纳米范围的电磁辐射生成设备制造技术

本发明专利技术涉及纳米范围的电磁辐射生成设备。本发明专利技术涉及量子无线电物理学领域且为一种纳米范围的电磁辐射的固态量子发生器。该发生器可以被广泛用于工程学、纳米技术、物理学、生物学、化学和医学。所要求保护的设备包括至少两个电功率调节装置、至少一个相移装置、至少一个电磁波发射器、至少两个激励电感器和一个受激电感器。该设备配置成调节第一激励电感器和第二激励电感器中的电功率，从而允许接收这两个电感器中振幅相等的电信号。

【技术实现步骤摘要】
纳米范围的电磁辐射生成设备
本专利技术涉及量子无线电物理学领域，且为一种固态纳米范围电磁辐射量子发生器。该发生器可以被广泛用于工艺学、纳米技术、物理学、化学、生物学和医学。更具体地，本专利技术适用于灭菌和气体净化系统、荧光照明设备等。
技术介绍
存在若干种已知类型的量子发生器，这些量子发生器使用的工作介质的类型各不相同：固态(晶体或玻璃)、气体、半导体或基于染料的工作介质。量子发生器也可以由于形成粒子的活性介质而不同，所述粒子可以是分子、原子、自由电子或传导电子。存在一种基于传导电子的固态回旋微波激射器(美国专利No.4376917)，该回旋微波激射器可以在亚毫米范围内在300GHz和30000GHz之间的频率下产生振荡。但是，该回旋微波激射器在其能够发出的波长或频率上和在其应维持的最高温度上具有限制。该回旋微波激射器的工作温度必须足够低，这是因为晶体中原子振动的频率和振幅且因而电子动量取决于工作温度。相反，辐射频率所依赖的磁场必须很高，这是因为电子的圆形轨道的半径与该磁场的量级成反比。还存在一种电离辐射发生器(俄罗斯专利No.2488243)，其中，脉冲磁线圈被放置在电磁体的极内空间中的微波谐振器上。这种结构不仅提供电子在自共振模式下到相对论能量的额外加速，而且还提供在加速的电子与固态靶相互作用时韧致辐射的产生。已知设备的缺点是：技术实施的复杂性，电磁辐射的功率有限，对低操作温度、强磁场和强电场的要求。
技术实现思路
所陈述的已知设备的缺点表明，具有创建如下方案的任务：该方案将确保以低功耗和简单的技术设计有效地生成纳米范围的电磁辐射。获得这种辐射的技术问题由创造如下条件的需求引起，在所述条件下，金属中的自由电子的运动获取可变的螺旋特性，电子运动的动能变为量子化的，以及从较高能级到较低能级的电子跃迁引起电磁波的发射。以显著降低的能量成本来解决这些问题的技术效果是由传导电子产生以纳米范围电磁波的辐射的效果，这在使用所提出的设备时能够得到客观体现。在所要求保护的设备中，将传导电子沿着螺旋路径运动期间辐射电磁波的现象用于产生电磁辐射。为了达到预期结果，使用三个电感器，第一电感器和第二电感器为激励(exciting)电感器，且第三电感器为受激(excited)电感器。激励电感器的振幅相等、但相位彼此偏移一定角度的交变电流产生均匀可变的互感的相反通量。这些通量的变化在位于两个激励电感器之间的受激电感器的绕组中诱发均匀可变的电动势。激励电感器的电流的相位角以确保产生均匀可变的相反磁通量的方式来设置。在这种情况下，相反磁通量提供同时在传导电子上的两个相等但相反的洛伦兹力的效果。因此，在洛伦兹力和相反的均匀可变的电动势的影响下，受激电感器的绕组中的自由电子的运动获取可变的螺旋特性，电子运动的动能变为量子化的，以及从较高能级向较低能级的电子跃迁伴随有电磁波的发射。已知，金属中的自由电子以速度υ～0.01с(с为真空中的光速)运动。电子气的粒子的这种混沌运动具有纯粹量子的、而非热的起源——甚至在绝对零度时也不会停止。铜中自由电子的运动速度(费米速度)为υ＝1.58·106m/s，并且当在感应线圈中使用铜线时，由传导电子的交替运动引起的电磁波的长度对应于其中：h为普朗克常数，h＝6.626·10-34J·s(m2·kg/s)；m为电子的质量，m＝9.109·10-31kg；υ为铜中自由电子的费米速度，υ＝1.58·106m/s。因此，所获得的辐射的波长为：其中，所获得的辐射的频率为：计算出的辐射参数(频率f＝652·1015Hz，波长λ＝4.6·10-10m)指示使用上述技术方案在传导电子上创建量子发生器的可能性，该量子发生器能够获取纳米范围内的电磁辐射。基于上述现象，创建用于生成纳米范围电磁辐射的设备，这使得可以实现上述技术效果。该设备包括至少两个用于调节电功率的装置、至少一个相移装置、至少一个电磁波发射器、至少两个激励电感器和一个受激电感器。受激电感器连接到电磁波发射器，同时电参数相同的两个激励电感器通过电功率调节装置连接到AC(交流电)网络，使得电信号具有相等的振幅。第一激励电感器通过相移装置连接到电功率调节装置，这使得能够调节第一激励电感器和第二激励电感器上的信号之间的相位角且因此通过激励电感器的交变电流产生均匀可变的互感的相反的磁通量。这些均匀可变的磁通量与受激电感器的相互作用使传导电子在其绕组中的运动呈螺旋且交替的，从而产生纳米范围内的电磁辐射。综上所述，所要求保护的设备允许创造如下条件，在所述条件下，金属中的自由电子的运动获取可变的螺旋特性，电子运动的动能量子化，以及从较高能级向较低能级的电子跃迁伴随有电磁波的发射。为了达到上述技术效果，需要满足一定技术条件。频率和振幅可调的电信号发生器应连接到电源；第一激励电感器应通过相移装置和第一功率调节装置连接到电信号发生器，以及第二激励电感器应通过第二功率调节装置连接到电信号发生器。既可以使用AC网络又可以使用AC源或DC(直流电)源。一个特例是连接到电压为220V且频率为50Hz的AC网络。第一激励电感器应与第二激励电感器同轴定位，以及受激电感器应位于第一激励电感器和第二激励电感器之间且与第一激励电感器和第二激励电感器同轴定位。第一激励电感器和第二激励电感器应具有相同的电感、电容和其它电参数。第一激励电感器中的绕组的匝数应等于第二激励电感器中的绕组的匝数。但是，第一激励电感器中的绕组的匝数可以不同于第二激励电感器中的绕组的匝数——第一激励电感器中的绕组的匝数可以多于或少于第二激励电感器线圈中的绕组匝数。最后但并非最不重要的是，相移装置应在第一激励电感器和第二激励电感器上的信号之间提供范围从0°到360°的相位角。一个特例是90度的相位角。下面列出了所要求保护的设备的、与其所包含部件的布置有关的若干实施方式。实施方式1：频率和振幅可调的电信号发生器连接到DC源。第一激励电感器通过相移装置和第一电功率调节装置连接到电信号发生器，以及第二激励电感器通过第二电功率调节装置连接到电信号发生器。实施方式2：第一激励电感器通过相移装置和第一电功率调节装置连接到AC网络，以及第二激励电感器通过第二电功率调节装置连接到AC网络。实施方式3：所有电感器被制作成彼此平行布置的扁平螺旋线的形式，其中，受激电感器位于第一激励电感器和第二激励电感器之间的中间位置。实施方式4：激励电感器被制作成彼此平行布置的扁平螺旋线的形式，以及受激电感器为位于第一激励电感器和第二激励电感器之间的空间内的连续导电体。连续导电体可以为固体的、液体的或气体的。实施方式5：激励电感器以及受激电感器围绕棒状或环形磁芯缠绕，且绕组关于磁芯的水平轴线对称。实施方式6：将第四激励电感器和第五激励电感器添加到所要求保护的设备中。第四激励电感器和第五激励电感器与第一激励电感器和第二激励电感器同轴地且垂直地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米范围的电磁辐射生成设备，包括至少两个电功率调节装置、至少一个相移装置、至少一个电磁波发射器、至少两个激励电感器和一个受激电感器；所述受激电感器连接到所述电磁波发射器，同时两个所述激励电感器通过所述电功率调节装置连接到AC网络，使得产生振幅相等的电信号；第一激励电感器通过所述相移装置连接到所述电功率调节装置，这使得能够调节所述第一激励电感器上的信号和第二激励电感器上的信号之间的相位角且因此通过所述第一激励电感器和所述第二激励电感器的交变电流产生互感的相反的磁通量；这些磁通量与所述受激电感器的相互作用使传导电子在所述受激电感器的绕组中的运动呈螺旋且交替的，从而产生所述纳米范围内的电磁辐射。/n

【技术特征摘要】
20190124 EP 19000040.61.一种纳米范围的电磁辐射生成设备，包括至少两个电功率调节装置、至少一个相移装置、至少一个电磁波发射器、至少两个激励电感器和一个受激电感器；所述受激电感器连接到所述电磁波发射器，同时两个所述激励电感器通过所述电功率调节装置连接到AC网络，使得产生振幅相等的电信号；第一激励电感器通过所述相移装置连接到所述电功率调节装置，这使得能够调节所述第一激励电感器上的信号和第二激励电感器上的信号之间的相位角且因此通过所述第一激励电感器和所述第二激励电感器的交变电流产生互感的相反的磁通量；这些磁通量与所述受激电感器的相互作用使传导电子在所述受激电感器的绕组中的运动呈螺旋且交替的，从而产生所述纳米范围内的电磁辐射。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，频率和振幅可调的电信号发生器连接到AC源，所述第一激励电感器通过所述相移装置和第一电功率调节装置连接到所述电信号发生器，所述第二激励电感器通过第二电功率调节装置连接到所述电信号发生器。


3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述频率和振幅可调的电信号发生器连接到DC源。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述第一激励电感器与所述第二激励电感器同轴，并且所述受激电感器被制作在所述第一激励电感器与所述第二激励电感器之间的空间内。


5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述受激电感器与所述第一激励电感器和所述第二激励电感器同轴。


6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述第一激励电感器的绕组的匝数等于所述第二激励电感器的绕组的匝数，并且所述第一激励电感器和所述第二激励电感器具有相同的电参数。


7.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所有电感器都围绕环形磁芯缠绕，同时绕组关于所述环形磁芯的水平轴线对称。


8.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所有电感器都围绕棒状磁芯缠绕，同时绕组关于所述棒状磁芯的水平轴线对称。


9.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所有电感器都围绕铠装磁芯缠绕，同时所述受激电感器的绕组位于所述第一激励电感器的绕组和所述第二激励电感器的绕组之间的距所述第一激励电感器的绕组和所述第二激励电感器的绕组相等距离的中间位置，并且这些绕组关于所述铠装磁芯的水平轴线对称。


10.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所有电感器被制作成扁平螺旋线的形式且彼此平行，同时所述受激电感器位于所述第一激励电感器和所述第二激励电感器之间的中间位置。


11.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述激励电感器被制作成彼此平行的扁平螺旋线的形式，以及所述受激电感器为位于所述第一激励电感器和所述第二激励电感器之间的空间内的连续导电体。


12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述连续导电体为固体、气体或液体。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中，所述第一激励电感器的交变电流的绝对值等于所述第二激励电感器的交变电流的绝对值。

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·帕斯图霍夫，
申请(专利权)人：纳塞尔科技公司，
类型：发明
国别省市：爱沙尼亚;EE