2025年月6電子報

一、前言：為何微波消化成為精密分析的前置關鍵？

在追求高準確度與高靈敏度的材料分析時，「樣品前處理」始終是分析結果準確與否的決定性環節。特別是在 ICP-OES、ICP-MS、AAS 等元素分析技術中，樣品的完整消化與元素釋放是確保數據可靠性的前提。傳統加熱消化方式雖廣為使用，但在效率、安全性、重複性等方面存在諸多限制。微波消化（Microwave Digestion）技術則以高能微波能量快速提升反應溫度與壓力，顯著提升消化效率與一致性，成為近年高端實驗室的首選技術之一。

二、微波消化的基本原理與設備構成

1. 工作原理

目前市用的微波消化多利用 2.45 GHz 頻率的微波能量作用於樣品與酸液，通過偶極分子旋轉與離子傳導產生內部加熱。此方式與傳統外部加熱不同，可達到以下特性：

快速升溫（內部加熱）：加熱均勻，避免熱梯度。
密閉高壓容器：可承受 200–300℃ 溫度與 30–80 bar 壓力，加速難分解樣品反應。
節能高效：在短時間內完成消化，大幅縮短樣品處理時間。

2. 標準微波消化設備結構

控制主機與微波發射源（Magnetron）
耐高壓密閉消化罐（常見為 PFA、TFM、Quartz 材質）
多點溫壓感測模組（光纖感測或紅外偵測）
安全壓力釋放系統與模組化操作平臺

3. Berghof 微波消化系統亮點

專利TFM PTFE 材質消化罐：具備極佳的化學惰性與壓力穩定性
多重安全機制：爆破片、自動監控壓力釋放與故障停機保護
模組化平臺（Speedwave 系列）：可依不同應用選擇通量數與感測規格智慧溫壓控制技術：支援高通量樣品追蹤與數位記錄
Berghof微波消化符合USP < 233 > 提供了非純物質檢測的程式，包含藥物原料與藥物。成品樣品前處理與分析程式

三、微波消化在生醫領域的應用拓展

1. 人體組織與體液樣品分析

血液、尿液、肝臟等樣品中金屬元素含量測定（如 Pb、Hg、Cd、As）
微量樣品需求下仍保有完整消化與高回收率，適用 ICP-MS 鑑定
可用於毒理學、臨床重金屬監測與藥物動力學研究

2. 生醫材料與藥物開發

對生醫植入物材料（如鈦合金、氧化鋯）進行純度與汙染物分析
藥物樣品（如中草藥、合成藥粉）中的微量重金屬殘留檢驗
可配合 USP <233> 重金屬限量測試標準執行

3. 幹細胞與培養基分析

微波消化可應用於培養基、胎牛血清（FBS）或添加劑中金屬含量監控
評估細胞外泌體或胞內顆粒元素組成，搭配電感耦合電漿技術(ICP-OES / ICP-MS)使用

四、半導體與電子材料領域的關鍵應用

1. 矽晶圓、導線、封裝材料分析

微量雜質如 B、P、Fe、Cu、Zn 等需進行極低濃度偵測
微波消化可處理 SiO₂、Al₂O₃、氮化物等材料，搭配高純酸處理

2. PCB、IC 載板與高分子封裝料

需消化高分子基材進行無機污染物分析（如鹵素、鉛）
對於高熱穩定性塑膠（如 PI、PPS）亦能有效分解處理

3. 超高純材料背景控制

高階晶圓製造需背景雜質 < ppt 級；微波消化提供封閉潔淨環境，有效降低汙染
全程閉合式操作、酸氣排放控制確保實驗室潔淨

五、適用範圍與規格彈性

微波消化技術適用於以下樣品類型：

生物樣品：血液、組織、尿液、DNA 樣品
無機樣品：金屬粉末、氧化物、陶瓷材料
有機樣品：植物、食品、藥品、高分子材料
難消化樣品：矽酸鹽、碳化物、含氟材料

Berghof 提供多規格消化腔與不同溫壓條件選擇（如 12、24、36 位通量），可依據樣品性質與實驗數量進行彈性組合。

六、常見問題與操作建議

Q1：是否所有樣品都適合微波消化？

不一定。極端揮發性樣品或酸鹼不穩定樣品需搭配特殊罐體材質與操作條件。

Q2：如何防止樣品交叉污染？

使用專屬編號密閉消化罐、內罐設計與全程密閉處理流程，可有效避免交叉汙染。

Q3：微波消化會產生廢氣或危險氣體嗎？

是的，因此需配合廢氣洗滌系統或抽排系統，Berghof 系統支援外接式酸氣收集模組。

七、總結：高效率、智慧化與全場域覆蓋的樣品前處理方案

微波消化技術正快速取代傳統消化方法，特別在要求高通量、高重複性與極低雜質背景的分析任務中更顯優勢。無論是生醫樣品的重金屬分析、半導體材料的微量元素追蹤，或是新材料開發中的雜質背景剖析，微波消化已成為不可或缺的核心工具。

Berghof 所提供的智慧型微波消化平臺，則以高安全性、模組彈性與資料數位化記錄技術，成為現代分析實驗室全面升級的首選方案。

高壓反應器系列

德國Berghof生產的高壓反應器，適用於當今各種實驗室對高溫高壓化學反應的研究應用及程序控制，Berghof提供高品質鐵氟龍內襯，滿足不同強酸強鹼化學反應的需求。 Berghof公司具有數十年高壓反應器的生產經驗，是研發材料領域及眾多實驗室最為推崇的專業反應器。其最大的優點是所有內襯及反應接觸表面，均採用最優質的純PTFE及TFM 材質，可滿足任何相關反應的應用要求。

反應器採用高質合金不銹鋼
316T鈦不銹鋼或耐蝕性C4哈氏合金接頭
TFM內襯
100%TFM連接或100%TFM材質反應釜
操作簡便、無需工具、彈性鎖合
內部磁力攪拌，無軸封洩漏及其保養的問題

體積：25 ml, 40 ml,75 ml, 100 ml, 150 ml, 200 ml,300 ml, 350 ml, 500 ml, 600 ml, 700ml, 900 ml，1,000 ml, 1,100 ml, 1,500 ml, 1,700 ml, 2,000 ml, 2,300 ml, 4,700 ml, 5,500 ml(依型號)
反應器材質：反應釜材質Edelstahl1.4571(SS316TI)/TFM
最大壓力：100bar 150bar 200bar(依型號)
最大溫度：200℃ 230℃ (依型號)