《微波与等离子体》PPT课件

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1、二、等离子体的概念三、等离子体的分类和获取四、四类等离子体反应一、微波的概念五、高温等离子体在无机合成中的应用六、低温等离子体在无机合成中的应用一、微波1概念微波与无线电波、红外线、可见光一样都是电磁波，微波是指频率为300MHz-300KMHz的电磁波，即波长在1米到1毫米之间的电磁波。是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波通常由直流电或50Hz交流电通过一特殊的器件来获得。产生微波的器件有许多种，但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件

2、，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速调管、微波三、四极管、行波管等。在目前微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。2微波的产生微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。而从电子学和物理学观点来看，微波具有不同于其他波段的如下重要特点：3微波的性质3.1穿透性穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的本领，电磁波从介质的表面进入并在其内部传播时，由于能量不断被吸收并转化为热能，它所携带的能量就随着深入介质表面的距离，以指数形式衰减。微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性

3、。3.2热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温度升高可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。3.3选择性加热加热原理：根据物质对微波的吸收程度,可将物质材料分成导体、绝缘体和介质。微波不能进入导体内部,只能在其表面反射。绝缘体可透过微波而对微波吸收很少。介质可透过并吸收微波,介质通常由极性分子组成。介质分子在微波埸中其极性分子取向将与电场方向一致。当电场发生变化时,极性分子也随之变化。一方面由于极性分子的变化滞后于电场的变化,因而产生了扭曲效应而转化为热能。另一方面介质分子

4、在电场的作用下两极排列,电场振荡,迫使两极分子旋转、移动,当加速的离子相遇,碰撞摩擦时就转化为热能。即微波加热机理是通过极化机制和离子传导机制进行加热。微波加热有如下的特点:(1)选择性加热(2)采取内部加热的方式，快速高效、能耗低、无污染和易控制。选择性加热物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，就弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水

5、小得多。P=2πfE2εrVtgδ在微波场电中，介质吸收微波功率的大小P正比于频率f、电场强度E的平方、介电常数εr和介质损耗正切值tgδ。内部加热方式常规加热都是先加热物体的表面，再通过热传导逐步使中心温度升高（即外部加热)。微波则属于内部加热，电磁能直接作用于介质分子，转换成热，且透射性能使物料内外介质同时受热，不需要热传导，而内部缺乏散热条件，造成内部温度高于外部的温度梯度分布，形成驱动内部水分向表面渗透的蒸汽压差，加速了水份的迁移蒸发速度。3.4似光性和似声性似光性：当波长远小于物体的尺寸时，微波的特点和几何光学的相似。似声性：当波长和物体的尺寸有相同

6、量级时，微波的特点又与声波相近。3.5非电离性微波的量子能量不大，不足以改变物质分子的内部结构或破坏分子之间的键。分子原子核在外加电磁场的作用下呈现的许多共振现象却发生在微波范围，因而微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效的研究手段。3.6信息性由于微波频率很高，其可用的频带很宽，可达数百甚至上千兆赫兹，这意味着微波的信息容量大，所以现代多路通信系统，包括卫星通讯系统，都是工作在微波波段。4微波的应用۝雷达和通讯۝加热和灭菌۝在无机化学中的应用4.1雷达和通讯卫星通讯4.2加热和杀菌*对食物加热的频率:2450MHz(波长为12.24cm)的微波。*工业

7、、科学和医学用的频率有433MHz、915MHz、2450MHz、5800MHz、22125MHz。目前国内用于工业加热的常用频率为915MHz和2450MHz。灭菌4.3微波在无机化学中的应用合成催化材料在分子筛催化剂合成方面引入了微波加热方法，在其它工艺条件相同时，所用时间仅为传统加热方式的1/30-1/40.合成纳米材料传统纳米材料的制备都离不开加热处理，微波法则有着传统加热方法无可比拟的优势，制备样品不仅时间短，而且能够防止晶型的转变以及晶粒间的团聚。所以易于得到晶粒细小，形状规则而且分布均匀。制备陶瓷材料微波烧结具有突出的优势:节能省时无污染;烧结温

8、度低、物料受热均匀,致密度高,大大改了