чтобы отклонять, по меньшей мере, часть электромагнитного излучения, отраженного от аппликатора, к первой искусственной нагрузке.

12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительно содержится, по меньшей мере, одно устройство измерения энергии, настраиваемое для измерения энергии, по меньшей мере, части электромагнитного излучения, отклоненного первым циркулятором.

13. Устройство по п.12, в котором дополнительно содержится первое устройство хранения для хранения информации, полученной от, по меньшей мере, одного устройства измерения энергии.

14. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором устройство формирования содержит магнетрон.

15. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором устройство формирования содержит полупроводниковый генератор и полупроводниковый усилитель.

16. Устройство по п.15, в котором полупроводниковый усилитель содержит один или большее количество карбидокремниевых транзисторов мощности.

17. Устройство по любому из предшествующих пунктов, а котором дополнительно содержится элемент, чувствительный к тепловому излучению, расположенный таким образом, чтобы принимать тепловое излучение, исходящее от образца.

18. Устройство по п.17, в котором элемент, чувствительный к тепловому излучению, настраивается таким образом, чтобы он определял температуру образца.

19. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором аппликатср содержит защитный экран для отделения дефлектора и волновода от образца, причем указанный экран является, по существу, прозоачным для электромагнитных волн, направляемых к аппликатору волновода.

20. Устройство по п.19, в котором указанный, по существу, прозрачный экран содержит один или большее количество материалов, выбранных из группы, состоящей из: политетрафторэтилен (PTFE) (тефлон®), поли-4-метиллентен-1 (ТРХ), полипропилен или полифениленсульфид (PPS, ритсн®).

21. Устройство по любому, из предшествующих пунктов, в котором аппликатор содержит сливное отверстие для слива образца из аппликатора.

22. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором электромагнитное волны имеют частоту в интервале 300 МГц - 30О ГГц.

23. Способ для нагревания образца, причем указанный способ содержит следующие этапы: I. обеспечивают устройства нагревания согласно любому из пп.1-22 и помещают образец в аппликатор, II. формируют электромагнитное излучение на первом уровне выходной мощности, III. врашают дефлектор для настройки коэффициента связи между волноводом и резонатором.

24. Способ по п.23, в котором образец имеет первую температуру Т₁, причем данный способ дополнительно содержит этапы: нагревают образец для получения второй температуры Т₂ > T₁, врашают дефлектор для настройки коэффициента связи между волноводом и резонатором в соответствии с изменением диэлектрических свойств ε_sample образца.

25. Способ по п.23, в котором этап III содержит этапы: IV. выполняют следующие этапы один или большее количество раз: располагают дефлектор в первое положение и измеряют первую энергию электромагнитного излучения, отраженного от аппликатора волновода, причем данное отраженное излучение соответствует указанному первому положению дефлектора, врашают дефлектор во второе положение, которое отличается от первого положения, и измеряет вторую энергию электромагнитного излучения, отраженного от аппликатора волновода, причем данное отраженное излучение соответствует указанному второму положению дефлектора, и V. определяют предпочтительное положение дефлектора на основании количества энергии, отраженного от аппликатора волновода, по меньшей мере, в первом и втором положении.

26. Способ по п.25, дополнительно содержащий этапы: VI. обеспечивают первое устройство хранения, VII сохраняют информацию, относящуюся к первому положению, в устройстве хранения и сохраняют измеренную первую энергию, относящуюся к нему, и VIII. сохраняют информацию, относящуюся ко второму положению, в устройстве хранения и сохраняют измеренную вторую энергию, относящуюся к нему.

27. Способ по п.26, в котором этап V содержит этап: обрабатывают сохраненные результаты измеренной энергии для определения предпочтительного положения дефлектора, соответствующего локальному или абсолютному минимуму измеренной энергии или к предварительно определенному соотношению измеренной энергии к первому уровню выходной энергии.

28. Способ по любому из пп.25-27, дополнительно содержащий этап: располагают дефлектор в предпочтительном положении.

29. Способ по одному из пп.25-27, дополнительно содержащий этапы: располагают дефлектор в предпочтительном положении и формируют электромагнитное излучение на втором уровне выходной энергии, который больше, чем первый уровень выходной энергии.

30. Способ по п.26, который дополнительно содержит следующий этап: определяют меру относительной диэлектрической проницаемости образца с помощью сравнения сохраненной измеренной энергии с соответствующей сохраненной измеренной энергией для другого образца.

31. Способ по п.26, дополнительно содержащий этап: определяют индикацию химического состава образца с помощью сравнения сохраненной измеренной энергии с соответствующей сохраненной измеренной энергией для образца известного химического состава.

32. Способ по п.31, в котором образец содержит, по меньшей мере, один реагент для осуществления химической реакции, причем способ дополнительно содержит этапы: осуществляют химическую реакцию с, по меньшей мере, одним реагентом, и определяют степень реакции для химической реакции, используя индикацию химического состава образца.