一种双气道自泄压单模微波反应系统技术方案

一种双气道自泄压单模微波反应系统，属分析仪器领域。包括单模腔组件和单模密封盖组件；在单模腔组件、单模密封盖组件中，设置一个排酸气道和一个冷却气道；排酸气道在工作时保持开启状态，将试管泄压及工作过程中产生的酸气快速抽离；当系统处于加热及保温时冷却气道关闭，实现单模腔组件及试管组件的保温；当系统进入冷却时冷却气道内输入高速冷却气流，对单模腔组件及试管组件进行冷却，实现单模腔组件及试管组件的快速冷却。其通过分别设置单独的排酸气道和冷却气道，将全自动微波消解装置中的冷却功能和排酸功能区分开，以解决因陶瓷或玻璃等材质的试管散热太快导致的升温困难。适用于微波消解仪的设计制造领域。适用于微波消解仪的设计制造领域。适用于微波消解仪的设计制造领域。

【技术实现步骤摘要】
一种双气道自泄压单模微波反应系统


[0001]本专利技术属于分析仪器领域，尤其涉及一种用于化学分析的微波反应系统。

技术介绍

[0002]微波消解作为样品前处理的主要处理手段，样品在经过微波消解处理后，经过赶酸定容等处理，直接上样到AAS(Atomic Absorption Spectrometry，原子吸收光谱)或HPLC(High Performance Liquid Chromatography，高效液相色谱)等进行检测。
[0003]随着样品检测量的不断增加以及对检验精度，重复性及可靠性等需求的不断提高。微波消解设备也衍生出各种不同的消解原理以适应不同需求。
[0004]目前消解设备主要有三大类：常规多模腔体式消解仪、单模腔体式消解仪和预加压腔体式消解仪：
[0005]1、多模腔体式消解仪：主要特点是腔体大，多模腔可以加装1个或多个磁控管，单批次消解数量从6罐一批48罐一批不等。虽然单批消解量得到很大提升，但多模腔带来的微波场强不均匀以及罐数多带来的温度监控困难等，导致这类消解仪在罐子间温度均匀性方面比较难以控制。同时微波消解属于高温高压反应，罐子数量的增多一方面使得操作人员劳动强度不断增加，另一方面也增加了爆罐等安全风险。虽然后来出现了自动泄压消解罐，但只解决了爆罐问题，消解的不均匀及操作人员繁重的劳动强度问题依然存在。
[0006]2、单模腔体式消解仪：主要特点是腔体小，对于微波来说，在一个有边界条件限制的空间(例如谐振腔)内，只能存在一系列独立的具有特定波矢k的平面单色驻波。这种能够存在于腔内的驻波(以波矢k为标志)称为腔内电磁波的模式。一种模式是电磁波运动的一种类型，不同模式以不同的k区分。任意电磁场可看作是一系列单色平面电磁波的线性叠加，或一系列电磁波的本证模式的叠加。在微波应用中，拥有一系列平面电磁波叠加的腔体即称为多模腔体，其腔体内的电磁波模式多且分布不规则，相互叠加，使用时无法确定其分布规律，很难对其进行控制。所以在实际使用中，使用尺寸可与波长相比拟的封闭谐振腔选择模式，利用自由电子和电磁波相互作用对单模电磁场进行放大，使腔内某一特定模式增加而其他所有模式很少，即为单模。相比多模腔体，单模腔体能在这一特定的腔体内形成规则稳定的电磁波模式，提供较高能量用于加热，而且由于其分布规律稳定，能对其进行很好的功率控制。目前消解仪使用的微波频率是2450MHz,对应的波长是122mm，所以单模腔体尺寸也只能做到122mm附近，一般使用一个磁控管，一个腔体内只放一个样品。虽然其尺寸小，但其控温准确，重复性好，安全性高，多个并排使用也能提高消解效率，所以特别适用于全自动微波消解仪。
[0007]3、预加压腔体式消解仪：预加压腔体式消解仪在行业内又称超级微波消解仪，主要特点是在微波加热前需要对微波腔进行4MPa左右的预加压。腔体内需预先加入一定量的水，样品放入非密闭性试管，试管下半部分区域浸入腔体内预置的水里。实际工作时，微波主要是对腔体内水进行加热，通过水来保证样品间温度的均匀性。这类消解仪的优点是腔体耐压高，可以处理一些比较难消解的样品，缺点是试管不密闭，同一批试管有交叉污染风
险，腔体内的水需要定期更换，试管转移容易出现水的滴落，需要外接高压氮气等。
[0008]本申请人此前申请的，授权公告日为2017年6月23日，授权公告号为CN 105056861 B的中国专利技术专利，公开了“一种自泄压单模微波反应系统”，该技术方案中，采用石英或高硼硅作为试管材质，以解决PEEK(Polyetheretherketone，聚醚醚酮树脂)材质在高密度的微波场中发热熔化，爆裂等问题。目前该技术方案的产品已推向市场并得到广泛应用。
[0009]但随着用户需求不断改变，同时为了适应更多应用需求，需要在消解过程加入氢氟酸(HF)，而石英和高硼硅刚好无法耐受氢氟酸。在试验中也试过直接将试管换成耐氢氟酸的高纯度陶瓷材质试管甚至蓝宝石试管，但这两种材质试管除了成本更高外，还有一个非常严重的问题，那就是陶瓷和蓝宝石导热系数太大。99纯度陶瓷导热系数为30
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40W/mK(热传导系数，“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好)，蓝宝石导热系数为46W/mK，相比石英10W/mK的导热系数来说，实际使用时，陶瓷和蓝宝石试管导热系数太高，热散失太快，试管内样品升温缓慢，无法满足实际使用需求。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种双气道自泄压单模微波反应系统。其选用PTFE材质试管，外加陶瓷材质套筒；采用双气道自泄压结构，通过分别设置单独的排酸气道和冷却气道，将系统冷却功能和排酸功能区分开；在解决试管的耐压、耐温以及防腐问题的同时，将冷却和排酸功能区分开，有效解决了因陶瓷散热太快导致的升温困难问题；在提高消解效率，保证系统可靠性的基础上，能大大降低操作人员的劳动强度，改善操作人员工作环境，可以很好的应用在全自动微波消解仪上。
[0011]本专利技术的技术方案是：提供一种双气道自泄压单模微波反应系统，包括磁控管、单模腔组件、单模密封盖组件、试管组件和红外温度传感器；其特征是：
[0012]所述的试管组件套装设置在单模腔组件中；所述的单模密封盖组件套装设置在单模腔组件和试管组件的上方；所述的红外温度传感器设置在试管组件的下方；所述试管组件中试管的材质为聚四氟乙烯PTFE或可溶性聚四氟乙烯PFA；
[0013]在所述的单模腔组件、单模密封盖组件中，设置一个排酸气道和一个冷却气道；
[0014]所述的排酸气道位于试管组件及单模腔组件中套筒的上方；
[0015]所述的排酸气道在系统实际工作时，保持开启状态，将试管泄压及工作过程中产生的酸气快速抽离，实现排酸作用；
[0016]所述的冷却气道包裹设置在单模腔组件中套筒的外周；
[0017]当系统处于加热及保温时，所述的冷却气道关闭，冷却气道气道内空气不流通，利用空气的低导热系数来实现单模腔组件及试管组件的保温；当系统进入冷却时，冷却气道内输入高速冷却气流，对单模腔组件及试管组件进行冷却，实现单模腔组件及试管组件的快速冷却；
[0018]所述的双气道自泄压单模微波反应系统，通过分别设置单独的排酸气道和冷却气道，将全自动微波消解装置中的冷却功能和排酸功能区分开，以解决因陶瓷或玻璃等材质的试管散热太快导致的升温困难问题。
[0019]具体的，所述的单模腔组件包括单模腔体、加强套、套筒底座、内衬套、套筒和导气
盖；
[0020]其中，单模腔体上设置有放样管，在放样管的侧面，设有用于固定排酸气路管接头的螺纹孔；在单模腔体的底部，设置有容纳冷却气路管接头的通孔；放样管中，依次套装内衬套和套筒，放样管下方设置加强套、加强套套在内衬套外部；在加强套内腔的下部，设有环形槽；在加强套底部设有冷却气路螺纹孔，用于安装冷却气路管接头；所述的内衬套为管状结构，在内衬套的底部，设置有贯穿内衬套的冷却孔；在内衬套顶部设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双气道自泄压单模微波反应系统，包括磁控管、单模腔组件、单模密封盖组件、试管组件和红外温度传感器；其特征是：所述的试管组件套装设置在单模腔组件中；所述的单模密封盖组件套装设置在单模腔组件和试管组件的上方；所述的红外温度传感器设置在试管组件的下方；所述试管组件中试管的材质为聚四氟乙烯PTFE或可溶性聚四氟乙烯PFA；在所述的单模腔组件、单模密封盖组件中，设置一个排酸气道和一个冷却气道；所述的排酸气道位于试管组件及单模腔组件中套筒的上方；所述的排酸气道在系统实际工作时保持开启状态，将试管泄压及工作过程中产生的酸气快速抽离，实现排酸作用；所述的冷却气道包裹设置在单模腔组件中套筒的外周；当系统处于加热及保温时，所述的冷却气道关闭，冷却气道气道内空气不流通，利用空气的低导热系数来实现单模腔组件及试管组件的保温；当系统进入冷却时，冷却气道内输入高速冷却气流，对单模腔组件及试管组件进行冷却，实现单模腔组件及试管组件的快速冷却；所述的双气道自泄压单模微波反应系统，通过分别设置单独的排酸气道和冷却气道，将全自动微波消解装置中的冷却功能和排酸功能区分开，以解决因陶瓷或玻璃等材质的试管散热太快导致的升温困难问题。2.按照权利要求1所述的双气道自泄压单模微波反应系统，其特征是所述的单模腔组件包括单模腔体、加强套、套筒底座、内衬套、套筒和导气盖；其中，单模腔体上设置有放样管，在放样管的侧面，设有用于固定排酸气路管接头的螺纹孔；在单模腔体的底部，设置有容纳冷却气路管接头的通孔；在放样管中，依次套装内衬套和套筒，放样管下方设置加强套、加强套套在内衬套外部；在加强套内腔的下部，设有环形槽；在加强套底部设有冷却气路螺纹孔，用于安装冷却气路管接头；所述的内衬套为管状结构，在内衬套的底部，设置有贯穿内衬套的冷却孔；在内衬套顶部设有集气槽和排气孔，二者之间气路相通；内衬套的集气槽与导气盖的底面配合，形成集气腔；内衬套的排气孔与设置在单模腔体放样管上的螺纹孔位置相匹配，用于与排酸气路管接头配合；所述的导气盖为管状结构，在导气盖的周圈上，分别开设有收集孔和导气孔，二者在导气盖本体内并不相通；所述的收集孔用于导通顶盖内腔与集气槽，所述的导气孔用于导通冷却腔与顶盖内腔；所述加强套的环形槽与内衬套的外壁配合，形成一个环形腔；在套筒外壁与内衬套内壁之间，设置一个环状的间隙空间，形成冷却腔；所述的单模密封盖组件由腔体密封盖、密封盖内衬、进气管、活动柱、弹簧座、泄压弹簧以及弹簧盖组成；所述的腔体密封盖包括开口向上的上仓和开口向下的下仓，上、下仓之间设置有中心孔；在腔体密封盖上设有进气孔，所述的进气孔与下仓贯通；在上仓内设置一个弹簧座，一个泄压弹簧套装设置在弹簧座上；在中心孔内，可移动地设置一个活动柱；在下仓内设置有密封盖内衬，密封盖内衬的顶部与下仓的顶面贴合；在密封盖内衬的圆周设置有顶盖进气孔，顶盖进气孔与腔体密封盖的进气孔位置对应，顶盖进气孔在顶盖内腔与顶盖顶面之间构成气路通道；穿过腔体密封盖的进气孔，设置一个进气管，进气管与密封盖内衬的顶盖进
气孔固接；在上仓顶部设置弹簧盖，在活动柱顶部，设置弹簧座，所述的泄压弹簧套装设置在弹簧盖与弹簧座之间。3.按照权利要求2所述的双气道自泄压单模微波反应系统，其特征是所述的进气管、腔体密封盖上的进气孔、密封盖内衬上的顶盖进气孔、顶盖内腔、导气...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪晨杰，江成德，
申请(专利权)人：上海屹尧仪器科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：