Équipements de laboratoire et systèmes industriels
Micro-ondes en synthèse organique

2.1 Les différents éléments de base

Tout système de chauffage par micro-ondes est constitué de :

• une source d’ondes électromagnétiques. La plupart du temps, il s’agit d’un magnétron pouvant délivrer des puissances de l’ordre de quelques kilowatts ;

• un guide d’ondes, tube métallique parallélépipédique dans lequel se propagent les ondes. Selon les dimensions du guide, le mode fondamental de propagation – qui correspond à une polarisation verticale du champ électrique (mode T₁₀) – peut être obtenu. Il conduit à une répartition monomodale ce qui permet de contrôler la configuration spatiale des composantes électrique et magnétique ainsi que la répartition d’énergie dans le guide d’ondes ;

• la cavité ou applicateur dans laquelle est introduit le produit à chauffer. Elle peut être de type multimode ou bien monomode.

• Cavité multimode

  Lorsque les dimensions de la cavité sont très supérieures à celles du guide d’onde, les ondes passent alors d’une propagation guidée à une propagation libre dans la cavité. Elles se dirigent alors dans toutes les directions de l’espace et se réfléchissent sur les parois. Ces réflexions multiples conduisent à la superposition d’ondes incidentes et réfléchies et à la formation d’ondes stationnaires. Il en résulte une configuration spatiale du champ électromagnétique complexe et surtout non homogène car il y a coexistence de différents modes de propagation, – d’où le terme de cavité multimode – et en conséquence une non homogénéité thermique. La position du produit à chauffer dans la cavité et son volume deviennent alors des paramètres critiques puisqu’ils vont conditionner l’uniformité en température du produit.

• Cavité monomode

  De volume réduit, elle permet le maintien d’un mode de propagation connu. La superposition des ondes incidentes et réfléchies crée alors des ondes dites stationnaires où les positions des maxima du champ électrique et magnétiques sont distinctes et parfaitement identifiées. Il est donc aisé de positionner le produit à chauffer dans la zone la plus favorable, ce qui garantit un transfert d’énergie maximum et une bonne homogénéité...