Способ коррекции структурных характеристик материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01N22/00 H05C3/00 H03B28/00 

I Изобретение относится к созданию материалов с заданными (программируемыми) свойствами с помощью радиотехнических средств, переносящих данные свойства электромагнитными методами, что может найти применение в электронике, металлургии, биологии, медицине, оптике и других отраслях, где требуются материалы с новыми физическими свойствами и улучшенными характеристиками.

В качестве основных предпосылок к созданию заявляемого способа и устройства явились теоретические концепции и модели спинторсионных взаимо- .действий, согласно которым при некоторых воздействиях и.условиях создается упорядоченность ядерных и атомных спинов вещества живой и неживой природы, что приводит к возбуждению торсионного (спинорного) поля (являющегося коллективным полем).

В этом случае структура вещества будет определяться не магнитными и молекулярными взаимодействиями, а структурой внешнего торсионного поля, определяющего по собственным спинам ориентацию в пространстве атомов и молекул вещества, а при определенных условиях и их количество в единице объема (плотность).

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для воздействия торсионным полем на образцы различных материалов; на фиг.2 и 3 - конструк- ция концентратора и коллектора торсионных потоков (ТП) соответственно, на фиг.4 - конструкция пространственно-частотного модулятора ТП (поля)J на фиг.5 и 6 - конструкция регулятора интенсивности и формирователя-излучателя соответственно; на фиг.7 - приведены примеры построения первичных генераторов ТП (поля); на фиг.8 2

00

о о

to

и

пример компактного исполнения генератора ТП.

Предлагаемый способ коррекции . структурных характеристик и свойств материалов включает следующие действия.

Объект (материал) воздействия помещается в область пространства, где локализовано статическое торсионное поле (поток) или торсионное излучение, источник которых промодулирован характеристическими частотами, специфически изменяющими физические свойства и характеристики материалов.

Локализация ТП (поля) в пространстве и его возбуждение осуществляетс с помощью первичных генераторов ТП, выполненных в виде геометрических тел, имеющих криволинейную форму; с помощью тел со спиново-упорядоченной структурой-, с помощью систем, имеющих угловой момент вращения тел, токов, частиц, полей; с помощью тел, обладающих зарядом, а также с помощью источников электромагнитных излучений или ансамблем перечисленных выше источников.

Устройство (фиг.1) для реализации способа содержит генераторы 1.1 - 1.п ТП, помещенные в концентратор 2 ТП, выходы которого соединены с входами коллектора 3 ТП.

Выход коллектора 3 через последовательно соединенные пространственно- частотный модулятор 4 и регулятор 5 интенсивности ТП соединен с формирователем - излучателем 6 ТП.

При этом первичный генератор ТП (например 1.1.) содержит источник 7 питания, управляемый регулятор 8 напряжения, коммутатор 9 полярности, конденсатор 10, электромагнит (или постоянный магнит) 11, сердечник 12. электромагнита, управляемый регулятор (генератор) 13 тока.

Концентратор ТП состоит из двух сочлененных пространственных фигур 14 и 15 и лежащих в плоскости сочленения этих фигур (например конусов) и равномерно расположенных по контуру сочленения треугольных и конических вставок 16.1. - 1б.п (или вставок другой геометрической формы, что определяется условиями применения устройства) .

Первичные генераторы 1.1 - 1.п. ТП

помещаются внутрь концентратора 2 ТП таким образом, чтобы плоскость момента вращения была перпендикулярна

10

15

20

5

0

5

0

осп конусов 14 и 15. Место расположения первичного генератора ТП вдоль оси конусов 14 и 15 и их число определяются условиями применения концентратора ТП.

В зависимости от условий применения концентратора 2 ТП составляющие его пространственные фигуры 14 и 15 могут быть конической или овоидной формы, пирамидами или другими трехмерными геометрическими фигурами.

Соотношение между высотой этих фигур и вставок 16.1 - 16.п. и их основанием может удовлетворять соотношению золотого сечения, числу ИГ, е или другим соотношениям, что определяется условиями применения устройства.

Количество вставок 16.1 - 16.п., расположенных по контуру сочленения фигур 14 и 15, также определяется условиями применения устройства.

Помимо этого, в зависимости от условий применения устройства внутрь пространственных фигур 14 и 15 может помещаться наполнитель из требуемого вещества или смеси веществ, состав и количество которых определяется условиями решаемой задачи.

От первичных генераторов 1.1 - 1.п. ТП, помещенных внутрь концентратора 2 ТП, который изготавливается из плотных по отношению к окружающей среде материалов (например металл, стекловолокно), через его проводники 17, 18, 19.1 - 19..п. ТП после концентрирования подается на устройство совмещения (коллектор) ТП.

Коллектор ТП (фиг. 3) имеет плоскую или трехмерную геометрию, левая часть которого по отношению к линии Ад - А2представляет собой треугольник, овоид или конус, или другую геометрическую фигуру 21 с осевой ские метрией подобно указанной, где отношение высоты к основанию может определяться соотношением золотого сечения или другими характеристиками соотношениями, определяемыми в зависимости от условий использования уст- ройства.

Вершина фигуры 21 соединяется с проводником 22, с которого снимается ТП (выходной сигнал).

Если ТП (сигнал) подается на фигуры 20.1 - 20.п. и снимается с проводника 22, то устройство работает в режиме совмещения потоков торсионного поля. Если ТП подается на провод0

5

ник 22 и соответственно фигуру 21 и снимается с фигур 20.1 - 20.п., то устройство работает в режиме развет- вителя потока торсионного поля.

При правильно выбранной геометрии устройство может работать как сумматор ТП, если они имеют фазовую упорядоченность.

ТП с выхода коллектора 3 поступает на вход пространственно-частотного модулятора 4 (фиг.4).

Сформированный ТП в виде моночастоты или спектра частот через проводник 22 поступает на геометрическую фигуру 23, выполненную в виде конуса, овоида или пирамиды, сочлененную основанием с другим основанием аналогичной фигуры 25, в промежуток между которыми помещается пространственно- частотная матрица 24 торсионного поля - адреса воздействия.

ТП, подаваемый на пространственно- частотный модулятор 4, излучается фигурой 23. Торсионное поле (несущее) взаимодействует с собственными пространственно-частотным торсионным полем матрицы 24. В результате этого несущая частота ТП модулируется и модулированное торсионное излучение принимается фигурой 2 и снимается для дальнейшего преобразования проводником 26.

Геометрические фигуры 23 и 25 и проводники 22 и 26 изготавливаются из материала, плотность которого больше плотности окружающей среды. При этом геометрические фигуры 23 и 25 могут быть монолитными, полыми или содержать различные наполнители, состав и свойства которых определяются условиями использования устройства, так же как и соотношение размеров оснований фигур 23 и 25.

Промодулированный ТП по проводнику 26 поступает на регулятор 5 (фиг.5) его интенсивности, проводник 26 сочленен с вершиной конуса, овоида, пирамиды или тела иной геометрической фигуры 27, матриц 28 и 29, структура которых имеет орто-нормйро- ванную топологию, например поляризаторов, форма которых может определяться геометрией регулятора 5 интенсивности ТП.

При изме нении взаимного расположения матриц 28 и 29 от положения вза-, имной ортогональности топологических, осей структур до их взаимной парал0

5

0

5

0

5

0

5

лельной ориентации интенсивность ТП плавно изменяется от нуля до максимума, равного значению интенсивности В7:одного ТП, который передается на геометрическую фигуру 30, идентичную по геометрии фигуре 27, и по проводнику 31 поступает на выходной излучатель-формирователь 6 ТП. Соотношение размеров оснований фигур 27 и 30 определяется условиями применения устройства.

Выходной излучатель-формирователь 6 ТП (фиг.6) представляет собой геометрическую фигуру 32, выполненную в виде рупора конической, овоидной, сферической формы, пирамиды, волновода той или иной формы, что определяется условиями применения устройства.

При этом ТП излучается в область пространства, где находится объект воздействия (материал), в виде конуса, исходящего из формирователя-излучателя с углом диаграммы направленности, равным углу при вершине фигуры 32.

Диаграмма направленности ТП и расположение объекта воздействия в зоне его излучения определяются условиями решаемой задачи и требованиями, предъявляемыми к характеристикам и свойствам получаемых (корригируемых) материалов.

В качестве первичного генератора 1.1 ТП можно использовать конструкции (фиг.7а-ж), состоящие из источника 7 питания, к которому подключен управ - ляемый источник 8 напряжения, выход которого коммутируется коммутатором 9 полярности. К коммутатору 9 полярности напряжения подключены обкладки цилиндрического конденсатора 10, между которыми устанавливается постоян- ный магнит (фиг.7а) или электромагнит 11 (фиг.7б). Магнит устанавливается таким образом, чтобы обкладки конден-1- сатбра 10 выступали над его торцом.

В зависимости от условий примене- ния первичного генератора ТП внутренняя обкладка конденсатора 10 может быть выполнена в виде кольца, штыря или иной геометрической фигуры, системы штырей, колец или других геометрических фигур.

Внешняя обкладка конденсатора 10 может быть выполнена в виде кольца или другой геометрической конфигурации.

В качестве магнита используется источник постоянного магнитного поля требуемой напряженности и пространств венной формы магнитного поля. Посто- янное напряжение и его пространствен- ная конфигурация выбираются, исходя из требований применения первичного генератора торсионного поля, и могут меняться с помощью управляемого источника 8 напряжения и коммутатора 9 полярности.

Источник 7 питания может быть внутренним или внешним. Величина и структура постоянного магнитного поля выбираются, исходя из условий применения первичного генератора торсионного поля.

В случае применения первичного генератора как источника статического торсионного поля без электромагнитных составляющих он может помещаться в электромагнитный экран.

По условиям применения устройства первичный генератор вместо постоянного магнита может содержать электромагнит (фиг.76). При этом электромагнит устанавливается между обкладками конденсатора 10 таким образом, чтобы вектвр магнитного поля был перпендикулярен вектору электрического поля конденсатора.

В пространство между обкладками конденсатора 10 может помещаться вещество или смесь веществ, возбуждение которых в активной зоне генератора торсионного поля создает спектр характеристик ТП (излучений), что обеспечивает резонансное воздействие на . материал (объект), помещаемый в области пространства, где локализовано торсионное поле.

Если представить вид генератора торсионного поля сбоку, то статический ТП будет фиксироваться в двух конических зонах 8г и в золе 8$, лежащей в плоскости генератора (фиг. 7г).

В зависимости от полярности при- , лагаемого напряжения к обкладкам денсатора первичной генератор дает в зонах S4, S3 право- или левовинтовое торсионное поле. |

В качестве первичного генератора торсионного поля может использоваться конструкция (фиг.7в), состоящая иЬ частично вакуумированного сосуда 32, содержащего пары металлов (например

0

5

0

5

0

5

0

45

j.

ртути, натрия), который помещен в цилиндрический магнит ЗА.

При подаче на электроды 33 напряжения выше потенциала зажигания в суде 32 возникает ток, и ионы паров металла движутся в магнитном поле по спирали. Движение ионов металлов может быть различным для магнитов с радиальной и торцевой намагниченностью.

Магнит ЗА может иметь различную геометрическую форму и параметры, но должен обеспечивать спиральное движение ионов в сосуде 32.

Вместо постоянного магнита можно использовать электромагнит.

При движении ионов в магнитном поле за счет магнитных спинов ядер все спины примут упорядоченную ориентацию.

В результате этого коллективное поле ядер, а также аддитивная сумма моментов вращения ионов по спирали приводит к возбуждению торсионного поля, диаграмма направленности которого приведена на фиг.7д.

Если представить вид генератора сбоку, то торсионное поле формируется в конусах, в зонах S, S2 и в медленно расходящейся в виде цилиндра зоне S3.

Для генерации торсионного излуче- }ния в первичный генератор (фиг.7в) может быть введен модулятор, при этом модуляция может осуществляться как по току, так и по напряжению.

В устройство могут быть введены элементы, обеспечивающие модуляцию первичного генератора торсионных полей с помощью конденсаторных 35 (фиг.7е) или индуктивных (фиг.7ж) систем 36, которые размещаются на сосуде 32.

Дня компактности первичные генера торы ТП могут быть помещены внутрь , образованной конусами или телами с иной геометрической формой системы с осевой симметрией так, чтобы плоскость момента вращения была перпенди- кулярна оси конусов или тел с иной геометрической формой (фиг.8).

Место расположения первичного генератора ТП вдоль оси системы 37 и их число определяются конкретными усло- .виями решаемой задачи.

Соотношение между высотой систем (фигур) 37 и их основанием может быть j равно соотношениям золотого сечения, (числу fi , е и другим соотношениям.

При этом выходной ТП (излучение) формируется из торцов вершин фигур 37.

Пример 1. Олово чистотой 99,98 мас.% плавят на воздухе в алун довом тигле диаметром 20 мм.

В 30 см от тигля размещают устройство (источник) торсионного излучения с характеристической частотой модуляции, которым воздействуют на расплав олова до момента его охлаждения.

Полученный слиток разрезают по осевой линии с последующим приготовлением шлифа и анализом его с помощью электронной растровой микроскопии.

Зерна металла, затвердевшего в процессе воздействия на него торсионного поля, имеют ярко выраженные отличия в строении от контрольного образца.

Твердость Н& образца, подвергнутого торсионному воздействию, 10,5:Ј 0,2, контрольного 7,040,2 кг/мм2 (,05).

Пример 2. Медь чистотой 99,996 мас,% (ВЗ) плавят в алундовом тигле диаметром 20 мм в среде аргона в печи Таммана. Корпус печи заземленный, крышки водоохлаждаемые.

В 30 см от печи помещают источник (устройство) торсионного излучения с характеристической частотой модуляции 6 и 100 Гц.

В структуре слитка (после его охлаждения) обнаружена упорядоченная микропористость, размер которой меняется с изменением характеристической частоты модуляции источника торсионного излучения. При этом зерна металла в опытных образцах, в противопо- ложнойть контрольным, имеют текстурную направленность, субструктура металла ультрадисперсна, аморфна. При микроскопическом исследовании обнаружены субструктурные элементы ячеистых форм размером 50-150 А, а также эффект двойников, характеризующийся возникновением специфических границ раздела между кристаллами меди.

Перечисленные выше структурные изменения в контрольных образцах слитков меди отсутствуют.

Пример 3. Раствор с упорядоченной лиофильной структурой (например, гемоглобина, желчи, слюны, в-ли- попротеидов помещают на расстоянии 1- 10 см от источника торсионного излучения, воздействуют 30-120 мин и оценивают влияние торсионного поля (из10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лучения) на образовавшуюся мицелпяр- ную структуру лиофильной биологической системы с помощью микроскопии и/или атоматической системы анализа изображений .

При анализе углового распределения фракталов мицеллярных структур лио- фильных биологических систем в контроле и опыте установлено существенное различие, выражающееся в изменении углового распределения фракталов, составившее в опыте 58,0±4,0, а в контроле 33,3+2,9° (Р 0,05).

При оценке характера изменений тага следования фракталов мицеллярных структур лиофильных биологических систем установлено, что под влиянием торсионного поля шаг следования фракталов составляет 20,6+0,4, а в контроле б ,9±0,3 мкм (Р Ј 0,01).

Пример 4. Влияние торсионных излучений на состояние биологических мембран оценивают по характеру изменений барьерно-транспортных свойств мембран эритроцитов. Эритро- цитарную массу в пробирке помещают на расстоянии 1-10 см от устройства, генерирующего знакопеременное торсионное поле с частотой модуляции 50 Гц. Внутрь источника помещают дек- стран .

После 30 мин воздействия торсионным излучением происходит модификация липидов мембран и повышается их устойчивость к действию детергентов (11,9±3,25 и 6,6±2,72 мин в опыте и контроле соответственно, Р Ј. 0,01),ai также повышается резистентность мембранных белков к альтерации Ч (в опыте 5,02 ±0,75 пин, в контроле 3,63±0,7 мин, Р 0,05).

Таким образом, коррекция структурных свойств материалов с помощью торсионных излучений может затрагивать широкий спектр практических применений, в том числе коррекцию структурных свойств кристаллов, металлов, керамики, аморфных и других материалов. Индуцированные торсионным воздействием конвективные процессы в домнах и мартеновских печах позволяют сократить время плавки металлов, что эквивалентно увеличению производительности действующих металлургических производств.

Увеличение до 100% прочности структурированных торсионным воздействием металлов позволяет снизить почти в

а

два раза(металлоемкость машин и оборудования.

Изменение на два порядка электропроводимости структурированных тор- сионньы воздействием металлов и увеличение их прочности позволяет снизить аварийность трубопроводов как за счет увеличения прочности труб, так и за счет снижения их коррозии.

Торсионная коррекция при выращива- Iнии кристаллов позволяет снизить процент брака1 кристаллов, возникающего за счет дефектов кристаллической решетки и примесей, при массовом производстве кристаллов для нужд микро- Iэлектроники (кремний, германий и т.п.) и оптической техники.

Повышается процент выхода качественной продукции в технологии напыле-4 ния металлов, при производстве кристаллов в пластинах и производстве мо-1- лекулярных пленок.

Торсионное воздействие на металл ,позволя«т создать дешевый процесс получения первичного аморфизированного материала для напыления.

Бопьшой эффект дает использование аморфизированных материалов для нужд порошковой металлургии. При торсион- ных воздействиях на металл практически исключаются потери металла, связанные со снижением его качества, например, за счет образования в слитках раковин, что позволяет использовать полный объект слитка в металле- обработке.

Использование ультрааморфизирован- ных материалов (например, серебра)

значительно увеличивает качество фо

томатериалов.

Торсионная коррекция структурных свойств материалов может найти широкое применение в медицине и биологии. Полученные с помощью торционных воздействий металлы обладают хорошей биологической совместимостью, что позволяет их широко использовать в протезировании.

Указанные эффекты торсионных полей могут быть использованы при криокон- сервировании клеточных суспензий в целях зашиты белковых и липидных компонентов мембран от криоповреждения в процессе их структурно-фазовых перестроек, повышения механо-химической резистентноети эритроцитов при . оперативных вмешательствах, связанных с применением вспомогательного кровооб5

.

5

-.

40

,

50 55ращения, а также при дезинтоксикаци- онной терапии при выведении ядовитых, бластогенных или потенциально опасных веществ экзогенной или эндогенной природы.

Программируемое с помощью торсионных воздействий изменение свойств биологических мембран, например эритроцитов, позволяет повысить их резис- тентность и увеличить сроки хранения, что имеет важное значение в службе донорства.

Программируемое изменение с помощью торсионных воздействий свойств биологических жидкостей и биологически активных веществ позволяет создавать новые виды трансфузионных сред и лекарственных препаратов.

Формула и, зобретения

1.Способ коррекции структурных характеристик материалов, заключающийся в воздействии на материал физическим полем, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности изменения структурных характеристик материалов, в качестве физического поля используют торсионное излучение, модулированное характеристическими частотами.

2.Устройство для коррекции структурных характеристик материалов, содержащее первичные генераторы торсионного излучения, помещенные в концентратор торсионного излучения, к выходам которого подключены соединенные последовательно коллектор торсионного излучения, пространственно- частотный модулятор, регулятор интенсивности торсионного излучения и излучатель торсионного излучения.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что концентратор торсионного излучения выполнен в виде двух сочлененных основаниями пространственных фигур с равномерно расположенными по окружности сочленения выпукльми вставками, причем вершины пространственных фигур и выпуклых вставок имеют выводы в виде проводников.

4.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что первичные генераторы торсионного излучения помещены внутрь концентратора торсионного излучения, выполненного в виде фигуры, образованной конусами или

.2, о т л и - что коллектор

пространственными фигурами, и плоскость момента .вращения активной среды первичных генераторов торсионного излучения совпадает с плоскостью сочле- нения в концентраторе торсионного излучения.

5.Устройство по п чающееся тем,

торсионного излучения выполнен в виде сочлененных основаниями пространственных фигур, для которых отношение высоты к основанию определяется вели- чиной или 1Г , или е или золотого сечения, причем вершины этих фигур яв- ляются входами коллектора торсионного излучения.

6.Устройство по п. 2,- отличающееся тем, что пространственно-частотный модулятор торсионного излучения выполнен в виде сочлененных основаниями геометрических фигур, между которыми помещена пространственно частотная торсионная матрица.

7.Устройство по п. 2, отли- чающееся тем, что регулятор интенсивности торсионного излучения выполнен в виде сочлененных основаниями геометрических фигур, между которыми расположен набор матриц с ор- тонормированной топологией, установленных с возможностью взаимного перемещения, причем входом и выходом регулятора интенсивности торсионного излучения являются вершины указанных геометрических фигур.

8.Устройство по По 2, отличающееся тем, что первйчный генератор торсионного излучения выполнен в виде цилиндрического конден-

5 0

5

сатора, между обкладками которого установлен источник магнитного поля при этом к конденсатору через комму татор подключен источник управляемого напряжения, к источнику магнитного поля подключен генератор тока, а век1 тор магнитного поля источника магнитного поля перпендикулярен силовым линиям цилиндрического конденсатора.

9.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что первичный генератор торсионного излучения вы- , полней в виде вакуумированного сосуда с электродами, содержащего пары металлов и размещейного внутри цилиндрического магнита7 причем к электродам сосуда подключен управляемый источник тока.

10.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что внутрь конденсатора т орсйбНйого излучения дополнительно помещен наполнитель, имеющий включения вещества, обеспечивающего избирательное воздействие на объект. .

11.Устройство по пп. 8 и 10, отличающееся тем, что наполнитель помещен между обкладками, цилиндрического конденсатора.

12.Устройство по п. 2, о т л и- чающееся тем, что излучатель торсионного излучения выполнен в виде рупора или излучающего конца волновода.

13.Устройство-по п. 2, отличающееся тем, что первичный генератор торсионного излучения выполнен в виде источника электромагнитных излучений.

Изобретение относится к созданию материалов с заданными свойствами с помощью радиотехнических средств, переносящих данные свойства электромагнитными методами, что может найти применение в электронике, металлургии, биологии, медицине} оптике и других отраслях, где требуются материалы с новыми физическими свойствами и улучшенными характеристиками. Цель - повышение эффективности изменения структурных Характеристик материалов - достигается за счет использования в качестве физического поля воздействия на материал торсионного излучения, модулированного характеристическими частотами. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

17

ФИГ. 2

19 Л.

22

19 ,Ь.

ФИГ. 3

ФИГ 4

fOl j

II

6

bk

Фиг. 7 32

33

31

13

Фиг. 7а

IT

ня

r- 33

0 0 7

ФИГ. 7 в

. «я г ; «ан я л э««/

ее/

ifiTn

гз

es

Z998WI

33

ЧУ ч/ v7

33

36

т;т

Фиг 7 ж

37