誘電加熱
マイクロ波加熱は、高周波加熱とは異なり、100メガヘルツを超える周波数での誘電加熱であり、電磁波を小さい寸法の放射体から発射し、空間を通って対象物に導くことができる。現代の電子レンジは、高周波加熱器よりもはるかに高い周波数の電磁波を利用する。典型的な家庭用電子レンジはISMバンドである2.45ギガヘルツで動作するが、915メガヘルツの電子レンジも存在する。すなわち、マイクロ波加熱で使用される電波の波長は0.1センチメートルから10センチメートルである。
マイクロ波加熱を利用した装置としては、電子レンジが一般に用いられている。焜炉などによる加熱に比べ、容器に入った食品であっても、内部から均一に急速加熱することができる。
近年、工業プロセスにおける新しい加熱法のひとつとしても注目を集めている。マイクロ波加熱によって水分を蒸発させるマイクロ波乾燥と呼ばれる技術は、食品から建材、廃棄物処理まで、工業的に広く利用されている。
化学反応にもマイクロ波加熱は利用されている。マイクロ波の波長に応じて特定の物質のみを内部から急速に選択加熱できる。反応速度が早くなり、また副反応が抑制され収率が向上する場合がある。この方法はマイクロ波合成と呼ばれ、環境親和性の高いグリーンな化学として期待されている。
生体組織にマイクロ波を照射すると、発熱によってタンパク質などが変性し、凝固する。この現象はマイクロ波凝固と呼ばれ、止血や癌治療に応用されている。
また、セラミクスの焼結や粉末冶金などの高温プロセスで、工学的な応用を目的とした探索研究が行われている。
マイクロ波によって被加熱物が加熱されるとき、被加熱物の材質やマイクロ波の周波数によって加熱される深さが異なる。マイクロ波のエネルギー密度が被加熱物の表面に比べて1/2に減衰する距離を電力半減深度 D {\displaystyle D} と呼び 、周波数を f {\displaystyle f} 、誘電率を ε {\displaystyle \epsilon } 、誘電正接を tan  δ {\displaystyle \tan \delta } とすると、次式で表される 。
D = 3.32 × 10 7 f ε tan  δ {\displaystyle D={\frac {3.32\times 10^{7}}{f{\sqrt {\epsilon }}\tan \delta }}} (m)
したがって、マイクロ波の周波数が高いほど表面が加熱されやすく、周波数が低ければ厚みのある材料を均一に加熱しやすくなる。
誘電体の加熱に高周波電界を使用することは、1930年代に提案されていた。例えば、アメリカ合衆国特許第 2,147,689号(1937年にベル電話研究所が出願)には、次のように書かれている。「本発明は誘電体用の加熱装置に関したものであり、本発明の目的はそのような材料を全体にわたって均一に、実質的に同時に加熱することである。」この特許は、10〜20メガヘルツ(波長15〜30メートル)の高周波 (RF) 加熱を提案している。この波長は使用されるキャビティよりはるかに長いので、電磁波ではなく近接場効果を利用した(市販の電子レンジでは、波長はキャビティの大きさのわずか1%である)。
農業では、高周波誘電加熱が広くテストされており、殻に入ったままのクルミなど、収穫後に殺虫する方法として使用されている。高周波加熱はマイクロ波加熱よりもより均一に食品を加熱することができるので、食品を迅速に加工する方法として有望である。
医学では、ジアテルミー(英語版)(透熱療法)と呼ばれる体組織の高周波加熱が筋肉療法に使用される。ハイパーサーミア(温熱療法)と呼ばれるより高い温度への加熱が、癌や腫瘍組織を殺すために使用される。