專利名稱：：具有開縫陣列波導的微波反應器的制作方法
技術領域：
：本發明總地涉及微^L^應器，并且更具體地涉及具有用于加熱的開縫陣列波導的微;^L^應器。
背景技術：
：木材的許多應用使得木材腐爛、招致真菌或蟲子。為了保護木材，一種備選方案是使用傳統的木材浸漬方法，比如加壓處理化學品及過程。一種備選方案是通過使木材與乙酸酐(aceticanhydride)和/或乙酸(aceticacid)反應而從化學上改變木材。這種類型的改變被稱為乙酰化(acetylation)。乙跣化^^材^>抗腐蝕、真菌和蟲子。乙跣化可通過如下方式實現首先排氣，然后將木材產品浸入乙酸酐，再利用可選的加壓來對其加熱以引起化學反應。理想的是，木材產品比如板材、立柱以及甲板材料的乙酖化允許大量的木材用乙酸酐快速地浸漬。因此，在乙醜化期間對木材產品的任何加熱都將理想地容納大量的木材產品(例如，；M1捆)。同樣期望的是在乙酰化期間遍;M^材來均勻地加熱木材產品，從而提供均衡的木材改變，并使由于熱斑形成導致過熱所引起的對木材的破壞最小。因此，需要用于加熱木材產品以便于乙酖化的改進
發明內容根據本發明的系統和方法提供一種具有用于加熱的開縫陣列波導的微波反應器。而且，在化學過程比如乙酰化期間，所述系統和方法可為材料提供熱量。在一個示例性實施例中，拔:供一種用于加熱的系統。所述系統包括波導，所述波導具有沿波導縱軸的縫隙，所述縫隙以相對于縱軸的角度傾斜，并沿縱軸以波長的約一半的間隔隔開。而且，所述系統包括覆蓋每個縫隙的窗口，所述窗口用作屏障，并允許電磁能量從波導傳遞到正被加熱的材料。在另一實施例中，提供一種用于加熱材料的系統。所述系統包括大小被設置成容納波導和所述材料的室，所述波導具有沿波導縱軸的一個或多個縫隙，所述縫隙以相對于縱軸的角度傾斜，并沿縱軸以波長的約一半的間隔隔開。所述系統還包括覆蓋所述一個或多個縫隙中的每個的窗口，所述窗口用作屏障，并允許電磁能量從波導傳遞到材料。應理解，如所描述的，前述概括描述和以下詳細描述僅為示例性和解釋性的，并非是對本發明的限制。除了在此提及的內容t外，還可提供另外的特征和/或變型。例如，本發明可涉及所公開特征的各種組合和子組合，和/或在以下詳細描述中公開的多個其它特征的組合和子組合。構成本i兌明書的一部分的附示本發明的不同實施例和方面，并且與說明書一起解釋本發明的原理。在附圖中圖1是根據本發明的系統中的示例性的具有開縫陣列波導的微^L^應器的框圖2是圖1的反應器的局部橫截面剖視圖3是圖l和圖2的反應器的另一局部橫截面剖視圖4A是用于圖1和圖2的^_應器的開縫陣列波導的縫隙的示例性窗口組件的側視圖4B是圖4A的窗口械的另一視圖5A另一根據本發明的另一開縫陣列波導的側視圖；以及圖5B圖示了圖5A的開縫陣列波導的縫隙。具體實施例方式現在將詳細介紹本發明，其示例在附圖中圖示。在以下描迷中提及的實施方式不代表根據所要求的本發明的所有實施方式。相反，它們僅是根據與本發明有關的某些方面的一些示例。將盡可能在全部圖中使用相同的參考標號來表示相同或相似的部件。在根據本發明的一個實施例中，來自開縫陣列波導的能量可用作熱源。開縫陣列波導是具有多個縫隙的波導，所述縫隙作為傳遞電磁能量比如微波能量的開口。在一些實施例中，開縫陣列波導對材料比如木材進行加熱。例如，在一個實施例中，開縫陣列波導為化學過程比如木材產品的乙酰化^1供熱量。來自開縫陣列波導的微波能量可用作熱源，用于通過乙酸酐來改變木材產品。在一個實施例中，為了使木材乙酰化，首先將木材產品放入包含開縫陣列波導的室(也被稱為^^應器)內。開縫陣列波導可以^R供木材產品的隨機、近場(near-field)加熱。而且，開縫陣列波導和室可有利于木材產品的均勻加熱一一增強乙酰化并避免由過熱引起的對木材的破壞。木材的乙酰化過程首先可包括將室抽成真空以從木材除去空氣，用乙酸酐填充所述室，然后施壓以便用乙酸酐浸漬木材產品。接下來，所述室排干過量液體。然后重新對包含木材產品的所述室進行加壓并利用開縫陣列波導對所述室進行加熱。加熱階段可將木材產品加熱到例如約80攝氏度至170攝氏度的溫度范圍。加熱階段可以持續例如約兩分鐘至約一小時的時間段。在加熱階段，在木材產品中發生化學反應，其將木材中的鞋基(hydroxylgroup)轉換成乙SL^(acetylgroup)。所述化學反應的副產品包括水和乙酸(aceticacid)。當加熱階段完成時，所述室可以處于部分壓力下，并被加熱以除去任何未反應的乙酸酐和副產品。盡管上面描述了乙酰化過程的一個示例，也可以使用其它化學過程。圖1中圖示了用于加熱的系統的示例。如所示，系統100包括經加壓的室110。經加壓的室110包含具有縫隙117a-n的開縫陣列波導115、材料120(比如木材產品)以及運載裝置112。開縫陣列波導115耦合到法蘭(標記為"F")114，法蘭114耦合到室110以及耦合波導137。耦合波導137耦合到微波源135，從而允許電磁能量從源135傳遞到開縫陣列波導115。控制器130用于控制微波源135，以;5L控制對室110加壓的加壓模塊125。以下描述將材料120稱為木材產品120，盡管其它材料也可以被系統100加熱。木材產品120可放置在運載裝置112上，然后通過室門111插入室IIO。當室門lll被封閉時，室110可以^C抽空，然后施以化學品比如乙酸酐和/或乙酸，以便處理木材產品120。經加壓的室IIO是可以被加壓到每平方英寸30-150磅以便提高木材產品120的浸漬速率的>^應器。盡管在某些應用中室IIO被描述為經加壓的室，然而室110也可以不#壓。而且，也可以使用除乙酰化之外的過程來處理木材。控制器130可以通過控制微波源135來提供用于加熱的能量而啟動加熱。微波源135通過波導137將能量提供給開縫陣列波導115。在向室110提供化學品比如乙酸酐并將室110排干之后，控制器130可將木材產品120加熱到一個或多個預定溫度。而且，控制器130還可控制與木材產品120的加熱相關的時間。例如，控制器130可以控制微波源135來提供能量給開縫陣列波導115，使得木材產品120的溫度保持在約90攝氏度以上約30分鐘。當木材產品120已加熱到適當溫度且木材產品120的乙酰化充分時，任何剩余化學品比如乙酸酑都可從室UO排干。接下來，開縫陣列波導115還可烘干木材產品120的任何過量化學品比如乙酸酐和所述化學過程的副產品。也可以使用真空輔助烘干過程來烘干木材產品120。在一個實施例中，室IIO的直徑為IO英寸、長度為120英寸，不管它也可以使用其它尺寸的室。運栽裝置112是用于保持正被系統100加熱的材料的裝置。例如，運載裝置112可包括平臺和輪，以將木材產品120運進室110。運載裝置112還可以涂敷抗室110內發生的化學過程且不對這些化學過程^^應的材料。例如，運栽裝置112可以用比如Tefloi^的材料涂敷，不過也可以使用其它材料來涂敷運栽裝置112.而且，盡管將運載裝置112圖示為承載單個木材產品120，運載裝置112也可以承栽多個木材產品。木材產品120可以是包括木材的對象。例如，木材產品120可包括由任何類型木材，比如硬木種類或M種類，制成的產品。#的示例包括松木，比如火炬松、濕地松、短葉松、長葉松，或者放射松、雪松、鐵杉、落葉松、云杉、冷杉以及紫杉，也可以使用其它類型的M。硬木的示例包括山4^#、M、山胡杉沐、橡木、白臘、歐洲山楊、胡書沐、美洲山核杉沐、櫻書沐、柚木、桃花心木、栗木、樺木、落葉松、榛木、柳木、白楊木、榆木、桉樹木和紫樹木，也可以使用其它類型的硬木。在涉;M^材的乙酰化的某些應用中，木材產品120可包括例如火炬;^、濕地松、短葉松、長葉松或者放射松。木材產品120可具有多種尺寸和形狀，包括例如可用作原木(timber)、成材(lumber)、甲板、膠合板、層板、護墻板(sidingboard)、地板、木瓦、粗蓋板、長條薄片刨花(strand)、鋸屑、木片、刨花、木粉、纖維等的尺寸和形狀。開縫陣列波導115包括沿開縫陣列波導115縱軸的縫隙117a-n。這些縫隙切入開縫陣列波導115的壁，以允許電磁能量比如微波從所述縫隙被傳遞到正被加熱的材料(例如，木材產品120)。圖1將縫隙117圖示為具有帶圓頭的有些像矩形的形狀。然而，所述縫隙也可以具有有利于將電磁能量從開縫陣列波導115和縫隙117傳遞到正被加熱的材料的其它形狀。開縫陣列波導115可以被實現為用于隧道化電磁能量的金屬結構.開縫陣列波導115通常可包括任何適當的金屬，比如不銹鋼、銅、鋁或者鈹銅合金。盡管圖l將開縫陣列波導115圖示為矩形波導，但是開縫陣列波導115的橫截面可具有維持主模傳輸和極化的其它形狀(例如橢圓形)。開縫陣列波導115的壁被選擇，以承受室110的壓力。在一個實施方式中，開縫陣列波導115的壁可具有約在1/4英寸到1/2英寸之間的厚度，以承受室110的每平方英寸150磅的壓力。在一個實施例中，開縫陣列波導115可被實現為矩形TEi。模波導，其約100英寸長，內矩形尺寸為約1.34英寸乘約2.84英寸，且外矩形尺寸為約2.34英寸乘約3.34英寸，也可以使用其它尺寸。在一個實施方式中，開縫陣列波導115可被選擇，以傳播波長約122毫米(入=0.122米)時的微波能量，該波長對應于約2.45GHz，也可以使用其它波長的能量。而且，開縫陣列波導115可以用市售的波導比如標準大小WR(波導(yaveguide)，矩形(工ectangle))284、WR430或WR340來實現，可替選^，開縫陣列波導115可被特別制作以滿足以下等式其中a表示波導的內部寬度，b表示波導的內部高度，m表示在"a"方向等式l上的場的1/2-波長變化的數目，n表示在"b"方向上的場的1/2-波長變化的數目，s表示波導的介電常數，且)i表示波導的導磁率。當使用TEw模波導時，等式1和2可簡化為以下等式其中c表示光在空氣中的速度()。開縫陣列波導115的第一縫隙117a可被設置成距縫陣列波導115的末端約1/2波長(入)，其中波長(入)是開縫陣列波導115的工作波長。下一個縫隙117b可^Li殳置成距縫隙117a1/2波長.剩余的縫隙(例如，縫隙117c等等直到縫隙117n海個可沿開縫陣列波導115的縱軸以約1/2波長的間隔設置。所述縫隙間隔也可以是l/2波長的整數倍。每個縫隙可以成0度與90度之間的角度。例如，這些縫隙可與開縫陣列波導115的縱軸成10度的角度。開縫陣列波導115可被加壓和填充氣體比如氮氣.而且，開縫陣列波導115的一端可以用波導短路電路(shortcircuit)來端接(或用波導虛擬負載電路來端接)，而開縫陣列波導115的另一端可耦合到法蘭114。每個縫隙117以及開縫陣列波導115的法蘭端可以用窗口密封，如以下關于圖4A和4B所述。窗口覆蓋縫隙117和法蘭114以用作物理屏障，阻止污染物，同時允許電磁能量的傳遞，如果化學品比如乙酸酐污染開縫陣列波導115的內部，則開縫陣列波導115的電磁特性可能破壞，以至于開縫陣列波導115可能不再能夠用作加熱器。盡管開縫陣列波導115如上所述被加壓和填充氮氣，但在一些應用中，這樣的加壓和氮氣填充可以不是必需的。例如，當開縫陣列波導115僅僅被用于烘干材料比如木材產品120時，則開縫陣列波導115(和室110)的加壓可以不是必需的。而且，當開縫陣列波導115用于非加壓環境中時，縫隙可以不用窗口覆蓋。開縫陣列波導115拔:供木材產品120的近場加熱。為《更于近場加熱，開縫陣列波導115拔故置地靠近材料比如木材產品120的表面，具體地，等式3等式4材料將枕故置在開縫陣列波導115的近場中。通過使用近場來加熱材料比如木材產品120，加熱可較少受到木材產品120的介電特性變化的影響。這樣，當和過去的方法比較時，將開縫陣列波導115作為近場加熱機構來使用可以提供對材料比如木材產品120更為均勻的加熱。法蘭114(標記為"F")可將開縫陣列波導115耦合到室110的壁和波導137,如以下關于圖4A和4B所述，法蘭114也可通過4吏用窗口來密封開縫陣列波導115的末端，以用作開縫陣列波導115和法蘭114之間的物理屏障。耦合波導137可實現為將室110和開縫陣列波導115耦合到微波源135的波導。耦合波導137可具有與開縫陣列波導115相同的尺寸。微波源135產生微波頻譜內的能量。例如，如果在室110中對一捆木材產品120比如一捆木板進行化學處理，微波源135可被配置為以2.45GHz(約122毫米的自由空間波長)向開縫陣列波導115提供60千瓦的功率，也可以^f吏用其它功率和頻率(波長)。源135的頻率可以與正被加熱的材料的類型和尺寸成比例。例如，當木材產品的橫截面增加時，因為頻率越低在木材介質中的吸收性越小，因此源135的頻率可被降低。例如，當使用8.5英尺直徑乘63英尺長度的室(大小設置為容納4英尺乘4英尺乘60英尺的木材捆)時，源135可以提供915MHz的輸出頻率，也可以基于環境比如正被加熱的材料、木材橫截面尺寸以及頻譜分配來使用其它適當的頻率。盡管微波源135在圖1中被描述為單個微波源，但微波源135可實現為通過波導137耦合到開縫陣列波導115的多個微波源。當使用多個微波源時，可實施波導開關以在多個波導源之間進行切換。控制器130可以用處理器比如計算機來實現，以控制微波源135。控制器130可控制微波源135所產生的功率的量、微波源135的頻率和/或微波源135被允許向開縫陣列波導115產生功率的時間的量。例如，控制器130可以對向室IIO提供用于處理木材產品120的化學品比如乙酸酐、后續加熱木材產品120和乙酸酐、排干任何沒有浸漬到木材產品120中的剩余乙酸酐、烘干木材產品120以及當乙酰化完成時發信號進行控制。控制器130還可包括響應室110內的溫度和壓力的控制機構。例如，當熱電偶或壓力變送器(pressuretransducer)放置在室110內時，控制器130可響應溫度和/或壓力測量結果，然后基于該測量結果來調整微波源135的操作。而且，控制器130可接收來自置于木材中的傳感器的溫度信息。該溫度信息可提供反饋以允許在加熱和/或烘干期間對微波源135的控制。控制器130也可對耦合到開縫陣列波導115的泄漏傳感器做出響應。泄漏傳感器檢測來自縫隙117的泄漏，縫隙117被密封以i^來自室110中的化學品的污染，當檢測到泄漏時，控制器135可以警告有泄漏，然后開始終止通過開縫陣列波導115的加熱。控制器130還可控制加壓模塊125。加壓模塊125可基于來自室110中的壓力變送器的測量結果來控制室110的壓力。例如，加壓模塊125可增加或減少室110中的壓力以便促進化學過程比如乙酰化。控制器130還可控制與乙酰化過程有關的其它搮作。盡管圖1圖示了加壓模塊，^一些環境中，可不使用加壓模塊125。圖2是開縫陣列波導115和室110的局部橫截面剖視圖，木材產品120被圖示為多個木材產品120a-c。為了便于說明圖2，沒有示出包含在室110中的其它部件。圖2圖示了開縫陣列波導115的交替側上的縫隙.例如，縫隙117在開縫陣列波導115的一側，而開縫陣列波導115的相對側包括縫隙118。縫隙117a-n每個以相對于縱軸的角度傾斜.該角度確定多少能量從開縫陣列波導115傳遞到正被加熱的材料，比如木材產品120a-c。例如，零度角的縫隙可導致沒有能量傳遞，而在約50度和約60度之間的角度可導致1004的能量傳遞，如上所述，縫隙可以以約1/2波長的間隔來^L置。縫隙117的角度和布置可使用通過電磁場仿真和設計軟件比如HFSS(可從賓夕法尼亞州匹茲堡市的Ansoft公司買到)所提供的數字建^^支術來確定。對于每個縫隙的能量的量可基于以下等式來估計其中n是縫隙數。例如，如果開縫陣列波導115有五個縫隙，則對于每個縫隙的能量的量將是20%，而實現20%的角度將使用數字模型技術來確定。盡管先前的示例使用縫隙之間能量的均勻分布，但是也可以使用其它的能量分布設置。縫隙117和縫隙118可具有相對于開縫陣列波導115縱軸的相同或不同的角度。而且，可以使用不同于圖2中所圖示的縫隙設置。此外，盡管以上描述了通過調整縫隙的角度來調整設計以改變通過縫隙所傳遞的能量的量，但是在設計中縫隙之間的間隔間距也可以是變化的，以提供不同量的通過縫隙傳遞的能量。而且，圖2圖示了設置在開縫陣列波導115的不直接面對木材產品120的表面上的縫隙117和118。和直接面對木材產品120的縫隙布置相比較，這樣的縫隙布置可避免木材產品120的熱斑和過熱。例如，將縫隙布置在直接面對木材產品120的波導表面260，可能引起木材產品120的熱斑和過熱。縫隙117a-n中每個可包括窗口，其下面更詳細地描述.窗口允許電磁能量通過縫隙從開縫陣列波導115的內部傳遞到室110。窗口還防止污染物i^v開縫陣列波導115。例如，在一個實施例中，窗口可利用一塊陶瓷材料來形成。陶瓷材料對于微波能量是電磁透明的一一從而允許能量從開縫陣列波導115流向木材產品120。陶瓷材料也用作防止污染物進入開縫陣列波導115的物理屏障.具有類似設計的窗口也與法蘭114一起^f吏用，以將開縫陣列波導115耦合到室110以及將室IIO耦合到波導137。通過縫隙117a-n經開縫陣列波導115的窗口被傳遞的微波能量提供了木材產品120a-c的近場加熱。沿波導長度以約1/2波長的間隔將縫隙隔開可提供沿開縫陣列波導115的整個縱軸長度(例如圖2的X軸)對木材產品的均勻加熱。開縫陣列波導115可設置成高于木材產品120a-c約1/2英寸，并且可沿木材產品120a-c的長度設置。在一些實施方式中，有必要通過將縫隙117之間的間隔間距調整至約波長的上下1.0%來調整設計。圖3是包含開縫陣列波導115、室110以及木材產品120a-c的反應器的另一局部橫截面剖視圖。和圖2類似，為了便于說明圖3，沒有示出包含在室110中的其它部件。縫隙117a-n被圖示在開縫陣列波導115的一側，而開縫陣列波導115的另一側還包括縫隙118a-n。當縫隙用于開縫陣列波導115的兩側時，縫隙之間可以使用1/2波長間隔。例如，如果第一縫隙是縫隙117a，則第二縫隙118a可位于開縫陣列波導115的相對側并在縱向上距離縫隙117a約1/2波長.第三縫隙117b可距離縫隙118a約1/2波長，并且位于縫隙118a的相對側。盡管周3圖示了交替模式的縫隙，但是依賴于具體應用，也可使用多種縫隙設置來提供熱。而且，與每個縫隙117和118相關的角度可以是相同或不同的。圖3還圖示了覆蓋縫隙117和118的窗口。所述窗口在下面相對于圖4A和4B進行描述。圖4A圖示了可用于開縫陣列波導115的縫隙117和118的示例窗口400。參見圖4a，窗口400包括O型環410、防護裝置412、隔團414以及支撐法蘭416。0型環410可用橡膠、塑料或能夠提供密封的任何其它適當的材料來實現。例如，全氟AJt橡膠(perfluoroelastomer)比如Kalrez、Chemraz以及Simriz"可用作0型環410的材料。0型環410可在開縫陣列波導115和窗口400之間提供密封。O型環尺寸大于縫隙的開口，且設置在開縫陣列波導115的頂部，不阻塞縫隙的開口。在一個實施例中，在開縫陣列波導115中切出溝槽以容納0型環410。防護裝置412是一塊大小設置成覆蓋所述縫隙之一(比如縫隙117a)的材料。防護裝置412具有允許電磁能量以很少(如果有的話)的損耗通過防護裝置412傳遞的電磁特性.防護裝置412還防止污染物穿過窗口并if^開縫陣列波導115。防護裝置412還足夠堅固以承受用在室110以及開縫陣列波導115中的壓力。在一種實施方式中，陶瓷材料比如氧化鋁、氧化鎂、氮化硅、氮化鋁以及氮化硼被用作防護裝置412,防護裝置412至少具有和縫隙的開口一樣的大小。在一個實施例中，防護裝置412可被固定(captivate)在容器中以適應支撐法蘭416的螺絲釘。隔圈414為與防護裝置412相關的阻抗失配提供##。具體地，防護裝置412可引起縫隙117a的氣體和陶瓷防護裝置412之間的阻抗失配。這種阻抗失配具有和電容器類似的電特性。隔閨414具有和電感器類似的電特性，以補償阻抗失配的電容效應。防護裝置412和隔團414的組合有效地提供了帶通濾波器，其補償在與開縫陣列波導115相關的頻率處的阻抗失配。這些電容和電感效應可使用軟件比如HFSS111(可從賓夕法尼亞州匹茲堡市的Ansoft公司買到)來仿真。在一個實施例中，隔團414被實現為帶有類似于縫隙117a的開口的金屬裝置，隔圏414的開口的具體直徑將基于環境比如工作頻率、電容和電感效應等等，用軟件比如HFSS來確定。支撐法蘭416將隔閨414、防護裝置412和0型環410耦合到開縫陣列波導115。法蘭416可使用多種,來將部件410-416固定到開縫陣列波導115。例如，螺絲釘可用于固定部件410-416。螺絲釘穿過支撐法蘭416、隔圏414、防護裝置412(或其容器)以及開縫陣列波導115中的孔，不過也可以使用其它機構將部件410-416固定到開縫陣列波導115。圖4B是圖4A的窗口400的另一視圖。也可以在法蘭114上使用設計上類似于窗口400的窗口，具體地，在被耦合到室IIO之前，可使用窗口來覆蓋開縫陣列波導115的末端。如上所述，圖2中所示出的開縫陣列波導115的縫隙117和118可以具有相同大小、相同分隔距離以及相同傾斜角度。因此，通過縫隙117和118傳遞相同部分的微波能量。縫隙117和118還產生到開縫陣列波導115中的反射。如果縫隙117和118彼此相距約l/2波長倍數，則這些反射將趨向于彼此抵消。通常，如果開縫陣列波導115由良的電導體制成，則這樣的抵消將不影響微波能量的傳遞。然而，為了與化學過程比如木材產品的乙酰化兼容，開縫陣列波導115可以由不銹鋼制成。不銹鋼的電導率明顯低于很多良導電體，比如銅、銀和鋁。因此，由微波能量、特別是由多路反射在開縫陣列波導115上感應的表面電流可導致開縫陣列波導115的加熱.開縫陣列波導115的加熱量與制成開縫陣列波導115的材料的導電率成反比.因此，由低導電率金屬比如不銹鋼制成的開縫陣列波導115的大小可由于熱膨脹而變化。開縫陣列波導115的有效帶寬可以很窄。因此，開縫陣列波導115可能需要精確設計以相對于微波源135仔細調諧開縫陣列波導115。然而，在工作期間的熱膨脹可能導致失諧，從而限制開縫陣列波導115的最大功率容量和微波能量傳遞效率。可增加可選的自動調諧器(沒有示出)以補償失諧影響，然而，這增加了系統的成本和復雜性。避免由熱膨脹引起的失調的另一方法是限制從縫隙117和118產生的反射。為了這樣限制彼此之間的反射，縫隙117和118可能需要形成為具有不同大小、不同分隔距離和/或不同傾斜角度。圖5A是才艮據本發明的另一開縫陣列波導215的側視圖。在這個示例中，開縫陣列波導215由不銹鋼制成，且大小設置成適于安裝在室210中，室210用于接收正被加熱的材料比如木材產品，且包含用于處理所述材料的化學品。在這個示例中，開縫陣列波導215的長度為100.625英寸，而室210的長度為108.O英寸。如圖5A所示，開縫陣列波導215包括沿開縫陣列波導215的縱軸設置6^多個縫隙217a-g和218a-f。開縫陣列波導215具有包括至少兩個相對側的橫截面。縫隙217a-g被設置在開縫陣列波導215的一側(近側)，而縫隙218a-f被設置在開縫陣列波導215的相對側(遠側，縫隙218a-f以影像(phantom)示出)。縫隙217a-g和218a-f中的每個從開縫陣列波導215的右端的左側起被縱向分隔。如上所述，縫隙217a-g和218a-f可以具有不同大小、不同間隔距離以及不同傾斜角度。預定波長X的微波能量從開縫陣列波導215的左端耦合到開縫陣列波導215。縫隙217a-g和218a-f可以設置成不被窗口覆蓋，而開縫陣列波導215的左端可被單窗口400覆蓋以防止污染物通到室210的外部。如上所述，窗口400可以形成對化學品的物理屏障，并JJlt微波能量仍然是透明的。另外，開縫陣列波導215的右端也可以由窗口401或者傳導板來覆蓋。圖5B圖示了圖5A的開縫陣列波導215的縫隙217/218。應理解，圖5B的縫隙217/218可以代表開縫陣列波導215的縫隙217a-g和218a-f中的任何一個。如圖5B所示，縫隙217/218基本形成為帶圓端的矩形，其長度為Ls，寬度為Ws。縫隙217/218還以相對于開縫陣列波導215的縱軸的角度e傾斜。在該示例中，縫隙217/218是完美圓化的矩形，該矩形由曲率半徑為R(例如R=0.125英寸)的兩個全等半圓d和C2以及連接這兩個半圓d和C2的等長S的兩個平行線&和S2構成。在該示例中，縫隙217/218的長度Ls基本上等于長度S和曲率半徑R的兩倍之和，WLS=S+2R。另外，在該示例中，縫隙117/118的寬度Ws基本等于曲率半徑R的兩倍，即Ws=2R。如圖5A所示，在該示例中，開縫陣列波導215包括奇數個縫隙217a-g和218a-f(在該示例中為13個縫隙)。然而，應理解，開縫陣列波導215可包括任何期望數量的縫隙。為了限制在開縫陣列波導215內產生的反射，縫隙217a-g和218a-f被形成為"近鄰"縫隙對217/218a-f。更為具體地，縫隙217a和218a形成笫一縫隙對；縫隙217b和218b形成笫二縫隙對；縫隙217c和218c形成第三縫隙對；縫隙217d和218d形成第四縫隙對；縫隙217e和218e形成第五縫隙對；以及縫隙217f和218f形成第六縫隙對。縫隙217a-g和218a-f被設計成使得由縫隙對中的每個縫隙所引起的反射被該縫隙對中的另一縫隙所引起的反射所抵消。開縫陣列波導215的縫隙217g是孤立的，不與任何其它縫隙217a-f和218a-f形成縫隙對。在該示例中，形成六個縫隙對.然而，應理解，才艮據i殳置在開縫陣列波導215上的縫隙數可形成任意數量的N個縫隙對。如圖5A和5B所示，圖1的微波源135將波長為X的微波能量耦合到開縫陣列波導215的左端，從而將微波能量傳遞到開縫陣列波導215內。縫隙對217/218a-f和縫隙217g每個都被配置成傳遞提供給開縫陣列波導215的總微波能量的一等份。具體地，第一縫隙對217a/218a被形成以便將來自開縫陣列波導215的總微波能量的1/7(或1/(N+l)，N=6)傳遞到所述材料.因此，總微波能量的1/7從開縫陣列波導215傳走，總微波能量的6/7保留在開縫陣列波導215中。基本等于總微波能量的6/7的剩余微波能量又傳遞到第二縫隙對217b/218b。類似地，在該示例中，第二縫隙對217b/218b被形成以便將從開縫陣列波導215到達笫二縫隙對的微波能量的1/6傳遞到正被加熱的材料。因此，笫二縫隙對傳遞了來自開縫陣列波導215的總微波能量的1/7，并且總微波能量的5/7保留在開縫陣列波導215中。基本上等于總微波能量的5/7的剩余微波能量到達第三縫隙對217c/218c。第三縫隙對217c/218c、第四縫隙對217d/218d、第五縫隙對217e/218e以及第六縫隙對217f/218f分別被形成以l更傳遞相應到達的微波能量的1/5、1/4、1/3和1/2,因此，六個縫隙對中的每個將來自開縫陣列波導215的總微波能量的1/7傳走。基本等于總微波能量的1/7的剩余微波能量到達縫隙217g。最后，孤立的縫隙217g被配置成將全部的剩余微波能量從開縫陣列波導215傳走。因此，盡管縫隙對217/218a-f被配置成將不等份的到達微波能量提供到室210中，但是縫隙對217/218a-f中的每對以及縫隙217g都將總微波能量的一等份(在該示例中為1/7)從開縫陣列波導215傳遞到正被加熱的材料。表1提供了用于傳播頻率為2.45GHz的微波的開縫陣列波導215的縫隙217a-g和218a-f的示例性長度Ls、寬度W,、傾斜角度6以及布置。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>表l如上所述，來自開縫陣列波導215的微波能量可用作熱源。而且，在一些實施例中，開縫陣列波導215可用作化學過程期間的熱源。例如，開縫陣列波導215可用作熱源以俊睹助于乙酸酐來改變木材產品。這里的系統可以以多種形式體現。盡管以上所述描述了木材產品的乙酰化，但是這里所描述的系統可用在其它化學過程中，且可以用于其它材料。而且，這里所描述的系統可用于在沒有相關化學過程比如乙酰化的情況下提供熱量。例如，該系統可提供熱量以烘干材料，或者對材料進行熱處理，比如退火、燒結或熔化。在該示例中，由于不進行木材的乙酰化，因此可以不需要被經加壓的室110。權利要求1.一種用于加熱木材產品的設備，包括波導，傳播具有波長的電磁能量，并具有沿所述波導的縱軸的多個縫隙，所述縫隙以相對于所述縱軸的角度傾斜，并沿所述縱軸以周期性間隔隔開；以及覆蓋所述縫隙的多個窗口，所述窗口用作物理屏障，并允許所述電磁能量從所述波導傳遞到所述木材產品。2.如權利要求l所述的設備，其中所述波導具有矩形橫截面；并且具有設置在所述波導的交替側的所述縫隙。3.如權利要求l所述的設備，其中所述縫隙以所述波長的約一半的間隔隔開；具有相對于所述縱軸約5度和約60度之間的角度；并且沿所述波導的不直接面對所a材產品的表面設置。4.如權利要求l所述的設備，其中所述波導包括短路電路，端接所述波導的第一端；以及端窗口，端接所述波導的第二端。5.如權利要求l所述的設備，其中所述窗口包括防護裝置；并且所述防護裝置包括氧化鋁。6.如權利要求1所述的i史備，其中所述窗口包括耦合到隔團的防護裝置；并且所述隔團包括開口，所述開口被配置成補償所述防護裝置的電容效應。7.如權利要求l所述的設備，其中所述窗口包括組件，所述組件包括支撐法蘭、隔圏、防護裝置以及O型環；并且所述組件被耦合到所述波導。8.—種用于乙酰化木材產品的系統，包括室，其大小設置成容納所述木材產品，且其被形成以接收乙酰化材料；波導，所述波導傳播具有波長的電磁能量，所述波導具有沿所述波導的縱軸隔開的多個縫隙，所述縫隙以相對于所述縱軸的角度傾斜，并沿所述縱軸以所述波長的約一半的間隔隔開；以及覆蓋所述縫隙的多個窗口，所述窗口用作物理屏障，并允許所述電磁能量從所述波導傳遞到所#材產品。9.如權利要求8所述的系統，其中所述波導具有矩形橫截面；并且具有設置在所述波導的交替側的所述縫隙。10.如權利要求8所述的系統，其中所述縫隙具有相對于所述縱軸約5度和約60度之間的角度；并且沿所述波導的不直接面對所a材產品的表面設置。11.如權利要求8所述的系統，其中所述波導包括短路電路，端接所述波導的第一端；以及端窗口，端接所述波導的笫二端，12.如權利要求8所述的系統，其中所述窗口包括防護裝置；并且所述防護裝置包括氧化鋁。13.如權利要求8所述的系統，其中所述窗口包括耦合到隔團的防護裝置；并且所述隔團包括開口，所述開口被配置成補償所述防護裝置的電容效應。14.如權利要求8所述的系統，其中所述窗口包括組件，所述組件包括支撐法蘭、隔圍、防護裝置以及0型環；并所述組件^L耦合到所述波導。15.如權利要求8所述的系統，其中所述室包括經加壓的室。16.如權利要求8所述的系統，其中所述波長包括由所述波導傳播的波長。17.—種用于加熱材料的系統，包括室，其大小被設置成容納所述材料；波導，所述波導傳播具有波長的電磁能量，且具有沿所述波導的縱軸的多個縫隙，所述縫隙以相對于所述縱軸的角度傾斜，并沿所述縱軸以波長的約一半的間隔隔開；以及覆蓋所述縫隙的多個窗口，所述窗口用作物理屏障，并允許所述電磁能量從所述波導傳遞到所ii^材產品。18.—種對包含在室內的材料進行加熱的方法，所述室還包含波導，所述波導傳播具有波長的電磁能量，且具有沿所述波導的所述縱軸的多個縫隙，所述縫隙以相對于所述縱軸的角度傾斜，并沿所述縱軸以間隔隔開；且其中多個窗口覆蓋所述縫隙，所述窗口用作物理屏障，并且允許所述電磁能量從所述波導傳遞，以形成近場，所述方法包括將所述材料放置在所述波導的所述近場內；以及將電磁能量提供給所述波導以加熱包含在所述室內的所述材料。19.一種用于加熱木材產品的系統，包括室，用于容納所述木材產品并包含用于處理所i^材產品的化學品；波導，傳播具有波長的電磁能量，所述波導包括沿所迷波導的縱軸設置的多個縫隙，且被配置使得并非所有所述縫隙都提供等量的通過所述縫隙的所迷能量到所述室中；以及至少一個窗口，形成對所述化學品的屏障且傳遞所述能量。20.如權利要求19所述的系統，其中所述波導包括具有至少兩個相對側的橫截面；并且所述縫隙被設置在所述兩側，21.如權利要求20所述的系統，其中所述縫隙包括多個縫隙對；所述縫隙的至少一個設置成沒有窗口；并且其中對于所述縫隙對中的每一對所述縫隙對的一個縫隙被，沒置在所述兩側中的一側；并且所述縫隙對的每一個縫隙被配置成抵消由所述縫隙對中的另一個縫隙產生的能量反射。22.如權利要求21所述的系統，其中所述波導包括N個縫隙對和一個末端縫隙；所述縫隙對中的每一對被配置成將所述能量中等于1/(N+l)的一份傳遞到所述室中；并且所述末端縫隙被配置成將所述能量中等于1/(N+l)的一^^傳遞到所述室中。23.如權利要求19所述的系統，其中所述波導包括不銹鋼。全文摘要提供了一種用于加熱材料比如木材產品的系統。該系統可包括波導，所述波導具有沿該波導縱軸的一個或多個縫隙。所述縫隙可以以相對于縱軸的角度傾斜，并沿縱軸以波長的約一半的間隔隔開。所述系統還可以包括覆蓋縫隙的窗口。所述窗口可用作屏障。而且，所述窗口可允許電磁能量從波導傳遞到正被加熱的材料。所述波導和窗口可包含在微波反應器中以加熱材料，比如木材產品。文檔編號F26B21/06GK101583837SQ200680034297公開日2009年11月18日申請日期2006年9月21日優先權日2005年9月22日發明者小哈羅德·D·金里申請人:伊斯曼化學公司