微波萃取儀的基本原理是微波直接作用于被分離物，即微波直接作用于樣品基體內。如果這作用于分子，就會促進分子的旋轉運動。分子此時只要具有一定的極性，通過微波瞬間極化，頻率2450MHz，分子以24.5億次/秒的速度進行極性轉換運動，發生鍵的振動、斷裂和粒子之間的摩擦、碰撞，分子活性部分(極性部分)的接觸和反應變得更好。由于產生大量熱能的物質不同，介電常數也不同，吸收微波的能量程度也不同，產生的熱能和傳遞到周圍環境的熱能也不同。對于微波場，基質物質的區域或萃取系統的成分根據吸收微波的能力而被選擇性地加熱，可以從基質或系統中分離萃取物。
微波能量通過極性分子的偶極子旋轉和離子傳導兩種作用直接傳遞到物質中，整個分子迅速轉向和定向排列，產生斷裂和相摩擦發熱。傳統加熱方式由于實際操作需要，容器壁大多由熱的不良導體制成，熱從器壁傳導到溶液內部需要時間；相反，微波加熱是一種內加熱過程，與普通的外加熱方式不同，熱量不是由外向內傳遞，而是同時直接作用于內外部介質分子，整個材料同時加熱，保證了能量的快速傳遞和充分利用。
微波萃取儀的優點是快速并賦予樣品低的熱應力，這對熱穩定性低的樣品萃取是有利的。
由于微波萃取需要極性溶劑，需要用非極性溶劑萃取時也同樣使用一種改性劑或混合溶劑進行萃取。影響提取效果的主要因素有溶劑的選擇、提取的時間、微波能量等，尤其是樣品中的含水量對提取影響較大。1次提取或多次提取取決于具體的實驗情況，如長時間的微波作用是否會造成溫度過高、溶劑沸騰、萃取管壓力上升等不良影響。但是，在大多數情況下，多次照射微波的方法取得了很好的效果。
與傳統微波消解的設備相同，微波萃取儀用于無機分析，存在有機物時利用消解消除有機物干擾，準確定量分析無機元素。
但該裝置除消化外還可進行提取、蛋白質水解、濃縮、干燥、化學反應等操作。使用該裝置對蛋白質進行微波水解，可以使被檢測對象物容易從蛋白質上解離，提高對象物的提取量。萃取管密封，其萃取效率明顯優于開放型萃取管。為了提高提取效果，增加了超聲波功能，據說還可以利用超聲波的作用代替機械攪拌，顯著提高提取量。
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