PL180524B1

PL180524B1 - Method of supplying microwave energy to a multiple-head sample mineraliser and multiple-head microwave sample mineraliser

Info

Publication number: PL180524B1
Application number: PL31290396A
Authority: PL
Inventors: Ryszard Parosa; Edward Reszke
Original assignee: Ryszard Parosa; Edward Reszke
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 2001-02-28
Also published as: PL312903A1

Abstract

Mikrofalowy mineralizator próbek zawierający generator mikrofal oraz cylindryczny rezonator, na którym osadzone są głowice mineralizatora w ten sposób, że anteny lub naczynia dielektryczne z minerali- zowanymi próbkami przynależne każdej z głowic są zanurzone wewnątrz cylindrycznego rezonatora, znamienny tym, że cylindryczny rezonator (1) jest osadzony bezpośrednio i współosiowo namagnetronie (2), zaś poszczególne głowice (G1-G5) mineralizatora są osadzone na cylindrycznym rezonatorze (1) wzdłuż okręgu oddalonego od pionowej osi (O) wspólnej dla rezonatora (1) i magnetronu (2) o promień (R) większy niż połowa długości fali (λ) magnetronu.Microwave sample mineralizer containing a microwave generator and a cylindrical resonator on which the mineralizer heads are mounted in such a way that the antennas or dielectric vessels with mineralized samples belonging to each of the heads are immersed inside the cylindrical resonator, characterized in that the cylindrical resonator (1) is directly and coaxially on the magnetron (2), and the individual heads (G1-G5) of the mineralizer are mounted on the cylindrical resonator (1) along a circle distant from the vertical axis (O) common to the resonator (1) and the magnetron (2) by the radius (R ) greater than half the wavelength (λ) of the magnetron.

Description

Przedmiotem wynalazku jest mikrofalowy mineralizator próbek przeznaczony do mineralizacji wielu próbek w wielu głowicach w warunkach zachowania równego podziału mocy mikrofalowej między poszczególne głowice mineralizatora, w których próbki są umieszczone w naczyniach reakcyjnych otwartych lub zamkniętych, a w których proces mineralizacji próbki przebiega pod ciśnieniem normalnym lub pod wysokim ciśnieniem.The subject of the invention is a microwave sample mineralizer intended for the mineralization of many samples in many heads under conditions of equal distribution of the microwave power between individual mineralizer heads, in which the samples are placed in open or closed reaction vessels, and in which the sample mineralization process takes place under normal or high pressure. pressure.

Znane i stosowane są mikrofalowe mineralizatory próbek analitycznych wykorzystujące falowód prostokątny z podstawowym rodzajem pola lub też falowód prostokątny połączony jako prosty dzielnik mocy. W takich mineralizatorach maksymalna ilość stanowisk o równym sprzężeniu z polem elektromagnetycznym jest równa dwa. Znanym jest wielostanowiskowy mikrofalowy mineralizator próbek, w którym jednomodowy rezonator cylindryczny z rodzajem pola TE111 jest połączony z magnetronem poprzez falowód prostokątny. W mineralizatorze takim próbki umieszczone w dielektrycznych naczyniach zanurza się we wnętrzu rezonatora. Z uwagi na osiową asymetrię pola rodzaju TE111 równe sprzężenie jest możliwe dla co najwyżej czterech próbek analitycznych. Mankamentem tego rozwiązania jest potrzeba stosowania falowodu prostokątnego jako transformatora rodzaju pola i impedancji.Microwave digesters of analytical samples are known and used, using a rectangular waveguide with the basic type of field or a rectangular waveguide connected as a simple power divider. In such mineralizers, the maximum number of stations with equal coupling with the electromagnetic field is equal to two. A multi-station microwave sample mineralizer is known, in which a TE111 single-mode cylindrical resonator is connected to a magnetron via a rectangular waveguide. In such a mineralizer, the samples placed in dielectric vessels are immersed inside the resonator. Due to the axial asymmetry of the TE111 type field, equal coupling is possible for up to four analytical samples. A drawback of this solution is the need to use a rectangular waveguide as a field type and impedance transformer.

Mikrofalowy mineralizator próbek według wynalazku, zawierający generator mikrofal oraz cylindryczny rezonator, na którym są osadzone głowice mineralizatora w ten sposób, że anteny lub naczynia dielektryczne z mineralizowaną próbką każdej z głowic są zanurzone wewnątrz cylindrycznego rezonatora charakteryzuje się tym, że cylindryczny rezonator jest osadzony bezpośrednio i współosiowo na magnetronie, zaś poszczególne głowice mineralizatora są osadzone na cylindrycznym rezonatorze, wzdłuż okręgu oddalonego od pionowej osi rezonatora o promień większy niż połowa długości fali magnetronu.A microwave sample mineralizer according to the invention, comprising a microwave generator and a cylindrical resonator on which the mineralizer heads are mounted such that the antennas or dielectric vessels with the mineralized sample of each of the heads are immersed inside the cylindrical resonator, characterized in that the cylindrical resonator is mounted directly and coaxially on the magnetron, and the individual mineralizer heads are mounted on a cylindrical resonator along a circle spaced from the vertical axis of the resonator by a radius greater than half the wavelength of the magnetron.

Rozwiązanie według wynalazku dzięki niekonwencjonalnemu i nie znanemu dotychczas usytuowaniu magnetronu w osi rezonatora umożliwia dostarczenie równomiernej ilości energii mikrofalowej do takiej ilości głowic, których liczba jest ograniczona jedynie relacją średnicy głowic do średnicy rezonatora oraz dysponowaną mocą magnetronu. Niezależnie od możliwości tworzenia wielogłowicowych mineralizatorów, rozwiązanie według wynalazku eliminuje falowód upraszcza budowę mineralizatora, redukuje koszty jego wytworzenia, podwyższając jego jakość i niezawodność.The solution according to the invention, thanks to the unconventional and hitherto unknown location of the magnetron in the axis of the resonator, enables the supply of an even amount of microwave energy to such a number of heads, the number of which is limited only by the ratio of the head diameter to the resonator diameter and the available magnetron power. Regardless of the possibility of creating multi-head mineralizers, the solution according to the invention eliminates the waveguide, simplifies the structure of the mineralizer, reduces the costs of its production, increasing its quality and reliability.

Wynalazek w przykładzie wykonania jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju poprzecznym schematycznie ujęty widok wielogłowicowego mineralizatora próbek z zaznaczeniem linią przerywaną rozkładu pola TM030, zaś fig. 2 przedstawia mineralizator w widoku aksonometrycznym, z zaznaczeniem płaszczyzn przekroju przedstawionego na fig. 1.The invention is reproduced in an exemplary embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a schematic cross-sectional view of a multi-head sample mineralizer with the field distribution TM030 marked by a broken line, and Fig. 2 shows the mineralizer in an axonometric view with the planes of the section shown in Fig. 1.

Mikrofalowy mineralizator próbek ma cylindryczny rezonator 1 osadzony bezpośrednio i współosiowo na magnetronie 2. Magnetron 2 jest sprzężony z rezonatorem 1 za pomocą antenki 3The microwave sample mineralizer has a cylindrical resonator 1 mounted directly and coaxially on the magnetron 2. The magnetron 2 is coupled to the resonator 1 by an antenna 3

180 524 osadzonej współosiowo z pionową osią O wspólną dla rezonatora 1 i magnetronu 2, przy czym antenka 3 jest wpuszczona do wnętrza rezonatora 1. Na rezonatorze 1, w równych odstępach, na okręgu o promieniu R większym od połowy długości fali λ magnetronu są osadzone poszczególne głowice G,-G₅ mineralizatora. Każda z głowic G_rG₅ jest sprzężona z rezonatorem 1 za pomocą przynależnej jej sprzęgającej antenki A_rA5. Na rysunku (fig. 1) linią przerywaną zaznaczono rozkład pola TM030. Promień cylindrycznego rezonatora 1 wynosi około 3/4 λ. Energia mikrofalowa generowana przez magnetron 2 za pomocą antenki 3 pobudza rezonator 1 polem TM030. Antenki Aj^ sprzęgające głowice G_rG_s są usytuowane w obszarze, gdzie pole elektryczne jest największe i takie same, a zatem odbierana jest taka sama moc przez każdą z głowic G1-G5. Dzięki zjawisku rezonansu pola elektromegnetycznego wewnątrz rezonatora 1 w przypadku nie pochłonięcia energii mikrofalowej w którejkolwiek z głowic G_i-G5, energia mikrofalowa odbita w tej głowicy wraca do rezonatora 1. Powoduje to wzrost natężenia pola w rezonatorze 1, ale wielkość tego podwyższonego natężenia pola w miejscach położenia wszystkich sprzęgających antenek A1-A5 jest taka sama. Dzięki temu układ zapewnia równomierny rozdział energii generowanej przez magnetron 2 do reakcyjnych głowic Gj-Gj.180 524 mounted coaxially with the vertical axis O common to the resonator 1 and the magnetron 2, the antenna 3 being recessed inside the resonator 1. On the resonator 1, at equal intervals, on a circle with a radius R greater than half the wavelength λ of the magnetron are mounted G, -G ₅ heads of mineralizer. Each of the heads G _r G ₅ is coupled to the resonator 1 by means of an associated antenna coupling A _r A5. In the drawing (Fig. 1) the distribution of the field TM030 is marked with a dashed line. The radius of the cylindrical resonator 1 is approximately 3/4 λ. The microwave energy generated by the magnetron 2 by means of the antenna 3 excites the resonator 1 with the field TM030. Antenna coupling heads Aj ^ G _r G _s are arranged in the region where the electric field is the greatest and the same, and thus the received power is the same for each of the heads G1-G5. Due to the resonance of the electromagnetic field inside the resonator 1, if the microwave energy is not absorbed in any of the heads G _and -G5, the microwave energy reflected in this head returns to the resonator 1. This causes an increase in the field strength in resonator 1, but the magnitude of this increased field strength in positions of all interconnecting antennas A1-A5 is the same. Thanks to this, the system ensures an even distribution of the energy generated by the magnetron 2 to the reaction heads Gj-Gj.

180 524180 524

Fig.2Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation 60 copies Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

Microwave sample mineralizer containing a microwave generator and a cylindrical resonator on which the mineralizer heads are mounted in such a way that the antennas or dielectric vessels with mineralized samples belonging to each of the heads are immersed inside the cylindrical resonator, characterized in that the cylindrical resonator (1) is mounted directly and coaxially on the magnetron (2), while the individual heads (G1-G5) of the mineralizer are mounted on the cylindrical resonator (1) along a circle distant from the vertical axis (O) common to the resonator (1) and the magnetron (2) by the radius (R) greater than half the wavelength (λ) of the magnetron.

* * *