EP2621246B1 - Arrangement and method for heating a medium by microwave radiation - Google Patents

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Erwärmung eines in einem Arbeitsraum befindlichen Mediums mittels Mikrowellenstrahlung, wie diese gattungsgemäß aus derEP 1 471 773 A2 bekannt sind.The invention relates to an arrangement and a method for heating a medium located in a working space by means of microwave radiation, as this generic from the EP 1 471 773 A2 are known.

In einer Vielzahl von bekannten Lösungen zur Erwärmung von Medien mittels Mikrowellenstrahlung besteht das Erfordernis, eine homogene Verteilung der Mikrowellenstrahlung in und um ein zu erwärmendes Medium herum zu erzeugen. Insbesondere soll die Ausbildung stehender Wellen vermieden werden, um lokale Überhitzungen (hot-spots) und lokale Bereiche zu vermeiden, an denen keine Erwärmung erfolgt.In a variety of known solutions for heating media by means of microwave radiation, there is a need to produce a homogeneous distribution of the microwave radiation in and around a medium to be heated. In particular, the formation of standing waves should be avoided in order to avoid local overheating (hot spots) and local areas where no heating takes place.

So ist es beispielsweise bei der Konstruktion von Mikrowellengeräten zur Erwärmung von Speisen üblich, die Abmessungen des Raumes, in dem sich das zu erwärmende Medium befindet (fortan: Arbeitsraum), ungleich der Wellenlänge oder eines Vielfachen der Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung zu dimensionieren. Dadurch wird vermieden, dass in den Arbeitsraum abgestrahlte Mikrowellenstrahlung an einer Wand des Arbeitsraumes in sich selbst reflektiert und eine stehende Welle erzeugt wird.Thus, for example, in the design of microwave ovens for heating food, it is customary to dimension the dimensions of the space in which the medium to be heated (henceforth working space), unequal to the wavelength or a multiple of the wavelength of the microwave radiation. This avoids that in the working space radiated microwave radiation is reflected on a wall of the working space in itself and a standing wave is generated.

Eine Kombination von statischen Reflexionen der Mikrowellenstrahlung an den, einen Innenraum begrenzenden, Wänden eines Gehäuses und einer dynamischen Reflexion der Mikrowellenstrahlung mittels mindestens eines Modenrührers ist in derDE 103 29 411 B4 offenbart.A combination of static reflections of the microwave radiation at the, an interior bounding walls of a housing and a dynamic reflection of the microwave radiation by means of at least one mode stirrer is in the DE 103 29 411 B4 disclosed.

Um eine gleichmäßige Verteilung von Mikrowellenstrahlung in einen Arbeitsraum zu erreichen, wird in der technischen Lehre derEP 1 471 773 A2 der Ansatz verfolgt, eine Anzahl von Strahlungsquellen für Mikrowellenstrahlung (fortan: Strahlungsquellen) an oder um einen Arbeitsraum anzuordnen. Dabei beinhaltet jede Strahlungsquelle jeweils einen mit einer voreingestellten Mikrowellenfrequenz arbeitenden Oszillator, einen Leistungsverstärker, der von dem Oszillator erzeugte Signale verstärkt sowie Mittel, z. B. eine Antenne, zur Abstrahlung der verstärkten Signale als Mikrowellenstrahlung in den Arbeitsraum. Jeder Leistungsverstärker der Anzahl von Strahlungsquellen ist individuell ansteuerbar, wobei der Grad der Verstärkung gesteuert wird. Mit der Lösung nach derEP 1 471 773 A2 ist es grundsätzlich möglich, eine auf ein Medium abgestimmtes Abstrahlungsmuster in den Arbeitsraum zu bewirken.In order to achieve a uniform distribution of microwave radiation in a work space, is in the technical teaching of the EP 1 471 773 A2 the approach is to arrange a number of radiation sources for microwave radiation (henceforth: radiation sources) on or around a working space. Each radiation source includes an oscillator operating at a preset microwave frequency, a power amplifier amplifying signals generated by the oscillator, and means, e.g. As an antenna, for emitting the amplified signals as microwave radiation in the working space. Each power amplifier of the number of radiation sources is individually controllable, whereby the degree of amplification is controlled. With the solution after the EP 1 471 773 A2 is it basically possible to effect a tuned to a medium radiation pattern in the workspace.

Nachteilig an der angeführten Lösung ist, wie in derEP 1 471 773 A2 selbst ausgeführt, dass durch die Anzahl von Oszillatoren, die unabhängig voneinander Signale generieren, Phasenverschiebungen der abgestrahlten Mikrowellenstrahlung zueinander auftreten können. Wenn eine solche Phasenverschiebung nicht erwünscht ist, müssen die Oszillatoren voreingestellt oder angesteuert werden, womit neben der Ansteuerung der Leistungsverstärker eine weitere Ansteuerung jeder der Mikrowellenquellen erforderlich ist.A disadvantage of the solution mentioned, as in the EP 1 471 773 A2 even stated that the number of oscillators that generate signals independently, phase shifts of the radiated microwave radiation can occur to each other. If such a phase shift is not desired, the oscillators must be preset or driven, which in addition to the control of the power amplifier further driving each of the microwave sources is required.

Für Anwendungen, bei denen eine Phasenverschiebung der Mikrowellenstrahlung nicht erwünscht ist, beispielsweise in experimentellen Anordnungen in der Werkstoffkunde oder der Verfahrenstechnik, ist die Lösung nach derEP 1 471 773 A2 sehr aufwendig und kostenintensiv. Außerdem ist es mit einer Anordnung gemäß derEP 1 471 773 A2 lediglich möglich, durch jeden der Oszillatoren Signale einer voreingestellten Mikrowellenfrequenz (fortan: Frequenz) zu erzeugen. Damit ist die Frequenz der gesamten Anordnung festgelegt und keine Variation der Frequenz möglich. Außerdem ist es sehr wahrscheinlich, dass bei der Anzahl der Oszillatoren Mikrowellenstrahlungen mit voneinander leicht verschiedenen Frequenzen abgestrahlt werden, wodurch eine Reproduzierbarkeit von Experimenten stark beeinträchtigt oder gar aufgehoben wird. Eine Änderung der Frequenz der Anordnung wäre nur durch einen Austausch der Anzahl von Oszillatoren möglich. Gerade in Hinblick auf experimentelle Ansätze wirft die Lehre derEP 1 471 773 A2 neben ihren Vorteilen die Frage auf, wie die einzelnen Beiträge von Frequenzen und Amplituden der Mikrowellenstrahlung sowie deren Wechselwirkungen untereinander und mit dem Medium zu separieren sind.For applications in which a phase shift of the microwave radiation is not desirable, for example in experimental arrangements in materials science or process engineering, the solution is according to the EP 1 471 773 A2 very expensive and expensive. Moreover, it is with an arrangement according to the EP 1 471 773 A2 only possible to generate by each of the oscillators signals of a preset microwave frequency (henceforth: frequency). Thus, the frequency of the entire arrangement is fixed and no variation of the frequency possible. In addition, it is very likely that in the number of oscillators microwave radiation with slightly different frequencies are radiated, whereby a reproducibility of experiments is greatly impaired or even canceled. A change in the frequency of the arrangement would be possible only by an exchange of the number of oscillators. Especially with regard to experimental approaches, the doctrine of EP 1 471 773 A2 apart from its advantages, the question of how the individual contributions of frequencies and amplitudes of the microwave radiation and their interactions with each other and with the medium are to be separated.

Aus den SchriftenEP 2 051 564 A1 undEP 2 205 043 A1 sind Anordnungen bekannt, bei denen bewusst eine Veränderung der Phasen der abgestrahlten Mikrowellen hervorgerufen wird. Dazu sind in der Anordnung Phasendreher vorgesehen, durch die eine gezielte Drehung der Phasenlage bewirkt werden kann. DieEP 2 051 564 A1 offenbart dabei die Verwendung eines Mikrowellengenerators, der mit Leistungsverstärkern je einer Antenne in Verbindung steht. Jeder der Leistungsverstärker, sowie die Phasendreher sind durch eine Steuerung direkt ansteuerbar. Den Antennen sind jeweils Sensoren zugeordnet, durch die Messdaten in dem Arbeitsraum erfassbar sind und der Steuerung zugeleitet werden. Die Sensoren erfassen dabei die reflektierte Mikrowellenstrahlung. Ein besonderer Vorteil der Lösung gemäß derEP 2 051 564 A1 liegt darin, dass ein stationär in dem Arbeitsraum befindliches Objekt gezielt prozessiert, beispielsweise erwärmt, werden kann, ohne das Objekt in oder durch den Arbeitsraum bewegen zu müssen.From the scriptures EP 2 051 564 A1 and EP 2 205 043 A1 Arrangements are known in which deliberately causes a change in the phases of the radiated microwaves. For this purpose, phase rotators are provided in the arrangement, through which a targeted rotation of the phase angle can be effected. The EP 2 051 564 A1 discloses the use of a microwave generator which communicates with power amplifiers per one antenna. Each of the power amplifiers, as well as the phase rotators are directly controlled by a controller controllable. Sensors are assigned to the antennas, by means of which measurement data in the working space can be detected and fed to the control. The sensors detect the reflected microwave radiation. A particular advantage of the solution according to the EP 2 051 564 A1 is that an object located stationary in the working space can be specifically processed, for example heated, without having to move the object into or through the working space.

Durch dieEP 2 205 043 A1 ist eine Möglichkeit offenbart, mittels der rückreflektierte Strahlung aus dem Arbeitsraum wieder auf das zu erwärmende Objekt gerichtet werden kann und diese rückreflektierte Strahlung nutzbar wird.By the EP 2 205 043 A1 is disclosed a way by means of the back-reflected radiation from the working space can be directed back to the object to be heated and this back-reflected radiation is available.

Mikrowellen unterschiedlicher Eigenschaften werden gemäß der Offenbarung derEP 2 326 142 A1 in einen Arbeitsraum abgestrahlt, um ein Objekt mit unregelmäßiger Form zu erwärmen. Bei dieser, wie bei den beiden vorgenannten Lösungen sind auftretende Phasenverschiebungen zu erwarten und sogar gewünscht.Microwaves of different properties are disclosed according to the disclosure of EP 2 326 142 A1 radiated into a work space to heat an object of irregular shape. In this, as in the two solutions mentioned occurring phase shifts are expected and even desired.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Erwärmung von Medien mittels Mikrowellenstrahlung vorzuschlagen, mittels der Phasenverschiebungen zwischen der abgestrahlten Mikrowellenstrahlung vermieden werden.The invention has for its object to propose a way to heat media by means of microwave radiation can be avoided by means of the phase shifts between the radiated microwave radiation.

Die Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Erwärmung eines in einem Arbeitsraum befindlichen Mediums mittels Mikrowellenstrahlung, umfassend mindestens zwei Strahlungsquellen zur Bereitstellung von Mikrowellenstrahlung mit je einem individuell ansteuerbaren Leistungsverstärker, durch welchen ein von einem Generator generiertes, eine Mikrowellenfrequenz aufweisendes, Signal verstärkt wird sowie mit Mitteln zur Abstrahlung des verstärkten Signals als Mikrowellenstrahlung in einen Arbeitsraum, der durch die Anordnung der Strahlungsquellen zueinander in seiner räumlichen Dimension bestimmt ist, gelöst. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, der Arbeitsraum entlang einer Längsachse gestaltet ist und die Mittel zur Abstrahlung der Mikrowellenstrahlung Hohlleiter sind. Die Hohlleiter sind so ausgerichtet, dass die Abstrahlung der Mikrowellenstrahlung in Ebenen erfolgt, die senkrecht zur Längsachse ausgedehnt sind. Der Generator steht mit allen Leistungsverstärkern signaltechnisch in Verbindung, so dass das von dem Generator generierte Signal an allen Leistungsverstärkern anliegt. Außerdem ist der Generator über einen Bereich eines bestimmten Frequenzabschnitts innerhalb des Mikrowellenfrequenzbereiches durchstimmbar. In der Anordnung sind Messmittel vorhanden, mit denen Messdaten in dem Arbeitsraum erfassbar sind. Jede Mikrowellenquelle weist mindestens jeweils ein Messmittel zur Erfassung von Messdaten auf. Dabei sind die Messmittel zur Erfassung von Messdaten mit einer Steuerung signaltechnisch verbunden, durch die mindestens die Leistungsverstärker (5.2) individuell ansteuerbar sind und es ist mindestens ein Mittel zur Durchführung eines Mediums durch den Arbeitsraum vorhanden, das ein Führungselement mit einer Elementenlängsachse ist, die parallel zur Längsachse ausgerichtet ist.The object is achieved by an arrangement for heating a medium located in a working space by means of microwave radiation, comprising at least two radiation sources for providing microwave radiation, each with an individually controllable power amplifier, by which a signal generated by a generator, a microwave frequency exhibiting signal is amplified and with means for the radiation of the amplified signal as microwave radiation in a working space, which is determined by the arrangement of the radiation sources to each other in its spatial dimension, solved. The arrangement is characterized, the working space is designed along a longitudinal axis and the means for emitting the microwave radiation are waveguides. The waveguides are like that aligned so that the radiation of the microwave radiation takes place in planes that are extended perpendicular to the longitudinal axis. The generator is in signal communication with all power amplifiers so that the signal generated by the generator is applied to all power amplifiers. In addition, the generator is tunable over a range of a certain frequency section within the microwave frequency range. In the arrangement, measuring means are provided with which measurement data can be detected in the working space. Each microwave source has at least one measuring device each for acquiring measured data. In this case, the measuring means for acquiring measured data are signal-technically connected to a control, by means of which at least the power amplifiers (5.2) can be controlled individually and there is at least one means for passing a medium through the working space, which is a guide element with a longitudinal axis of the elements, which runs parallel is aligned to the longitudinal axis.

Der Mikrowellenfrequenzbereich reicht von 300 MHz bis 300 GHz (Wellenlängen von 1 m bis 1 mm). Der Frequenzabschnitt kann jeder Abschnitt des Mikrowellenfrequenzbereichs sein. Die von dem Generator generierten elektromagnetischen Wellen werden als Signale bezeichnet, während als Mikrowellenstrahlung die abgestrahlten, durch einen der Leistungsverstärker verstärkten, Signale bezeichnet werden. Eine Verstärkung bewirkt vorzugsweise, dass die niedrig energetischen Signale zu Mikrowellenstrahlung verstärkt werden, deren Energie für einen vorgesehenen Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Anordnung ausreichend ist. Die Mikrowellenstrahlung wird in Form von Feldern abgestrahlt, wobei die Felder gerichtet abgestrahlt sein können.The microwave frequency range is from 300 MHz to 300 GHz (wavelengths from 1 m to 1 mm). The frequency section may be any section of the microwave frequency range. The electromagnetic waves generated by the generator are referred to as signals, while microwave radiation refers to the radiated signals amplified by one of the power amplifiers. A gain preferably causes the low-energy signals to be amplified into microwave radiation whose energy is sufficient for an intended use of the arrangement according to the invention. The microwave radiation is emitted in the form of fields, wherein the fields can be directed radiated.

Je höher der erreichte Wirkungsgrad der Anordnung sein soll, desto kleiner ist der wählbare Frequenzabschnitt. Um vorteilhaft einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen, sind der Generator und der Leistungsverstärker aufeinander abgestimmt. Die maximale Variabilität der Frequenzen von Generator und Leistungsverstärker liegt bei +/- 100 MHz.The higher the efficiency of the arrangement should be, the smaller the selectable frequency range. In order to advantageously achieve the highest possible efficiency, the generator and the power amplifier are matched to one another. The maximum variability of the generator and power amplifier frequencies is +/- 100 MHz.

Kern der Erfindung ist, die Frequenz der von den mindestens zwei Strahlungsquellen abgestrahlten Mikrowellenstrahlung durch nur einen einzigen Generator zu erzeugen. Es ist ferner erfindungswesentlich, dass der Generator durchstimmbar ist, so dass selbst während eines laufenden Erwärmungsvorgangs eine gesteuerte Veränderung der Frequenz ermöglicht ist.The core of the invention is the frequency of the radiated from the at least two radiation sources microwave radiation by only a single generator produce. It is furthermore essential to the invention that the generator can be tuned so that a controlled change of the frequency is made possible even during an ongoing heating process.

Durch die Verbindung nur eines Generators mit den Strahlungsquellen ist vorteilhaft eine Phasenverschiebung der abgestrahlten Mikrowellenstrahlung vermieden. Zusammen mit einer individuellen Ansteuerbarkeit jedes Leistungsverstärkers ist es mittels der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, Mikrowellenstrahlung nur einer einzigen Frequenz durch eine Anzahl von Strahlungsquellen in den Arbeitsraum abzustrahlen. Der Generator kann mehrere Bauteile umfassen. Beispielsweise kann ein Mittel zur Generierung der Signale (z. B. ein Mittel zur Generierung von Signalen auf Basis von Halbleiterbauelementen) und ein durchstimmbares Mittel zum selektiven Durchlass (z. B. ein Oszillator, ein Filter oder Gleichrichter) der ausgewählten Frequenz vorhanden sein. Abweichend von dem vorgenannten Stand der Technik beinhaltet eine Strahlungsquelle im Sinne dieser Beschreibung keinen Generator.By connecting only one generator to the radiation sources, a phase shift of the radiated microwave radiation is advantageously avoided. Together with an individual controllability of each power amplifier, it is possible by means of the arrangement according to the invention to radiate microwave radiation of only a single frequency through a number of radiation sources into the working space. The generator may comprise several components. For example, there may be a means for generating the signals (eg, a means for generating signals based on semiconductor devices) and a tunable means for selectively passing (eg, an oscillator, a filter or rectifier) the selected frequency. Deviating from the aforementioned prior art, a radiation source in the sense of this description does not include a generator.

Ein Arbeitsraum kann ein geschlossener Raum wie der Innenraum eines Haushalts- oder Industrie-Mikrowellengerätes sein, in dem das Medium stationär angeordnet ist. Er kann auch ein offener Bereich sein, durch den das Medium hindurchtreten kann und dessen Größe durch eine Wirkungsweite der abgestrahlten Mikrowellenstrahlung bestimmt ist. Da Medien frequenzabhängig und temperaturabhängig, und somit auch leistungsabhängig, unterschiedlich auf Mikrowellenstrahlung reagieren, ist eine Wirkungsweite abhängig von einer Wechselwirkung zwischen Frequenz und Amplitude der Mikrowellenstrahlung sowie dem Medium. Die Wirkungsweite ist als Distanz zwischen Strahlungsquelle und dem am weitest entfernten Punkt des Mediums, an dem eine Wirkung feststellbar ist, zu verstehen und ist immer dann verschieden von einer Eindringtiefe der Mikrowellenstrahlung in das Medium, wenn die Strahlungsquelle nicht unmittelbar auf der Oberfläche des Mediums aufsetzt. Während eine Wirkungsweite im Vakuum theoretisch unendlich ist, können bei einer Bestrahlung von Medien sowie festen Körpern Wirkungsweiten lediglich im Bereich weniger Nano- oder Mikrometer vorliegen.A work space may be a closed space such as the interior of a household or industrial microwave oven in which the medium is stationary. It can also be an open region through which the medium can pass and whose size is determined by an effective range of the emitted microwave radiation. Since media frequency-dependent and temperature-dependent, and thus also power-dependent, react differently to microwave radiation, an effective range is dependent on an interaction between the frequency and amplitude of the microwave radiation and the medium. The range of action is to be understood as the distance between the radiation source and the farthest point of the medium on which an effect can be detected, and is always different from a penetration depth of the microwave radiation into the medium, if the radiation source does not touch directly on the surface of the medium , While an effective range in the vacuum is theoretically infinite, with an irradiation of media as well as solid bodies, effective ranges can only exist in the range of a few nanometers or micrometers.

Der Arbeitsraum kann beispielsweise von einem Gitter aus einem für Mikrowellenstrahlung reflektierenden Material umschlossen sein, dessen Gitterweite einen Durchtritt von Mikrowellenstrahlung nicht erlaubt, ein Durchtritt eines, z. B. flüssigen oder gasförmigen, Mediums aber möglich ist. Medien können alle festen, flüssigen und gasförmigen Stoffe und Stoffgemische oder Plasmen sowie deren Kombinationen sein.The working space can be enclosed, for example, by a grid made of a material reflecting microwave radiation whose grid width a passage of microwave radiation is not allowed, a passage of a, z. As liquid or gaseous medium is possible. Media may be all solid, liquid and gaseous substances and mixtures or plasmas and combinations thereof.

Die in jeder Mikrowellenquelle enthaltenen Messmittel zur Erfassung von Messdaten erlauben eine Erfassung und Auswertung von für die Messmittel spezifischen Größen. Dies kann vorteilhaft zum Schutz einzelner, einiger oder aller Strahlungsquellen genutzt werden. Beispielsweise kann eine Leistungsverstärkung durch eine Steuerung individuell reduziert oder unterbunden sein, wenn die durch die Messmittel erfassten Größen einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten. Des Weiteren kann jedes Messmittel zur Erfassung von Größen für andere Auswertungen, z. B. für Untersuchungen des Verhaltens eines Mediums bei seiner Erwärmung mittels Mikrowellenstrahlung, bereitgestellt sein. Auch dazu ist das Messmittel signaltechnisch mit der Steuerung verbunden.The measuring means contained in each microwave source for the acquisition of measured data allow the detection and evaluation of variables specific to the measuring means. This can be advantageously used to protect individual, some or all radiation sources. For example, a power amplification by a control can be individually reduced or prevented if the variables detected by the measuring means exceed a predetermined threshold value. Furthermore, each measuring means for detecting quantities for other evaluations, for. B. for investigations of the behavior of a medium when heated by means of microwave radiation, be provided. Also for this purpose, the measuring means is signal-technically connected to the controller.

Es ist ebenfalls eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung, wenn in dem Arbeitsraum weitere Messmittel vorhanden und mit der Steuerung signaltechnisch, z. B. über bedrahtete oder unbedrahtete Messdatenleitungen, verbunden sind. Beispielsweise können durch weitere Messmittel Größen wie Temperaturen, Strahlungen, chemische Zusammensetzungen und Druck ortsaufgelöst erfasst sein. Die Steuerung ist vorzugsweise als Rechen-, Steuer- und Speichereinheit ausgebildet. Von der Steuerung können direkte Steuerleitungen zu jedem der Leistungsverstärker sowie zu jedem Messmittel und zu jedem weiteren Messmittel vorhanden sein. Es ist auch möglich, dass die Leistungsverstärker, die Messmittel und die weiteren Messmittel mit adressierten Steuersignalen ansteuerbar sind, wodurch die Anzahl von erforderlichen Steuerleitungen und Messdatenleitungen reduziert werden kann.It is also an advantageous embodiment of the arrangement according to the invention, if in the working space further measuring means present and with the control signal technology, z. B. wired or non-wired Messdatenleitungen connected. For example, variables such as temperatures, radiations, chemical compositions and pressure can be detected spatially resolved by further measuring means. The controller is preferably designed as a computing, control and storage unit. From the controller there may be direct control lines to each of the power amplifiers as well as to each measuring means and to every other measuring means. It is also possible for the power amplifiers, the measuring means and the further measuring means to be controlled with addressed control signals, whereby the number of required control lines and measuring data lines can be reduced.

Günstig ist es, wenn die Messmittel und die weiteren Messmittel geschirmt und am Rand des Arbeitsraums angeordnet sind. Die Messmittel sowie die weiteren Messmittel können beispielsweise Infrarot-Pyrometer oder faseroptische Sensoren sein.It is favorable if the measuring means and the further measuring means are shielded and arranged at the edge of the working space. The measuring means and the other measuring means may be, for example, infrared pyrometers or fiber optic sensors.

In einer ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung sind die Strahlungsquellen bezüglich ihrer Position relativ zum Arbeitsraum frei wählbar. Sie können beispielsweise so gestaltet sein, dass sie manuell direkt auf einer Oberfläche des Mediums, z. B. eines zu erwärmenden Körpers, angeordnet werden können. Es ist von Vorteil, wenn die Strahlungsquellen als kompakte und leicht handhabbare Einheit gestaltet sind. Sie können vorzugsweise in je einem Gehäuse und mit diesem auf je einem Träger angeordnet sein. In einer solchen Ausführung der Anordnung ist die räumliche Dimension, also die konkrete räumliche Form, des Arbeitsraums durch die frei wählbare Positionierung der Strahlungsquellen bestimmt.In a first embodiment of the arrangement according to the invention, the radiation sources with respect to their position relative to the working space are freely selectable. For example, they may be designed to be manually placed directly on a surface of the medium, e.g. B. a body to be heated, can be arranged. It is advantageous if the radiation sources are designed as a compact and easy to handle unit. They may preferably be arranged in a respective housing and with this on a respective carrier. In such an embodiment of the arrangement, the spatial dimension, ie the specific spatial shape, of the working space is determined by the freely selectable positioning of the radiation sources.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens die Mittel zur Abstrahlung der Mikrowellenstrahlung in den Arbeitsraum in mindestens einer Halterungsstruktur angeordnet sind. Eine solche Halterungsstruktur kann die räumliche Dimension des Arbeitsraums in mindestens einer Richtung begrenzen. Eine Halterungsstruktur kann in einem einfachen Fall eine Wand oder Wände eines Arbeitsraums sein und die Mittel zur Abstrahlung können in einer bestimmten Weise auf oder in der Wand oder den Wänden verteilt sein. Die Halterungsstruktur kann beispielsweise auch eine Halterung wie ein Gerüst oder eine flexible Matte sein.A further embodiment of the arrangement according to the invention is characterized in that at least the means for emitting the microwave radiation are arranged in the working space in at least one support structure. Such a support structure can limit the spatial dimension of the working space in at least one direction. A support structure may in a simple case be a wall or walls of a working space and the means for radiation may be distributed in a certain way on or in the wall or the walls. The support structure may for example also be a support such as a scaffold or a flexible mat.

Die Halterungsstruktur kann den Arbeitsraum ganz oder teilweise umschließen. Es ist auch möglich, dass die Halterungsstruktur den Arbeitsraum in einer Richtung begrenzt und die räumliche Dimension des Arbeitsraums durch die Halterungsstruktur und die Wirkungsweite der abgestrahlten Mikrowellenstrahlung bestimmt ist.The support structure can completely or partially enclose the working space. It is also possible that the support structure limits the working space in one direction and the spatial dimension of the working space is determined by the support structure and the effective width of the emitted microwave radiation.

Hohlleiter werden üblicherweise dazu eingesetzt um eine z. B. Mikrowellenstrahlung zu leiten. In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung wird Mikrowellenstrahlung über eine Antenne oder Sender in einen Hohlleiter abgestrahlt. Die Mikrowellenstrahlung ist durch den Hohlleiter bis zu einer Öffnung, die vorzugsweise als ein Schlitz ausgebildet ist, geleitet. Durch die Öffnung wird die Mikrowellenstrahlung in den Arbeitsraum abgestrahlt. Von Vorteil ist, dass durch den Schlitz schädliche Rückreflexionen in den Hohlleiter stark reduziert sind.Waveguides are usually used to a z. B. to conduct microwave radiation. In a preferred embodiment of the arrangement according to the invention, microwave radiation is emitted via an antenna or transmitter into a waveguide. The microwave radiation is passed through the waveguide to an opening, which is preferably formed as a slot. Through the opening, the microwave radiation is radiated into the working space. The advantage is that the slot harmful back reflections are greatly reduced in the waveguide.

Ein Mittel zur Abstrahlung der Mikrowellenstrahlung in den Arbeitsraum kann in einer vorteilhaften Ausführung als ein sogenannter Schlitzstrahler ausgebildet sein. In einem von Wänden begrenztem Hohlleiter ist dabei mindestens ein Antennenkopf einer Antenne zur Einkopplung von Mikrowellenstrahlung in den Hohlleiter angeordnet. Es ist bevorzugt, wenn außerdem ein Tuner zur Beeinflussung des Ausbreitungs- und Reflexionsverhaltens der eingekoppelten Mikrowellenstrahlung in dem Hohlleiter angeordnet ist. Die eingekoppelte Mikrowellenstrahlung breitet sich in dem Hohlleiter in einer Ausbreitungsrichtung aus. In einer Wand des Hohlleiters ist ein Schlitz zum Abstrahlen der Mikrowellenstrahlung aus dem Schlitzstrahler vorhanden. Der Schlitz verläuft vorzugsweise quer zur Ausbreitungsrichtung und ist vorzugsweise in einem Abstand von dem Antennenkopf entfernt, welcher der halben Wellenlänge (Lambda / 2) der Mikrowellenstrahlung entspricht. Die Länge des Schlitzstrahlers ist größer als die halbe Wellenlänge (Lambda / 2) und kleiner als die Wellenlänge (Lambda) der Mikrowellenstrahlung. Bei einer optimalen Abstimmung aller Elemente des Schlitzstrahlers aufeinander und auf eine Frequenz und Leistung der Mikrowellenstrahlung sind Wirkungsgrade des Schlitzstrahlers von mehr als 75% bis über 99%, beispielsweise 99,7% erreicht.A means for emitting the microwave radiation in the working space may be formed in an advantageous embodiment as a so-called slot radiator. In a waveguide delimited by walls, at least one antenna head of an antenna for coupling microwave radiation into the waveguide is arranged. It is preferred if, in addition, a tuner for influencing the propagation and reflection behavior of the coupled-in microwave radiation is arranged in the waveguide. The coupled-in microwave radiation propagates in the waveguide in a propagation direction. In a wall of the waveguide, a slot for emitting the microwave radiation from the slot radiator is present. The slot preferably extends transversely to the propagation direction and is preferably at a distance from the antenna head which corresponds to half the wavelength (lambda / 2) of the microwave radiation. The length of the slot radiator is greater than half the wavelength (lambda / 2) and smaller than the wavelength (lambda) of the microwave radiation. With an optimum coordination of all elements of the slot radiator successive and on a frequency and power of the microwave radiation efficiencies of the slot radiator of more than 75% to more than 99%, for example, reached 99.7%.

Die Antenne kann einen Innenleiter zur Leitung und Einkopplung einer Mikrowellenstrahlung aufweisen. In weiteren Ausführungen kann die Antenne auch ohne einen Innenleiter realisiert sein. Die Antenne kann beispielsweise mittels einer lösbaren Steckerverbindung (z. B. SMA-Stecker oder N-Stecker) kontaktiert sein. Es ist auch möglich, dass eine nicht-lösbare Kontaktierung, beispielsweise durch ein Koaxialkabel mit einem direkten Übergang in die Antenne, vorhanden ist. Der Antennenkopf besteht vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material wie Kupfer, Eisen, Gold oder Messing.The antenna may have an inner conductor for conducting and coupling in a microwave radiation. In further embodiments, the antenna can also be realized without an inner conductor. The antenna may, for example, be contacted by means of a detachable plug connection (eg SMA plug or N plug). It is also possible that a non-detachable contact, for example by a coaxial cable with a direct transition into the antenna, is present. The antenna head is preferably made of an electrically conductive material such as copper, iron, gold or brass.

Es ist günstig, wenn die Antenne bzw. der Antennenkopf in dem Hohlleiter angebracht ist, ohne dass Befestigungselemente in den Hohlleiter ragen. Beispielsweise kann mindestens ein Sackloch in einer der Wände des Hohlleiters vorhanden sein, in den ein Bereich der Antenne bzw. des Antennenkopfs, beispielsweise der Innenleiter, eingreift oder eingesteckt ist. Durch mindestens eine solche Lagerung sind nachteilige Beeinflussungen des Ausbreitungs- und Reflexionsverhaltens der eingekoppelten Mikrowellenstrahlung stark reduziert. Die Antenne bzw. der Antennenkopf kann durch eine an dem Hohlleiter oder außerhalb des Hohlleiters befindliche Vorrichtung arretiert sein. Beispielsweise kann an einem aus dem Hohlleiter ragendem Bereich der Antenne eine Steckverbindung (z. B. ein SMA-Stecker) vorgesehen sein, durch welche die Antenne räumlich festgelegt ist.It is favorable if the antenna or the antenna head is mounted in the waveguide without fastening elements projecting into the waveguide. For example, at least one blind hole may be present in one of the walls of the waveguide into which a region of the antenna or of the antenna head, for example the inner conductor, engages or is inserted. By at least one such storage adverse effects on the propagation and reflection behavior of the coupled microwave radiation are greatly reduced. The Antenna or the antenna head can be locked by a device located on the waveguide or outside of the waveguide. By way of example, a plug connection (for example an SMA plug) can be provided on a region of the antenna protruding from the waveguide, by means of which the antenna is spatially fixed.

Ist das Mittel zur Durchführung des Mediums durch den Arbeitsraum ein Bündel von Führungselementen mit einer Bündellängsachse, so ist diese Bündellängsachse vorzugsweise parallel zur Längsachse ausgerichtet. Führungselemente können beispielweise Rohre, Schächte oder Kanäle sein, die von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmt werden. Es können aber auch Fördereinrichtungen sein, mittels der feste Stoffe als z. B. Schüttgut oder als Körper durch den Arbeitsraum zu führen sind (dynamischer Fall). Eine Durchführung des Mediums durch den Arbeitsraum kann in zeitlich (z. B. kontinuierlich, diskontinuierlich) und räumlich (Streckenverlauf der Durchführung) beliebiger Weise erfolgen. Es ist auch möglich, dass das Medium in den Arbeitsraum eingebracht ist, dort während seiner Erwärmung verbleibt und wieder entnommen wird (statischer Fall). Beispielsweise kann ein Körper oder ein Behältnis mit dem zu erwärmenden Medium (z. B. ein befüllter Autoklav) in den Arbeitsraum eingebracht sein.If the means for passing the medium through the working space is a bundle of guide elements with a bundle longitudinal axis, then this bundle longitudinal axis is preferably aligned parallel to the longitudinal axis. Guide elements can be, for example, pipes, shafts or channels through which a liquid or gaseous medium flows. But it may also be conveyors by means of solids as z. B. bulk material or as a body through the working space are to lead (dynamic case). A passage of the medium through the working space can take place arbitrarily in time (for example, continuously, discontinuously) and spatially (route of execution). It is also possible that the medium is introduced into the working space, where it remains during its heating and is removed again (static case). For example, a body or a container with the medium to be heated (eg a filled autoclave) can be introduced into the working space.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Generator gegen mindestens einen weiteren Generator austauschbar ist. Eine einfache Austauschbarkeit kann beispielsweise dadurch erreicht sein, dass der Generator, z. B. in eine Platine, einsteckbar ist. Dadurch ist im Fall eines Defekts der Generator leicht auswechselbar. Besonders günstig ist die einfache Austauschbarkeit in Experimentieranordnungen, in denen durch den Austausch nur einer Komponente der Anordnung beispielsweise ein Bereich eines anderen Frequenzabschnitts verfügbar wird. Einem physischen Austausch steht eine Möglichkeit zur Umschaltung auf einen anderen Generator gleich.It is very advantageous if the generator is interchangeable with at least one additional generator. A simple interchangeability can be achieved, for example, that the generator, for. B. in a board, can be inserted. As a result, the generator is easily replaceable in the event of a defect. Particularly favorable is the simple interchangeability in experimental arrangements in which, for example, a region of another frequency section becomes available by exchanging only one component of the arrangement. A physical exchange is a possibility to switch to another generator.

Die Anordnung kann neben der Erwärmung eines Mediums mittels Mikrowellenstrahlung beispielsweise zur Untersuchung des Ansprechverhaltens des Mediums bei der Erwärmung verwendet werden.The arrangement can be used in addition to the heating of a medium by means of microwave radiation, for example, to investigate the response of the medium in the heating.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Erwärmung eines in einem Arbeitsraum befindlichen Mediums mittels Mikrowellenstrahlung und unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst. Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nacheinander das Einbringen eines Mediums in einen Arbeitsraum. Es folgt die Auswahl einer Mikrowellenfrequenz in Abhängigkeit von Eigenschaften des Mediums aus einem bestimmten Frequenzabschnitt innerhalb des Mikrowellenfrequenzbereiches. Anschließend wird ein Generator mit Steuersignalen angesteuert, die zu einer Generierung eines Signals mit der ausgewählten Mikrowellenfrequenz führen. Es folgen das Generieren des Signals mit der ausgewählten Mikrowellenfrequenz, das Leiten des Signals an wenigstens eine Strahlungsquelle, das Verstärken des Signals mittels der wenigstens einen Strahlungsquelle zu wenigstens einem verstärkten Signal und das Abstrahlen des wenigstens einen verstärkten Signals als Mikrowellenstrahlung in den Arbeitsraum. An jeder der Strahlungsquellen werden Messdaten erfasst, auf deren Grundlage Steuersignale mindestens zur Ansteuerung der Verstärkung des Signals erzeugt werden.The object is further by a method for heating a medium located in a working space by means of microwave radiation and under Use of a device according to the invention solved. The steps of the method according to the invention are successively introducing a medium into a working space. This is followed by the selection of a microwave frequency as a function of properties of the medium from a specific frequency range within the microwave frequency range. Subsequently, a generator is driven with control signals, which lead to generation of a signal with the selected microwave frequency. This is followed by generating the signal at the selected microwave frequency, passing the signal to at least one radiation source, amplifying the signal by means of the at least one radiation source to at least one amplified signal and emitting the at least one amplified signal as microwave radiation into the working space. At each of the radiation sources measurement data is detected, based on which control signals are generated at least for driving the gain of the signal.

Die Auswahl der Mikrowellenfrequenz (Frequenz) kann aufgrund der Kenntnisse über das Material, die Dimensionierung und weiterer Eigenschaften (z. B. Aggregatzustand, Temperatur) des Mediums erfolgen. Es ist auch möglich, eine bestimmte Frequenz aufgrund von Erfahrungssätzen oder aber willkürlich auszuwählen. Die Frequenz kann in weiteren Ausführungen des Verfahrens auch vor oder mit dem Einbringen des Mediums ausgewählt werden.The selection of the microwave frequency (frequency) can be based on the knowledge of the material, the dimensioning and other properties (eg state of matter, temperature) of the medium. It is also possible to select a certain frequency on the basis of empirical sentences or arbitrarily. The frequency can be selected in further embodiments of the method before or with the introduction of the medium.

In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Arbeitsraum durch eine Anordnung mehrerer Strahlungsquellen in seinen räumlichen Dimensionen bestimmt.In a preferred variant of the method according to the invention, the working space is determined by an arrangement of a plurality of radiation sources in its spatial dimensions.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist äußerst vorteilhaft zur Untersuchung eines Verhaltens des Mediums bei seiner Erwärmung mittels Mikrowellenstrahlung geeignet. Dabei werden nacheinander Mikrowellenstrahlungen mindestens je einer ersten bis n-ten Eigenschaftsausprägung einer bestimmten Bandbreite von Eigenschaftsausprägungen einer Eigenschaft der Mikrowellenstrahlung in den Arbeitsraum abgestrahlt. Die der ersten bis n-ten Eigenschaftsausprägung zugeordneten ersten bis n-ten Messdaten werden erfasst und miteinander verglichen. Aus den Messdaten sowie deren Vergleich wird das Verhalten des Mediums bei seiner Erwärmung mittels Mikrowellenstrahlung erster bis n-ter Eigenschaftsausprägung abgeleitet. Es lässt sich das Verhalten des Mediums über die Zeit, an verschiedenen Bereichen des Arbeitsraums sowie unter verschiedenen Kombinationen der ersten bis n-ten Eigenschaftsausprägung der Mikrowellenstrahlung untersuchen.The method according to the invention is extremely advantageous for investigating a behavior of the medium when heated by means of microwave radiation. In this case, microwave radiations of at least one first to nth characteristic expression of a certain range of property characteristics of a property of the microwave radiation are radiated into the working space one after the other. The first to nth measurement data assigned to the first to nth property characteristics are recorded and compared with each other. From the measured data and their comparison, the behavior of the medium when heated by means of microwave radiation first to n-th Property characteristic derived. It is possible to investigate the behavior of the medium over time, in different areas of the working space and under different combinations of the first to nth characteristics of the microwave radiation.

Eigenschaften können beispielsweise die Leistung der Mikrowellenstrahlung oder die Frequenz sein. Die Eigenschaftsausprägung ist der jeweils konkrete Wert der Eigenschaft, z. B. eine konkret darstellbare Amplitude der Mikrowelle als erste Eigenschaftsausprägung und eine konkrete Frequenz als zweite Eigenschaftsausprägung der Leistung der Mikrowellenstrahlung.Properties can be, for example, the power of the microwave radiation or the frequency. The property expression is the respective concrete value of the property, eg. B. a concrete representable amplitude of the microwave as the first property characteristic and a specific frequency as a second property characteristic of the power of the microwave radiation.

Mit dem Verfahren ist eine Untersuchung von Medien beispielsweise dadurch möglich, dass das Medium mit Mikrowellenstrahlung der ersten bis n-ten Eigenschaftsausprägung bestrahlt und Messdaten erfasst werden. So können beispielsweise optimierte Kombinationen der ersten bis n-ten Eigenschaftsausprägung für eine Erwärmung des Mediums gefunden werden. Mit dem Verfahren kann außerdem eine geeignete räumliche Positionierung der Strahlungsquellen gesucht werden, bei der beispielsweise eine effiziente Erwärmung des Mediums bei gleichzeitigem Schutz aller Strahlungsquellen vor schädigenden Einflüssen erzielbar ist.The method makes it possible to examine media, for example, by irradiating the medium with microwave radiation of the first to nth properties and recording measured data. Thus, for example, optimized combinations of the first to nth property characteristics for a heating of the medium can be found. The method can also be used to search for a suitable spatial positioning of the radiation sources in which, for example, an efficient heating of the medium with simultaneous protection of all radiation sources against damaging influences can be achieved.

Steuerungstechnisch günstig ist es, wenn die Auswahl einer Frequenz, die Erzeugung der Mikrowellenstrahlung, die Ansteuerung der Strahlungsquellen und die Auswertung der Messdaten mittels einer zentralen Steuerung erfolgt.In terms of control, it is favorable if the selection of a frequency, the generation of the microwave radiation, the control of the radiation sources and the evaluation of the measured data are effected by means of a central control.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Medien beliebiger Aggregatzustände oder deren Mischung erwärmt werden. Es ist möglich, das Verfahren zur Fraktionierung eines aus einem Stoffgemisch bestehenden Mediums zu nutzen. Es kann damit auch mindestens ein Inhaltsstoff des Mediums aktiviert, sowie katalytische Reaktionen des Mediums durchgeführt werden. Es ist auch möglich, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus dem Medium ein Plasma zu erzeugen. In Bezug auf spezielle Methoden der Oberflächenbehandlung, wie z. B. der PVD (physical vapour deposition) oder der CVD (chemical vapour deposition), wird es möglich sein, Prozessabläufe präziser zu gestalten und dadurch die Homogenität von z. B. auf einem Objekt aufgebrachter Schichten weiter zu steigern. Auch können mittels Mikrowellenstrahlung Moleküle oder Molekülgruppen ausgerichtet bzw. auch erst polarisiert werden.Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Abbildungen näher erläutert. Es zeigen die Abbildungen:

Fig. 1

eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 2

eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 3

eine Strahlungsquelle einer dritten erfindungsgemäßen Anordnung und

Fig. 4

ein Ausführungsbeispiel eines Schlitzstrahlers.

By means of the method according to the invention media of any state of matter or their mixture can be heated. It is possible to use the method of fractionating a mixture of a mixture of substances. It can thus also activated at least one ingredient of the medium, as well as catalytic reactions of the medium are performed. It is also possible to generate a plasma from the medium by means of the method according to the invention. With regard to special methods of surface treatment, such. As the PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition), it will be possible to make processes more precise and thereby the homogeneity of z. B. on an object applied layers further increase. Molecules or molecular groups can also be aligned or even polarized by means of microwave radiation. The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and illustrations. The pictures show:

Fig. 1

a first embodiment of the inventive arrangement;

Fig. 2

a second embodiment of the arrangement according to the invention;

Fig. 3

a radiation source of a third inventive arrangement and

Fig. 4

an embodiment of a slot radiator.

Als wesentliche Elemente der inFig. 1 stark schematisch gezeigten ersten Ausführung der Anordnung sind eine Spannungsquelle 1 zur Versorgung der Anordnung, ein durchstimmbarer Generator 2 zur Generierung eines Signals, ein Verteiler 3 zum Leiten des Signals über je eine Mikrowellenleitung 4 an zwei Strahlungsquellen 5 mit je einem Leistungsverstärker 5.1 und einem Messmittel zur Erfassung von Messdaten 5.3, sowie eine als Rechen-, Steuer- und Speichereinheit ausgebildete Steuerung 6 vorhanden, die mit dem Generator 2 und den Strahlungsquellen 5 über Steuerleitungen 6.1 in Verbindung steht.As essential elements of in Fig. 1 shown schematically very first embodiment of the arrangement are a voltage source 1 for supplying the device, a tunable generator 2 for generating a signal, a distributor 3 for directing the signal via onemicrowave line 4 to tworadiation sources 5, each with a power amplifier 5.1 and a measuring means for Detection of measurement data 5.3, and designed as a computing, control andstorage unit controller 6 is present, which is connected to the generator 2 and theradiation sources 5 via control lines 6.1 in combination.

Der von der Spannungsquelle 1 versorgte und durch die Steuerung 6 ansteuerbare Generator 2 beinhaltet einen Schwingungsgenerator 2.1, der aus Halbleiterbauelementen aufgebaut ist, sowie einen Oszillator als Frequenzfilter 2.2. Der Generator 2 ist über den Bereich des Frequenzabschnittes 1,8 bis 2,8 GHz kontinuierlich durchstimmbar. Durch von der Steuerung 6 übermittelte Steuersignale ist der Generator 2 auf eine ausgewählte Frequenz aus einem Frequenzabschnitt des Mikrowellenfrequenzbereichs abstimmbar. Mittels des Schwingungsgenerators 2.1 ist ein Signal mit der ausgewählten Frequenz generierbar. Eventuell erzeugte Signale, deren Frequenzen nicht der ausgewählten Frequenz entsprechen, sind durch die Funktion des Frequenzfilters 2.2 unterdrückt. Durch den Verteiler 3 ist das Signal auf die Mikrowellenleitungen 4 verteilt. Das in der erfindungsgemäßen Anordnung nach dem Frequenzfilter 2.2 bereitgestellte Signal liegt an jeder der vorhandenen Strahlungsquellen 5 an. Das Signal ist durch den Leistungsverstärker 5.1 zu verstärken und mittels eines Hohlleiters 5.2 als eine Mikrowellenstrahlung 11 in einen Arbeitsraum 7 abzustrahlen. Der Arbeitsraum 7 ist durch eine für Mikrowellenstrahlung 11 reflektierende Wand aus Metall als eine Halterungsstruktur 8, in der die Strahlungsquellen 5 in parallel zueinander verlaufenden Ebenen E in den Arbeitsraum 7 gerichtet angeordnet sind, in einer seiner räumlichen Dimensionen begrenzt. Die Ebenen E erstrecken sich senkrecht zu einer Längsachse 7.1 des Arbeitsraums 7. In seinen nicht von der Halterungsstruktur 8 begrenzten Dimensionen ist der Arbeitsraum 7 durch eine Wirkungsweite der Mikrowellenstrahlung 11 bestimmt, die von der Temperatur, der Frequenz und einer Amplitude der Mikrowellenstrahlung 11 sowie den Wechselwirkungen mit einem bestrahlten Medium 10 abhängt. In dem Arbeitsraum 7 ist ein zu erwärmender fester Körper als Medium 10 eingebracht. Das Medium 10 verbleibt während der Erwärmung bezüglich des Arbeitsraumes 7 in einer immer gleichen, stationären Lage. Das in der Strahlungsquelle 5 angeordnete Messmittel zur Erfassung von Messdaten 5.3 ist eine Diode und dient der Erfassung von Mikrowellenstrahlung 11, die von dem Medium 10 auf das Messmittel zur Erfassung von Messdaten 5.3 zurück reflektiert sind. Das Messmittel zur Erfassung von Messdaten 5.3 jeder Strahlungsquelle 5 ist über je eine Messdatenleitung 5.4 mit der Steuerung 6 verbunden. Jeder Leistungsverstärker 5.1 ist durch die Steuerung 6 über die Steuerleitungen 6.1 direkt und individuell ansteuerbar. Eine Ansteuerung erfolgt in Abhängigkeit der Messdaten des Messmittels zur Erfassung von Messdaten 5.3, um Schädigungen der Strahlungsquellen 5 durch reflektierte Mikrowellenstrahlung 11 zu verhindern.The supplied from the voltage source 1 and controllable by thecontroller 6 generator 2 includes a vibration generator 2.1, which is composed of semiconductor devices, and an oscillator as a frequency filter 2.2. The generator 2 can be continuously tuned over the range of the frequency range 1.8 to 2.8 GHz. By control signals transmitted by thecontroller 6, the generator 2 is tunable to a selected frequency from a frequency section of the microwave frequency range. By means of the vibration generator 2.1, a signal with the selected frequency can be generated. Any generated signals whose frequencies do not correspond to the selected frequency are suppressed by the function of the frequency filter 2.2. Through the distributor 3, the signal is distributed to the microwave lines 4. The signal provided in the arrangement according to the invention after the frequency filter 2.2 is applied to each of the existingradiation sources 5. The signal is to be amplified by the power amplifier 5.1 and by means of a waveguide 5.2 as a microwave radiation 11th to radiate into a working space 7. The working space 7 is bounded in one of its spatial dimensions by a wall of metal reflecting amicrowave radiation 11 as a support structure 8, in which theradiation sources 5 are arranged in parallel planes E in the working space 7. The planes E extend perpendicular to a longitudinal axis 7.1 of the working space 7. In its not limited by the support structure 8 dimensions of the working space 7 is determined by an effective width of themicrowave radiation 11, the temperature, the frequency and an amplitude of themicrowave radiation 11 and the Interactions with anirradiated medium 10 depends. In the working space 7, a solid body to be heated is introduced as the medium 10. The medium 10 remains during the heating with respect to the working space 7 in an always same, stationary position. The measuring means for detecting measured data 5.3 arranged in theradiation source 5 is a diode and serves to detectmicrowave radiation 11 which is reflected back from the medium 10 to the measuring means for acquiring measured data 5.3. The measuring means for acquiring measured data 5.3 of eachradiation source 5 is connected to thecontroller 6 via a respective measurement data line 5.4. Each power amplifier 5.1 can be controlled directly and individually by thecontroller 6 via the control lines 6.1. A control takes place as a function of the measurement data of the measuring means for acquiring measured data 5.3 in order to prevent damage to theradiation sources 5 by reflectedmicrowave radiation 11.

Eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung gemäßFig. 2 entspricht dem grundsätzlichen Aufbau gemäßFig. 1. Zusätzlich ist ein Temperatursensor als ein weiteres Messmittel 12 zur Bestimmung der Temperatur innerhalb des Arbeitsraums 7 angeordnet und über eine Messdatenleitung 5.4 mit der Steuerung 6 verbunden. Der Arbeitsraum 7 ist in allen seinen Dimensionen von Wänden (vereinfacht als Linien gezeigt) begrenzt, die für die Strahlungsquellen 5 als Halterungsstrukturen 8 dienen (nur zwei Strahlungsquellen 5 einer Halterungsstruktur 8 gezeigt) und durch die der Arbeitsraum 7 abgeschlossen ist. In dem Arbeitsraum 7 ist, diesen in seiner gesamten Länge durchspannend, ein als Rohr ausgebildetes Führungselement 9.1 als ein Mittel zur Durchführung des Mediums durch den Arbeitsraum 9 entlang einer Elementenlängsachse 9.11 vorhanden. Die Elementenlängsachse 9.11 verläuft parallel zu der Längsachse 7.1. Das Führungselement 9.1 durchspannt den Arbeitsraum 7 von einer die Halterungsstruktur 8 eröffnenden Medienzuführungsöffnung 9.2 zu einer Medienabführungsöffnung 9.3.In weiteren Ausführungen der Anordnung können auch außen an dem Arbeitsraum 7 und / oder an der Medienzuführungsöffnung 9.2 und / oder der Medienabführungsöffnung 9.3 weitere Messmittel 12, z. B. Sensoren, durch die ein Zustand des Mediums 10 wie Temperatur, physikalische oder chemische Zusammensetzung erfassbar sind, angeordnet sein.A second embodiment of the inventive arrangement according to Fig. 2 corresponds to the basic structure according to Fig. 1 , In addition, a temperature sensor is arranged as a further measuring means 12 for determining the temperature within the working space 7 and connected to thecontrol 6 via a measuring data line 5.4. The working space 7 is delimited in all its dimensions by walls (shown in simplified form as lines) which serve as support structures 8 for the radiation sources 5 (only tworadiation sources 5 of a support structure 8 are shown) and through which the working space 7 is closed. In the working space 7, this spanning over its entire length, a trained as a pipe guide element 9.1 as a means for carrying the medium through the working space 9 along a longitudinal axis element 9.11 available. The element longitudinal axis 9.11 runs parallel to the longitudinal axis 7.1. The guide element 9.1 spans the working space 7 from a support structure 8 opening the media supply opening 9.2 to a Medienabführungsöffnung 9.3.In other embodiments of the arrangement can also outside the working space 7 and / or at the media supply port 9.2 and / or the media discharge opening 9.3 further measuring means 12, z , B. sensors, by which a state of the medium 10 as temperature, physical or chemical composition can be detected, be arranged.

Eine Gestaltung einer Strahlungsquelle 5 gemäßFig. 3 zeichnet sich durch eine als Träger ausgebildete Halterungsstruktur 8 aus, auf der der Leistungsverstärker 5.1, der Hohlleiter 5.2 und das Messmittel zur Erfassung von Messdaten 5.3 von einem Gehäuse 5.5 umschlossen angeordnet sind. Die Strahlungsquelle 5 ist über die Mikrowellenleitung 4 mit dem Verteiler 3 (nicht gezeigt) und über die Steuerleitung 6.1 und die Messdatenleitung 5.4 mit der Steuerung 6 verbunden. Die Strahlungsquelle 5 ist manuell an einer frei wählbaren Position auf der Oberfläche eines zu erwärmenden Körpers als Medium 10 anzubringen. Ein Arbeitsraum 7 ist durch die Strahlungsquelle 5 und durch die in diesem Fall als Wirkungsweite anzusehende Eindringtiefe der Mikrowellenstrahlung 11 in das Medium 10 (durch gestrichelte Mikrowellenstrahlung 11 symbolisiert) bestimmt. Diese Gestaltung kann beispielsweise als flexibles System zur schonenden Trocknung von Holz oder anderen Naturstoffen, sowie allen künstlichen erzeugten Edukten und Produkten eingesetzt werden, wobei durch den Einsatz von Mikrowellenstrahlung 11 eine steuerbare Erwärmung des Mediums 10 im Inneren bewirkt ist. Wasser oder andere Lösungsmittel werden dabei nicht von bereits getrockneten Schichten des Mediums 10 eingeschlossen, sondern durch noch feuchte Schichten nach außen transportiert. Durch eine Erwärmung im Inneren werden Rissbildungen im Medium 10 weitestgehend vermieden.A design of aradiation source 5 according to Fig. 3 is characterized by a carrier structure formed as a support structure 8, on which the power amplifier 5.1, the waveguide 5.2 and the measuring means for detecting measurement data 5.3 are enclosed by a housing 5.5. Theradiation source 5 is connected via themicrowave line 4 to the distributor 3 (not shown) and via the control line 6.1 and the measurement data line 5.4 to thecontroller 6. Theradiation source 5 is to be mounted manually at a freely selectable position on the surface of a body to be heated as a medium 10. A working space 7 is determined by theradiation source 5 and by the penetration depth of themicrowave radiation 11 into the medium 10 (symbolized by dashed microwave radiation 11), which in this case is to be regarded as the effective width. This design can be used, for example, as a flexible system for the gentle drying of wood or other natural substances, as well as all synthetically produced educts and products, wherein the use ofmicrowave radiation 11 causes a controllable heating of the medium 10 in the interior. Water or other solvents are not trapped by already dried layers of the medium 10, but transported by still moist layers to the outside. By heating inside cracking in the medium 10 are largely avoided.

Ein Ausführungsbeispiel eines Schlitzstrahlers ist inFig. 4 vereinfacht gezeigt. Der Schlitzstrahler besteht aus einem Hohlleiter 5.2 mit rechteckigem Querschnitt und besitzt eine Länge L, eine Breite B und eine Höhe H. Der Hohlleiter 5.2 ist durch Wände 16 begrenzt. Sich jeweils gegenüberliegend sind als Wände 16 ein erster Deckel 16.1 und ein zweiter Deckel 16.2, eine erste Seitenwand 16.3 und eine zweite Seitenwand 16.4 sowie eine obere Wand 16.5 und eine untere Wand 6.6 vorhanden. Die obere Wand 16.6 weist einen Schlitz 15 auf, durch den die Mikrowellenstrahlung 11 aus dem Schlitzstrahler abstrahlbar ist. Der Schlitz 15 verläuft in Richtung der Breite B und ist näher an dem zweiten Deckel 16.2 als an dem ersten Deckel 16.1 vorhanden. GemäßFig. 4 ist der Schlitz 15 ein Zehntel der Länge L von dem zweiten Deckel 16.2 entfernt. Die räumliche Lage der Wände 16 und weiterer Elemente des Schlitzstrahlers ist für die Funktionsweise des Schlitzstrahlers nicht relevant. Lediglich deren relative Lage zueinander und deren Dimensionierung ist von Bedeutung. Alle Angaben zur räumlichen Ausrichtung der Wände 16 sind daher beispielhaft.An embodiment of a slot radiator is in Fig. 4 simplified shown. The slot radiator consists of a waveguide 5.2 with a rectangular cross section and has a length L, a width B and a height H. The waveguide 5.2 is bounded bywalls 16. Opposite each other are, aswalls 16, a first cover 16.1 and a second cover 16.2, a first side wall 16.3 and a second one Side wall 16.4 and an upper wall 16.5 and a lower wall 6.6 available. The upper wall 16.6 has aslot 15 through which themicrowave radiation 11 can be emitted from the slot radiator. Theslot 15 extends in the direction of the width B and is closer to the second lid 16.2 than on the first lid 16.1 available. According to Fig. 4 theslot 15 is one tenth of the length L from the second lid 16.2. The spatial position of thewalls 16 and other elements of the slot radiator is not relevant to the operation of the slot radiator. Only their relative position to each other and their dimensions is important. All information on the spatial orientation of thewalls 16 are therefore exemplary.

Auf der unteren Wand 16.5 ist in dem Hohlleiter 5.2 ein Tuner 17 angeordnet, der zur gezielten Beeinflussung des Ausbreitungs- und Reflexionsverhaltens der eingekoppelten Mikrowellenstrahlung 11 dient und in den Hohlleiter 5.2 ragt. Der Tuner 17 ist gegenüber dem Schlitz 15 angeordnet. Weiterhin ist eine Antenne 13 vorhanden, die durch die untere Wand 16.5 geführt ist und die einen Antennenkopf 13.1 aufweist. Der Antennenkopf 13.1 ragt in den Hohlleiter 5.2 hinein und dient der Einkopplung der Mikrowellenstrahlung 11 in den Hohlleiter 5.2. In Richtung der Länge L ist der Antennenkopf 13.1 von dem Schlitz 15 (jeweils bezogen auf deren Mittellinie) mit einem Abstand d angeordnet. Der Abstand d beträgt rund Lambda / 2, was bei einer Mikrowellenstrahlung 11 mit einer Frequenz von 2,45 GHz rund 6,1 cm entspricht. Die Richtung der Länge L ist zugleich die Ausbreitungsrichtung der Mikrowellenstrahlung 11.On the lower wall 16.5, atuner 17 is arranged in the waveguide 5.2, which serves to selectively influence the propagation and reflection behavior of the coupledmicrowave radiation 11 and projects into the waveguide 5.2. Thetuner 17 is disposed opposite to theslot 15. Furthermore, anantenna 13 is present, which is guided by the lower wall 16.5 and which has an antenna head 13.1. The antenna head 13.1 protrudes into the waveguide 5.2 and serves to couple themicrowave radiation 11 into the waveguide 5.2. In the direction of the length L of the antenna head 13.1 of the slot 15 (in each case with respect to the center line) is arranged at a distance d. The distance d is around lambda / 2, which corresponds to 6.1 cm in amicrowave radiation 11 with a frequency of about 6.1 cm. The direction of the length L is at the same time the propagation direction of themicrowave radiation 11.

Der Antennenkopf 13.1 ist als eine Hülse aus Messing ausgebildet. Im Inneren des Antennenkopfs 13.1 ist ein Verbinder 18 in Form eines Kupferstabs vorhanden. Der Verbinder 18 ragt aus dem Antennenkopf 13.1 durch die untere Wand 16.5 hindurch und ist dort durch einen Aufnahmeteil einer Steckverbindung 19 kontaktiert. An dem Aufnahmeteil der Steckverbindung 19 kann eine Mikrowellenleitung 4 angeschlossen werden. Das Aufnahmeteil der Steckverbindung 19 ist direkt an der unteren Wand 16.5 angeordnet, wodurch die Antenne 13 fixiert ist. Der Antennenkopf 13.1 ragt von der unteren Wand 16.5 eine erste Strecke l1 senkrecht in den Hohlleiter 5.2 hinein. In den Antennenkopf 13.1 ist seitlich ein Innenleiter 14 eingesteckt, der in Richtung der Länge L über eine zweite Strecke l2 bis zu dem ersten Deckel 16.1 verläuft. In dem ersten Deckel 16.1 ist ein Sackloch (nur angedeutet) eingebracht, in das der Innenleiter 14 mit einem Ende eingesteckt ist. Über die zweite Strecke l2 liegt der Innenleiter 14 frei.The antenna head 13.1 is designed as a sleeve made of brass. Inside the antenna head 13.1 there is aconnector 18 in the form of a copper rod. Theconnector 18 protrudes from the antenna head 13.1 through the lower wall 16.5 and is contacted there by a receiving part of aconnector 19. On the receiving part of theconnector 19, amicrowave line 4 can be connected. The receiving part of theconnector 19 is disposed directly on the lower wall 16.5, whereby theantenna 13 is fixed. The antenna head 13.1 protrudes from the lower wall 16.5 a first distance l1 perpendicular to the waveguide 5.2 inside. In the antenna head 13.1, aninner conductor 14 is inserted laterally, which extends in the direction of the length L over a second distance l2 to the first lid 16.1. By doing first cover 16.1 is a blind hole (only indicated) introduced, in which theinner conductor 14 is inserted with one end. Over the second distance l2 theinner conductor 14 is exposed.

Der Antennenkopf 13.1 kann in weiteren Ausführungen der Erfindung anders gestaltet sein.The antenna head 13.1 may be designed differently in further embodiments of the invention.

In weiteren Ausführungen des Schlitzstrahlers kann der Verbinder 18 durch einen Draht oder eine Litze einer Mikrowellenzuleitung 4 ersetzt sein. In einer solchen Ausführung ist das Aufnahmeteil der Steckverbindung 19 nicht erforderlich. Außerdem ist es möglich, dass der Verbinder 18 als ein Element des Aufnahmeteils der Steckverbindung 19 ausgeführt ist oder dass der Verbinder 18 ein Element eines Steckers (nicht gezeigt) der Steckverbindung 19 realisiert ist.In further embodiments of the slot radiator, theconnector 18 may be replaced by a wire or a strand of amicrowave feed line 4. In such an embodiment, the receiving part of theconnector 19 is not required. In addition, it is possible for theconnector 18 to be implemented as an element of the receiving part of theplug connection 19 or for theconnector 18 to be realized as an element of a plug (not shown) of theplug connection 19.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Untersuchung eines Verhaltens des Mediums 10 bei seiner Erwärmung mittels Mikrowellenstrahlung 11, wird anhand des zweiten Ausführungsbeispiels gemäßFig. 2 erläutert. Anhand von Erfahrungswerten wird ein Frequenzabschnitt des Mikrowellenfrequenzbereichs, bei dem eine Erwärmung des Mediums 10 bekanntermaßen erfolgt, ausgewählt. In weiteren Ausführungen können auch Frequenzabschnitte ausgewählt werden, in denen keine Erwärmung erfolgt oder eine Erwärmung (noch) fraglich ist. Mittels der Steuerung 6 werden der Schwingungsgenerator 2.1 und der Frequenzfilter 2.2 so angesteuert, dass ein Signal mit der ausgewählten Frequenz bereitgestellt wird. Das Signal ist eine elektromagnetische Welle, die mit der ausgewählten Frequenz schwingt und eine Amplitude aufweist. Über den Verteiler 3 wird das Signal auf die Mikrowellenleitungen 4 verteilt, so dass diese an jeder der Strahlungsquellen 5 anliegt. Jeder der Leistungsverstärker 5.1 wird mittels der Steuerung 6 über die Steuerleitungen 6.1 so angesteuert, dass die Amplitude des Signals durch jeden Leistungsverstärker 5.1 gleich verstärkt und das verstärkte Signal über jeden Hohlleiter 5.2 als Mikrowellenstrahlung 11 in den Arbeitsraum 7 abgestrahlt wird. Die auf dem Medium 10 auftreffende Mikrowellenstrahlung 11 wird von dem Medium 10 entsprechend seiner Eigenschaften absorbiert und/oder gänzlich oder anteilig reflektiert. Reflektierte und von einem der Messmittel zur Erfassung von Messdaten 5.3 erfasste Mikrowellenstrahlung 11 verursacht mindestens ein Antwortsignal, dessen Höhe als Messdaten über die Messdatenleitung 5.4 an die Steuerung 6 gesendet und dort ausgewertet wird. Zeigen die Messdaten, dass auf die Messmittel zur Erfassung von Messdaten 5.3 Mikrowellenstrahlung 11 einer Leistung oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes auftreffen, wird der Leistungsverstärker 5.1 angesteuert und eine geringere Verstärkung bewirkt. Da die auf dem Messmittel zur Erfassung von Messdaten 5.3 auftreffenden Mikrowellenstrahlung 11 auch von anderen Strahlungsquellen 5 herrühren kann, werden in einer weiteren Ausführung des Verfahrens auch die Leistungsverstärker 5.1 einiger oder aller anderen Strahlungsquellen 5 angesteuert. Durch eine kontrollierte und systematische Variation der durch die Leistungsverstärker 5.1 bewirkten Verstärkungen des Signals kann ein gewünschtes Muster der Ansteuerung der Leistungsverstärker 5.1 für eine jeweilige Kombination von Medium 10, Positionierung der Strahlungsquellen 5 und Dimensionierung des Arbeitsraums 7 gesucht werden. Es ist in weiteren Ausführungen des Verfahrens auch möglich, das Verhalten des Mediums 10 bei unterschiedlichen Positionierungen der Strahlungsquellen 5 zu untersuchen. Die erläuterte individuelle Wahl der Verstärkung des Signals ist als eine erste Eigenschaftsausprägung der Eigenschaft "Leistung / Amplitude" der Mikrowellenstrahlung 11 anzusehen. Die Erfassung der Messdaten durch die Messmittel zur Erfassung von Messdaten 5.3 und deren Auswertung dient einmal dem Schutz der jeweiligen Strahlungsquelle 5 vor überhöhter Rückstrahlung und kann außerdem zur Untersuchung des Verhaltens des Mediums 10 bei seiner Erwärmung mit Mikrowellenstrahlung 11 dienen.The application of the method according to the invention for investigating a behavior of the medium 10 during its heating by means ofmicrowave radiation 11, is based on the second embodiment according to Fig. 2 explained. On the basis of empirical values, a frequency section of the microwave frequency range at which heating of the medium 10 is known to be selected is selected. In further embodiments, frequency sections can also be selected in which no heating takes place or heating is (still) questionable. By means of thecontroller 6, the vibration generator 2.1 and the frequency filter 2.2 are controlled so that a signal with the selected frequency is provided. The signal is an electromagnetic wave that vibrates at the selected frequency and has an amplitude. Via the distributor 3, the signal is distributed to themicrowave lines 4, so that this is applied to each of the radiation sources 5. Each of the power amplifiers 5.1 is controlled by thecontroller 6 via the control lines 6.1 so that the amplitude of the signal amplified by each power amplifier 5.1 equal and the amplified signal is emitted via each waveguide 5.2 asmicrowave radiation 11 in the working space 7. The incident on the medium 10microwave radiation 11 is absorbed by the medium 10 according to its properties and / or reflected wholly or proportionately. Reflected and detected by one of the measuring means for the detection of measurement data 5.3microwave radiation 11 causes at least one response signal whose height as measured data via the measurement data line 5.4 to the controller. 6 is sent and evaluated there. If the measured data indicate thatmicrowave radiation 11 of a power above a predetermined threshold value is incident on the measuring means for acquiring measured data 5.3, the power amplifier 5.1 is activated and a lower amplification is effected. Since themicrowave radiation 11 impinging on the measuring device for acquiring measured data 5.3 can also originate fromother radiation sources 5, in a further embodiment of the method the power amplifiers 5.1 of some or all of theother radiation sources 5 are also activated. By a controlled and systematic variation of the amplifications of the signal effected by the power amplifiers 5.1, a desired pattern of the control of the power amplifiers 5.1 for a respective combination ofmedium 10, positioning of theradiation sources 5 and dimensioning of the working space 7 can be sought. It is also possible in further embodiments of the method to investigate the behavior of the medium 10 at different positions of the radiation sources 5. The explained individual choice of the amplification of the signal is to be regarded as a first characteristic expression of the property "power / amplitude" of themicrowave radiation 11. The detection of the measurement data by the measuring means for acquiring measured data 5.3 and its evaluation is once the protection of therespective radiation source 5 from excessive reflection and can also serve to investigate the behavior of the medium 10 when heated withmicrowave radiation 11.

Um Wirkungen des Arbeitsraums 7 (z. B. Reflexionen an dessen Wänden) bei einer Untersuchung zu berücksichtigen bzw. auszuschließen, kann ein "Standard-Reflexionsprofil" des Arbeitsraums 7 ermittelt und abgespeichert werden. Es ist auch möglich, die Dimensionierung des Arbeitsraumes 7 so zu gestalten, dass Reflexionen der Mikrowellenstrahlung 11 keine oder einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Messdaten haben. Auch können die Wände des Arbeitsraums 7 aus für Mikrowellenstrahlung 11 nicht reflektierendem Material ausgestaltet oder der Arbeitsraum 7 in einer Anzahl von Richtungen seiner Dimensionierung ohne Wände ausgeführt sein.In order to take into account or rule out effects of the working space 7 (eg reflections on the walls thereof) during an examination, a "standard reflection profile" of the working space 7 can be determined and stored. It is also possible to design the dimensioning of the working space 7 so that reflections of themicrowave radiation 11 have no or a negligible influence on the measured data. Also, the walls of the working space 7 can be configured from material that is not reflective formicrowave radiation 11, or the working space 7 can be designed in a number of directions of its dimensioning without walls.

Als eine zweite Eigenschaft wird die Frequenz durch Ansteuerung des Generators 2 mittels der Steuerung 6 verändert. Die Frequenz kann auf bestimmte Werte eingestellt werden. Es können Temperatur-Zeit-Kurven bei konstanten Bedingungen unter Variation der Frequenz aufgenommen werden, um eine für eine angestrebte Wirkung optimale Frequenz zu ermitteln. Die Frequenz wird also auf das Material abgestimmt. Sie kann aber auch kontinuierlich oder diskontinuierlich über einen Bereich des Frequenzabschnittes verändert werden. Eine solche Veränderung kann auch mehrmals, beispielsweise bei unterschiedlichen Temperaturen des Mediums 10 oder des Arbeitsraums 7 erfolgen. Die ersten bis n-ten Eigenschaften können einzeln oder in beliebigen Kombinationen eingestellt werden.As a second property, the frequency is changed by driving the generator 2 by means of thecontroller 6. The frequency can be set to specific values be set. Temperature-time curves can be recorded under constant conditions with variation of the frequency in order to determine an optimum frequency for a desired effect. The frequency is tuned to the material. But it can also be changed continuously or discontinuously over a range of the frequency section. Such a change can also take place several times, for example at different temperatures of the medium 10 or of the working space 7. The first to nth properties can be set individually or in any combination.

Sind weitere Messmittel 12 vorhanden, werden die durch die weiteren Messmittel 12 erfassten Messdaten ebenfalls über Messdatenleitungen 5.4 an die Steuerung 6 übermittelt.If further measuring means 12 are present, the measurement data acquired by the further measuring means 12 are likewise transmitted to thecontroller 6 via measurement data lines 5.4.

In allen Fällen werden die erfassten Messdaten den Informationen über den Ort der Erfassung den ersten bis n-ten Eigenschaftsausprägungen der Eigenschaften zugeordnet, ausgewertet und gespeichert.In all cases, the acquired measurement data are assigned to the information about the location of the detection of the first to nth property characteristics of the properties, evaluated and stored.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, das Verhalten eines Mediums 10 bei seiner Erwärmung bei unterschiedlichsten Kombinationen von Eigenschaftsausprägungen zu untersuchen. Es ist möglich, die Eigenschaftsausprägungen auch während eines Erwärmungsvorgangs gesteuert zu verändern und die resultierenden Verhaltensantworten des Mediums 10 zugeordnet zu den Eigenschaftsausprägungen, der Positionierung der Mikrowellenquellen 5, der Gestaltung des Arbeitsraums 7, dem Material und der Dimension des Mediums 10 zu untersuchen sowie eine Grundeinstellung einer Anordnung nach ihrer Installation oder Reparatur zu überprüfen oder einzurichten. Auch können unter Zugrundelegung üblicher Vorgehensweisen bei der Durchführung wissenschaftlicher Experimente Wechselwirkungen zwischen den oben angeführten Parametern untersucht werden. Das Verfahren kann auch zur Optimierung der Verfahrensführung der Fraktionierung eines Stoffgemisches, der Aktivierung von Inhaltsstoffen des Mediums, von katalytischen Reaktionen, der Erzeugung eines Plasmas oder der Ausrichtung von Molekülen angewendet werden. Die Anordnung und das Verfahren können auch bei der Erwärmung z. B. kontaminierten Bodens oder für die Trocknung von Körpern wie z. B. von Früchten, verwendet werden, wobei ein Austreiben von Wasser oder flüchtiger Stoffe und Verbindungen wie Alkoholen, Aceton, Phenolen, Toluol, Öle und dergleichen primäres Ziel ist.By means of the method according to the invention, it is possible to investigate the behavior of a medium 10 when it is heated in a wide variety of combinations of property characteristics. It is also possible to change the characteristic values controlled during a heating process and to investigate the resulting behavioral responses of the medium 10 associated with the characteristics, the positioning of themicrowave sources 5, the design of the working space 7, the material and the dimension of the medium 10, and a default setting an assembly after its installation or repair to check or set up. Also, interactions based on common approaches to conducting scientific experiments can be used to investigate interactions between the above parameters. The method may also be used to optimize the process of fractionating a mixture of substances, activating ingredients of the medium, catalytic reactions, generating a plasma, or aligning molecules. The arrangement and the method can also be used when heating z. As contaminated soil or for the drying of bodies such. B. of fruits, are used, wherein an expulsion of water or Volatile substances and compounds such as alcohols, acetone, phenols, toluene, oils and the like primary goal.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Spannungsquellevoltage source

22

Generatorgenerator

2.12.1

Schwingungsgeneratorvibration generator

2.22.2

Frequenzfilterfrequency filter

33

Verteilerdistributor

44

Mikrowellenleitungmicrowave line

55

Strahlungsquelleradiation source

5.15.1

Leistungsverstärkerpower amplifier

5.25.2

Hohlleiterwaveguide

5.35.3

Messmittel zur Erfassung von MessdatenMeasuring means for acquiring measured data

5.45.4

MessdatenleitungMeasurement data line

5.55.5

Gehäusecasing

66

Steuerungcontrol

6.16.1

Steuerleitungcontrol line

77

Arbeitsraumworking space

7.17.1

Längsachselongitudinal axis

88th

Halterungstruktursupport structure

99

Mittel zur Durchführung des Mediums durch den ArbeitsraumMeans for passing the medium through the working space

9.19.1

Führungselementguide element

9.119.11

Elementenlängsachseelements longitudinal axis

9.29.2

MedienzuführungsöffnungMedia feed opening

9.39.3

MedienabführungsöffnungMedia discharge opening

1010

Mediummedium

1111

Mikrowellenstrahlungmicrowave radiation

1212

weitere Messmittelfurther measuring means

1313

Antenneantenna

13.113.1

Antennenkopfantenna head

1414

Innenleiterinner conductor

1515

Schlitzslot

1616

Wand (des Hohlleiters 5.2)Wall (waveguide 5.2)

16.116.1

erster Deckelfirst lid

16.216.2

zweiter Deckelsecond lid

16.316.3

erste Seitenwandfirst sidewall

16.416.4

zweite Seitenwandsecond side wall

16.516.5

untere Wandbottom wall

16.616.6

obere Wandupper wall

1717

Tunertuner

1818

VerbinderInterconnects

1919

Aufnahmeteil der SteckverbindungReceiving part of the connector

LL

Länge (des Hohlleiters 5.2)Length (of waveguide 5.2)

BB

Breite (des Hohlleiters 5.2)Width (of waveguide 5.2)

HH

Höhe (des Hohlleiters 5.2)Height (of waveguide 5.2)

dd

Abstanddistance

l1l1

erste Streckefirst route

l2l2

zweite Streckesecond route

Ee

Ebenelevel

Claims (10)

1. Arrangement for heating a medium by microwave radiation, comprising at least two radiation sources (5) each having an individually controllable power amplifier (5.1) amplifying a signal which is generated by a generator (2) and has a microwave frequency, and having means for emitting the amplified signal as a microwave radiation (11) into a working space (7) which is determined in its spatial dimension by the arrangement of the radiation sources (5) relative to one another,
   characterized in that
   the working space (7) is arranged along a longitudinal axis (7.1),
   the means for emitting the microwave radiation are waveguides (5.2) and the waveguides (5.2) are aligned in such a way that the microwave radiation is emitted in planes (E) which extend perpendicular to the longitudinal axis (7.1),
   the generator (2) communicates with all power amplifiers (5.1) so as to transmit signals so that the signal generated by the generator (2) is present at all power amplifiers (5.1);
   the generator (2) is tunable over a range of a certain frequency section within the microwave frequency range and
   measuring means for detecting measurement data (5.3) are provided, by which measuring data are detectable in the working space (7), and each radiation source (5) has at least one of the measuring means for detecting measurement data (5.3), wherein the measuring means for detecting measurement data (5.3) are connected with a control (6) so as to transmit signals, at least the power amplifiers (5.2) being individually controllable by said control (6), and
   at least one means for passing a medium through the working space (9) is provided, said means being a guide element (9.1) with an element longitudinal axis (9.11) which is aligned parallel to the longitudinal axis (7.1).
2. Arrangement according to claim 1,characterized in that further measuring means (12) are provided in the working space (7) and are connected with the control (6) so as to transmit signals.
3. Arrangement according to one of the preceding claims,characterized in that the generator (2) is replaceable by at least one further generator (2).
4. Use of the arrangement according to one of the preceding claims for examining the behaviour of the medium (10) when heated by microwave radiation (11).
5. Method for heating a medium by microwave radiation by means of an arrangement according to one of claims 1 to 3, comprising the steps:

   introducing a medium (10) into a working space (7),

   selecting a microwave frequency depending on properties of the medium (10) from a certain frequency section within the microwave frequency range;

   controlling a generator (2) with control signals leading to a generation of a signal having the selected microwave frequency;

   generating the signal having the selected microwave frequency;

   guiding the signal to at least one radiation source (5);

   amplifying the signal by means of the at least one radiation source (5) to obtain at least one amplified signal;

   emitting the at least one amplified signal as microwave radiation (11) into the working space (7);

   detecting measurement data at each of the radiation sources (5) and generating control signals at least for controlling the amplification of the signal.
6. Method according to claim 5 for examining the behaviour of the medium (10) when it is heated,
   wherein microwave radiation (11) of at least one first to n-th property value each of a certain range of property values of at least one property is successively emitted into the working space (7),
   first to n-th measurement data associated with the first to n-th property values are detected,
   the measurement data are compared to one another, and
   the behaviour of the medium (10), when it is heated by microwave radiation (11) of first to n-th property value, is inferred from the measurement data.
7. Method according to claim 5 for fractioning a medium (10) consisting of a mixture of substances.
8. Method according to one of claims 5 to 7 for activating at least one substance of the medium (10).
9. Method according to one of claims 5 to 8 for carrying out a catalytic reaction of the medium (10).
10. Method according to one of claims 5 or 6 for generating a plasma from the medium (10).

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