Wechselwirkungen Mikrowellenstrahlung mit Materialien
Inhaltsverzeichnis
Mikrowellenstrahlung als elektromagnetische Welle kann mit Materialien auf drei verschiedene Arten wechselwirken:
Reflexion
Mikrowellenstrahlung wird an der Materialoberfläche reflektiert und keine Energie wird vom Material aufgenommen. Zu solchen Materialien zählen unter anderem Metalle. Aufgrund dieser reflektierenden Eigenschaften bestehen Mikrowellenöfen aus Edelstahl. Neben dem Material ist dabei auch das Ofendesign entscheidend. Um das Risiko eines inhomogenen Mikrowellenfeldes zu reduzieren sind runde Öfen von Vorteil.
Absorption
Reagenzien und Proben die die Mikrowellenstrahlung absorbieren führen zu einem raschen Temperaturanstieg. In diesem Fall weisen unterschiedliche Säuren und Probenmaterialien, wie in 3.1 beschrieben, unterschiedliche Eigenschaften auf. Aufgrund des schnellen Erhitzens und dem Risiko von exothermen Reaktionen ist die Überwachung der Parameter Druck und Temperatur mit modernen Sensoren ein Muss. Dabei müssen die Sensoren abgeschirmt sein und dürfen nicht selber vom Mikrowellenfeld beeinflusst werden. Ebenso ist es notwendig, dass die Proben nicht durch die Sensoren kontaminiert werden und die Sensoren korrosionsbeständig gegenüber den verwendeten Reagenzien sind. Um eine vollständige Reaktionskontrolle ohne Zeitversatz zu ermöglichen, haben sich berührungslose optische Sensoren etabliert.
Transmission
Bestimmte Materialien sind durchlässig für Mikrowellenstrahlung. Dadurch wird eine direkte und verzögerungsfreie Erhitzung der Proben-Säuremischung erreicht . In der Praxis sind TFM™-PTFE, und Quarz die Materialien der Wahl. Aufgrund seiner Chemikalienbeständigkeit, auch gegenüber Säuren wie HF, eignen sich Fluorpolymere (TFM™-PTFE, PFA) besonders für die Herstellung von Aufschlussgefäßen. Daneben weisen Fluorpolymere isolierende Eigenschaften auf. Das Material wird nur indirekt über die Probe erhitzt, wodurch Materialstress minimiert wird. Kunststoffe wie z.B. PEEK sind nur bedingt mikrowellentransparent und eignen sich daher weniger.
