Способ излучения энергии и устройство для его осуществления (плазменный излучатель)



Способ излучения энергии и устройство для его осуществления (плазменный излучатель)
Способ излучения энергии и устройство для его осуществления (плазменный излучатель)
Способ излучения энергии и устройство для его осуществления (плазменный излучатель)
Способ излучения энергии и устройство для его осуществления (плазменный излучатель)
Способ излучения энергии и устройство для его осуществления (плазменный излучатель)

 

H05H1/00 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

Владельцы патента RU 2578192:

Багич Геннадий Леонидович (RU)

Изобретение относится к области плазменно-электромагнитного воздействия на различные виды материальной среды, расположенной как на близком, так и значительном расстояниях от излучателя. Технический результат - упрощение образования плазмы, которая образуется с помощью энергии емкостной камеры, переходящей в разрядную камеру, напряженность электрического поля которой превышает напряжение пробоя, например воздуха, подаваемого из воздушной камеры в разрядную. Причем напряженность электрического поля суммируется с напряженностью суммарного магнитного поля, образованного, по меньшей мере, одной парой индуктивностей, вырабатывающих суммарное магнитное поле с постоянным средним значением вектора Пойтинга, направленного вдоль оси излучения. При этом энергия емкостной камеры увеличивается за счет сложения энергии дополнительно включенного параллельно емкостной камеры конденсатора, а количество подаваемого в разрядную камеру воздуха регулируется давлением, создаваемым в воздушной камере. При этом коаксиально излучающему одной парой индуктивностей суммарному магнитному полю излучается второе суммарное высокочастотное относительно первого магнитное поле, образованное второй парой индуктивностей. Устройство для реализации способа содержит емкостную камеру, представляющую собой коаксиально расположенные обкладки конденсатора, между которыми размещена, по меньшей мере, пара излучающих индуктивностей, причем емкостная камера на выходе заканчивается плазменной камерой, через которую проходят магнитные поля, образованные парами катушек индуктивностей, при этом, по меньшей мере, пара индуктивностей намотана на замкнутый гибкий магнитопровод, который в свою очередь имеет круговую обмотку относительно оси излучения. Одна индуктивность в каждой паре индуктивностей имеет правую, а другая - левую обмотки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к наукоемкой технологии и может быть применено для плазменно-электромагнитного воздействия на различные виды материальной среды, расположенной как на близком, так и значительном расстояниях от излучателя.

Известен плазменный источник проникающего излучения (см., например, патент США №6297594, М. Кл. Н05Н 1/46, публ. 2001), выполненный в виде плазменной разрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды. Электроды разрядной камеры известного плазменного источника выполняются цилиндрическими или плоскими. При определенных условиях разряда, когда осуществляется кумуляция прямого Z-пинча, из разрядной камеры может быть получен нейтронный выход до 3·1010 нейтронов в импульсе при длительности импульса около 0,2 мкс.

Известный источник характеризуется недостаточным удельным выходом излучения на единицу затраченной энергии и небольшим ресурсом работы (10-100 кумуляции Z-пинча с генерацией нейтронного и рентгеновского излучений). Кроме того, известный источник обладает значительными размерами, затрудняющими в ряде случаев его использование.

В качестве прототипа по наибольшему количеству совпадающих конструктивных признаков принят плазменный источник проникающего излучения (см. патент РФ №347006, кл. Н05Н 1/06, 1970 г. ), состоящий из газоразрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды, и источника электрического питания. Газоразрядная камера состоит из изолятора, выполненного из алунда, и газоразрядных электродов в виде коаксиально расположенных один в другом электропроводных тел вращения с криволинейной образующей, ввод внутреннего электрода имеет диаметр, меньший диаметра рабочей части электрода.

Известный источник характеризуется небольшим ресурсом работы (10-100 кумуляции Z-пинча с генерацией нейтронного и рентгеновского излучений).

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение ресурса плазменного излучателя.

Для увеличения ресурса предлагается способ излучения электромагнитной энергии и плазмы, заключающийся в том, что плазма образуется с помощью энергии емкостной камеры, которая переходит в разрядную камеру. Электрический разряд среды, например воздуха, находящейся в разрядной камере, происходит за счет уменьшения расстояния между обкладками конденсатора, образующего емкостную камеру. Воздух в разрядную камеру поступает под регулируемым давлением из воздушной камеры. При пробое воздуха образуется плазменная дуга. Количество образованной плазмы зависит от скорости поступления в разрядную камеру воздуха, количества электрической энергии, накопленной емкостной камерой, и частоты источника энергии, питающей емкостную камеру. Вместо воздуха в разрядную камеру можно подавать измельченные фракции металлов, диэлектриков и т.д., это позволит получать плазму с требуемыми свойствами, что значительно расширит диапазон использования изобретения. Для увеличения энергии емкостной камеры, а значит для увеличения производительности образования плазмы параллельно емкостной камере подключается накопительная емкость. При действии на образовавшуюся плазму линейными электромагнитными полями (см., например, заявку №2012136799, опубликованную 20.05.2013, бюл. №14) происходит ее линейный выброс вдоль оси распространения электрической энергии, при этом частоты электрических и магнитных полей должны быть равны и совпадать по фазе. С целью уплотнения излучаемой энергии дополнительно одновременно излучается высокочастотная магнитная энергия, для чего может быть использован преобразователь частоты (см. заявку №2014102132, опубликованную 20.08.2014, бюл. №23).

Физика процесса линейного излучения энергии поясняется временными диаграммами фиг. 4, где на а) показано подаваемое напряжение на катушки индуктивности, б) - излучающее суммарное поле двух катушек, в) - излучающее суммарное низкочастотное и высокочастотное поля двух пар катушек, из которых одна пара излучает низкочастотное поле, например, 50 Гц (длина волны 3 т.км), другая пара излучает высокочастотное поле с длиной волны, например, 1 м. Вектор напряженности диаграмм, направленный по оси излучения, складывается с вектором напряженности электрического поля емкостной камеры. Этот суммарный вектор направлен под углом в сторону оси излучения, повышая плотность излучающей энергии. Это поле, проходя через плазму, захватывает ее и уплотняет, создавая искусственный провод. Кроме того, в плазме индуктируются от полей токи, протекающие по всей длине низкочастотной волны. Если разбить плазменный жгут на отдельные проводники, то получаем силу, с которой эти проводники притягиваются (см. X. Кухлинг, справочник по физике, Москва (мир) 1982, стр. 349). Из сказанного следует, что, также как электромагнитная энергия, тепловая энергия накапливается в теплоэлектромагнитном жгуте и, имея одну степень свободы, имеет бесконечное, пока не встретит препятствие, движение в сторону оси излучения и тепловая энергия из-за своей инерционности не может расходоваться на нагрев окружающей среды (воздуха), тем более вакуума. Регулирование площади поперечного сечения излучения и дальности может осуществляться путем изменения направлений векторов электрического и суммарного магнитных полей, а также изменением плотности излучаемой электромагнитной энергии (вектора Пойтинга).

На фиг. 1, 2, 3 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ. Оно содержит конденсаторные пластины 1 и 2, образующие емкостную камеру 11. Емкостная камера 11 переходит в разрядную камеру 12, которая посредством отверстий 8 сообщается с воздушной камерой 7. В емкостной камере расположены катушки индуктивности 3, 4, 5, 6, пара из которых 5 и 6 имеет гибкий замкнутый магнитопровод 7, выполненный из электротехнической стали, например, в виде троса. Катушка индуктивности 5 мотается на магнитопровод и имеет правую обмотку, другая катушка 6 имеет левую обмотку. Магнитопровод катушек имеет круговую одностороннюю обмотку, симметричную излучающей оси. Емкостная камера совместно с катушками 5 и 6 питаются от источника энергии 10, напряжение которого с целью исключения возврата энергии в источник имеет выпрямленную, например синусоидальную или импульсную, форму. От источника энергии 10 через преобразователь частоты 9 питается вторая пара катушек 3 и 4. К емкостной камере с целью увеличения ее энергии параллельно ей подключается дополнительный конденсатор.

Работа устройства заключается в том, что при подаче напряжения на излучающие катушки и конденсаторы образуется в соответствии фиг. 4в) суммарное магнитное поле, которое корректируется электрическим полем емкостной камерой. Суммарное электромагнитное поле при выходе из устройства, проходя разрядную камеру, захватывает плазму и суммарная энергия плазмы и электромагнитная излучается в пространство.

Предлагаемое изобретение может широко использоваться в народном хозяйстве, например при художественном оформлении станций метро, фасадов домов, а также в промышленности, например при сварке и резке материалов, уплотнении поверхностного слоя деталей как токопроводящих, так и не токопроводящих и пр. Может послужить альтернативным вариантом гальванического производства, что позволит значительно улучшить его экологию, повысить качество и производительность и, как следствие, снизить себестоимость выпускаемой продукции.

Использование изобретения в военном деле позволит уничтожать материальные объекты как в воздухе, так и на земле (воде).

1. Способ излучения энергии, включающий образование плазмы, отличающийся тем, что плазма образуется с помощью энергии емкостной камеры, переходящей в разрядную камеру, напряженность электрического поля которой превышает напряжение пробоя, воздуха, подаваемого из воздушной камеры в разрядную, после чего плазма ускоряется электромагнитным полем, представляющим собой сумму электрического и магнитного полей, при этом магнитное поле образуется, по меньшей мере, одной парой индуктивностей с постоянным значением вектора Пойтинга, направленного вдоль оси излучения.

2. Способ излучения энергии по п. 1, отличающийся тем, что энергия емкостной камеры увеличивается за счет сложения энергии дополнительно включенного параллельно емкостной камеры конденсатора.

3. Способ излучения энергии по п. 1, отличающийся тем, что количество подаваемого в разрядную камеру воздуха регулируется давлением, создаваемым в воздушной камере.

4. Способ излучения энергии по п. 1, отличающийся тем, что коаксиально излучающему одной парой индуктивностей суммарному магнитному полю излучается второе суммарное высокочастотное относительно первого магнитное поле, образованное второй парой индуктивностей.

5. Плазменный излучатель для реализации способа по п. 1, содержащий емкостную камеру, представляющую собой коаксиально расположенные обкладки конденсатора, между которыми размещена, по меньшей мере, пара излучающих индуктивностей, причем емкостная камера на выходе заканчивается разрядной камерой, через которую проходит электромагнитное поле.

6. Плазменный излучатель по п. 5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, пара индуктивностей намотана на замкнутый гибкий магнитопровод, который в свою очередь имеет круговую обмотку относительно оси излучения.

7. Плазменный излучатель по п. 5, отличающийся тем, что на каждую пару индуктивностей подается выпрямленное импульсное напряжение, причем в каждой паре индуктивностей одна имеет правую, а другая - левую обмотки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиационной техники. Электрохимический генератор низкотемпературной плазмы для поджига, стабилизации и оптимизации работы сверхзвуковой камеры сгорания содержит термохимический реактор со штуцером для подвода газа с химически активным компонентом.

Изобретение относится к области переработки твердых отходов и может быть использовано на промышленных предприятиях, а также в коммунальном хозяйстве. Электродуговой плазмотрон постоянного тока для установок плазменной переработки отходов включает соосные полые цилиндрические водоохлаждаемые электроды (анод и катод), выполненные с возможностью вихревой подачи плазмообразующего газа в зазор между анодом и катодом через форсунку, выполненную из изолирующего термостойкого материала, соосной с анодом и катодом с отверстиями для подачи газа, при этом отверстия выполнены в плоскости, перпендикулярной оси электродов по касательной к внутренней поверхности форсунки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики неоднородного слоя плазмы, контроля параметров плазмы в технологических установках, в исследованиях по моделированию плазмы ионосферы.

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к плазменным источникам электрической энергии, использующим воду и/или дымовые (СО2 - 80%) газы в качестве рабочего вещества.

Изобретение относится к устройству для плазменной обработки газообразной среды. Устройство содержит генерирующее плазму устройство для создания в газообразной среде плазмы, диэлектрическую структуру, сформированную в виде трубки из плавленого кварца, причем плазма способна переноситься в диэлектрическую структуру, и камеру взаимодействия, включающую внутреннее пространство и стенку.

Изобретение относится к двигательным установкам (ДУ) малой тяги для коррекции орбит космических аппаратов (КА). ДУ содержит размещенные друг над другом ускорители плазмы (УП) с ускоряющими электродами: катодом (3) и анодом (4), а также узлами подачи рабочего тела: шашек (7), снабженных пружинными толкателями (8).

Изобретение относится к области плазменной техники. Плазменная горелка содержит каскад между катодом и анодом.

Изобретение относится к источникам электрической энергии переменного и постоянного тока. Источник содержит электроразрядную камеру 1 активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, включающее высоковольтный накопитель 2 электрической энергии и стабилизатор 3 плазмы в рабочей камере 1.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средству для высокочастотной хирургии/терапии. Многофункциональный элемент для осуществления хирургических/терапевтических вмешательств включает устройство подачи окислительного средства, устройство подачи газа и электрод для получения плазмы.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к плазмотронам, использующимся в плазмохимии и металлургии для проведения различных плазмохимических процессов.

Изобретение относится к области электрофизики, а именно к электродуговым устройствам для получения низкотемпературной плазмы (плазмотронам). Электродуговой трехфазный плазмотрон содержит три осесимметричные дуговые камеры, объединенные общей смесительной камерой, снабженной соплом, и коллектор подачи рабочего газа. Каждая дуговая камера содержит цилиндрический электрод, крышку, конфузор, электромагнитную катушку, основной и дополнительный завихрители для тангенциальной подачи рабочего газа. Плазмотрон содержит распределительное устройство, соединенное посредством трубопроводов одной стороной с коллектором подачи рабочего газа, другой стороной с дополнительными завихрителями дуговых камер. Причем распределительное устройство выполнено с возможностью плавного изменения расхода газа, подаваемого в дополнительные завихрители дуговых камер. Технический результат - снижение эрозии электрода и, следовательно, увеличение его ресурса. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к космической технике, к классу электрореактивных двигателей. Двигатель содержит автономный источник низкотемпературной плазмы, систему улавливания нейтральных частиц и регенерации ионов, разделитель потоков электронов и ионов, плазменный ускоритель. Плазменный ускоритель представляет собой асинхронный циклотрон, разделенный вдоль на дуанты двумя соосными парами параллельных сеток с зазорами, создающими однородные, равные и постоянные ускоряющие электрические поля взаимно противоположного направления векторов напряженности, имеющий выходные газовые каналы плазменного ускорителя - основные переходники-ферромагнетики с соленоидами; выходные прямые газовые диэлектрические каналы двигателя, соединенные с основными переходниками через пропускные электроклапаны, а между собой - переходниками-ферромагнетиками с соленоидами. Магнитное поле внутри плазменного ускорителя создается группой соленоидов, размещенных внутри цилиндрического ферромагнетика, частью своей являющегося цилиндрической стенкой плазменного ускорителя. Техническим результатом изобретения является увеличение удельного импульса тяги с сохранением и возможным уменьшением массогабаритных характеристик двигательных установок при относительно невысокой мощности энергопотребления. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области обработки материалов нейтральным пучком Способ обработки поверхности заготовки содержит этапы, на которых обеспечивают камеру пониженного давления; формируют пучок газовых кластерных ионов, содержащий газовые кластерные ионы внутри данной камеры пониженного давления; ускоряют газовые кластерные ионы, чтобы сформировать пучок ускоренных газовых кластерных ионов вдоль траектории пучка внутри камеры пониженного давления; стимулируют фрагментацию и/или диссоциацию, по меньшей мере, части ускоренных газовых кластерных ионов вдоль траектории пучка посредством увеличения интервала скоростей ионов в пучке ускоренных газовых кластерных ионов; удаляют заряженные частицы из траектории пучка, чтобы сформировать ускоренный нейтральный пучок вдоль траектории пучка в камере пониженного давления; удерживают заготовку на траектории пучка; и обрабатывают, по меньшей мере, часть поверхности заготовки путем ее облучения ускоренным нейтральным пучком. Технический результат - формирование высокочистых пучков нейтральных газовых кластеров для обработки деталей. 3 н. и 37 з.п. ф-лы, 21 ил., 1 табл.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Устройство для генерирования потока нетеплового газообразного компонента выполнено с возможностью обработки ротового участка тела человека или животного посредством отбеливания или чистки зубов. Устройство содержит размещенные в корпусе газовую капсулу, реакционный генератор, источник электрической энергии и возбуждающее средство, а также средство управления. Газовая капсула содержит газ под давлением и формирует поток газа через реакционную камеру при выпуске из капсулы. Реакционный генератор выполнен с возможностью возбуждения в нем газа, выпущенного из капсулы, для генерирования газообразного компонента. Возбуждающее средство электрически соединено с источником электрической энергии для возбуждения газа в реакционном генераторе для формирования газообразного компонента. Устройство имеет такие размеры и вес, которые обеспечивают возможность его удерживания и управления пользователем вручную, а также направления потока газообразного компонента для обработки обрабатываемого участка объекта или тела человека или животного. Средство управления обеспечивает избирательный выпуск газа из газовой капсулы для формирования потока газа. Аппарат для генерирования потока нетеплового газообразного компонента содержит устройство для генерирования потока нетеплового газообразного компонента и зарядный блок, содержащий зарядную емкость высокого давления газа для подачи газа в газовую капсулу устройства и/или электрическое зарядное средство для зарядки источника электрической энергии в указанном устройстве. Достигается повышение удобства использования за счет портативности устройства, которое можно удерживать и которым можно управлять вручную, что позволяет использовать устройство в домашних или хирургических/медицинских условиях. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к устройствам для плазменного осаждения пленок, и может быть использовано для изготовления тонкопленочных солнечных элементов, фоточувствительных материалов для оптических сенсоров и тонкопленочных транзисторов большеразмерных дисплеев, для нанесения защитных покрытий. Технический результат - обеспечение возможности осаждать однородные функциональные слои тонкопленочных солнечных элементов большой площади. Для нанесения функциональных слоев тонкопленочных солнечных элементов используют газоразрядное устройство на основе низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа. Устройство содержит разделенные газовыми шлюзами две и более реакционные камеры с подвижной лентообразной подложкой и разрядные камеры с магнитопроводами, выполненные таким образом, что в каждой реакционной камере горит четыре и более плазменных витка низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа, охватывая лентообразную подложку, генерируя ионы и радикалы в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности подложки, и взаимно влияя друг на друга, приводя к выравниванию пространственного распределения плотности ионов и радикалов в реакционной камере и, соответственно, к осаждению однородных пленок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Плазменная антенна содержит плазменный генератор, формирующий плазменное образование, и первичный источник электромагнитных волн, при этом анод плазменного генератора выполнен в виде конического диффузора, состоящего из корпуса и конической вставки, диэлектрически соединенной с подводящим патрубком, поверхность которого выполнена перфорированной, кроме того, первичный источник радиоволн установлен на оси антенны на расстоянии от точки генерации плазменного образования, где γ=2,8…3,0 - постоянная величина, k - волновое число, b - максимальное расстояние от плазменного генератора до границы области с критической концентрацией электронов, θк - угол между осью антенны и направлением распространения плазмы с максимальной скоростью. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения уровня боковых лепестков диаграммы направленности. 2 ил.

Изобретение относится к плазмотронам. Плазмотрон содержит корпус 1, изоляционную втулку 2, сопло 3, электрод 4, размещенный в конической полости 18 электрододержателя 5, завихритель 17 с канавками и газоподводящим каналом 6, направленным в кольцевую конусообразную полость 7, где установлен многоступенчатый газодинамический фильтр 8 (ГДФ), выполненный в виде двух расположенных соосно один за другим дефлекторов - непроницаемый дефлектор 9 и перфорированный дефлектор 10 и трех кольцевых камер - кольцевая цилиндрическая камера 11, кольцевая распределительная камера 12 и кольцевая вихревая камера 13. Поверхность первого непроницаемого дефлектора 9 выполнена плоской непроницаемой для прохода плазмообразующего газа (ПОГ) и образует совместно с уступом 14 электрододержателя 5 кольцевую цилиндрическую камеру 11, а часть торцевой поверхности дефлектора 9 образует совместно с криволинейной внутренней поверхностью изоляционной втулки 2 кольцевой канал 15 с расширением в направлении движения потока ПОГ. Поверхность второго дефлектора 10 перфорирована сквозными цилиндрическими каналами 16, которые соединяют камеру 12 с камерой 13. Изобретение позволяет равномерно распределить ПОГ по газовоздушному тракту и сопловому узлу плазмотрона для стабилизации плазменной дуги. 4 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермической технике. Плазменно-дуговая сталеплавильная печь постоянного тока содержит керамический тигель с ванной металла, вертикальный плазмотрон, установленный в своде печи, и подовый электрод, установленный соосно вертикальному плазмотрону. Вертикальный плазмотрон установлен в своде печи посредством шарнира, а печь снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения упомянутого плазмотрона с возможностью его перемещения на угол 20-30° к вертикальной оси тигля. Изобретение позволяет повысить производительность печи, уменьшить время плавки стали и расход электроэнергии. 3 ил.

Изобретение может быть применено как импульсный источник нейтронов и рентгеновского излучения. Устройство состоит из импульсного источника питания и газоразрядной камеры с электродами и изотопами водорода. Электроды выполнены в виде коаксиальных расположенных один в другом электропроводных тел вращения с криволинейными образующими. Вокруг токоввода внутреннего электрода-анода установлен изолятор с диаметром, меньшим диаметра рабочей части анода и цилиндрической поверхностью между торцами электродов в камере. Токоввод катода - корпуса камеры размещен возле его центрального отверстия, через которое пропущены изолятор и токоввод анода. Для катода и анода зеркально симметрично выполнены дополнительные токовводы и изолятор соответственно возле дополнительного центрального отверстия катода. Два токоввода анода - трубчатые с зеркально симметричными многозаходными спиралями из наклонных прорезей, заполненных твердыми изоляторами. Спирали расположены по высоте в зонах напротив соответствующих зазоров между торцами электродов в камере. Технический результат - повышение термоядерного кпд. 1 ил.

Изобретение относится к области измерений оптическими методами электрофизических параметров плазмы, в том числе плотности электронов и напряженности электрического поля и их распределений Способ измерения пространственного распределения электронной плотности плазмы включает измерение интенсивности излучения плазмы из различных по координате областей межэлектродного промежутка на длине волны, соответствующей спектральной атомарной линии или молекулярной полосе, которую выбирают таким образом, чтобы интенсивность излучения такой линии или полосы преимущественно определялась возбуждением излучающего состояния прямым электронным ударом или быстрыми по сравнению с периодом ВЧ-поля каскадными процессами, с последующим определением пространственного распределения электронной плотности плазмы методом численного моделирования плазмы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх