[发明专利]微波半导体自激振荡化学反应器及其方法

权利要求书

1.一种微波半导体自激振荡化学反应器，其特征在于：包括依次设置并通过微波电缆形成封闭环路的微波功率放大器(1)、微波腔体(2)、移相器(4)、电调衰减器(5)；

微波腔体(2)内部用于放置物料并使微波作用于物料；所述微波腔体包括：微波腔主体(8)、微波腔主体(8)顶端的微波腔上盖(9)、微波腔主体(8)底部的微波腔下盖(10)，所述微波腔下盖(10)和微波腔主体(8)活动连接，微波腔下盖(10)与机械升降装置(3)的活动部件固定连接；第一耦合环(14)、第二耦合环(15)分别由微波同轴电缆的内导体引出至微波腔主体(8)内部；

所述微波功率放大器(1)用于在通电后产生初始噪声信号和放大微波腔内谐振微波信号并向微波腔体内发送微波；所述机械升降装置(3)安装在微波腔体(2)下方，用于调节微波腔下盖(10)在微波腔主体(8)内部的位置，从而调节微波腔体(2)的大小和微波腔体(2)的谐振频率；所述移相器(4)与微波腔体(2)连接，用于将从微波腔中耦合出的微波信号进行移相；所述电调衰减器(5)与移相器(4)连接，用于在温度处理器的自动控制下对通过移相器后的微波信号进行衰减。

2.根据权利要求1所述的微波半导体自激振荡化学反应器，其特征在于：所述第一耦合环(14)、第二耦合环(15)分别由通过第一馈电压片(11)、第二馈电压片(12)的微波同轴电缆的内导体引出至微波腔主体(8)内部。

3.根据权利要求1所述的微波半导体自激振荡化学反应器，其特征在于：微波腔体(2)外部设有温度采集仪(6)，温度采集仪(6)通过温度处理器(7)与电调衰减器(5)连接；所述温度采集仪(6)用于采集微波腔内被加热物料的温度并将温度数据传送至温度处理器(7)，温度处理器(7)用于对物料进行恒定温度加热。

4.根据权利要求1所述的微波半导体自激振荡化学反应器，其特征在于：所述机械升降装置(3)安装并固定于支撑座的底板(13)上，机械升降装置(3)包括升降柱(20)，升降柱(20)插入微波腔下盖(10)下表面并紧固。

5.根据权利要求1所述的微波半导体自激振荡化学反应器，其特征在于：所述微波腔主体(8)为中空的圆柱体；所述微波腔上盖(9)呈圆形，其直径与微波腔主体(8)的外直径相同，微波腔上盖(9)位于微波腔主体(8)上方并与微波腔主体(8)通过连接紧固；所述微波腔下盖(10)呈圆形，其直径比微波腔主体(8)的内直径小，且微波腔下盖(10)下表面中心设有用以与机械升降装置(3)的活动部分顶端连接的圆筒结构。

6.根据权利要求1所述的微波半导体自激振荡化学反应器，其特征在于：微波腔下盖10的侧壁设有沿圆周周向分布的半圆凹槽(21)，半圆凹槽(21)内设有环形胶圈，环形胶圈用于将微波腔下盖(10)紧固于微波腔主体内、隔离微波腔主体壁上的电流。

7.根据权利要求2所述的微波半导体自激振荡化学反应器，其特征在于：所述第一馈电压片(11)、第二馈电压片(12)均为T形压片，T形压片包括水平部(16)和竖直部(17)，水平部(16)两侧设有螺纹通孔，竖直部(17)为开有纵向槽(18)的锥形，第一馈电压片(11)和第二馈电压片(12)对称嵌入微波腔主体(8)的两侧。

8.根据权利要求1所述的微波半导体自激振荡化学反应器，其特征在于：所述微波腔上盖(9)设有3个截止波导通孔(19)，其中一个截止波导通孔(19)设置于微波腔上盖的中心，另外两个截止波导通孔关于中心的截止波导通孔对称设置。

9.权利要求1至8任意一项所述微波半导体自激振荡化学反应器加热和催化物料反应的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)首先对所述微波功率放大器通电，微波功率放大器输出初始噪声信号并通过微波电缆馈入所述微波腔体中；(2)馈入所述微波腔体中的微波信号在腔体的谐振频率处产生自激振荡，并由谐振频率的微波加热和催化放入微波腔中的物料；(3)耦合环耦合出谐振频率的微波，并通过微波电缆传输到移相器中；(4)移相器将微波信号的相位调整之后传送至电调衰减器；(5)采集微波腔内物料的温度并将温度数据传送至温度处理器中，在温度处理器的控制下调节电调衰减器的衰减量；(6)衰减后的微波信号通过微波电缆反馈到所述微波功率放大器输入端；(7)所述微波功率放大器将反馈到其输入端的微波信号放大并再次馈入所述微波腔体中；(8)步骤(2)～(7)循环进行，直至整个系统工作在恒定状态下，即工作频率和加热温度均恒定；上述步骤(2)中腔体的谐振频率会因在腔体中放入物料或者改变腔体高度而改变，该微波半导体自激振荡化学反应器稳定工作后的频率即为腔体的谐振频率。