УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НАНОМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА Российский патент 2024 года по МПК H05G2/00 

Изобретение относится к квантовой радиофизике, более конкретно к твердотельным квантовым генераторам электромагнитного излучения нанометрового диапазона. Оно может быть использовано в технике, нанотехнологиях, физике, биологии, химии и медицине. В частности, изобретение применимо в системах стерилизации и газоочистки, в приборах освещения на основе люминесцентных источников света и т.д.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно несколько типов квантовых генераторов, которые различаются типом используемого рабочего агента: твердотельные (на кристаллах или стеклах), газовые, полупроводниковые и квантовые генераторы на красителях. Квантовые генераторы также подразделяются по типам частиц, образующих активную среду. Это могут быть молекулы, атомы, ионы и электроны (свободные или электроны проводимости в твердом теле).

Известен твердотельный циклотронный мазер на электронах проводимости (патент США №4376917), генерирующий колебания на частоте 300 ГГц - 30000 ГГц в субмиллиметровом диапазоне. Однако твердотельный циклотронный мазер имеет ограничения по длине волны (или частоте), которую он способен излучать, и максимальной температуре, при которой сохраняется его работоспособность - рабочая температура должна быть достаточно низкой, поскольку от нее зависит частота и амплитуда колебаний атомов в кристалле, от столкновений с которыми изменяется импульс электронов. Магнитное поле, от которого зависит частота излучения, напротив, должно быть высоким, поскольку от величины магнитного поля обратно пропорционально зависит радиус круговой орбиты электрона.

Известен генератор ионизирующего излучения (RU 2488243), в котором на микроволновом резонаторе в межполюсном пространстве электромагнита размещены импульсные магнитные катушки, обеспечивающие дополнительное ускорение электронов в авторезонансном режиме до релятивистских энергий и генерацию тормозного излучения при взаимодействии ускоренных электронов с твердотельной мишенью.

Недостатками известных устройств являются: сложность технического исполнения, ограниченность мощности электромагнитного излучения, требование низких рабочих температур, сильных магнитных и электрических полей.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изложенные недостатки известных устройств показывают, что существует задача, заключающаяся в создании такого решения, которое обеспечило бы эффективное получение электромагнитного излучения нанометрового диапазона при малом энергопотреблении и с простым техническим исполнением. Техническая проблема получения электромагнитного излучения нанометрового диапазона обусловлена необходимостью создания условий, при которых движение свободных электронов в металле становится переменным.

Техническим результатом, решающим указанные проблемы при существенном снижении энергетических затрат, является эффект получения излучения электронами проводимости электромагнитных волн в нанометровом диапазоне, объективно проявляющийся при использовании предлагаемого устройства.

Для достижения требуемого результата применяются три катушки индуктивности, первая и вторая из которых являются возбуждающими, а третья - возбуждаемой. Равные по амплитуде, но сдвинутые по фазе на определенный угол относительно друг друга, переменные электрические токи возбуждающих катушек создают равнопеременные встречные потоки взаимной индукции. Изменение этих потоков наводит в обмотке возбуждаемой катушки, расположенной в пространстве посередине между возбуждающими катушками, равнопеременные встречные электродвижущие силы. Угол сдвига фазы токов возбуждающих катушек устанавливается таким образом, чтобы обеспечить создание встречных равнопеременных магнитных потоков. При этом встречные магнитные потоки обеспечивают одновременное воздействие на электроны проводимости двух равных, но противоположных сил Лоренца. Таким образом, под воздействием сил Лоренца и встречных равнопеременных электродвижущих сил движение свободных электронов в обмотке возбуждаемой катушки приобретает переменный характер, сопровождается излучением электромагнитной волны.

при этом частота равна:

На основании описанного выше явления было создано устройство для получения излучения электромагнитных волн, позволяющее достигнуть приведенный выше технический результат. Устройство для получения электромагнитного излучения нанометрового диапазона содержит как минимум два устройства регулировки электрической мощности, как минимум одно устройство сдвига фазы, как минимум один излучатель электромагнитных волн, как минимум две возбуждающие катушки индуктивности и одну возбуждаемую катушку индуктивности. Возбуждаемая катушка индуктивности подключена к излучателю электромагнитных волн, первая возбуждающая катушка индуктивности и вторая возбуждающая катушка индуктивности имеют одинаковые электрические параметры и подключены к сети переменного тока через устройства регулировки электрической мощности, позволяющие получить в первой и второй возбуждающих катушках электрические сигналы с равными амплитудами. Первая возбуждающая катушка индуктивности подключена к устройству регулировки через устройство сдвига фазы, обеспечивающее возможность регулировки угла сдвига фазы между сигналами на первой и второй возбуждающих катушках индуктивности таким образом, чтобы обеспечить создание переменными токами возбуждающих катушек индуктивности встречных потоков взаимной индукции (равнопеременных магнитных потоков). Взаимодействие этих равнопеременных магнитных потоков с возбуждаемой катушкой вынуждает движение электронов проводимости приобрести переменный характер, обеспечивая получение излучения электромагнитных волн в нанометровом диапазоне.

Предлагаемое устройство позволяет создавать условия, при которых движение свободных электронов в металле становится переменным и сопровождается излучением электромагнитной волны.

Указанный выше технический результат также достигается тем, что к источнику электропитания подключен генератор электрических сигналов регулируемой частоты и амплитуды, первая возбуждающая катушка индуктивности подключена к генератору электрических сигналов через устройство сдвига фазы и первое устройства регулировки электрической мощности, вторая возбуждающая катушка индуктивности подключена к генератору электрических сигналов через второе устройство регулировки электрической мощности. Источником электропитания может служить как сеть переменного тока, так и источник постоянного или переменного тока. Частным случаем является подключение к сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Обнаруживающая возбуждающая катушка индуктивности должна располагаться соосно второй возбуждающей катушке индуктивности, а возбуждаемая катушка индуктивности - между первой и второй возбуждающими катушками индуктивности и соосно с ними. Первая и вторая возбуждающие катушки индуктивности должны иметь одинаковую индуктивность, емкость и другие электрические параметры. Число витков обмотки первой возбуждающей катушки индуктивности должно быть равно числу витков обмотки второй возбуждающей катушки индуктивности. Однако количество витков обмотки в первой возбуждающей катушке индуктивности может отличаться от количества витков во второй - оно может быть больше или меньше количества витков обмотки второй возбуждающей катушки индуктивности. И последнее, но не менее важное: устройство сдвига фазы должно обеспечивать угол сдвига фазы между сигналами на первой и второй возбуждающих катушках индуктивности в диапазоне от 0° до 360°. Частным случаем является угол сдвига фазы 90 градусов.

Ниже перечислены несколько вариантов осуществления заявленного устройства относительно расположения содержащихся в нем частей.

Вариант 1 исполнения изобретения. К источнику постоянного тока подключен генератор электрических сигналов регулируемой частоты и амплитуды. Первая возбуждающая катушка индуктивности подключена к генератору электрических сигналов через устройство сдвига фазы и первое устройство регулировки электрической мощности, а вторая возбуждающая катушка подключена к генератору электрических сигналов через второе устройство регулировки электрической мощности.

Вариант 2 исполнения изобретения. Первая возбуждающая катушка индуктивности подключена к сети переменного тока через устройство сдвига фазы и первое устройство регулировки электрической мощности, а вторая возбуждающая катушка подключена к сети переменного тока через второе устройство регулировки электрической мощности.

Вариант 3 исполнения изобретения. Все катушки индуктивности выполнены в виде плоских спиралей, расположенных параллельно друг другу, причем возбуждаемая катушка индуктивности расположена посередине между первой и второй возбуждающими катушками индуктивности.

Вариант 4 исполнения изобретения. Возбуждающие катушки индуктивности выполнены в виде плоских спиралей, расположенных параллельно друг другу, а возбуждаемая катушка индуктивности - это сплошное электропроводящее тело, находящееся в пространстве между первой и второй возбуждающими катушками индуктивности. Сплошное электропроводящее тело представляет собой твердое вещество, газ или жидкость.

Вариант 5 исполнения изобретения. Возбуждающие катушки индуктивности, как и возбуждающая катушка индуктивности, намотаны вокруг стержневого или тороидального сердечника, причем обмотка симметрична относительно горизонтальной оси сердечника.

Вариант 6 исполнения изобретения. В заявленное устройство добавлены четвертая и пятая возбуждающие катушки индуктивности. Они соосны и расположены перпендикулярно первой и второй возбуждающим катушкам индуктивности, причем магнитные потоки четвертой и пятой возбуждающих катушек индуктивности равны по абсолютной величине и один направлен навстречу другому. Также указанный выше технический результат достигается тем, что в указанном выше устройстве магнитные потоки первой и второй возбуждающих катушек индуктивности были направлены перпендикулярно магнитным потокам четвертой и пятой возбуждающих катушек индуктивности, при этом электромагнитные поля первой и четвертой возбуждающих катушек имеют правую круговую поляризацию, а электромагнитные поля второй и пятой возбуждающих катушек индуктивности имеют левую круговую поляризацию.

Заявленное устройство позволяет получить излучение электромагнитных волн, у которых длина волны и частота зависят от скорости движения электронов проводимости в металлах, используемых в качестве материала обмоток катушек индуктивности. В различных вариантах исполнения изобретения могут использоваться такие металлы как медь, серебро и др. В приведенной ниже таблице указаны скорости Ферми в различных металлах.

Ниже перечислены несколько вариантов заявляемого устройства, касающихся использования полученного электромагнитного излучения.

Вариант 1. Для обеспечения возможности передачи электромагнитного излучения на значительные расстояния к одному выводу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключен волновод. Волноводами для ионизирующего электромагнитного излучения могут служить как металлические проводники, электропроводящие материалы и полупроводники, так и диэлектрики, молекулы которых имеют собственный электрический дипольный момент.

Вариант 2. Для обеспечения возможности обработки электромагнитным излучением различных материалов (в том числе органического и биологического происхождения), к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключены излучатели электромагнитных волн, а в пространстве между излучателями расположен обрабатываемый материал.

Вариант 3. Для обеспечения возможности обработки газов электромагнитным излучением к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключены излучатели электромагнитных волн, которые расположены внутри камеры с обрабатываемым газом.

Вариант 4. Для обеспечения создания крутящего момента поверхностными электромагнитными волнами к началу и концу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключены излучатели электромагнитных волн, а в пространстве между излучателями на оси вращения расположен цилиндрический барабан с боковыми фланцами, выполненный из диэлектрического материала.

Вариант 5. Для обеспечения создания крутящего момента поверхностными электромагнитными волнами к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности излучатели электромагнитных волн, расположенные на поверхности неподвижных диэлектрических дисков, собранных пакетом, подключены параллельными парами в количестве n пар. Вращающиеся диэлектрические диски находятся на оси вращения и расположены в пакете между неподвижными дисками параллельно им на расстоянии от 0,01 до 10 мм. Число n выбирают в зависимости от требуемой величины крутящего момента.

Вариант 6. Для обеспечения возможности приготовления коллоидных растворов (в том числе гидрозолей) металлов и кристаллических веществ к началу и концу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключены излучатели электромагнитных волн, которые расположены в дисперсионной среде (дистиллированной воде в частности) и выполнены из материала, необходимого для получения частиц дисперсной фазы коллоидного раствора.

Вариант 7. Для получения света к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключены катод и анод катодолюминесцентного источника света. Частным случаем является использование катодолюминесцентного источника света с холодным (автоэмиссионным) катодом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

На фиг.1 представлена функциональная схема заявляемого устройства, которое содержит генератор (1) электрических сигналов регулируемой частоты и амплитуды, первое устройство (2) регулировки электрической мощности, второе устройство (3) регулировки электрической мощности, устройство (4) сдвига фазы, первую возбуждающую катушку индуктивности (5), вторую возбуждающую катушку индуктивности (6), возбуждаемую катушку индуктивности (7), излучатель (8) электромагнитных волн.

На фиг.2 представлена функциональная схема заявляемого устройства, которое содержит первое устройство (2) регулировки электрической мощности, второе устройство (3) регулировки электрической мощности, устройство (4) сдвига фазы, первую возбуждающую катушку индуктивности (5), вторую возбуждающую катушку индуктивности (6), возбуждаемую катушку индуктивности (7), излучатель (8) электромагнитных волн.

На фиг.3 представлена функциональная схема заявляемого устройства, в котором все катушки индуктивности выполнены в виде плоских спиралей, расположенных параллельно друг другу, причем возбуждаемая катушка индуктивности (7) расположена посередине между первой (5) и второй (6) возбуждающими катушками индуктивности.

На фиг.4 представлена функциональная схема заявляемого устройства, в котором возбуждающие катушки индуктивности (5) и (6) выполнены в виде плоских спиралей, расположенных параллельно друг другу, а возбуждаемая катушка индуктивности (7) представляет собой сплошное электропроводящее тело, находящееся в пространстве между первой (5) и второй (6) возбуждающими катушками индуктивности.

На фиг.5 представлена функциональная схема заявляемого устройства, в котором первая (5) и вторая (6) возбуждающие катушки, а также возбуждаемая катушка индуктивности (7) являются обмотанными вокруг стержневого сердечника, причем обмотка симметрична относительно горизонтальной оси стержневого сердечника.

На фиг.6 представлена функциональная схема заявляемого устройства, в котором первая (5) и вторая (6) возбуждающие катушки, а также возбуждаемая катушка индуктивности (7) являются обмотанными вокруг тороидального сердечника, причем обмотка симметрична относительно горизонтальной оси тороидального сердечника.

На фиг.7 представлена функциональная схема заявляемого устройства, в котором к началу и концу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) подключены излучатели электромагнитных волн (8) и (9), а в пространство между излучателями (8) и (9) помещен обрабатываемый электромагнитным излучением материал (10).

На фиг.8 представлена функциональная схема заявляемого устройства, в котором к началу и концу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) подключены излучатели электромагнитных волн (8) и (9), которые расположены внутри камеры (10) с газом, обрабатываемым электромагнитным излучением.

На фиг.9 представлена функциональная схема заявляемого устройства, в котором к началу и концу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) подключены катод (8) и анод (9) катодолюминесцентного источника света (10). Частным случаем является катодолюминесцентный источник света (10) с холодным (автоэмиссионным) катодом (8).

На фиг.10 представлена функциональная схема заявляемого устройства, в котором первая возбуждающая катушка индуктивности (5) подключена к сети переменного тока через устройство (4) сдвига фазы и первое устройство (2) регулировки электрической мощности, а вторая возбуждающая катушка (6) подключена к сети переменного тока через второе устройство (3) регулировки электрической мощности, к началу и концу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) подключены излучатели (8) и (9) электромагнитных волн, а в пространство между излучателями (8) и (9) помещен обрабатываемый электромагнитным излучением материал (10).

На фиг.11 представлена принципиальная электрическая схема исполнения заявляемого устройства, которое содержит:

- две возбуждающие катушки индуктивности и возбуждаемую катушку индуктивности, расположенные на ферритовом сердечнике;

- два устройства регулировки электрической мощности;

- устройство регулировки сдвига фазы;

- излучатели электромагнитных волн.

На фиг.12 изображено расположение обмоток катушек индуктивности.

На фиг.13 представлены параметры сердечника.

На фиг.14 представлен фрагмент устройства, где изделие из латекса помещено в пространство между излучателями.

На фиг.15 представлен процесс воздействия на материал полученным электромагнитным излучением.

На фиг.16 представлен процесс воздействия на материал полученным электромагнитным излучением.

На фиг.17 представлен процесс воздействия на материал полученным электромагнитным излучением.

На фиг.18 представлен материал с разрушенными углеводородными связями.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для получения излучения электромагнитных волн нанометрового диапазона содержит генератор (1) электрических сигналов регулируемой частоты и амплитуды, как минимум два устройства (2) и (3) регулировки электрической мощности, как минимум одно устройство (4) сдвига фазы, как минимум две возбуждающие катушки индуктивности (5) и (6), возбуждаемую катушку индуктивности (7) и как минимум один излучатель (8) электромагнитных волн (Фиг. 1).

Генератор (1) электрических сигналов регулируемой частоты и амплитуды подключен к источнику электропитания, первая возбуждающая катушка индуктивности (5) подключена к генератору (1) электрических сигналов через устройство (4) сдвига фазы и первое устройство (2) регулировки электрической мощности, вторая возбуждающая катушка индуктивности (6) подключена к генератору (1) электрических сигналов через второе устройство (3) регулировки электрической мощности. Первая возбуждающая катушка индуктивности (5) выполнена соосно со второй возбуждающей катушкой индуктивности (6), а возбуждаемая катушка индуктивности (7) расположена внутри пространства между первой (5) и второй (6) возбуждающими катушками индуктивности и соосно с ними. Число витков в обмотках первой (5) и второй (6) возбуждающих катушек индуктивности может быть одинаковым или различным. Первая (5) и вторая (6) возбуждающие катушки индуктивности имеют одинаковую индуктивность, емкость и другие электрические параметры. Излучатель электромагнитных волн (8) подключен к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) (Фиг. 1).

Источником электропитания может служить как сеть переменного тока (Фиг. 2, 10), так и источник постоянного или переменного тока (Фиг. 1, 3-9). Частным случаем является подключение к сети переменного тока с напряжением 220 вольт и частотой 50 герц.

С помощью устройств регулировки электрической мощности (2) и (3) регулируются амплитуды токов возбуждающих катушек индуктивности (5), (6) и устанавливаются равными по абсолютной величине.

С помощью устройства сдвига фазы (4) регулируется угол сдвига фазы ϕ между сигналами на первой (5) и второй (6) возбуждающих катушках индуктивности в диапазоне от 0 до 360 градусов (0°<ϕ<360°). Частным случаем является угол сдвига фазы, равный 90 градусам.

Принцип работы заявленного устройства основан на следующем. В первую возбуждающую катушку индуктивности (5) подается переменный электрический ток от генератора (1) электрических сигналов регулируемой частоты и амплитуды через первое устройство (2) регулировки электрической мощности и устройство (4) сдвига фазы. Переменный ток первой возбуждающей катушки индуктивности (5) создает первый поток взаимной индукции, и изменение этого потока наводит в возбуждаемой катушке (7) первую электродвижущую силу. На вторую возбуждающую катушку индуктивности (6) подается переменный электрический от генератора (1) электрических сигналов регулируемой частоты и амплитуды через второе устройство регулировки электрической мощности (3). Переменный ток второй возбуждающей катушки индуктивности (6) в свою очередь создает второй поток взаимной индукции, изменение которого наводит в возбуждаемой катушке (7) вторую, встречную первой электродвижущую силу. Электрический ток, который подается на первую возбуждающую катушку индуктивности (5), отличается по фазе от электрического тока, который подается на вторую возбуждающую катушку индуктивности (6). Амплитуды переменных токов в возбуждающих катушках индуктивности (5) и (6) регулируются устройствами регулировки электрической мощности и устанавливаются равными по абсолютной величине. Устройство (4) сдвига фазы обеспечивает сдвиг фазы сигнала, поступающего на первую возбуждающую катушку индуктивности (5), по отношению к фазе сигнала, который поступает на вторую возбуждающую катушку индуктивности (6), на угол, необходимый и достаточный для создания встречных равнопеременных магнитных потоков, которые обеспечивают одновременное воздействие на электроны проводимости двух равных, но противоположных сил Лоренца. Таким образом под воздействием сил Лоренца и встречных равнопеременных электродвижущих сил движение свободных электронов в обмотке возбуждаемой катушки (7) приобретает переменный характер, сопровождается излучением электромагнитной волны.

Соответственно металлический провод обмотки возбуждающих катушек индуктивности (5), (6) и возбуждаемой катушки индуктивности (7) может быть выполнен из меди, серебра и других металлов.

Электромагнитная волна распространяется в пространство через излучатель (8) электромагнитных волн, который подключен к концу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7).

Ниже перечислены несколько вариантов заявляемого устройства, отличающиеся как по расположению содержащихся в нем частей, так и по использованию полученного электромагнитного излучения.

Опция 1. Первая катушка индуктивности (5) подключена к сети переменного тока с напряжением 220 вольт и частотой 50 герц через устройство (4) сдвига фазы и первое устройство (2) регулировки электрической мощности, а вторая возбуждающая катушка индуктивности (6) подключена к сети переменного тока через второе устройство (3) регулировки электрической мощности (Фиг. 2).

Опция 2. Все катушки индуктивности выполнены в виде плоских спиралей, расположенных параллельно друг другу, при этом возбуждаемая катушка индуктивности (7) расположена посередине между первой (5) и второй (6) возбуждающими катушками индуктивности (Фиг. 3).

Опция 3. Возбуждающие катушки индуктивности (5) и (6) выполнены в виде плоских спиралей, расположенных параллельно друг другу, а возбуждаемая катушка индуктивности (7) представляет собой сплошное электропроводящее тело, находящееся в пространстве между первой (5) и второй (6) возбуждающими катушками индуктивности (Фиг. 4). Сплошное электропроводящее тело представляет собой твердое вещество, газ или жидкость.

Опция 4. Возбуждающие катушки индуктивности (5) и (6), а также возбуждаемая катушка индуктивности (7) обмотаны вокруг стержневого (Фиг. 5) или тороидального сердечника (Фиг. 6), причем обмотка симметрична относительно горизонтальной оси сердечника.

Опция 5. В заявленное устройство добавлены четвертая (5') и пятая (6') возбуждающие катушки индуктивности. Они соосны и расположены перпендикулярно первой (5) и второй (6) возбуждающим катушкам, причем магнитный поток четвертой возбуждающей катушки индуктивности (5') направлен встречно и по абсолютной величине равен магнитному потоку пятой возбуждающей катушки индуктивности (6'). Магнитные потоки первой (5) и второй (6) возбуждающих катушек индуктивности направлены перпендикулярно магнитным потокам четвертой (5') и пятой (6') возбуждающих катушек индуктивности, при этом электромагнитные поля первой (5) и четвертой (5') возбуждающих катушек индуктивности имеют правую круговую поляризацию, а электромагнитные поля второй (6) и пятой (6') возбуждающих катушек индуктивности имеют левую круговую поляризацию.

Опция 6. К началу и концу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) подключены излучатели электромагнитных волн (8) и (9), а в пространство между излучателями (8) и (9) может быть помещен обрабатываемый электромагнитным излучением материал (10) (Фиг. 7).

Опция 7. Излучатели электромагнитных волн (8) и (9) подключены к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) и расположены внутри камеры (10) с обрабатываемым газом (Фиг. 8).

Опция 8. К выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) подключены излучатели (8) и (9) электромагнитных волн, а в пространстве между ними на оси вращения расположен цилиндрический барабан (10) с боковыми фланцами, выполненный из диэлектрического материала.

Опция 9. К выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) параллельными парами в количестве n пар подключены излучатели электромагнитных волн, расположенные на поверхности неподвижных диэлектрических дисков, собранных пакетом, а вращающиеся диэлектрические диски находятся на оси вращения и расположены в пакете между неподвижными дисками параллельно им на расстоянии от 0,01 до 10 мм.

Опция 10. К выводам возбуждаемой катушки индуктивности (7) подключены излучатели электромагнитных волн (8) и (9), которые расположены в дисперсионной среде и выполнены из материала, необходимого для получения частиц дисперсной фазы коллоидного раствора. В частном случае излучатели электромагнитных волн (8) и (9) выполнены из серебра и помещены в дистиллированную воду.

Опция 11. К выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности (7) подключены катод (8) и анод (9) катодолюминесцентного источника света (10) (Фиг. 9). Частным случаем является использование катодолюминесцентного источника света (10) с холодным (автоэмиссионным) катодом.

ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для получения электромагнитного излучения нанометрового диапазона включает в себя первое устройство (2) регулировки электрической мощности, устройство сдвига фазы (4), второе устройство (3) регулировки электрической мощности, две возбуждающие катушки индуктивности (5) и (6), возбуждаемую катушку индуктивности (7), излучатели (8) и (9) электромагнитных волн (Фиг. 10).

Первая возбуждающая катушка индуктивности (5) подключена к сети переменного тока с напряжением 220 В и частотой 50 Гц через первое устройство (2) регулировки электрической мощности и устройство (4) сдвига фазы, вторая возбуждающая катушка индуктивности (6) подключена к сети переменного тока с напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц через второе устройство (3) регулировки электрической мощности.

В качестве устройств (2) и (3) регулировки электрической мощности используются два диммера Werkel серия WL-09, IP20 с максимальной регулируемой мощностью 600 Вт.

Обмотки первой (5) и второй (6) возбуждающих катушек индуктивности намотаны вокруг стержневого сердечника типа из ферритового материала и имеют равное количество витков. Обмотка возбуждаемой катушки индуктивности (7) выполнена на том же сердечнике типа из ферримагнитного материала и размещена между первой (5) и второй (6) возбуждающими катушками индуктивности. Количество витков обмотки возбуждаемой катушки (7) значительно превышает количество витков обмотки возбуждающих катушек индуктивности (5) и (6).

Расположение и параметры обмоток (Фиг. 12):

W1 - обмотка первой возбуждающей катушки индуктивности (5);

W2 - обмотка второй возбуждающей катушки индуктивности (6);

W3 - обмотка возбуждаемой катушки индуктивности (7).

Число витков обмотки W1 - 392.

Число витков обмотки W2 - 392.

Число витков обмотки W3 - 1969.

Длина провода обмотки W1 - 70 м.

Длина провода обмотки W2 - 70 м.

Длина провода обмотки W3 - 320 м.

Диаметр провода обмотки W1 - 1,06 мм.

Диаметр провода обмотки W2 - 1,06 мм.

Диаметр провода обмотки W3 - 0,5 мм.

Металл обмоточного провода - медь.

Параметры сердечника (Фиг. 13):

L=140 мм; В=60 мм; Н=120 мм;

а=40 мм; b=30 мм;

с=60 мм; h=80 мм.

Устройство (4) сдвига фазы выполнено в виде моста из резисторов и конденсаторов (Фиг. 11), соотношение номиналов которых позволяет установить требуемый угол сдвига ϕ между фазами сигналов, подаваемых на первую (5) и вторую (6) возбуждающие катушки индуктивности. Расчет угла ϕ производился из следующих соотношений:

tg(ϕ/2)=1/(ωC₁R₁)=1/(ωC₂R₂)

В представленном устройстве (Фиг. 11) выбраны равные значения емкостных и омических сопротивлений, т.е. 1/ωС=R и угол ϕ сдвига фаз сигналов, подаваемых на возбуждающие катушки индуктивности составляет 90°.

К выводам возбуждаемой катушки индуктивности подключены излучатели электромагнитных волн (8) и (9), которые выполнены из штыревых частей 14 контактных угловых разъемов, 2.54 мм, тип AMP-Latch.

В качестве материала для разрушения (10) выбрали полимерное высокомолекулярное углеводородное соединение - латекс каучуковый натуральный. Изделие из латекса (напальчник медицинский) поместили в пространство между излучателями (8) и (9) (Фиг. 14).

После подключения заявленного устройства к сети переменного тока 220 В, 50 Гц посредством устройств (2) и (3) регулировки электрической мощности установили амплитуды токов в первой (5) и второй (6) возбуждающих катушках индуктивности равными по абсолютному значению. Равные по амплитуде, но сдвинутые по фазе переменные электрические токи возбуждающих катушек индуктивности (5) и (6) стали создавать равнопеременные встречные потоки взаимной индукции. Изменение этих потоков привело к наведению в обмотке возбуждаемой катушки индуктивности встречных равнопеременных электродвижущих сил. При этом встречные магнитные потоки обеспечили одновременное воздействие на электроны проводимости двух противоположных равнопеременных сил Лоренца. Таким образом, под воздействием сил Лоренца и встречных равнопеременных электродвижущих сил движение свободных электронов в обмотке возбуждаемой катушки индуктивности приобрело переменный характер, обеспечило излучение электромагнитных волн. Обмотки катушек индуктивности были выполнены из медного провода, электромагнитное излучение получили со следующими параметрами:

- частота ƒ=652⋅10¹⁵ Гц;

- длина волны λ=4,6⋅10^-10 м.

Воздействие на материал полученным электромагнитным излучением продолжалось 2 минуты, в течение которых произошло разрушение структуры материала. На Фиг. 15 изображено начало процесса, на Фиг. 16 - состояние материала через 1 мин, на Фиг. 17 - состояние материала через 2 мин.

Разрушение полимерного углеводородного материала (напальчника медицинского латексного) произошло без изменения температуры (нагрева) как излучателей, так и разрушаемого материала. В процессе разрушения не использовались механические, термические, химические, электрические и прочие способы воздействия на вещество. Разрушение углеводородных связей (Фиг. 18) под воздействием ионизирующего электромагнитного излучения произошло в течение двух минут.

Электромагнитное излучение с вышеуказанными параметрами относится к ионизирующим излучениям и может использоваться во всех областях применения ионизирующих излучений, в том числе и в технологиях разрушения веществ в твердом, жидком и газообразном состоянии.

Проведенные эксперименты с углеводородными соединениями в различных агрегатных состояниях (твердом, жидком и газообразном) показали высокую эффективность разрушения углеводородных связей при минимальном потреблении электроэнергии в процессе разрушения.

Полученные результаты указывают на возможность масштабирования представленного устройства и целесообразность его применения для разрушения длинных углеводородных цепочек тяжелой нефти. Низкое потребление электроэнергии в процессе разрушения углеводородных связей полученным электромагнитным излучением позволяет резко увеличить эффективность технологии GTL (Gas То Liquid), применяемую для преобразования попутного нефтяного газа (ПНГ) в жидкость.

Изобретение относится к области квантовой радиофизики и представляет собой твердотельный квантовый генератор электромагнитного излучения нанометрового диапазона, который может найти широкое применение в технике, нанотехнологиях, физике, биологии, химии и медицине. Заявленное устройство содержит как минимум два устройства регулировки электрической мощности, как минимум одно устройство сдвига фазы, как минимум один излучатель электромагнитных волн, как минимум две возбуждающие катушки индуктивности и возбуждаемую катушку индуктивности. Оно предназначено для регулировки электрической мощности в первой и второй возбуждающих катушках индуктивности, позволяя их электрическим сигналам иметь равные амплитуды. 28 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Устройство для получения электромагнитного излучения нанометрового диапазона, которое содержит как минимум два устройства регулировки электрической мощности, как минимум одно устройство сдвига фазы, как минимум один излучатель электромагнитных волн, как минимум две возбуждающие катушки индуктивности и возбуждаемую катушку индуктивности, при этом возбуждаемая катушка индуктивности подключена к излучателю электромагнитных волн, первая возбуждающая катушка индуктивности и вторая возбуждающая катушка индуктивности подключены к сети переменного тока через устройства регулировки электрической мощности для получения в первой и второй возбуждающих катушках электрических сигналов с равными амплитудами, при этом первая возбуждающая катушка индуктивности подключена к устройству регулировки электрической мощности через устройство сдвига фазы для регулировки угла сдвига фазы между сигналами на первой и второй возбуждающих катушках индуктивности таким образом, чтобы обеспечить создание переменными токами возбуждающих катушек индуктивности встречных потоков взаимной индукции и создание в обмотке возбуждаемой равнопеременных встречных электродвижущих сил с тем, чтобы обеспечить получение излучения электромагнитных волн в нанометровом диапазоне.

2. Устройство по п. 1, в котором к сети переменного тока подключен генератор электрических сигналов регулируемой частоты и амплитуды, первая возбуждающая катушка индуктивности подключена к генератору электрических сигналов через устройство сдвига фазы и первое устройство регулировки электрической мощности, вторая возбуждающая катушка индуктивности подключена к генератору электрических сигналов через второе устройство регулировки электрической мощности.

3. Устройство по п. 2, в котором генератор электрических сигналов регулируемой частоты и амплитуды подключен к источнику постоянного тока.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором первая возбуждающая катушка индуктивности выполнена соосно второй возбуждающей катушки индуктивности, а возбуждаемая катушка индуктивности выполнена внутри пространства между первой и второй возбуждающими катушками индуктивности.

5. Устройство по п. 4, в котором возбуждаемая катушка индуктивности соосна первой и второй возбуждающим катушкам индуктивности.

6. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором количество витков обмотки первой возбуждающей катушки индуктивности равно количеству витков обмотки второй возбуждающей катушки индуктивности, и обе возбуждающие катушки индуктивности имеют одинаковые электрические параметры.

7. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором все катушки индуктивности являются обмотанными вокруг тороидального сердечника, при этом обмотки симметричны относительно горизонтальной оси сердечника.

8. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором все катушки индуктивности являются обмотанными вокруг стержневого сердечника, при этом обмотки симметричны относительно горизонтальной оси сердечника.

9. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором все катушки индуктивности являются обмотанными вокруг броневого сердечника, при этом обмотка возбуждаемой катушки расположена посередине между обмотками первой и второй возбуждающих катушек на равном расстоянии от них и обмотки выполнены симметричными относительно горизонтальной оси сердечника.

10. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором все катушки индуктивности выполнены в виде плоских спиралей и расположены параллельно друг другу, при этом возбуждаемая катушка индуктивности расположена посередине между первой и второй возбуждающими катушками индуктивности.

11. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором возбуждающие катушки индуктивности выполнены в виде плоских спиралей, расположенных параллельно друг другу, а возбуждаемая катушка индуктивности представляет собой сплошное электропроводящее тело, находящееся в пространстве между первой и второй возбуждающими катушками.

12. Устройство по п. 11, в котором сплошное электропроводящее тело представляет собой твердое вещество, газ или жидкость.

13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором переменный ток первой возбуждающей катушки индуктивности по абсолютной величине равен переменному току второй возбуждающей катушки индуктивности.

14. Устройство по любому из пп. 1-13, в котором угол ϕ сдвига фазы между сигналами на первой и второй возбуждающих катушках индуктивности находится в диапазоне от 0 градусов до 360 градусов.

15. Устройство по п. 14, в котором угол ϕ сдвига фазы составляет 90 градусов.

16. Устройство по любому из пп. 1-15, в котором потоки взаимной индукции, создаваемые переменными токами в возбуждающих катушках индуктивности, являются единообразно переменными, встречно направленными и равными по абсолютной величине.

17. Устройство по любому из пп. 1-3, содержащее четвертую и пятую возбуждающие катушки индуктивности, которые расположены перпендикулярно первой и второй возбуждающим катушкам индуктивности, выполненным соосно, при этом магнитные потоки четвертой и пятой возбуждающих катушек индуктивности подобны магнитным потокам первой и второй возбуждающих катушек индуктивности, являются единообразно переменными, встречно направленными и равными по абсолютной величине.

18. Устройство по п. 17, в котором магнитные потоки первой и второй возбуждающих катушек индуктивности направлены перпендикулярно магнитным потокам четвертой и пятой возбуждающих катушек индуктивности, при этом электромагнитные поля первой и четвертой возбуждающих катушек индуктивности имеют первую поляризацию, а электромагнитные поля второй и пятой возбуждающих катушек индуктивности имеют вторую поляризацию, при этом первая поляризация направлена противоположно второй поляризации.

19. Устройство по любому из пп. 1-18, в котором длина волны генерируемого электромагнитного излучения зависит от материала обмотки возбуждаемой катушки индуктивности.

20. Устройство по любому из пп. 1-10, 13-18, в котором обмотка возбуждаемой катушки индуктивности выполнена из медного провода и электромагнитное излучение имеет длину волны 0,46 нанометра.

21. Устройство по любому из пп. 1-10, 13-18, в котором обмотка возбуждаемой катушки индуктивности выполнена из серебряного провода и электромагнитное излучение имеет длину волны 0,76 нанометра.

22. Устройство по любому из пп. 1-10, 13-21, в котором к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключены излучатели электромагнитных волн, а в пространстве между излучателями находится обрабатываемый электромагнитным излучением материал.

23. Устройство по п. 22, в котором излучатели электромагнитных волн находятся внутри камеры с обрабатываемым газом.

24. Устройство по п. 22, в котором в пространстве между излучателями на оси вращения расположен цилиндрический барабан с боковыми фланцами, выполненный из диэлектрического материала.

25. Устройство по любому из пп. 1-10, 13-21, в котором к началу и концу обмотки возбуждаемой катушки индуктивности параллельными парами в количестве n пар подключены излучатели электромагнитных волн, расположенные на поверхности неподвижных диэлектрических дисков, собранных пакетом, а вращающиеся диэлектрические диски находятся на оси вращения и расположены в пакете между неподвижными дисками параллельно им на расстоянии от 0,01 до 10 мм.

26. Устройство по любому из пп. 1-10, 13-21, в котором к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключены излучатели электромагнитных волн, расположенные в дисперсионной среде и выполненные из материала, необходимого для получения частиц дисперсной фазы коллоидного раствора.

27. Устройство по п. 26, в котором излучатели электромагнитных волн выполнены из серебра и помещены в дистиллированную воду.

28. Устройство по любому из пп. 1-10, 13-21, в котором к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключены катод и анод катодолюминесцентного источника света.

29. Устройство по п. 28, в котором к выводам обмотки возбуждаемой катушки индуктивности подключены катод и анод катодолюминесцентного источника света с холодным (автоэмиссионным) катодом.