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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft das Messen von Probengewichten während des
Erwärmens
der Probe. Insbesondere begünstigt
die vorliegende Erfindung genaue Gewichtsmessungen durch Verwendung
eines für
Mikrowellen durchlässigen
Luftschildes, der in einem Erwärmungshohlraum
zerstörende
bzw. unterbrechende Konvektionsströme wesentlich reduziert. Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verwendung dieser Vorrichtung
zum genauen Messen des Gewichtes einer Probe, die einer Mikrowellenerwärmung unterzogen
wird.
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Diese
Anmeldung hängt
mit anhängigen
und allgemein zugeteilten bzw. zugehörigen Anmeldungen zusammen
Nr. 09/398129 (Microwave Volatiles Analyzer with High Efficiency
Cavity [Mikrowellenanalysator für
flüchtige
Stoffe mit Hochleistungshohlraum]) und Nr. 09/398130 (Method for
Correcting Weight Measurement Errors During Microwave Heating [Verfahren
zum Korrigieren von Gewichtsmeßfehlern
während
der Erwärmung
mit Mikrowellen]), die gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereicht werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es
gibt analytische Verfahren für
eine quantitative Hochleistungsanalyse verschiedener Substanzen
(z.B. Agrarerzeugnisse, Nahrungsmittel, Milchprodukte, Farben, Beschichtungen,
Papierprodukte und Tabak), welche die Verflüchtigung von Feuchtigkeit oder
Lösungsmitteln
aus den Substanzen erfordern. Diese Verfahren benutzen oft Mikrowellenenergie,
um eine Probe zu erwärmen
und verschiedene flüchtige
Stoffe zu entfernen, wie z.B. Lösungsmittel oder
Feuchtigkeit. Danach können
Feuchtigkeit, Feststoffe oder andere Reste und Verluste bestimmt werden.
Um diese Gewichtsmessungen schnell und genau zu erreichen, wird
die Probe nicht von der Waage abgenommen, sondern statt dessen nach
jedem Folgeschritt am Platz gewogen. Vorzugsweise wird das Gewicht
der Substanz abgefühlt
oder wiederholt während
der Mikrowellenerwärmung
gemessen, während
flüchtige
Arten noch aus der erwärmten Probe
getrieben werden. Solche Verfahren erfordern nicht nur empfindliche
Analysenwaagen, sondern auch die Fähigkeit zur Gewichtsmessung,
während die
Probe heiß ist.
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Der
Fachmann weiß,
daß heiße Substanzen, wenn
sie in kühler
Umgebung angeordnet sind, Konvektionsströme erzeugen, welche Luft um
die erwärmten
Substanzen herum zu fließen
veranlassen. Diese Luftströme
können
die Fähigkeit
der Analysenwaagen störend
beeinflussen, genaue Gewichtsmessungen zu erhalten. Analysenwaagen
sollten z.B. in plus oder minus 0,10 mg genau sein, um die Vervollständigung
der erwünschten
analytischen Verfahren zu fördern.
Bei diesen Arten von Randfehlern können Konvektionsströme die gemessenen
Ergebnisse erheblich negativ beeinflussen und die Reproduzierbarkeit
des Verfahrens beeinträchtigen.
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US-Patent
4,291,775 (nachfolgend Collins-Patent '775 genannt), welches zu dieser Anmeldung
gehört,
spricht das Problem der zerstörenden bzw.
unterbrechenden Konvektionsströme
an und wird hier ganz durch Bezugnahme auf das Patent eingeschlossen.
Spezieller beschreibt das Collins-Patent '775 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Verbessern der Wägegenauigkeit
empfindlicher, automatischer Waagen, wenn erwärmte Substanzen gewogen werden.
Das Collins-Patent '775
erreicht dies durch Einführen
eines Luftsperrschildes, um die Waagenplatte abzudecken, ohne die
automatische Waage zu kontaktieren oder zu berühren. Dies führt dazu,
die Konvektionsströme
zu reduzieren, welche die empfindliche Waage störend beeinflussen können und
das Erreichen genauer Messungen des Probengewichtes behindern. Mit
anderen Worten reduziert das Ausschalten von Konvektionsluftströmen die
Bewegung der Waage und dadurch Fluktuationen in der Messung des
abgefühlten
Probengewichtes. Das Collins-Patent '775 lehrt, daß die Luftsperre für Mikrowellenstrahlung
durchlässig
und in der Lage ist, Feuchtigkeit und andere verflüchtigte
Substanzen zu absorbieren, während
sie für
Luftströme
im wesentlichen undurchlässig
ist. Insbesondere lehrt das Collins-Patent '775, daß das Glasfasermattieren oder Auffüllen für das Bilden
des Luftsperreneinflusses besonders nützlich ist. Das US-Patent 4,291,775,
auf welches hier Bezug genommen wird, wird hierdurch vollständig eingeschlossen.
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Obwohl
das Verfahren und die Vorrichtung, die in dem Collins-Patent '775 offenbart sind,
nützlich und
wirksam sind, kann ihre Anwendung einer tragfähigen Luftsperre etwas heikel
sein. Insbesondere muß ein
Bedienungsmann, welcher die Vorrichtung benutzt, Probenmaterial
auf eine Waage legen, die in dem Mikrowellenofenhohlraum angeordnet
ist. Dann muß der
Bedienungsmann die Sperre über
der Waagenplatte und dem Probenmaterial positionieren, derart, daß die Sperre
mit der Waagenplatte und dem Probenmaterial nicht in Berührung kommt.
Weil die Luftsperre jedoch nicht an dem Mikrowellenofen befestigt
ist, muß der
Bedienungsmann die Sperre derart anordnen, daß sie auf dem Boden des Mikrowellenofens
ruht. Infolgedessen verzögert
sich das Erwärmen
des Probenmaterials, während
der Bedienungsmann die portable Barriere handhabt.
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Obgleich
die in der Collins-Patentschrift '775 offenbarte Barriere für Mikrowellenstrahlung
durchlässig
ist und Feuchtigkeit und Festkörperdämpfe absorbiert,
neigt ferner die Begrenzungsstruktur, ob es ein Kasten, Konus oder
Dom ist, dazu, mehr flüchtige Stoffe
einzufangen und zu kondensieren als für die Wiederverflüchtigung
durch die Sperre transportiert werden können. Dies erhöht die Konzentration
der Kondensate unter der tragfähigen
Sperre, wodurch die Verdampfungsrate des Probenmaterials und somit
die Länge
des Testverfahrens verlangsamt werden.
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GEGENSTAND
UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb Aufgabe dieser Erfindung, den Vorrichtungsaufbau nach
dem Collins-Patent '775 dadurch zu verbessern,
daß ein
Luftschild vorgesehen wird, der entfernbar auf der Innenseite des
Erwärmungshohlraumes
derart angebracht ist, daß der Luftschild
die Analysenwaage nicht berührt,
wenn er an dem Erwärmungshohlraum
befestigt wird. Durch das Befestigen des Luftschildes innen am Mikrowellenhohlraum
braucht ein Labortechniker nicht eine bewegbare Sperre zu handhaben,
die auf dem Hohlraumboden ruht, und doch so angeordnet sein muß, daß die Sperre
im wesentlichen sowohl die Waagenplatte (z.B. eine Waagenunruh)
als auch die zu erwärmende
Probe umgibt.
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Deshalb
bezieht sich ein Aspekt der Erfindung auf eine Vorrichtung, welche
genaue Gewichtsmessungen von Proben während der Erwärmung der Proben
fördert,
und zwar durch Anordnen eines für Mikrowellen
durchlässigen
Luftschildes in einem Erwärmungshohlraum,
wodurch die Konvektionsströme,
welche genaue Probengewichtsmessungen unterbrechen bzw. zerstören, wesentlich
reduziert werden.
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Nach
einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche
das Entfernen von flüchtigen
Arten aus einer Probe durch Verwenden eines Luftschildes begünstigt,
der ein integrales Teil des Erwärmungshohlraumes
ist, um die aus der Probe freigesetzten flüchtigen Sorten zu kondensieren, zu
transportieren und wieder zu verflüchtigen.
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Nach
einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung,
welche die Mikrowellenerwärmung
einer Probe dadurch fördert,
daß Mikrowellenenergie über das
vorteilhafte Positionieren eines für Mikrowellen durchlässigen Luftschildes
auf eine Probe fokussiert wird.
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Nach
einem weiteren anderen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren
zum Abziehen von flüchtigen
Stoffen aus dem Hohlraum, die während
der Erwärmung
von einer Probe freigesetzt sind, während die Entwicklung zerstörender Konvektionsströme gebremst
wird.
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Die
vorstehenden Gegebenheiten sowie andere Merkmale und Vorteile der
Erfindung und der Art und Weise, wie diese erlangt werden, ergibt
sich ferner speziell aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den
anliegenden Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
einen schematischen Schnitt durch die Vorrichtung.
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2 veranschaulicht
die bevorzugte Ausführungsform
des Luftschildes.
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3 veranschaulicht
eine erwartete, im Handel erhältliche
Ausführungsform
der Vorrichtung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche genaue Messungen des
Probengewichtes fördert,
während
die Probe in einem Erwärmungshohlraum
erwärmt
wird, und zwar durch erhebliches Reduzieren der Konvektionsströme, welche
die genaue Messung des Probengewichts unterbrechen bzw. stören oder
zerstören.
Die Vorrichtung weist einen Erwärmungshohlraum
auf, in welchem die Probe angeordnet werden kann, weist eine Quelle
für das
Einführen
von Mikrowellen in den Erwärmungshohlraum und
eine Analysenwaage auf für
das Messen des Probengewichtes, während sich die Probe in dem Hohlraum
befindet. Diesbezüglich
weist die Analysenwaage ferner eine Waagenplatte auf, die innerhalb
des Erwärmungshohlraumes
angeordnet ist. Die Probe wird durch die Waagenplatte gehaltert.
Entsprechend der hier benutzten Begriffe wird der Ausdruck Waagenplatte
nur in beschreibender Weise verwendet und sollte so verstanden werden,
daß er eine
Analysenwaagenunruh einschließt.
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Außerdem weist
die Vorrichtung einen Luftschild auf, der an der Innenseite des
Erwärmungshohlraumes
derart angebracht ist, daß der
Luftschild mit der Analysenwaage nicht in Berührung kommt. Dieser Luftschild
ist abnehmbar und austauschbar. Der Luftschild ist in dem Erwärmungshohlraum
positioniert, um den Konvektionsstrom zu reduzieren, der von der
Probe aufsteigt, wenn die Probe erwärmt wird. Für eine wirksame Funktion muß der Luftschild aus
einem Material hergestellt sein, welches für Mikrowellenstrahlung durchlässig ist,
dennoch aber flüchtige
Bestandteile absorbiert. Diesbezüglich
bedeutet der Begriff „für Mikrowellen
durchlässig" die Fähigkeit,
nur kleine Beträge
von Mikrowellenstrahlung zu absorbieren.
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Erwärmte Substanzen
erzeugen Konvektionsströme
(d.h. Luftströme,
die von einem erwärmten
Material aufsteigen), welche die Genauigkeit von Analysenwaagen
beeinflussen. Die vorliegende Erfindung minimiert Konvektionsströme durch
Anordnen eines Luftschildes über einer
Probe, die auf einer Analysenwaage angeordnet ist. Der Luftschild bremst
die Konvektionsströme
durch Kondensieren der flüchtigen
Bestandteile, die von der erwärmten Probe
emittiert werden, auf der Oberfläche
des Luftschildes ganz nahe an der erwärmten Probe (d.h. die erste
ebene Oberfläche
des Luftschildes). Der Luftschild, der mindestens zum Teil aus einem
Material hergestellt ist, welches für Kondensate absorbierend ist
(d.h. die kondensierten flüchtigen
Bestandteile), transportiert Kondensate durch feuchtigkeitsabsorbierendes
Material durch Kapillareinwirkung zu der Oberfläche des Luftschildes gegenüber der
erwärmten
Probe. Nachdem die Kondensate durch den Luftschild transportiert
wurden, absorbieren sie Mikrowellenstrahlung und verflüchtigen
sich wieder. An dieser Stelle können
die flüchtigen
Bestandteile aus dem Erwärmungshohlraum
entfernt werden.
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Wie
der Fachmann versteht, sind polare Substanzen in der Lage, durch
Mikrowellenstrahlung erwärmt
und verflüchtigt
zu werden. Nach dem Verdampfen werden jedoch polare Substanzen durch die
Strahlung in dem bevorzugten Frequenzbereich von zwischen etwa 900
und 6.000 MHz nicht so beeinflußt,
insbesondere der am meisten bevorzugten Frequenz von etwa 2.450
MHz, wobei die Frequenz durch herkömmliche Magnetronen emittiert
wird. Insbesondere wird die kondensierte Feuchtigkeit aus der Luftschildoberfläche nächst der
erwärmten
Probe (d.h. die erste Oberfläche
des Luftschildes) durch die Luftschildfläche gegenüber der erwärmten Oberfläche (d.h.
die zweite Oberfläche
des Luftschildes) bewegt. An der Oberfläche des Luftschildes gegenüber der
erwärmten
Probe sind die polaren Kondensate wieder gut in der Lage, Mikrowellenstrahlung
zu absorbieren. Infolgedessen werden die Kondensate, welche durch
das absorbierende Sperrmaterial transportiert wurden, von der zweiten
ebenen Oberfläche des
Luftschildes wieder verflüchtigt.
Dies geschieht ohne die Erzeugung von Luftströmen, die sonst das Wägen von
Substanzen auf der Waage beeinträchtigen
würden.
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Der
Luftschild der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber dem
Stand der Technik, denn der Luftschild ist entfernbar an der Innenseite
des Erwärmungshohlraumes
angebracht. Infolgedessen braucht ein Techniker oder Bedienungsmann
eine tragbare Luftsperre nicht mehr zu betätigen, nachdem eine Probe auf
der Waagenplatte angeordnet ist. Statt dessen kann der Techniker
unmittelbar nach der Anordnung der Probe auf der Analysenwaagenplatte
und Befestigung am Erwärmungshohlraum
die Mirkowellenheizung beginnen. Folglich werden durch die vorliegende
Vorrichtung Testverzögerungen
eliminiert, welche dadurch hervorgerufen sind, daß man eine
schwerfällige
portable Luftsperre innerhalb des eingegrenzten Raumes positionieren muß, welche
durch den Erwärmungshohlraum
bestimmt ist.
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Da
außerdem
der Luftschild der vorliegenden Erfindung ein integraler Teil des
Erwärmungshohlraumes
ist, braucht der Luftschild nicht auf dem Hohlraumboden zu ruhen.
Eine Schwachstelle am Stand der Technik besteht darin, daß eine tragbare Luftsperre
notwendigerweise eine Probe derart umgibt, daß sich Kondensate in der Luftsperrenstruktur ansammeln.
Wie der Fachmann weiß,
verlangsamt diese im wesentlichen eingeschlossene Umgebung unter
der Sperre, die reich an flüchtigen
Bestandteilen und Kondensaten ist, den Massentransport der flüchtigen
Bestandteile durch die Luftsperre. Dieses verlangsamte Abziehen
von verflüchtigten
Sorten führt
zu längeren
Trocknungszeiten und damit zeitaufwendigeren Testverfahren. Im Gegensatz
dazu hält
der Luftschild gemäß der vorliegenden
Erfindung die Konvektionsströme
an, ohne die Probe im wesentlichen in einer Sperrstruktur einzuschließen. Die vorliegende
Erfindung kann unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
werden, einer schematischen Schnittansicht der Vorrichtung im weitesten
Sinne. Die Vorrichtung 10 weist einen Erwärmungshohlraum 11,
eine Quelle 12, eine Analysenwaage 13 und einen
Luftschild 14 auf. Die Analysenwaage 13 ist in der
Vorrichtung 10 derart angeordnet, daß mindestens eine Waagenplatte 15 der
Analysenwaage 13 innerhalb des Erwärmungshohlraumes 11 angeordnet ist,
vorzugsweise über
dem Hohlraumboden 16. Vorzugsweise ist die Analysenwaage 13 unter
dem Hohlraumboden 16 angeordnet. Die Waagenplatte 15,
die für
die Halterung der Materialprobe 20 ausgestaltet ist, ist
vorzugsweise eine Waagenunruh (Wagenschaft).
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Strahlungswärme, vorzugsweise
Mikrowellenstrahlung, wird von der Quelle 12 durch einen Strahlungseinlaß 21 in
den Hohlraum 11 geführt.
Wie es sich für
den Fachmann versteht, sind geeignete Reflektoren, Mischeinrichtungen,
Strahlungsabsorber und dergleichen vorzugsweise so vorgesehen, daß sie Mikrowellenenergie
zu dem Probenmaterial 20 hin ausbreiten, wenn dieses auf
der Waagenplatte 15 angeordnet ist. Diese Technologie ist
gut verstanden und wird also hier nicht weiter diskutiert.
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Der
Luftschild 14 weist ferner eine erste Oberfläche 22 ganz
nah an der erwärmten
Probe und eine zweite Oberfläche 23 gegenüber der
erwärmten Probe
auf. Wie zuvor diskutiert, ist der Luftschild 14 für Mikrowellenstrahlung
durchlässig
und dennoch für
Feuchtigkeit und Lösungsmitteldämpfe absorbierend.
Insbesondere muß der
Luftschild 14 in der Lage sein, Kondensate aus Konvektionsströmen, die
sich vom Probenmaterial 20 erheben, zu absorbieren, die Kondensate
von der ersten Oberfläche 22 des
Luftschildes 14 durch den Luftschild 14 zu der
zweiten Oberfläche 23 des
Luftschildes 14 durch Kapillareinwirkung zu transportieren
und danach das Auftreten der Verdampfung der Kondensate an der zweiten ebenen
Oberfläche 23 zu
gestatten. Infolgedessen beschränkt
der Luftschild 14 die Strömung der Niederdruckluft wie
z. B. die durch Konvektionsströme erzeugte.
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Geeignete
für Mikrowellen
durchlässige
Materialien schließen
natürliche
und Kunstfasern ein (z.B. Nylon, Polyester, Zellulose, Acetate,
Acryl, Baumwolle, Wolle, Flachs, Glasfa sern, Teflonfasern und Polypropylenfasern).
Diese Materialarten neigen nicht dazu, abgebaut zu werden, wenn
sie einer Mikrowellenstrahlung unterworfen werden. Außerdem absorbieren
sie Feuchtigkeit und Lösungsmittel.
Die Fasern können
entweder gewebet oder nicht gewebet sein. Gewebte glasfaserige Materialien
stehen gut zur Verfügung
und funktionieren wirksam wie auch nicht gewebetes Füllen und
Mattieren. Ferner ist Bogenmaterial, welches aus diesen Faserarten gebildet
ist, ebenso geeignet (z.B. Papier). Das bevorzugte faserige Material
ist Glasfaser.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Luftschild 14 an einer inneren Decke 24 des
Erwärmungshohlraumes 11 direkt über der
Waagenplatte 15 befestigt, auf welcher die Probe 20 angeordnet
ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Luftschild 14 in der Lage, Mikrowellenenergie auf die
Probe 20, die auf der Waagenplatte 15 angeordnet
ist, zu fokussieren.
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Bei
einer weiteren anderen Ausführungsform weist
die Vorrichtung 10 auch Auslaßmittel auf für das Entfernen
der flüchtigen
Bestandteile aus dem Erwärmungshohlraum 11,
welche von der Probe 20 freigesetzt sind, wenn sie Mikrowellenenergie
absorbiert. Dies wird bevorzugt unter Verwendung eines Auslaßgebläses erreicht,
welches eine Strömung
von Umgebungsluft über
die zweite Oberfläche 23 des Luftschildes 14 führt, um
dadurch Kondensate wieder zu verflüchtigen, welche durch den Luftschild 14 gewandert
sind. Die Luftströmung
kühlt auch
den Luftschild 14 relativ zu dem Konvektionsstrom und der erwärmten Probe 20,
wodurch die Kondensationsrate der verflüchtigen Sorten, die von der
erwärmten Probe 20 an
der ersten Oberfläche 22 aufsteigen,
erhöht
wird. Wenn demgemäß Auslaßmittel 25 in
der Vorrichtung eingebaut sind, dient der Luftschild 14 nicht
nur zu einer wesentlichen Verringerung der Konvektionsströme innerhalb
des Hohlraumes 11, sondern verhindert auch, daß die Auslaßmittel 25 Luft
derart in den Hohlraum 11 hineinblasen, daß die Leistung
der Analysenwaage 13 unterbrochen wird.
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Wie
der Fachmann versteht, kann die Quelle 12 aus zahlreichen
Vorrichtungen für
die Erzeugung von Mikrowellen ausgesucht werden, einschließlich Magnetronen,
Klystronen und verschiedene Halbleitervorrichtungen. Magnetronen
sind die bevorzugte Kraftquelle. Die Quelle 12 kann auch
andere Heizeinrichtungen umfassen, wie z.B. Strahlungswärme oder
UV-Wellen-Erwärmung. In ähnlicher
Weise kann die Vorrichtung 10 Hohleiter 26 aufweisen,
um Mikrowellen aus der Quelle 12 zu dem Erwärmungshohlraum 11 zu
führen.
Zusätzlich
kann die Vorrichtung 10 ferner eine Verarbeitungseinheit 27 in
Verbindung mit der Quelle 12 und der Analysenwaage 13 aufweisen,
um Berechnungen zu erleichtern, z.B. des Feuchtigkeitsgehaltes.
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2 veranschaulicht
die bevorzugte Ausführungsform
des Luftschildes 14, bei welcher der Luftschild 14 einen
gitterartigen Rahmen 30 hat. Der Rahmen 30 ist
aus einem Material hergestellt, welches für Mirkowellenstrahlen durchlässig ist,
ist aber in wirksamer Weise für
Feuchtigkeit undurchlässig. Vorzugsweise
ist der Rahmen 30 aus Kunststoff, Keramik oder Glas hergestellt.
Obwohl die Gitter, welche durch den Rahmen oder das Gestell 30 gebildet sind,
nicht eine besondere Gestalt oder Größe haben müssen, sind doch Gitter mit
einem Durchmesser von zwischen etwa 0,25 und 3 Zoll bevorzugt. Der Fachmann
weiß jedoch,
daß die
Größe der Gitteröffnungen
stark von der Kapazität
des Erwärmungshohlraumes 11 abhängt. Bei
bevorzugten Ausführungsformen
hat der Luftschild 14 auch einen bogenförmigen, flächigen Aufbau bzw. Struktur.
Dieser neigt dazu, Mikrowellenenergie zu der Waagenplatte 15 hin
zu fokussieren und spezieller auf die Probe 20.
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Wie
oben diskutiert wurde, muß der
Luftschild 14, damit er wirksam arbeitet, in der Lage sein, von
der Probe 20, wenn sie trocknet, verflüchtigte Sorten zu absorbieren.
Demgemäß sind die
Gitteröffnungen
mit Feldern bzw. Belägen
oder Auffüllungen 31 bestückt, die
für Mikrowellenstrahlung
durchlässig sind
und flüchtige
Sorten absorbieren, die auf der ersten ebenen oder flächigen Oberfläche 22 des
Luftschildes 14 kondensieren. Für Mikrowellen durchlässige, feuchtigkeitsabsorbierende
Beläge 31 sind
vorzugsweise aus Glasfasern hergestellt. Um einen ausreichenden
Massentransport der kondensierten flüchtigen Bestandteile sicherzustellen,
sind die für Mikrowellen
durchlässigen,
feuchtigkeitsabsorbierenden Beläge
bzw. Felder 31 vorzugsweise weniger als 1 mm dick.
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3 veranschaulicht
eine erwartete kommerzielle Ausführungsform
der Vorrichtung 10. Hier ist der Erwärmungshohlraum 11 teilweise
durch einen angelenkten Deckel 40 gebildet, der in der
Lage ist, über
der Waagenplatte 15 einen Abschluß vorzusehen, welcher hier
als Waagenunruh gezeigt ist. Es versteht sich aus 3,
daß nach
dem Schließen des
angelenkten Deckels 40 der Mikrowellenhohlraum 11 sicher
gebildet ist. Es sei auch bemerkt, daß diese kommerzielle Ausführungsform
eine grabenartige Strahlungsrinne, Vertiefung oder Strahlungsgrube 41 einschließt, die
in den Hohlraumboden 16 eingearbeitet ist, die flächige Arbeitsoberfläche der
Vorrichtung. Die Grube 41 funktioniert wie eine Mirkowellendrossel,
um zu verhindern, daß Mikrowellenenergie
von der Vorrichtung 10 entweicht, wenn Mikrowellenenergie
in den Hohlraum 11 eingeführt wird. Bei einer anderen
kommerziellen Ausführungsform
kann der Mikrowellenhohlraum einen heizbaren Hohlraumboden aufweisen,
der so ausgestaltet ist, daß er
die Temperatur der Umgebungsluft in dem Mikrowellenhohlraum steuert
und dadurch ferner die Kondensation in dem Mikrowellenhohlraum verringert.
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Bei
einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum genauen
Messen des Probengewichtes, während
die Probe in einem Hohlraum erwärmt
wird, indem der ungünstige
Einfluß von Konvektionsströmen verringert
wird. Das Verfahren weist anfänglich
die Schritte auf, eine Probe in einem Hohlraum anzuordnen mit der
Fähigkeit,
die Übertragung
von Mikrowellen zu beschränken,
das Gewicht der Probe unter Verwendung einer Analysenwaage zu messen
und Mikrowellenenergie in den Hohlraum einzuführen, um die Probe zu erwärmen. Das
Verfahren weist vorzugsweise einen oder mehrere der folgenden Schritte
auf: Messen eines Anfangsgewichtes der Probe vor dem Einführen von
Mikrowellenenergie in den Hohlraum, kontinuierliches Messen des Gewichtes
der Probe, wenn die Mikrowellenenergie in den Hohlraum eingeführt wird,
oder Beenden des Einführens
von Mikrowellenenergie, wenn das gemessene Gewicht der Probe über der
Zeit anzeigt, daß die
Probe trocken ist.
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Wie
sich für
den Fachmann versteht, werden flüchtige
Sorten bzw. Bestandteile, wenn die Probe erwärmt wird, von der Probe freigesetzt.
Diese flüchtigen
Bestandteile steigen von der Probe mittels eines Konvektionsstromes
auf, bis der Konvektionsstrom von dem Luftschild abgefangen wird.
Spezieller werden die flüchtigen
Bestandteile an einer ersten flächigen
Oberfläche
des Luftschildes unter Abgabe von Kondensaten kondensiert. Die Kondensate
werden daraufhin durch ein kondensatabsorbierendes Material des
Luftschildes transportiert (z.B. durch Kapillareinwirkung verteilt)
und zwar zu einer zweiten Oberfläche
des Luftschildes. Eine kontinuierliche Luftströmung wird über die zweite Oberfläche des Luftschildes
geführt,
um die Kondensate von der zweiten Oberfläche des Luftschildes zu verdampfen und
danach die wiederverflüchtigten
Kondensate von dem Erwärmungshohlraum
auszublasen. Dieser kontinuierliche Luftstrom hat die zusätzliche
Wirkung des Kühlens
des Luftschildes, wodurch die Kondensation der flüchtigen
Bestandteile an der ersten Oberfläche des Luftschildes weiter
unterstützt
wird.
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Wenn
der Luftschild in die innere Decke des angelenkten Vorrichtungsdeckels
eingebaut ist, weist gemäß Darstellung
in 3 das Verfahren ferner den Schritt des Schließens des
angelenkten Deckels des Hohlraumes auf. Bei dieser Ausführungsform
positioniert das Schließen
des angelenkten Deckels den Luftschild direkt über die Waagenplatte und die
Probe.
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Schließlich kann
das Verfahren ferner den Schritt des Positionierens des Luftschildes
in dem Hohlraum aufweisen, um Mikrowellenenergie auf die in dem
Hohlraum angeordnete Probe zu fokussieren. Bei einer bevorzugten
Vorrichtung ist der Luftschild in die Hohlraumstruktur derart eingebaut,
daß eine
einfache Befestigung des Hohlraumes (d.h. Schließen des angelenkten Deckels,
um das Entweichen von Mikrowellenstrahlung aus der Vorrichtung zu
verhindern) vor dem Aufbringen von Mikrowellenenergie dies gewährleistet.
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Die
hier beschriebenen Merkmale und Vorteile werden ferner durch Einbau
der Elemente gefördert,
die in der anhängigen
und zugehörigen
Anmeldung Nr. 09/398129 (Microwave Volatiles Analyzer with High
Efficiency Cavity) und Nr. 09/398130 (Method for Correcting Weight
Measurement Errors During Microwave Heating) offenbart sind, die
hier durch Bezugnahme zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht werden.
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In
den Zeichnungen und der Beschreibung sind typische Ausführungsformen
der Erfindung offenbart worden. Spezielle Begriffe wurden nur in
einem allgemeinen und beschreibenden Sinne verwendet und bezwecken
nicht eine Beschränkung. Der
Umfang der Erfindung ergibt sich aus den folgenden Ansprüchen.