一种基于微波分离场重构技术的化学反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于微波分离场重构技术的化学反应器，包括第二谐振腔、第二微波源、第一微波源、处理样品、试管、化学反应区和第一可调短路面，所述第二谐振腔的一侧安插有第一谐振腔，靠近第二谐振腔的所述第一谐振腔内部安装有第二耦合窗，所述第二微波源安装在第一谐振腔一端，靠近第一谐振腔的所述第二谐振腔内部安装有第一耦合窗，所述第一微波源放置在第二谐振腔一端；本发明专利技术通过结合两个正交波导单模谐振腔的，将两个谐振腔的中心位置分别调节为电场中心和磁场中心，通过调节两个馈入微波源的功率，实现在反应试管内微波电场和磁场的重构。耦合窗和短路面构成第一个波导单模腔谐振器，耦合窗和短路面构成第二个波导单模腔谐振器。

A chemical reactor based on Microwave separation field reconstruction technology

The invention relates to a chemical reactor based on Microwave separation field reconstruction technology, which comprises a second resonant cavity, a second micro wave source, a first microwave source, a processing sample, a test tube, a chemical reaction area and a first adjustable short road surface. A first resonant cavity is arranged on one side of the second resonant cavity, a second coupling window and a second coupling window are arranged inside the first resonant cavity close to the second resonant cavity The microwave source is installed at one end of the first resonant cavity, and the first coupling window is installed inside the second resonant cavity close to the first resonant cavity, and the first microwave source is placed at one end of the second resonant cavity; the center position of the two resonators is respectively adjusted to the electric field center and the magnetic field center by combining two orthogonal waveguide single-mode resonators, and the center position of the two resonators is adjusted to the electric field center and the magnetic field center by adjusting the two feed into the microwave source Power, realize the reconstruction of microwave electric field and magnetic field in the reaction tube. The coupling window and the short road surface form the first waveguide single-mode resonator, and the coupling window and the short road surface form the second waveguide single-mode resonator.

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波分离场重构技术的化学反应器
本专利技术涉及微波分离场重构相关设备领域，尤其涉及一种基于微波分离场重构技术的化学反应器。
技术介绍
近年来，微波单模腔材料处理技术被提出。2001年，J.Cheng等通过在微波单模腔中处理粉末材料的实验，验证了微波的电场分量和磁场分量对不同的材料有不同的温升曲线，并进一步研究了微波的电场分量和磁场分量对不同材料的不同作用机理。2013年，J.Fukushima通过单模腔实验验证了微波的电场分量和磁场分量均能降低CuO还原反应的活化能，且微波的磁场中心比微波的电场中心更有效。但目前关于微波分离场的研究主要通过单模腔中的电场中心和磁场中心进行，在这样的处理装置中，微波的电场中心和磁场中心在不同的位置。研究者通过将反应分别放置在微波腔体中的电场中心和磁场中心来研究电场分量和磁场分量对反应的不同贡献。但在研究清楚微波的电场分量和磁场分量对反应的贡献后，要实现更加高效的微波化学反应，以及特殊(混合，组合)材料的微波处理，则需要在反应物中实现特定比例的微波电场和磁场分量，甚至在反应过程中，在反应物内的微波电场分量和磁场分量的实时调控；而目前的微波化学反应器、微波材料处理装置等均不能实现这些功能，鉴于以上现有的基于微波分离场重构技术的化学反应器存在的缺点，有必要将其进行改进，来完善此项装置，为工作人员提供更大的便利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于微波分离场重构技术的化学反应器，以解决上述
技术介绍
中提出的现有的实现更加高效的微波化学反应，以及特殊(混合，组合)材料的微波处理，则需要在反应物中实现特定比例的微波电场和磁场分量，甚至在反应过程中，在反应物内的微波电场分量和磁场分量的实时调控；而目前的微波化学反应器、微波材料处理装置等均不能实现这些功能的问题。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于微波分离场重构技术的化学反应器，包括第二谐振腔、第二微波源、第一微波源、处理样品、试管、化学反应区和第一可调短路面，所述第二谐振腔的一侧安插有第一谐振腔，其中，靠近第二谐振腔的所述第一谐振腔内部安装有第二耦合窗，所述第二微波源安装在第一谐振腔一端，靠近第一谐振腔的所述第二谐振腔内部安装有第一耦合窗，所述第一微波源放置在第二谐振腔一端；所述处理样品放置在第二谐振腔内部，所述试管穿插在第二谐振腔与第一谐振腔之间，所述化学反应区安装在试管一端，靠近试管的所述第二谐振腔一侧安装有第二可调短路面，所述第一可调短路面安装在第二可调短路面一侧。进一步的，所述第一耦合窗和第一可调短路面构成第一个波导单模腔谐振器，且第二耦合窗和第二可调短路面构成第二个波导单模腔谐振器。进一步的，所述第一谐振腔的波导宽面方向和第二谐振腔的波导窄面方向平行，导致第一谐振腔和第二谐振腔内的微波模式不同。进一步的，所述微波化学反应器中的两个谐振腔体也可以同时调节为试管处同时为电场中心或者磁场中心。进一步的，所述包括第一微波源、第一环形器、第一水负载、第一三销钉调谐器、第二耦合窗、第一可调短路活塞、反应试管、第二微波源、第二环形器、第二水负载、第二三销钉调谐器、第三耦合窗和第二可调短路活塞，所述第一微波源的一侧设置有第一环形器，所述第一环形器的侧面安装第一水负载，远离第一微波源的所述第一环形器的一端安装有第一三销钉调谐器，远离第一环形器的所述第一三销钉调谐器的一侧设置有第二耦合窗，所述第二耦合窗的侧面安装有第一可调短路活塞，所述第二耦合窗上安装有反应试管所述第二微波源的一侧设置有第二环形器，所述第二环形器的侧面安装第二水负载，远离第二微波源的所述第二环形器的一端安装有第二三销钉调谐器，远离第二环形器的所述第二三销钉调谐器的二侧设置有第三耦合窗，所述第三耦合窗的侧面安装有第二可调短路活塞。进一步的，所述第二耦合窗和第一可调短路活塞之间构成微波单模腔谐振器。进一步的，所述第二环形器和第二水负载之间构成隔离器。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过结合两个正交波导单模谐振腔的，将两个谐振腔的中心位置分别调节为电场中心和磁场中心，通过调节两个馈入微波源的功率，实现在反应试管内微波电场和磁场的重构。耦合窗和短路面构成第一个波导单模腔谐振器，耦合窗和短路面构成第二个波导单模腔谐振器。在交叉波导的中心开孔用于插入反应试管，并在开口处添加截止波导以防止微波泄露。本系统可以通过调节短路面的位置和耦合窗的距离，既可以实现两个谐振腔在试管内分别为电场中心和磁场中心，也可以在试管内同时实现电场中心和磁场中心，从而实现场强的叠加。附图说明图1为一种基于微波分离场重构技术的化学反应器的基于分离场重构的微波化学反应器结构示意图。图2为一种基于微波分离场重构技术的化学反应器的交叉谐振腔的分离场重构系统结构示意图。图3为一种基于微波分离场重构技术的化学反应器的xz截面结构示意图。图4为一种基于微波分离场重构技术的化学反应器的xy截面结构示意图。图5为一种基于微波分离场重构技术的化学反应器的端口1单独馈电时反应器内的电场分布结构示意图。图6为本专利技术于分离场重构技术的微波化学反应结构示意图。图中所示文字标注表示为：1、第二谐振腔，2、第一谐振腔，3、第二耦合窗，4、第二微波源，5、第一耦合窗，6、第一微波源，7、处理样品，8、试管，9、化学反应区，10、第二可调短路面，11、第一可调短路面，12、第一微波源，13、第一环形器，14、第一水负载，15、第一三销钉调谐器，16、第二耦合窗，17、第一可调短路活塞，18、反应试管，19、第二微波源，20、第二环形器，21、第二水负载，22、第二三销钉调谐器，23、第三耦合窗，24、第二可调短路活塞。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。如图1-图6所示，本专利技术的具体结构为：一种基于微波分离场重构技术的化学反应器，包括第二谐振腔1、第一谐振腔2、第二耦合窗3、第二微波源4、第一耦合窗5、第一微波源6、处理样品7、试管8、化学反应区9、第二可调短路面10和第一可调短路面11，所述第二谐振腔1的一侧安插有第一谐振腔2，其中，靠近第二谐振腔1的所述第一谐振腔2内部安装有第二耦合窗3，所述第二微波源4安装在第一谐振腔2一端，靠近第一谐振腔2的所述第二谐振腔1内部安装有第一耦合窗5，所述第一微波源6放置在第二谐振腔1一端；所述处理样品7放置在第二谐振腔1内部，所述试管8穿插在第二谐振腔1与第一谐振腔2之间，所述化学反应区9安装在试管8一端，靠近试管8的所述第二谐振腔1一侧安装有第二可调短路面10，所述第一可调短路面11安装在第二可调短路面10一侧。优选的，所述第一耦合窗5和第一可调短路面11构成第一个波导单模腔谐振器，且第二耦合窗3和第二可调短路面10构成第二个波导单模腔谐振器。优选的，所述第一谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微波分离场重构技术的化学反应器，包括第二谐振腔(1)、第二微波源(4)、第一微波源(6)、处理样品(7)、试管(8)、化学反应区(9)和第一可调短路面(11)，其特征在于：所述第二谐振腔(1)的一侧安插有第一谐振腔(2)，其中，/n靠近第二谐振腔(1)的所述第一谐振腔(2)内部安装有第二耦合窗(3)，所述第二微波源(4)安装在第一谐振腔(2)一端，靠近第一谐振腔(2)的所述第二谐振腔(1)内部安装有第一耦合窗(5)，所述第一微波源(6)放置在第二谐振腔(1)一端；/n所述处理样品(7)放置在第二谐振腔(1)内部，所述试管(8)穿插在第二谐振腔(1)与第一谐振腔(2)之间，所述化学反应区(9)安装在试管(8)一端，靠近试管(8)的所述第二谐振腔(1)一侧安装有第二可调短路面(10)，所述第一可调短路面(11)安装在第二可调短路面(10)一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微波分离场重构技术的化学反应器，包括第二谐振腔(1)、第二微波源(4)、第一微波源(6)、处理样品(7)、试管(8)、化学反应区(9)和第一可调短路面(11)，其特征在于：所述第二谐振腔(1)的一侧安插有第一谐振腔(2)，其中，
靠近第二谐振腔(1)的所述第一谐振腔(2)内部安装有第二耦合窗(3)，所述第二微波源(4)安装在第一谐振腔(2)一端，靠近第一谐振腔(2)的所述第二谐振腔(1)内部安装有第一耦合窗(5)，所述第一微波源(6)放置在第二谐振腔(1)一端；
所述处理样品(7)放置在第二谐振腔(1)内部，所述试管(8)穿插在第二谐振腔(1)与第一谐振腔(2)之间，所述化学反应区(9)安装在试管(8)一端，靠近试管(8)的所述第二谐振腔(1)一侧安装有第二可调短路面(10)，所述第一可调短路面(11)安装在第二可调短路面(10)一侧。


2.根据权利要求1所述的一种基于微波分离场重构技术的化学反应器，其特征在于：所述第一耦合窗(5)和第一可调短路面(11)构成第一个波导单模腔谐振器，且第二耦合窗(3)和第二可调短路面(10)构成第二个波导单模腔谐振器。


3.根据权利要求1所述的一种基于微波分离场重构技术的化学反应器，其特征在于：所述第一谐振腔(2)的波导宽面方向和第二谐振腔(1)的波导窄面方向平行，导致第一谐振腔(2)和第二谐振腔(1)内的微波模式不同。


4.根据权利要求1所述的一种基于微波分离场重构技术的化学反应器，其特征在于：所述微波化学反应器中的两个谐振腔体也可以同时调节为试管处同时为电场中心或者磁场中心。

【专利技术属性】
技术研发人员：黄卡玛，张益，朱铧丞，杨阳，吴丽，卢萍，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51