微波技术的机械原理主要涉及电磁波与物质的相互作用,以下是具体原理的总结:
微波加热原理
微波是频率在300MHz至300GHz之间的电磁波,其方向和大小随时间作周期性变化。
微波与物料直接作用,将超高频电磁波转化为热能的过程即为微波加热过程。
水是强烈吸收微波的物质,物料中的水分子是极性分子,在微波作用下,其极性取向随着外电磁场的变化而变化,915MHz的微波可使水分子每秒运动18.3亿次,致使分子急剧磨擦、碰撞,使物料产生热化和膨化等一系列过程而达到微波加热目的。
微波杀菌机理
微波杀菌是微波的热效应和生物效应共同作用的结果。
微波对细菌的热效应是使蛋白质变性,使细菌失去营养、繁殖和生存的条件而死亡。
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,细菌结构功能紊乱,生长发育受到抑制而死亡。
足够强的微波场可以导致氢键松驰、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。
微波技术的止痛作用
微波技术具有直接止痛作用和间接止痛作用。
直接止痛作用:微波技术可以通过干扰疼痛冲动达到减轻或消除疼痛的效果,并且对感觉神经有直接的止痛作用,可以缓解疼痛。此外,微波技术可以增高皮表温度,从而减少体表与体内的温度差,使感觉过敏减弱,因此具有降低痛觉的作用。
间接止痛作用:微波技术可以促进血液循环,改善局部供氧,松弛痉挛的肌肉,从而缓解疼痛。微波技术可以改善血液循环,减轻局部水肿和组织张力,清除可能导致疼痛的化学物质,如组胺、5-羟色胺、激肽、缓激肽等。还可以纠正酸碱失衡,从而有利于止痛。
微波灭菌机的工作原理
微波灭菌机利用微波的能量破坏微生物的结构,从而达到杀菌消毒的目的。
微波是一种高频电磁波,能够穿透绝缘材料,深入到物料内部。
在微波的作用下,物料内部的极性分子会快速旋转,产生摩擦和碰撞,从而使物料温度升高。
由于微生物都是极性分子,它们在微波的作用下也会产生类似的行为,从而导致微生物的细胞壁和细胞膜受到破坏,细胞内的物质流出,最终导致微生物死亡。
微波灭菌机还利用了微波的特性,在杀菌过程中不会产生高温和高压,因此不会对物料本身产生任何影响。
微波加热技术的特点
微波加热技术是依靠以每秒几亿次速度进行周期变化的微波穿透物料内,与物料的极性分子相互作用。
物料中的极性分子(比如水分子)吸收微波后,改变其原有的分子结构亦以同样的速度作电场极性运动,致使彼此间频繁碰撞而产生大量的摩擦热。
从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温,相继产生热化、膨化和发生水分蒸发,达到加热干燥的目的。
微波治疗仪的原理
微波治疗仪利用微波对生物的热效应和非热效应,对人体组织的热效应可以直达病灶部位促进血液循环、水肿吸收和新肉芽生长。
微波治疗可以对病变组织进行止血、凝固、消炎、改善局部组织血液循环等,达到治疗疾病的作用。
这些原理共同构成了微波技术在工业、医疗等领域的应用基础,通过利用微波与物质的相互作用,实现加热、杀菌、止痛等多种效果。