微波的相关知识
一、微波的产生
微波能通常由直流电或50Hz交流电通过一特殊的器件来获得。

可以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，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。

二、微波的热效应
微波对生物体的热效应是指由微波引起的生物组织或系统受热
而对生物体产生的生理影响.热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热；体内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量；一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加.如果生物体组织吸收的微波能量较少，它可借助自身的热调节系统通过血循环将吸收的微波能量（热量）散发至全身或体外.如果微波功率很强，生物组织吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量，则引起该部位体温升高.局部组织温度升高将产生一系列生理反应，如使局部血管扩张，并通过热调节系统使血循环加速，组织代谢增强，白细胞吞噬作用增强，促进病理产物的吸收和消散等. 化学效应等.在微波电磁场的作用下，生物体内的一些分子将会产生变形和振动，使细胞膜功能受到影响，使细胞膜内外液体的电状况发生变化，引起生物作用的改变，进而可影响中枢神经系统等.微波干扰生物电（如心电、脑电、肌
电、神经传导电位、细胞活动膜电位等）的节律，会导致心脏活动、脑神经活动及内分泌活动等一系列障碍.对微波的非热效应，人们还了解的不很多.当生物体受强功率微波照射时，热效应是主要的（一般认为，功率密度在在10mW cm2者多产生微热效应.且频率越高产生热效应的阈强度越低）；长期的低功率密度（1 m W/ cm2以下）微波辐射主要引起非热效应.
三、微波加热的原理
微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。

它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。

造成分子的运动秀相互摩擦效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。

四、微波杀菌的机理
微波杀菌是利用了电磁场的热效应和生物效应的共同作用的结
果。

微波对细菌的热效应是使蛋白质变化，使细菌失去营养，繁殖和生存的条件而死亡。

微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细胞结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。

此外，微波能使细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸［RNA］和脱氧核糖核酸［DNA］,是由若干氢键松弛，断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变甚至断裂。

五、微波萃取的原理
利用微波能来提高萃取率的一种最新发展起来的新技术。

它的原理是在微波场中，吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中；微波萃取具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。

目前，除主要用于环境样品预处理外，还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域。

在国内，微波萃取技术用于中草药提取这方面的研究报道还比较少。

微波萃取的机理可从以下3个方面来分析：①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。

由于吸收了微波能，细胞内部的温度将迅速上升，从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力，结果细胞破裂，其内的有效成分自由流出，并在较低的温度下溶解于萃取介质中。

通过进一步的过滤和分离，即可获得所需的萃取物。

②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。

例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。

此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力，或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使萃取速率提高数倍，并能降低萃取温度，最大限度地保证萃取物的质量。

③由于微波的频率与分子转动的频率相关连，因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起
分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24. 5亿次/ s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和
粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。

在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。