ПРИЕМНИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК H01L31/203 

Изобретение относится к физике, в частности к приемникам электромагнитного излучения от лазерного коротковолнового до длинноволнового светового и солнечного диапазонов, предназначенным, например, для получения электрической энергии, для передачи энергии на дальние расстояния, для использования в ядерной технике, квантовой механике и других областях науки и техники.

Широко известны устройства (волноводы, световоды), предназначенные для направленной передачи электромагнитных волн (электромагнитного излучения), которые могут передавать по криволинейным трассам весь спектр лучей от световых до лазерных; для такой передачи применяется стекловолокно с центральной световедущей жилой (сердечником), окруженной оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Вследствие этого на поверхности раздела сердечника и оболочки лучи, падающие под соответствующими углами, претерпевают полное отражение и распространяются по внутренней световедущей жиле [1].

Известен также приемник излучения, содержащий выполненный из керамического материала корпус с герметично присоединенным к нему входным окном, при этом внутри корпуса на металлизированном дне закреплен кристалл с фоточувствительными элементами, соединенный с контактной площадкой, выполненной в стенке корпуса в виде металлизированной ступеньки, а электрические выводы, проходящие сквозь толщу керамического корпуса, выполнены в виде токопроводящих дорожек [2].

В данном приемнике излучения за счет использования в нем фоточувствительных элементов излучение сразу же преобразуется, в результате в приемнике не происходит накапливание энергии, и он практически решает какую-то узкую задачу, не представляя собой универсальное устройство, способное решить задачи энергообеспечения.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному можно условно считать приемник электромагнитного излучения, содержащий электроды и рабочую среду, в которой имеются свободные заряженные частицы; при этом в рабочей среде возбуждается стоячая электромагнитная волна [3].

Основным назначением этого приемника электромагнитного излучения является выработка электрического сигнала, пропорционального энергии электромагнитной волны. То есть здесь также речь не идет о накоплении в приемнике энергии электромагнитного излучения с целью дальнейшего широкого ее использования в промышленном производстве народного хозяйства.

Авторы ставили перед собой задачу разработки конструкции приемника электромагнитного излучения, способного не только принимать электромагнитные волны, но и накапливать энергию попадающих в приемник лучей в диапазоне от длинных волн до коротких или, конкретнее, от световых или солнечных до лазерных с тем, чтобы была возможность дальнейшего практического использования накопленной энергии в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Поставленная цель и полученный технический результат реализуются за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков заявленного приемника электромагнитного излучения, изложенной в нижеследующей формуле изобретения: «приемник электромагнитного излучения, содержащий изготовленный из термостойкого материала корпус с системой охлаждения и направляющее в него электромагнитное излучение устройство, при этом корпус выполнен в виде замкнутого тела трубчатой формы, образованного вращением геометрической фигуры вокруг не пересекающей ее и лежащей в одной с ней плоскости прямой, в полости корпуса создается вакуум, предназначенный для уменьшения сопротивления электромагнитному излучению, в стенку корпуса встроен аварийный клапан, к которому через трубку подсоединен вакуумный насос, предназначенный для удаления воздуха, причем в корпусе выполнены сквозное конусное отверстие с герметически закрывающимся прозрачным для электромагнитного излучения клапаном, связанное с упомянутым устройством, направляющим электромагнитное излучение в корпус, и расположенное таким образом, чтобы проходящие через упомянутое отверстие электромагнитные лучи попадали во внутрь корпуса по направлению касательной к его внутренней поверхности, и дополнительное сквозное отверстие с выпускным герметически закрывающимся непрозрачным для электромагнитного излучения клапаном и соплом; устройство, направляющее электромагнитное излучение в корпус, выполнено в виде лазерного рефлектора; устройство, направляющее электромагнитное излучение в корпус, выполнено в виде зеркального рефлектора; устройство, направляющее электромагнитное излучение в корпус, выполнено в виде дипольного осциллятора; корпус, образованный вращением прямоугольника вокруг не пересекающей его и лежащей в одной с ним плоскости прямой, выполнен в виде цилиндра; корпус, образованный вращением круга вокруг не пересекающей его и лежащей в одной с ним плоскости прямой, выполнен в форме шара; корпус выполнен в виде тороида; корпус выполнен в виде свернутого по петле Мебиуса тороида; чистота покрытия внутренней и наружной поверхностей корпуса обеспечивается не менее 10^-9 м; в качестве термостойкого материала корпуса выбирается стеклонаполненный полиамид; внутренняя и наружная поверхности корпуса обработаны частицами с размерами порядка размеров атомов или молекул в виде покрытия из нанофракций на основе ферромагнетиков окисей металлов; в качестве нанофракций используют кобальтовую феррошпинель C₀Fe₂O₄; дополнительное сквозное отверстие в корпусе выполнено конусной формы; внутрь корпуса введены газы, а наружная поверхность корпуса покрыта материалами, обеспечивающими излучение световых лучей различного цвета».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 схематически представлен приемник электромагнитного излучения, выполненный согласно настоящему изобретению.

Заявляемый приемник электромагнитного излучения состоит из корпуса 1 и устройства 2, с помощью которого электромагнитное излучение направляется в корпус 1. Корпус 1 изготавливается из термостойкого, чаще всего диэлектрического материала, например из стеклонаполненного полиамида. Вокруг корпуса 1 располагается система охлаждения (рубашка охлаждения) 3, предназначенная для отвода повышенного выделения тепла вокруг от наружной и внутренней поверхностей корпуса 1.

Корпус 1 представляет собой замкнутое трубчатое тело, образованное вращением геометрической фигуры вокруг не пересекающей ее и лежащей в одной с ней плоскости прямой. По форме это могут быть: цилиндр, образованный вращением прямоугольника вокруг не пересекающей его и лежащей в одной с ним плоскости прямой; шар, образованный вращением круга вокруг не пересекающей его и лежащей в одной с ним плоскости прямой; или корпус, выполненный в виде свернутого по петле Мебиуса тороида.

В корпусе 1 целесообразно обеспечить вакуум для уменьшения сопротивления движущимся электромагнитным лучам, для чего в боковую стенку корпуса 1 встроен аварийный клапан с трубкой 4 с подсоединенным к ним вакуумным насосом (не показан), предназначенный для удаления воздуха.

Внутренняя и наружные поверхности корпуса 1 могут быть обработаны специальным материалом, например частицами с размерами порядка размеров атомов или молекул в виде покрытия из нанофракций на основе ферромагнетиков окисей металлов, а именно нанофракцией в виде кобальтовой феррошпинели C₀Fe₂O₄, что обеспечивает максимальное отражение попадающих в полость корпуса 1 электромагнитных лучей, а чистота покрытия внутренней и наружной поверхностей корпуса 1 может быть достигнута не менее 10^-9 м.

В корпусе 1 выполняются также сквозное конусное отверстие 5 и второе конусное отверстие 6 с выпускным герметически закрывающимся непрозрачным для электромагнитного излучения клапаном и соплом. Отверстие 5 имеет герметически закрывающийся прозрачный для электромагнитного излучения клапан 7, связано непосредственно с устройством 2, направляющим электромагнитное излучение в корпус 1, и расположено таким образом, чтобы проходящие через него электромагнитные лучи попадали во внутрь корпуса 1 по направлению касательной к его внутренней поверхности.

Устройство 2, направляющее электромагнитное излучение в корпус 1, может выполняться в виде различных конструктивных и функциональных вариантов, в частности, это могут быть: лазерный рефлектор, построенный на лазерных излучающих диодах (в одном общем корпусе объединен приемник и излучатель); зеркальный рефлектор; дипольный осциллятор (электрический диполь или диполь Герца) и т.п.

Внутрь корпуса 1 предложенного приемника электромагнитного излучения можно ввести газы, а наружную поверхность корпуса 1 покрыть материалами, обеспечивающими излучение световых лучей различного цвета.

Потери части накопленной энергии в приемнике электромагнитного излучения, возникающие при отражении электромагнитных волн от стенок корпуса 1, вызывают увеличение температуры стенок корпуса 1, поэтому для предохранения их от перегрева в него могут быть вмонтированы температурные датчики, настроенные на определенную температуру перегрева стенок корпуса 1, автоматически отключающее устройство, направляющее электромагнитное излучение в корпус 1, и также автоматически включающее его в работу после уменьшения температуры стенок корпуса 1. При этом тепло, снимаемое при охлаждении стенок корпуса 1, может быть направлено для практического использования.

Заявляемый приемник электромагнитного излучения по своему функциональному действию принципиально отличается от известных конструкций аналогичного назначения. Световые, солнечные лучи, лазерное излучение и любые другие электромагнитные волны от соответствующих источников посредством устройства 2 направляются через сквозное конусное отверстие 5 во внутреннюю полость корпуса 1, скользя по касательной к его внутренней поверхности и многократно отражаясь от нее (поверхности корпуса 1 выполнены высочайшей чистоты, которая достигается обработкой стенок корпуса 1 материалом покрытия в виде нанофракций, обеспечивающего максимальную отражательную способность лучей от поверхности корпуса 1). То есть электромагнитные лучи движутся в корпусе 1 приемника по криволинейным трассам фактически так же, как они движутся в световодах или волноводах. Тем не менее, энергия электромагнитного излучения остается внутри заявляемого приемника, так как его корпус выполнен замкнутым в отличие от световодов или волноводов, где лучи, перемещаясь по криволинейным траекториям, используются в линиях связи для передачи информации. Таким образом, приемник электромагнитного излучения предложенной конструкции обладает способностью не только принимать электромагнитное излучение, но и накапливать его энергию, которую можно затем использовать в практических целях (беспроводная передача энергии на большие расстояния, получение электрического тока, светильники различного типа, ядерная техника, квантовая механика, военная промышленность и многие другие отрасли народного хозяйства). В настоящее время выполняются конструкторские проработки и проводятся испытания модели приемника электромагнитного излучения, выполненной согласно настоящему изобретению.

Источники информации

[1] «Большой энциклопедический словарь», «Физика». М. 1998 г., страницы 89, 665.

[2] Описание изобретения к патенту РФ №2371810 «Приемник излучения», кл. H01L 31/0224, заявлено 20.06.2008 г., опубликовано 27.10.2009 г.

[3] Описание изобретения к патенту РФ №2364986 «Приемник электромагнитного излучения», кл. H01L 31/00, заявлено 15.02.2008 г., опубликовано 20.08.2009 г. Бюллетень №23.

Изобретение относится к физике, а именно к приемникам электромагнитного излучения, предназначенным для получения электрической энергии, для передачи энергии на дальние расстояния, для использования в ядерной технике и квантовой механике. Приемник состоит из корпуса 1 и устройства 2, направляющего в него электромагнитное излучение. Корпус 1 представляет собой замкнутое тело трубчатой формы: цилиндр, шар, тороид или тороид, свернутый по петле Мебиуса. Устройство 2 может быть выполнено в виде лазерного рефлектора, зеркального рефлектора, дипольного осциллятора или какого-либо иного прибора, способного направлять электромагнитные волны в корпус 1. Поверхности корпуса 1 покрываются специальным материалом в виде нанофракций, обеспечивающим чистоту покрытия не менее 10^-9 м и максимальную отражательную способность электромагнитного излучения. Внутри корпуса 1 поддерживается вакуум, для чего имеется аварийный клапан с трубкой 4 для подсоединения вакуумного насоса. Лучи попадают в корпус 1 через сквозное конусное отверстие 5 с герметически закрывающимся прозрачным для электромагнитного излучения клапаном и оно расположено таким образом, чтобы проходящие через него электромагнитные лучи попадали во внутрь корпуса 1 по направлению касательной к его внутренней поверхности. Предусмотрено также сквозное отверстие 6 с выпускным герметически закрывающимся непрозрачным для электромагнитного излучения клапаном. Заявленный приемник не только принимает электромагнитное излучение, но и накапливает его энергию, используемую в практических целях в различных областях науки и техники. Изобретение обеспечивает возможность создания конструкции приемника электромагнитного излучения, принимающего и накапливающего энергию попадающих в приемник лучей. 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Приемник электромагнитного излучения, содержащий изготовленный из термостойкого материала корпус с системой охлаждения и направляющее в него электромагнитное излучение устройство, при этом корпус выполнен в виде замкнутого тела трубчатой формы, образованного вращением геометрической фигуры вокруг не пересекающей ее и лежащей в одной с ней плоскости прямой, в полости корпуса создается вакуум, а его внутренняя поверхность обработана материалом, обеспечивающим максимальное отражение попадающих в нее электромагнитных лучей, в стенку корпуса встроен аварийный клапан, к которому через трубку подсоединен вакуумный насос, предназначенный для удаления воздуха, причем в корпусе выполнены сквозное конусное отверстие с герметически закрывающимся прозрачным для электромагнитного излучения клапаном, связанное с упомянутым устройством, направляющим электромагнитное излучение в корпус, и расположенное таким образом, чтобы проходящие через упомянутое отверстие электромагнитные лучи попадали вовнутрь корпуса по направлению касательной к его внутренней поверхности, и дополнительное сквозное отверстие с выпускным герметически закрывающимся непрозрачным для электромагнитного излучения клапаном и соплом.

2. Приемник по п.1, в котором устройство, направляющее электромагнитное излучение в корпус, выполнено в виде лазерного рефлектора.

3. Приемник по п.1, в котором устройство, направляющее электромагнитное излучение в корпус, выполнено в виде зеркального рефлектора.

4. Приемник по п.1, в котором, устройство, направляющее электромагнитное излучение в корпус, выполнено в виде дипольного осциллятора.

5. Приемник по п.1, в котором корпус, образованный вращением прямоугольника вокруг не пересекающей его и лежащей в одной с ним плоскости прямой, выполнен в виде цилиндра.

6. Приемник по п.1, в котором корпус, образованный вращением круга вокруг не пересекающей его и лежащей в одной с ним плоскости прямой, выполнен в форме шара.

7. Приемник по п.1, в котором корпус выполнен в виде тороида.

8. Приемник по п.1, в котором корпус выполнен в виде свернутого по петле Мебиуса тороида.

9. Приемник по п.1, в котором чистота покрытия внутренней и наружной поверхностей корпуса обеспечивается не менее 10^-9 м.

10. Приемник по п.1, в котором в качестве термостойкого материала корпуса выбирается стеклонаполненный полиамид.

11. Приемник по п.1, в котором внутренняя и наружная поверхности корпуса обработаны частицами с размерами порядка размеров атомов или молекул в виде покрытия из нанофракций на основе ферромагнетиков окисей металлов.

12. Приемник по п.11, в котором в качестве нанофракций используют кобальтовую феррошпинель C₀Fe₂O₄.

13. Приемник по п.1, в котором дополнительное сквозное отверстие в корпусе выполнено конусной формы.

14. Приемник по п.1, в котором внутрь корпуса введены газы, а наружная поверхность корпуса покрыта материалами, обеспечивающими излучение световых лучей различного цвета.