微波合成应用知识
微波技术
4-8
5
1218
2
1827
1.25
80100
0.3
•C~K 为早期的微波通信频段，80’s 后较少 •W(3mm) 实际上是卫星通信的主流频段 广播电视、通信频率相对较低： KHz~ 3G 在实验中使用厘米波中的X波段， 其标称波长为3.2cm，中心频率为9375MHz。
国际上对各微波频段用途的规定
2.频率极高，穿透性强
由于微波既能穿透电离层 (低频电磁波不行) 也能穿透 尘埃、云、雾 (光波不行)， 因此，微波就成了卫星通讯、 空间通讯和射电天文研究的 重要手段。 可以容易穿入介质内部： 如微波加热——食品发热
近代物理实验专题讲座 2003.8
3. 频带宽，信息性好
可用频带很宽 (数百兆甚至上千兆赫兹)，是低频 无线电波无法比拟的。因此，微波在通讯领域内得 到了广泛的应用。 微波通讯系统的工作频带宽、信息容量大、机动 性好，特别适合于卫星通讯，宇航通讯和移动通讯 等，因而在现代通讯系统中占有相当重要的地位。
λ(m)
广播 电视 微波 红外可见光 紫外
无 线 电 波 光 波
波长处于光波和无线电波之间
近代物理实验专题讲座 2003.8
微波频段的划分： 分米波, 厘米波，毫米波和亚毫米波
常用波段代号
波段代号 频率范围 （GHz） 标称波长 (cm) L S C X 8-12 3 Ku K W
1-2 2-4
微 波 技
术
山东师范大学物理实验中心
一、微波基础知识
按照国际电工委员会（IEC）的定义，微波 （Microwaves）是：
“波长足够短，以致在发射和接收中能实际 应用波导和谐振腔技术的电磁波”
微波是指：波长为１m至0.１mm,频率在 300MHz-3000GHz之间的电磁波或无线电波。
微波技术原理及其在化学化工领域的应用
HUNAN UNIVERSITY题目：微波技术原理及其在化学化工领域的应用微波技术原理及其在化学化工领域的应用摘要：本文介绍了微波技术原理以及其发展背景，并针对微波技术在化学化工领域的应用概况进行了总结和介绍，也提出了应用中的问题以及展望。
关键词：微波技术，化学，化工1.引言微波是一种波长很短的电磁波，其频率介于300 MHz-300 GHz，波长介于1 mm-1 m之间。
因其波长介于远红外线和短波之间，故称之为微波。
微波具有的特点为高频性、波动性、热特性和非热特性[1]。
随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。
近年来，微波以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到广泛关注，并逐渐成为一种新型能源得到越来越广泛的应用[2]。
2.微波技术的发展微波技术兴起于20世纪30年代，在电视、广播、通讯等相关技术领域中得到了广泛的应用。
经过长期发展后，美国于 1945 年率先发现了微波的又一特性，即热效应，并创新性的将其作为一种非通讯能源开始应用于工业、农业以及相关科学研究中。
微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。
早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。
但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，实验未能取得实质性的进展[3]。
1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。
美国电话电报公司的George C. Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L Barrow 完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[4]。
20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在实际应用中得到认可。
化工合成相关知识点总结
化工合成相关知识点总结一、化工合成的基本原理化工合成是指利用化学反应将原料转化为有用产品的过程。
化工合成的基本原理是根据化学反应原理，通过改变原料的结构和组成，实现有机化合物的合成。
化工合成通常包括基础有机合成、功能有机合成、材料有机合成等多个方面。
基础有机合成是指使用一些基本的有机化合物进行反应，以得到更加复杂的有机化合物。
功能有机合成是指针对特定的化学活性基团进行反应，从而制备特定功能的化合物。
材料有机合成是指通过有机合成的方法制备新材料，如聚合物、纳米材料等。
化工合成的基本原理包括反应动力学、热力学、催化等方面。
反应动力学研究了化学反应的速率和机理，以及如何控制反应的速率。
热力学是研究化学反应在不同条件下的平衡态和热力学性质，如焓、熵、自由能等。
催化是指通过引入催化剂来促进反应的进行或提高反应速率的过程。
催化剂有助于控制反应的选择性和收率，提高产品质量，节约能源和原料等好处。
化工合成的基本原理是理解和掌握化学反应的基本规律，合理设计反应条件和反应路线，以促进化工合成过程的进行，并提高产品的质量和产率。
二、反应路线设计反应路线设计是化工合成的重要环节，它直接影响着产品的性能和产率。
反应路线设计包括选择适当的反应类型和反应条件，合理设计化学合成的步骤和中间体，以及考虑反应路径的可行性和经济性等方面。
在反应路线设计中，首先需要选择合适的反应类型和条件。
根据反应类型的不同，可以选择加成反应、消除反应、取代反应、缩合反应等不同类型的反应。
在选择反应条件时，需要考虑反应物质的性质、反应温度和压力、溶剂的选择、催化剂的应用等因素，以保证反应的正常进行。
其次，在反应路线设计中，需要合理设计化学合成的步骤和中间体。
有些有机化合物的合成需要通过多步反应来完成，因此需要设计合理的反应步骤，并选择合适的中间体。
中间体的选择和设计对于合成产品的收率和选择性有重要影响。
最后，在反应路线设计中，需要考虑反应路径的可行性和经济性。
羟基频呐酮视黄酸酯的合成以及工艺优化研究文献综述
羟基频呐酮视黄酸酯的合成以及工艺优化研究文献综述【综述】羟基频呐酮视黄酸酯的合成以及工艺优化研究【引言】羟基频呐酮视黄酸酯（以下简称RA）是一种重要的化合物，在医药领域具有广泛的应用价值。
其独特的结构和生物活性使其成为研究的热点。
本文将综述羟基频呐酮视黄酸酯的合成方法以及工艺优化的相关研究文献，旨在为进一步的研究和工艺改进提供参考。
一、羟基频呐酮视黄酸酯的合成方法1. 羟基频呐酮视黄酸酯的化学合成方法多种多样。
根据反应类型的不同，可以分为以下几类：1.1 酰基化法：通过与酰化试剂反应，将频呐酮与羟基频呐酮酸酯形成羟基频呐酮视黄酸酯。
1.2 缩合反应法：通过缩合反应，将频呐酮与视黄酸酯连接，生成羟基频呐酮视黄酸酯。
1.3 双重反应法：将醛酮与酸酯反应，生成额外的中间产物，再与频呐酮反应自动形成羟基频呐酮视黄酸酯。
二、羟基频呐酮视黄酸酯的工艺优化研究1. 反应条件优化1.1 温度和时间优化：合适的反应温度和反应时间能够提高合成效率和产率。
在一定温度范围内，随着时间延长，RA的得率逐渐增加，但超过一定时间后会出现副反应的产物。
1.2 催化剂的选择和用量优化：合适的催化剂可以提高反应速率和产率。
从文献中可以看出，不同类型的催化剂对合成RA的影响不同，需要根据具体情况选择合适的催化剂和用量。
1.3 溶剂的选择和反应物比例优化：合适的溶剂和反应物比例可以提高反应效果和产率。
文献中的研究表明，不同溶剂和反应物比例的组合对于RA的合成有着显著的影响。
2. 新方法的研究2.1 微波辅助合成：微波辅助合成是近年来的研究热点。
通过微波加热，可以加快反应速率和提高产率，同时减少副反应的产物。
一些研究表明，微波辅助合成在RA的合成中具有较大的优势。
2.2 高效催化剂的开发：寻找更高效的催化剂可以进一步提高RA的合成效率和产率。
一些研究表明，新型催化剂的应用可以显著提高RA 的合成效果。
三、个人观点和理解羟基频呐酮视黄酸酯作为一种重要的化合物，在医药领域具有广泛的应用潜力。
微波合成仪的操作和注意事项
微波合成仪的操作和注意事项简介微波合成仪（Microwave Synthesizer）是一种利用微波能量加速化学反应的仪器。
它利用高频电场使溶液中的分子产生分子振动和旋转，从而加速化学反应的进行。
它的优点是反应速度快、反应效率高、反应条件温和、化学品用量少等。
操作步骤1.将化学品加入反应器中，并加入适量的溶剂。
根据反应所需时间和温度，在反应体系中加入一定量的催化剂和协助溶剂，并将反应器的盖子盖好。
2.将反应器放置在微波加热系统中，并将系统关闭。
注意反应器盖子和系统保持完全密封，并确保反应器与加热平台充分接触。
根据反应需要设定微波功率、温度和反应时间。
3.打开仪器，设定微波功率、温度和反应时间，启动反应。
微波加热过程需要慢慢升温，并且需要设定反应时段。
一般来说，不需要过高的微波功率和过长的反应时间。
4.反应完成后，关闭微波加热系统并将反应器取出。
注意反应器里的化学药品和反应物必须在实验室规定的条件下进行处理，严禁随意处理。
注意事项1.操作人员必须佩戴合适的防护设备，包括防护眼镜、实验手套等。
2.操作人员必须严格按照仪器操作手册进行操作，并遵守实验室的安全操作规定。
3.操作人员必须熟悉微波加热系统的使用方法，了解微波加热原理和常见故障。
4.反应时应注意反应器的密封性，并保证反应器内部压力不会过高。
若出现反应器内部产生过大压力的现象，应及时关闭微波加热，排除原因并处理废物。
5.反应时应注意气体排放和溢出的问题，以避免污染实验室环境和损害人体健康。
6.操作完成后，应及时清洗微波合成仪，保持其干净、整洁、安全。
涉及到化学药品的废物应及时妥善处理，不得随意丢弃。
结论微波合成仪是一种高效、快捷、安全的化学反应设备，但操作人员必须具备相关的专业知识和实践经验，以避免潜在的安全风险和影响实验室的卫生安全。
此外，注意维修保养微波合成仪设备，在实验前进行设备检查和保养，以确保设备正常、可靠、可操作。
微波理论知识点总结
微波理论知识点总结微波是指波长在1毫米至1米之间的电磁波，它具有许多独特的特性和应用。
微波理论是研究微波的产生、传播、接收和应用的相关理论。
在通信、雷达、无线电频谱、天文学和材料加工等方面都有着广泛的应用。
1. 微波的概念和特性微波是电磁波的一种，波长范围在1毫米至1米之间。
与可见光波长相近，但由于其波长较短，因此具有许多独特的特性。
例如，微波能够穿透云层、雾气和一些障碍物，因此在雷达和通信中有着重要的应用。
此外，微波不会像可见光那样受到大气的散射和吸收，因此可以在大气层中进行远距离的传播。
2. 微波的产生和接收微波可以通过多种方式产生，常见的方法包括使用微波发射器、微波天线和微波放大器等。
微波接收则通过微波接收天线和微波接收器进行。
微波天线的设计对于接收微波信号具有重要影响，通常设计成具有较高的方向性和增益。
3. 微波传播微波在空间中的传播受到地形、大气条件和电磁波干扰等因素的影响。
通常情况下，微波的传播距离受到频率和天线高度的影响，高频率的微波传播距离较短，而低频率的微波传播距离较远。
此外，微波还受到地形和大气层的影响，例如山脉、建筑物和大气湍流都会对微波的传播产生影响。
4. 微波器件和电路微波器件和电路是指在微波频段内工作的元器件和电路。
常见的微波器件包括微波天线、微波滤波器、微波耦合器、微波终端等。
微波电路主要由微波传输线、微波振荡器、微波放大器和微波混频器等组成，用于实现微波信号的处理、分析和放大。
5. 微波通信和雷达系统微波通信和雷达系统是微波技术的两个重要应用领域。
微波通信系统通过微波传输线、微波天线和微波接收器等设备实现无线通信。
雷达系统则利用微波的穿透能力和高精度进行目标探测、跟踪和识别，广泛应用于军事、航空、气象和海洋领域。
6. 微波在材料加工中的应用微波在材料加工中有着广泛的应用，例如微波加热、微波干燥和微波辐照等。
微波加热是利用微波能量对材料进行加热，通常应用于食品加工、化工和材料处理中。
《有机化学》有机合成方法研究进展
有机合成方法研究进展一、前言1.有机合成是有机化学中最富活力的领域有机合成是表现有机化学家非凡创造力的舞台。
有机合成是化学科学对人类文明作出重大贡献的领域。
资料：* 1900-2000年的100年中，化学合成和分离了2285万种化合物（包括天然产物、药物、染料、高分子化合物等）。
其中大部分都是有机合成的产物。
* 许多天然存在的有机化合物，包括复杂的天然产物，都可以用有机合成方法制得。
有机合成是有机化学中永不枯竭的研究资源：* 生命科学: 生物大分子，生物活性分子，生化分析试剂等* 医药学: 药物，药理、病理分析试剂等* 农业: 农药、农用化学品等* 石油: 石油化工产品等* 材料科学: 高分子化合物，功能材料等* 食品: 食品添加剂等* 日用化工: 染料，涂料，化装品等有机合成是推动有机化学发展的永恒动力：人类文明发展对新结构、新功能、新用途的有机化合物永恒的需求。
有机化学家在解决有机合成问题过程中，全面发展了有机化学：化学结构理论，反应理论，合成方法，分离纯化方法，结构鉴定方法等。
具有重要功能的复杂有机分子，如生物大分子、天然有机化合物、药物、染料、材料、特殊有机试剂、精细有机化学产品以及其它功能有机化合物的合成需要；结构与功能关系研究需要等是有机合成方法研究的基本动力。
例如：* 手性纯氨基酸的合成--------->不对称合成法* 多肽合成--------->固相合成法* 大规模药效筛选--------->组合化学法* 特殊结构化合物合成、零污染合成--------->生物有机合成法（酶法和基因工程法）2. 有机合成发展历史（1）1828年Wohler用典型的无机物合成了尿素。
开始了近代有机化学以及有机合成的历史。
（2）1917年，Robinson合成了托品酮。
开创了系统的有机结构理论、合成方法、反应机制和结构鉴定等的研究。
并第一次开设了有机合成课程。
（3）20世纪50年代NMR技术开始应用于有机化合物结构测定。
无机材料科学基础《烧结》知识点
（１）常压烧结：又称无压烧结。
属于在大气压条件下坯体自由烧结的过程。
在无外加动力下材料开始烧结，温度一般达到材料的熔点０．５－０．８即可。
在此温度下固相烧结能引起足够原子扩散，液相烧结可促使液相形成或由化学反应产生液相促进扩散和粘滞流动的发生。
常压烧结中准确制定烧成曲线至关重要。
合适的升温制度方能保证制品减少开裂与结构缺陷现象，提高成品率。
（２）热压烧结与热等静压烧结：热压烧结指在烧成过程中施加一定的压力（在１０～４０ＭＰａ），促使材料加速流动、重排与致密化。
采用热压烧结方法一般比常压烧结温度低１００ºC左右，主要根据不同制品及有无液相生成而异。
热压烧结采用预成型或将粉料直接装在模内，工艺方法较简单。
该烧结法制品密度高，理论密度可达９９％，制品性能优良。
不过此烧结法不易生产形状复杂制品，烧结生产规模较小，成本高。
作为陶瓷烧结手段，利用来自于表面能的表面应力而达到致密化的常压烧结法虽是一般常用的方法，但是，不依赖于表面应力，而在高温下借助于外压的方法，也是可以采用的。
这就是称为热压法的烧结方法。
广义来说，在加压下进行烧结的方法包括所有这类方法，超高压烧结和热等静压（HIP）烧结也属于这类方法。
不过，一般都作为在高温下施加单轴压力进行烧结的方法来理解。
其基本结构示于图1。
首先，制备粉体试料，置于模型中，在规定温度下加热、加压，获得烧结体。
由于下述原因而采用这种方法：（1）烧结温度降低；（2）烧结速度提高；（3）使难烧结物质达到致密化。
因为能够在颗粒成长或重新结晶不大可能进行的温度范围达到致密化，所以，可获得由微小晶粒构成的高强度、高密度烧结体。
图2所示，是热压对陶瓷致密化影响效果之一例。
将热压作为制造制品的手段而加以利用的实例有：氧化铝、铁氧体、碳化硼、氮化硼等工程陶瓷。
连续热压烧结生产效率高，但设备与模具费用较高，又不利于过高过厚制品的烧制。
热等静压烧结可克服上述弊缺，适合形状复杂制品生产。
微波及毫米波技术基本知识
用求和 表示积分：
电磁场和电路定律
克希霍夫电压定律（电磁感应定律）
克希霍夫电流定律（电荷守恒定律）
电磁频谱
通常将电磁频谱分为长波、中波、短波、超短波、微波、毫米波、亚毫米波、红外和光波，其对应的 频率如表1所示。 不同频段的电磁波传播特性不同，它们的用途也不同。
常用频段称呼
射频 (RF)：1MHz-1GHz (广义射频指无线电频率） 微波：1GHz-30GHz 毫米波：30GHz-300GHz 亚毫米波：300-3000GHz(1000GHz=1THz) 红外：300-416000GHz(1000THz=1pHz) 可见光：0.76－0.4µm
麦克斯韦预言
（3）不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场； （4）周期性变化（振荡）的磁场产生同频率的振荡电场，周期性变化（振荡）的电场产生同频率的 振荡磁场； （5）变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，它们 向周围空间传播就是电磁波。
无线电系统组成 发射机（信号产生、放大） 发射终端（信息产生）
接收机（信号放大、变换） 接收终端（信息处理）
发射天线（辐射能量） 接收天线（搜集能量）
概述
本讲座介绍无线系统的射频部分相关知识，包括天线、发射机、接收机以及电磁波的基本知识，微波 部件和子系统参数测量的基本原理和方法，使学员建立电磁场与微波技术的基本概念，奠定设计、调 试微波部件和子系统的技术基础。
名称 频率
长波
表1 无线电频段划分
中波
短波
超短波 (VHF)
微波和毫米波
15－100kHz
100－1500kHz 1.5－30MHz
30－300MHz
《微波合成反应》课件
目录
• 引言 • 微波合成反应的基本原理 • 微波合成反应的类型 • 微波合成反应的实验设备与操作 • 微波合成反应的应用实例 • 微波合成反应的前景与展望
01
引言
什么是微波合成反应
01
微波合成反应是一种利用微波能 量来加速化学反应的方法。
02
它利用了微波的特性，使反应物 分子在微波场中快速、均匀地吸 收能量，从而提高了反应速率和 效率。
04
微波合成反应的实验设备与操 作
微波合成反应仪的介绍
微波合成反应仪是一种利用微波 能量来加速化学反应的实验设备
。
它通常由微波源、反应容器、温 度控制系统和辅助设备（如磁力
搅拌器）组成。
微波合成反应仪具有快速、高效 、节能和环保等优点，因此在科 研和工业生产中得到广泛应用。
实验操作步骤与注意事项
化学工业
用于合成高分子材料、精细化 学品等。
农业
用于合成农药、植物生长调节 剂等。
环境科学
用于处理环境污染、废物资源 化利用等。
02
微波合成反应的基本原理
微波与物质的相互作用
微波与物质分子相互作用，使分子振 动幅度增大，相互碰撞频率增加，从 而产生热量。
微波对极性分子和非极性分子的作用 不同，极性分子在微波场中产生偶极 转动，而非极性分子则产生位移。
实验操作步骤与注意事项
01
注意事项
02 1. 在进行实验前，应仔细阅读仪器说明书和实验 指导书，确保正确使用设备。
03 2. 确保所使用的试剂和材料符合实验要求，并注 意其存放和使用期限。
实验操作步骤与注意事项
3. 在实验过程中，应密切关注反应进 程，避免因温度过高或压力过大而引 起意外。
微波技术基础-概述(1)
微波器件——谐振器、功分器、 耦合器等 微波基础理论 传输线理论、史密斯圆图应用 微波网络理论 阻抗变换与阻抗匹配 波导理论(矩形波导、圆波导、同轴线) 器件原理(谐振腔、功分器、耦合器等)
北京邮电大学——《微波技术基础》
31
学习内容
传输线理论和阻抗匹配概念，掌握传输线电路模型、端 接任意负载时传输线的特性，史密斯圆图及其在阻抗匹 配方面的应用，宽带匹配理论的设计实现；(第2、5章) 微波传输线、波导理论，矩形、圆柱形波导中的传输特 性和模式理论，单模传输条件，为“光纤通信”类课程 做基础理论准备； (第3章) 微波网络基础和微波网络矩阵分析法； (第4章) 微波基本元器件（微波谐振器、微波无源器件和微波滤 波器）的分析及其基本工作原理，以及在通信设备中的 应用，为“无线通信”类课程作准备。 (第6、7章)
合成橡胶处理 废物处理 核废料 纤维废料
发展方向 工作频段向高频段发展 小型化、宽带化 自动化、智能化
从频谱认识微波
我国移动通信所用频谱的划分
北京邮电大学——《微波技术基础》
29
学习本课程的作用与意义
北京邮电大学——《微波技术基础》
30
学习什么内容？
围绕信号、功率的传输，学习微波 在器件中传输的基本分析方法，学 习微波器件的基本原理 微波传输——传输线、波导
现象是客观存在的，客观存在的事物一定能表现出 来吗?未必。它的表现与观察者及环境有关。地球是一 个圆球(严格地说是似椭圆球)。但直至麦哲伦发现新 大陆才算最后解决，因为人与地球上的尺寸比太微小 了。现在，宇航员在太空中能够清晰地看到地球是圆 形。 同样，波动性是客观存在的。但是，观察波动性却 与主观性、仪器、尺寸、时间等有关。
北京邮电大学——《微波技术基础》
微波合成技术在贝诺酯制备中的应用及副产物结构解析
Abstract:Themicrowavesynthesistechnologygreatlyshortensthereactiontimeandimprovestheteachingefficiency． Inaddition,the mainbyＧproductsofthesynthesisbenorilatebytheoneＧstepcondensation methodareprepared．The spectraltechnologiessuchastheultravioletspectroscopy(UV),highresolution massspectrometry(HRMS),nuclear magnetic resonance spectroscopy (１HNMR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (１３CNMR),etc．,are comprehensivelyusedtoanalyzethestructure whichisthe４Ｇacetamidophenylacetate．Theoveralldesign ofthe experimentaimsathelpingstudentstodevelopgoodhabitsoffindingproblems,solvingproblemsandthinkingdeeply． Keywords:benorilate;wavesynthesis;syntheticreaction;product
ISCSNN１１１Ｇ０２００２３Ｇ４４/９T５６
微波基础知识..
•
微波通信系统框图
信 源
信 源 编 码
发信 基带 处理
调 制
上 变 频
功 率 放 大
滤 波
天 馈 系 统 传输媒介
同步系统
收 信
信 源 解 码
收信 基带 处理
解 调
下 变 频
低 噪 声 放 大
滤 波
天 馈 系 统
第一章、微波基础知识
微波无线通信系统组成 1. 收发信机
2. 调制解调单元
3. 天馈系统 4. 各种不同的配置（1+0/N+1,同频/异频）
第一章、微波基础知识
传输速率及容量：
Line Rate (Mb/s)
2.048 8.192 16.384 34.368 51.84 155.52 622.08 2488.32 Sub-STM-1 STM-1 STM-4 STM-16
0.8 f I 10Fd / 10 f *d f
式中：Δf/f-两个频率之差与中心频率的比值。 公式中其它参数的取值范围如下： 2GHz≤f≤11GHz; 30km≤d≤70km; Δf/f≤5 ％. 超出这个范围将导致误差。该公式仅仅对于I≥5有效。
第一章、微波基础知识
副瓣
半功率角
侧视图
第一章、微波基础知识
Байду номын сангаас
微波传播自由空间损耗
可见频率提高一倍或距离增加一倍，自由 空间损耗都将增加6dB
第一章、微波基础知识
第一章、微波基础知识
如收发两点T、R相距d,另一动点P，并PT＋PR=d+nλ/2(λ为工作 波长)，此动点在平面上轨迹为一椭圆。它以TR为轴旋转就构成 一椭球，这椭球的内部空间称为第n菲涅尔区（Fn）。P点（椭 球上的动点）至TR垂直线段PO为路径TR上O点的第一菲涅尔半 径。当d及λ一定时，在同一路径TR不同点上，Fn的大小是不同 的，以路径中点的Fn最大。当n＝1时为第一菲涅尔区和第一菲 涅尔半径F1
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微波合成应用知识
微波在合成化学上的应用代表着这个领域的一个重要突破。
它大幅度的改变了化学合成反应的执行和在科学界中人们对它的看法。
以下就微波反应的原理，和微波合成在具体实验中的注意事项进行阐述。
1．微波反应原理：
在微波合成中，微波与反应混合物中的分子或离子直接偶合，通过偶极旋转或离子传导这两种方式将能量从微波传导到被加热物质，使得反应体系中能量快速增加。
一方面可以使能量更有效的作用于各种反应，使得反应速度更快，反应产率更高，反应更清洁。
另一方面微波直接将能量传递给反应物（转化为分子能），所以微波能够驱动某些在传统加热方式下不能发生的反应，为化学转换带来了全新的可能性。
2．什么是单模，多模微波
单模微波：简单的说是只用一种数学模型就可以表示的微波。
多模微波：简单的说是需要用多种数学模型才能够表示的微波。
单模微波作为一种单一作用到反应物上的能量，可以使我们的反应更加精确，反应容易控制，有很好的反应重现性。
多模微波虽然不如单模微波可以精确的定量控制，但他具有较大微波反应腔体的特性也是非常重要的。
3．什么是环型聚焦微波
CEM在DISCOVER系列的微波合成仪器中，采用了基于AFC（AUTO FOCUS COUPLING）环形聚焦自动耦合单模微波技术，一方面确保了单模微波反应得重现性特点，另一方面聚焦微波的设计使微波场能量密度达到900w/l比驻波微波场能力密度大3-4倍，比通常多模微波能量密度大了30多倍。
大能量的微波场能量提高了很多反应可能性。
在这里值得注意的是，我们在查以前参考文献的时候，一定要看清楚文献中使用的微波合成仪的类型。
然后使用适合的微波功率进行合成。
如果文献中没有提到仪器，那么我们在实验的时候就必须从较小的功率还是摸索。
（比如以20W的功率开始摸索）
4．微波对于不同物质的作用
不同物质具有不同的微波特性，通常来说：金属反射微波；石英、特氟隆等是吸收微波的能力非常弱，这些物质能被微波穿透；在通常的反应物中，除非极性溶剂吸收微波的能力很弱以外，其余的溶剂、底物、催化剂等都具有不同吸收微波的能力。
溶剂通常可分为极性溶剂和非极性溶剂。
极性溶剂因为在分子结构上处于非平衡状态具有偶极距，在微波场的作用下产生来回旋转，分子和分子就容易发生碰撞，分子间的碰撞提高了反应体系的能量。
非极性分子就不会出现这种情况。
所以极性溶剂通常能很容易吸收微波，非极性溶剂却不容易吸收微波。
从这里我们也就可以理解不同极性的溶剂吸收微波的能力也是不一致。
离子溶液在微波场的环境中，阴阳离子也会发生来回迁移，并使得离子发生碰撞，提高反应体系能量。
5．微波反应可改变的条件
微波合成中哪些反应条件的改变可以提高创造出新的化合物的机会呢？
从反应物体系看：我们通常可以改变的是溶剂，底物，催化剂，以及反应体系中各种物质的比例等。
从辅助条件看：搅拌强度，是否预搅拌，气体保护，气体添加等。
从微波反应看：反应的温度，反应的时间，微波的利用率。
6．那些反应
为了安全，有些反应不能做,一般意义上在微波场作用下容易发生爆管的反应是不能做的。
（比如：反应是连锁反应；反应物/溶剂带有CN或者N基团；反应物/溶剂闪点低于40度。
）有些反应要特别小心（比如：反应是放热反应；反应产生气体）
7．不同溶剂如何选择合适的微波功率
在反应体系中溶剂是非常重要的。
通常我们把溶剂的极性强弱作为他们吸收微波能力的考察指标。
下面我们列出反应中常用溶剂的微波吸收水平。
上表中虽然我们指出了一些溶剂通常使用的微波功率，但是一定要注意微波功率不仅只是溶剂的事情，在很大程度上和我们反应底物和催化剂吸收微波的能力有关。
和反应要达到的温度有关，反应容量有关。
所以我们一定要综合看待我们体系所需要的微波功率。
通常我们第一次做反应的时候，我们必须要从最低的功率还是摸索，从20w开始，如果功率不够，逐步提高到35w，50w，80w，100w等。
8．反应温度
在仪器上我们最高可以设置的温度是300℃。
但在进行微波合成的时候，反应温度常设定在沸点+10℃、沸点+25℃，沸点+50℃。
但通常只做到溶剂沸点+50℃以内，以防止由于温度过高造成反应体系压力过大，造成危险。
我们也必须留意，某些溶剂在微波场的作用下会产生分解的情况。
比如在微波作用下，DMSO在120℃保持30min就可能出现分解，DMF在150℃保持30min就可能出现分解。
当然，在各个条件安全的情况下，比如溶剂不会分解，如果反应体系压力并不高（小于150psi）的情况下，我们还是可以适当提高反应温度的。
9．反应时间
反应时间是另一个非常重要可以调节的合成条件。
通常微波反应的保持时间在5min—30min。
但这里我们还是要强调的是，不是所有反应延长时间后就能达到更高的转化率。
反应时间延长也可能会造成副反应增加，也可能造成反应体系吸收微波能量过度出现分解的情况。
10．反应压力
仪器最高可以达到的反应压力是300psi（psi：磅/平方英寸），相当于20多个大气压。
在通常的反应程序中，我们将反应控制压力设置为150psi。
如果反应压力达到150psi，这时我们再通过手动方式实时控制，逐步增加压力控制限值，以保证反应的安全可靠。
如果反应压力过大，在一般情况下，系统会自动通过反应瓶顶部的盖子排出一部分气体来确保整个反应体系的安全。
但如果发生排气，实验后一定要清洁压控等相关的部件。
防止
有机溶剂对仪器造成腐蚀。
11．反应功率
仪器可以设置的最高功率是300W，但由于使用的是环形聚焦微波技术，微波利用率是非常高的。
所以通常10ml反应中，微波功率都控制在150w以内。
如果微波功率很大，但是体系的温度却升高很慢，原因可能是你反应体系都是非极性的，在这种情况下，微波在反应腔内的聚集造成能量的累积，能量累积过大，最后可能会造成反应体系中某些物质的分解，造成爆管。
在这种情况下，我们可以在反应体系中加入一些极性溶剂，或者加入一些催化剂。
使得反应更加顺利安全。
在这里再次强调，第一次做未知反应的时候，我们必须要从最低的功率还是摸索，从20w 开始，如果功率不够，逐步提高到35w，50w，80w，100w。
12．反应瓶的安装注意事项。
在10ml反应瓶中，我们最佳的加入量是2ml-5ml，在特殊情况下，比如反应温度和压力都不高的时候，反应量最少不能低于0.2ml，最多不能超过7ml.。
在35ml反应瓶中，最佳加入量是10ml-20ml，在特殊情况下，比如反应温度和压力都不高的时候，反应量最少不能低于2ml，最多不能超过25ml.。
在反应瓶的装配上，我们特别要注意，不要让我们的底物和催化剂挂在瓶壁。
如果有样品挂在瓶壁，要用吸管吸取溶剂将样品冲下去。
样品挂在瓶壁上，一方面会使反应效果减小，另一方面会使局部吸收微波产生热量，使反应瓶局部受热造成损坏。
反应瓶上的记号标注，我们应该用细的记号笔将标注写在反应瓶的上部侧面，不要把记号写得太花太大，不要将记号写在盖子的顶部。
为了提高反应瓶盖的利用率，我们在关闭和打开反应瓶盖的时候，一定不要太鲁莽。
关闭瓶盖的时候，轻轻地从侧面斜盖下去。
打开瓶盖是最好使用专用开瓶器，将瓶盖放置在手心轻轻打开。
13．冷却
在微波合成实验中，我们通常需要配备低噪音的空压机。
这样在微波反应结束后，可以进行快速降温。
一般来说，可以把降温时间从20min缩短到2min。
这样可以减少由于降温过慢而造成的一些副产物的产生。
当然在没有条件的情况下，我们也可以使用气瓶进行冷却。
14．微波功率最大化POWERMAX
在微波合成中，微波场能量越强，分子就越活跃了。
一方面反应体系的能量提高了，另一方面反应物分子间碰撞的机会也增加了。
但是由于某些极性反应体系吸收微波的特性太强，用很少的微波就提高了反应体系的温度。
为了进一步提高微波能量，提高分子间碰撞的机会。
我们采用了同步冷却的方式，一边加微波，一边将反应产生的热量带走，这样就可以实现微波功率的最大化。
（另外一种降低反应体系极性的措施是加入某些非极性溶剂。
）
15．固相反应的注意事项。
固相反应一般是几种固体混合在一起，直接在微波场的进行反应。
当然有些时候在固相反应中也会添加一些溶剂来辅助反应的顺利进行。
通常使用fixed power 方法模式。
在目标反应温度下会出现融解的，可以用standard的方法进行设置。
16．反应程序的编制技巧。