JP2016537808A - 原子からのスペクトル発生装置の設計及び製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、既存のバンドギャップ理論の根拠であるＢｏｈｒの光子発生論が、スペクトルの発生原理を正しく説明していないという問題を解決した、陽子‐電子対理論と殻軌道速度距離積の法則を、原子からのスペクトル発生装置の設計及び製造方法に応用し、従来の技術よりも性能と品質を改善し、製造原価を節減するようにしたものである。

Description

本発明は、電子にエネルギーを供給し、供給されたエネルギーを、電子からスペクトルとして放射させる装置を設計及び製造する方法に関する。

従来の理論であるバンドギャップ理論を図４をもって説明すると、ＤＣ電圧の陽極をｐ型半導体に、陰極をｎ型半導体に連結すると、ｎ型半導体の伝導帯にあった電子（中身の詰まったボールという。）が、印加された電圧により力を受け、ｐ型半導体との接合部を経て、ｐ型半導体を通過して陽極に移動し、ｐ型半導体の価電子帯にあった正孔（中空のボールという。）は、ｐ‐ｎ接合部に移動し、電子と正孔が再結合するとき、電子のエネルギーバンドギャップがスペクトルとして放射されると説明している。

また、上記した添付の図４において説明したバンドギャップ理論に基づいて開発されて生産されている超紫外線（ＵＶ）発光ダイオード（ＬＥＤ）の一例を添付の図５からみると、発光ダイオードの波長を４００ｎｍから２５０ｎｍまで減らすために、厚さが１．５ｎｍであるＡｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎの３層間に、厚さが６ｎｍであるＡｌ_０．７７Ｇａ_０．２３Ｎの２層を挟み込んだ多重量子井戸（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）と、厚さが４ｎｍであるＡｌ_０．９５Ｇａ_０．０５Ｎ：Ｍｇの５層間に、厚さが２ｎｍであるＡｌ_０．７７Ｇａ_０．２３Ｎ：Ｍｇの４層を挟み込んだ多重量子障壁（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ Ｂａｒｒｉｅｒ）とを積層した。

量子力学において、量子井戸と量子障壁が発光ダイオードの波長を減らす原因を説明する論理をみると、１９７０年ＥｓａｋｉとＴｓｕが、厚さが１ｎｍ＝１０Åである半導体を異なる２つの半導体基板間に挟んだら、半導体の伝導帯の最低点を高め、電子のバンドギャップが大きくなる現象を見出して以来、様々な方法で量子井戸を開発し、多様な方法として用いられている。

また、このような量子井戸と量子障壁を作ると、図６に示すように、電子が通過する経路にポテンシャル井戸が作られ、通過する電子のエネルギーバンドギャップが大きくなるという。

しかしながら、図６のような説明方法は、最も単純な水素原子の場合をみても、陽子の質量が電子の１．８３６倍となり、陽子と電子との間に作用する重力は、クーロン力に比べて４．４１８×１０^−４０に過ぎないので、自然状態で、電子は、必ず陽子に捕獲されており、図６に示すようなポテンシャル井戸は、陽子との関係で作られなければならないので、その説明論理も、陽子との関係を無視できないもかかわらず、全く考慮していないことに問題がある。

言い換えれば、印加されたＤＣ電圧または量子井戸の構造が、電子のバンドギャップエネルギーとどういう関係にあるかを科学的に説明するためには、陽子との関係を考慮しなければならないが、ただ漠然と、数ｎｍ厚さの極めて薄い半導体層が数個積み重ねられると、各層を通るごとに、電子が図６に示すようなポテンシャル井戸の中に入ってから出てくるので、ＬＥＤのｐ‐ｎ接合部を通過する電子のバンドギャップエネルギーを高めると、説明している。

その結果、図５における超紫外線発光ダイオードの構造図に示すように、１７層もの薄い半導体層を積み重ねる複雑な製造工程を経るという困難を我慢しているものである。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、本発明において問題として提示した既存のバンドギャップ理論は、価電子帯にある電子が伝導帯に移動するとき、エネルギー準位の差をスペクトルとして放射するというものであって、１９１３年Ｂｏｈｒが発表した光子発生論に基づいている。

しかしながら、Ｂｏｈｒは、第一に、水素ガス等におけるイオン化電圧が１３．６ボルトである水素原子は、陽極に印加された数千ボルトのＤＣ電圧のためにイオン化するということが分からなかった。

第二に、陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）である水素原子の中にある電子（ｅ^０）は、全ての電気力線を陽子（Ｐ^０）に捕獲され、殻軌道上において回転しており、個別にスペクトルを放射することができないことも分からなかった。

第三に、スペクトルが放射されるためには、陽子（Ｐ^０）に捕獲されていた電子（ｅ^０）がイオン化し、電子イオン（ｅ⁻）となった瞬間に有していた運動エネルギーをスペクトルとして放射することも分からなかった。

第四に、電子（ｅ^０）が殻軌道を外れると、電子イオン（ｅ⁻）となり、陽子（Ｐ^０）を中心として一定の距離において軌道を回転することができない電子イオン（ｅ⁻）となるということも分からなかった。

第五に、陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）である水素原子の殻軌道の外部に設定した量子化軌道は、仮想のものであって、実際には存在することができないことが分からなかった。

第六に、殻軌道の外面軌道にある電子が近くの軌道にジャンプするとき、どんな力でジャンプするのかが分からなかった。

第七に、電子が軌道を回転する間、電子は陽子に捕獲されているので、電子が運動エネルギーを放射できないにもかかわらず、彼は、電子がエネルギー準位の差を放射したものが光子またはスペクトルとなると誤解していたので、スペクトルが発生する現象を正しく説明していなかった。

本発明では、上記したＢｏｈｒの光子発生論が抱えている問題を解決するために、ラザフォードの原子模型にガウスの法則を適用した結果、原子内に陽子と電子が多く存在しても、それぞれ対をなし、保有した全ての電気力線を用いて互いにしっかり捕獲され、陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）をなしていることを立証した後、その陽子‐電子対理論を水素ガス等から放射する水素スペクトルの波長を正確に計算するラザフォード公式
における整数ｊとｎの意味を解釈した結果：
（１）水素ガス等の陽極と陰極との間に印加した数千ボルトとなるＤＣ電圧が、水素ガス等の中にある陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６である水素原子をイオン化させ、陽子イオン（Ｐ^＋）１０と電子イオン（ｅ⁻）１１が生成するので、水素ガス等からスペクトルが放射されることは、陽子イオン（Ｐ^＋）１０と電子イオン（ｅ⁻）１１との間において引き起こす現象であるということ。
（２）ラザフォード公式における整数ｊは、陽子イオン（Ｐ^＋）１０から電子イオン（ｅ⁻）１１までの距離（ｒ_ｊ）と電子イオンの速度（ｖ_ｊ）を掛けた速度距離積（ｖ_ｊｒ_ｊ）１３が、電子までの距離（ｒ_ｌ）と電子の速度（ｖ_ｌ）を掛けた殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）１６のｊ倍（ｖ_ｊｒ_ｊ＝ｊｖ_ｌｒ_ｌ）であるとき、水素原子の殻軌道上において回転する間、その電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲して陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２をなすということ｛陽子イオン（Ｐ^＋）１０が電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲すると、陽子イオン（Ｐ^＋）１０が全ての電気力線を用いて電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲するので、捕獲する瞬間、陽子（Ｐ^０）と電子（ｅ^０）となって対をなすが、電子（ｅ^０）が殻軌道に進入しなかった状態で、陽子（Ｐ^０）が電子（ｅ^０）を捕獲し、殻軌道に引き付けている状態にあるので、たとえ対をなしていても、安全な陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）をなせず、陽子（Ｐ^０）と電子（ｅ^０）を引き付ける状態であるので、これを表示するために、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２と表記するものである。｝。
（３）ラザフォード公式における整数ｎは、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２内において、陽子（Ｐ^０）が電子（ｅ^０）を殻軌道まで引き付ける途中、陽子から電子までの距離(ｒ_ｎ)と電子の速度（ｖ_ｎ）を掛けた速度距離積（ｖ_ｎｒ_ｎ）１４が、水素原子の殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）１６のｎ倍（ｖ_ｎｒ_ｎ＝ｎｖ_ｌｒ_ｌ）であるとき、再度イオン化したことを意味するということ。
（４）電子イオン（ｅ⁻）が、陽子イオン（Ｐ^＋）に捕獲された距離（ｒ_ｊ）から再度イオン化した距離（ｒ_ｎ）までに引き付けられる間、陽子から受けた運動エネルギー

を放射したものがスペクトルとなるということである。

これらの結果を用いて、水素ガス等から放射されるスペクトルの波長を、以下のように計算した。

ｎ＝１の位置（殻軌道０．０５ｎｍ）において、定電圧１３．６ボルトでイオン化するときのλとν

ｎ＝２の位置（陽子において０．２０６ｎｍ）において、定電圧３．４９９ボルトでイオン化するときのλとν
ｎ＝３の位置（陽子において０．４６３ｎｍ）において、定電圧１．５５５ボルトでイオン化するときのλとν
ｎ＝４の位置（陽子において０．８２３ｎｍ）において、定電圧０．８７５ボルトでイオン化するときのλとν
ｎ＝５の位置（陽子において１．２８６ｎｍ）において、定電圧０．５６ボルトでイオン化するときのλとν
ｎ＝６の位置（陽子において１．８５２ｎｍ）において、定電圧０．３８９ボルトでイオン化するときのλとν

上記表は、新たに見出した陽子‐電子対理論と殻軌道速度距離積の法則が、実験で検証された水素ガス等から放射するスペクトルを、科学的な方法で正確に計算するという証拠となるので、陽子‐電子対理論と殻軌道速度距離積法則の真実性が立証されたものである。

このため、本発明が解決しようとする技術的課題は、水素ガス等において、水素原子が放射するスペクトルを正確に計算した陽子‐電子対理論と殻軌道速度距離積の法則を、他の原子を用いたスペクトル発生装置を設計して製造するのに適用し、所望のスペクトル発生装置を開発しやすくし、その性能と品質を高め、製造原価を節減するものである。

本発明は、バンドギャップ理論の限界が、その根拠となるＢｏｈｒの光子発生論がそもそも矛盾であるということに着目し、Ｂｏｈｒの光子発生論の矛盾を見出して正した結果を、原子からスペクトル発生させる装置の設計と製造に反映したものである。

この過程で、新たな原子模型である陽子‐電子対理論を、水素ガス等から放射されるスペクトルを計算するラザフォード公式
に適用し、その公式における整数ｎ、ｊが、どんな意味であるかを分析した結果、実際に電子がエネルギーをどこからどのように獲得し、どんな条件でスペクトルを放射するかが、科学的に正確に究明できるようになったので、任意の原子からスペクトルを発生させる装置を設計して製造可能になるものである。

今、新たに見出した原子模型である陽子‐電子対理論に基づいたスペクトル発生理論である殻軌道速度距離積の法則を適用する場合と、従来のスペクトル発生理論であるバンドギャップ理論を適用する場合を、下記の表に項目別に比較した。

バンドギャップ理論と殻軌道速度距離積の法則との比較

上記表において、殻軌道速度距離積の法則を用いる本発明の効果は、バンドギャップ理論に依存した従来の技術に比べて優れていることが確認される。

より具体的に説明すると、バンドギャップ理論では、原子がどんな波長のスペクトルを発生可能であるかが予測できず、スペクトルが発生する条件を科学的に究明しなかったので、スペクトル発生装置を設計しようとしても、設計関連の具体的な諸元を提供できないので、発生可能なスペクトルの数が極めて制限的であり、品質管理と性能改善、及び製造原価の節減のための理論を提供していなかった。

これに対して、殻軌道速度距離積の法則を用いた本発明は、原子が発生可能なスペクトルを計算し、それぞれのスペクトルを発生させるためには、どんな条件を作らなければならないのかが予め分かり、いかなる原子であっても、その原子が発生可能な無数なスペクトルのうち、所望の波長のスペクトルを選定し、その原子からそのスペクトルを発生させる装置を設計して製造する方法を見出し、設計と製造過程に適用することができるので、新製品を開発しやすくするのみならず、既存の生産工程に適用する場合、品質管理と性能改善、及び製造原価の節減のための科学的な理論を提供する成果を挙げたものである。

したがって、本発明によれば、従来の理論と技術が有した限界を完全に解消し、合理的にスペクトル発生装置を設計して製造可能となり、新製品を開発しやすくするとともに、その性能と品質を改善し、製造原価を節減する効果を期待することができる。

特に、本発明の一実施例として、上記した波長が２５０ｎｍ以下となる超紫外線発光ダイオードをＧａ原子のみを用いて設計した場合は、わずか４個の極めて単純な半導体層を有し、Ｇａ原子の１つから波長２１１．２〜２７５．６ｎｍとなるスペクトルを発生することができる。これに対して、従来の技術で設計して製造した場合は、１７層もの半導体層を精密に積み重ねて製造しているという事実と比較すると、本発明の効果がまさに革命的であることを十分に立証するものと言える。

本発明の一実施例によるスペクトル発生装置の設計工程を示すフローチャートである。 本発明の一実施例による超紫外線放射装置の構造を示す概略図である。 陽極と陰極との間にある４個の半導体層の機能説明図である。

［発明の構成］
上記目的を達成するための本発明の第１の特徴によると、本発明を可能にした新たな発見［原子を構成している陽子と電子の数が多い場合も、水素原子のように陽子と電子が対をなし、それぞれ保有した全ての電気力線を用いて互いに捕獲している陽子‐電子対で構成されており、原子のイオン化電圧（Ｖ_ｉｏｎ）が、その原子に印加されると、その原子の外殻にある陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６をイオン化させ、陽子イオン（Ｐ^＋）１０と電子イオン（ｅ⁻）１１となるようにすることを、水素ガス等から放射されるスペクトルの波長を正確に予測するラザフォード公式
における２つの整数ｎとｊの意味を解釈するのに適用した結果、陽子が殻軌道速度距離積の法則を守るので、スペクトルが発生する］を、他の原子に適用し、スペクトル発生装置を設計して製造する方法を画期的に改善したことを特徴とする。

本発明の第２の特徴によると、本発明を可能にした新たな発見［原子のイオン化電圧（Ｖ_ｉｏｎ）を用いて、その原子の外殻にあるスペクトルを放射する陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６の殻軌道において回転する電子（ｅ^０）の速度（ｖ_ｌ）は、式
から、陽子までの距離（ｒ_ｌ）は、式
から計算する］を用いて、陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６の殻軌道において回転する電子の速度（ｖ_ｌ）と陽子までの距離（ｒ_ｌ）を算出する方法を提供することを特徴とする。

本発明の第３の特徴によると、本発明を可能にした新たな発見［原子がイオン化した後、生成した陽子イオン（Ｐ^＋）１０が陰極に引き付けられて突き当たった電子イオン（ｅ⁻）１１までの距離（ｒ）と、電子イオン（ｅ⁻）１１の速度（ｖ）を感知し、その両方を掛けた電子の速度距離積（ｖｒ）が、殻軌道において電子の速度（ｖ_ｌ）と陽子までの距離（ｒ_ｌ）を掛けた殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）１６の整数倍となるかを判断し、整数倍となる電子イオン（ｅ⁻）１１のみを捕獲するという殻軌道速度距離積の法則を守る］という事実を活用することを特徴とする。

本発明の第４の特徴によると、本発明を可能にした新たな発見［陽子イオン（Ｐ^＋）１０が電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲して殻軌道に進入させるとき、殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）１６の整数倍となる位置をジャンプする経路に従う］という事実を活用することを特徴とする。

本発明の第５の特徴によると、本発明を可能にした新たな発見［原子の外殻にある陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６がイオン化して生成した陽子イオン（Ｐ^＋）１０と電子イオン（ｅ⁻）１１、及び陽子イオン（Ｐ^＋）が電子イオン（ｅ⁻）を捕獲して殻軌道に進入させる過程にある陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２が混在するプラズマ区域５が生成する］という事実を、原子からのスペクトル発生装置を設計して製造する方法に活用することを特徴とする。

本発明の第６の特徴によると、本発明を可能にした新たな発見［プラズマ区域５の内部に形成する静電場の分布が、原子から所望の波長のスペクトルを発生させるのに影響を及ぼす］を活用し、プラズマ区域５の内部の静電場の分布を最適化し、スペクトル発生装置の効率を高めることを特徴とする。

本発明の第７の特徴によると、本発明は、前記プラズマ区域５における静電場の分布を最適化するために、スペクトル発生装置内にある発光原子の分布密度を、陰極との接触面から陽極との接触面までに至らせることを特徴とする。

本発明の第８の特徴によると、本発明は、実際製品の試験製造に取り掛かる前に、卓上において模擬作動を行い、開発過程での試行錯誤を減らす方法を含むことを特徴とする。

本発明によるスペクトル発生装置の設計と製造方法は、実験的に検証された水素ガス等からのスペクトルの発生原理を科学的に把握した事実に基づいたものであるので、設計工程を合理化するのみならず、製品の性能と品質の安定化及び高度化を図るようにするという特徴を有する。

以下、図１を参照して、上記した本発明の特徴を具現した一実施例について詳述する。

先ず、Ｇａ原子を、スペクトルを発生する原子として選択した。

その後、Ｇａ原子のイオン化電圧（Ｖ_ｉｏｎ）が５．９９９ボルトという事実を用いて、Ｇａ原子の最外殻の殻軌道において回転する電子の速度（ｖ_ｌ）と陽子までの距離（ｒ_ｌ）を、式
と式
に代入して計算する（Ｓ１）。

その後、殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）のｎ（１≦ｎ≦７）倍となる位置において、電子の速度（ｖ_ｎ）と陽子までの距離（ｒ_ｎ）、速度距離積（ｖ_ｎｒ_ｎ）、及びイオン化電圧（Ｖ_ｉｏｎ）を、下記表の通り計算する（Ｓ２）。

上記表は、陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６がイオン化し、陽子イオン（Ｐ^＋）１０と電子イオン（ｅ⁻）１１に分離された後、陽子イオン（Ｐ^＋）１０は、電子イオン（ｅ⁻）１１を再度捕獲し、本来の陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）を作ろうとする意図を持って、突き当たる電子イオン（ｅ⁻）１１の速度（ｖ）と距離（ｒ）を掛けた速度距離積（ｖｒ）を感知し、本来の殻軌道における電子の速度距離積、すなわち、殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）１６の整数倍となる場合にのみ、その電子イオン（ｅ⁻）を捕獲するという殻軌道速度距離積の法則を適用して作成したものである。

上記表において、左から三番目の列における各位置での電子の速度（ｖ_ｎ）値は、式
により計算し、四番目の列における電子の距離（ｒ_ｎ）値は、式
により計算する。

例えば、陽子イオン（Ｐ^＋）１０が電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲する位置であるｎ値が３であれば、電子イオン（ｅ⁻）の速度（ｖ_３）は、式
により決定され、距離（ｒ_３）は、式
により計算される。言い換えると、陽子イオン（Ｐ^＋）１０が電子イオン（ｅ⁻）１１をｎ＝３の位置で捕獲したというのは、電子イオン（ｅ⁻）１１の速度が、殻軌道での電子の速度（ｖ_ｌ）の３分の１であり、殻軌道から電子までの距離（ｒ_ｌ）の９倍となる瞬間に捕獲したというのを意味する。

次に、Ｇａ原子から発生可能なスペクトルの波長（λ）、周波数（ｖ）、陽子イオン（Ｐ^＋）が電子イオン（ｅ⁻）を捕獲する位置（ｒ_ｊ）、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）内において陽子が電子を引っ張った距離（ｊ^２−ｎ^２）ｒ_ｌ、陽子イオン（Ｐ^＋）が捕獲する電子イオン（ｅ⁻）の速度を、下記の表の通り計算する（Ｓ３）。

ｎ＝１（Ｐ^０から０．１１９９ｎｍ）において、Ｖ＝５．９９９でイオン化する場合のλ、υ、捕獲した位置、引っ張った距離、捕獲されたときの電子イオンの速度
ｎ＝２（Ｐ^０から０．４７９５ｎｍ）において、Ｖ＝１．５でイオン化する場合のλ、υ、捕獲した位置、引っ張った距離、捕獲されたときの電子イオンの速度
ｎ＝３（Ｐ^０から１．０７９ｎｍ）において、Ｖ＝０．６６７でイオン化する場合のλ、υ、引っ張った距離、捕獲されたときの電子イオンの速度
ｎ＝４（Ｐ^０から１．９１８ｎｍ）において、Ｖ＝０．３７５でイオン化する場合のλ、υ、引っ張った距離、捕獲されたときの電子イオンの速度
ｎ＝５（Ｐ^０から２．９９７ｎｍ）において、Ｖ＝０．２４でイオン化する場合のλ、υ、引っ張った距離、捕獲されたときの電子イオンの速度
ｎ＝６（Ｐ^０から４．３１５ｎｍ）において、Ｖ＝０．１６７でイオン化する場合のλ、υ、引っ張った距離、捕獲されたときの電子イオンの速度

例えば、上記表において、Ｇａ原子から発生され得るいくつかのスペクトルのうち、波長２３２．８ｎｍのスペクトルを選んだと仮定すれば、上記表において、陽子イオン（Ｐ^＋）１０が、ｊ＝３の位置（距離：１．０７９ｎｍ）において、速度ｖ_ｅ＝４．８３９×１０^＋５ｍ／ｓｅｃの電子イオン（ｅ⁻）を捕獲し、殻軌道（ｎ＝１）まで引き付けなければならないことを読み取り（Ｓ４）、ｎ型半導体から放出される電子イオン（ｅ⁻）１１の速度（ｖ_ｅ）が、上記表に示すように、陽子イオン（Ｐ^＋）におけるｒ_３＝１．０７９ｎｍの位置で、ｖ_ｅ＝４．８３９×１０^＋５ｍ／ｓｅｃとなるように、印加電圧（Ｖ_α）と、ｐ型半導体の厚さ、及びイオン化する陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）の位置を調整する（Ｓ５）。

陽子イオン（Ｐ^＋）１０が、ｊ＝３の位置（距離：１．０７９ｎｍ）において、速度ｖ_ｅ＝４．８３９×１０^＋５ｍ／ｓｅｃの電子イオン（ｅ⁻）を捕獲し、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２を形成した後、電子（ｅ^０）を、殻軌道（ｎ＝１）まで、イオン化されずに引き付けるために、プラズマ区域５において、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２に１．５ボルト以上の電圧がかからないように、静電場の分布を調整し、スペクトル発生装置の最適の構造となるように設計して製造する方法を決定する（Ｓ６）。

図２は、スペクトル発生装置において、スペクトルを発生する陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６がイオン化した後、陽子イオン（Ｐ^＋）１０が陰極２に引き付けられ、ｎ型半導体基板４から放出される電子イオン（ｅ⁻）１１が、陽極１と陰極２との間に印加された電圧１９により加速され、速度（ｖ_ｊ）となり、陽子イオン（Ｐ^＋）１０から距離（ｒ_ｊ）となったとき、陽子イオン（Ｐ^＋）１０により捕獲され、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２を形成した後、陽子（Ｐ^０）が電子をｎ位置まで引き付け、再度イオン化してスペクトル２０を放射する過程を説明した図である。

特に、 陽子イオン（Ｐ^＋）１０は、電子イオン（ｅ⁻）１１の速度距離積（ｖ_ｊｒ_ｊ）が殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）の整数（ｊ）倍（ｖ_ｊｒ_ｊ＝ｊｖ_ｌｒ_ｌ）１３が成立する瞬間、電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲することと、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２が再度イオン化するｎ位置においても、電子の速度距離積（ｖ_ｎｒ_ｎ）が殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）の整数（ｎ）倍（ｖ_ｎｒ_ｎ＝ｎｖ_ｌｒ_ｌ）１４となる瞬間、イオン化して陽子（Ｐ^０）に捕獲されていた電子（ｅ^０）が解放され、電子イオン（ｅ⁻）１１となるとともに、スペクトル２０を放射することを説明しており、また、ｎ型半導体基板４の近くにプラズマ５が形成される区域を点線で示した。

図３は、スペクトルを発生する陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６を含む半導体基板７を、２つのシリコン基板３‐１と３‐２との間に挟み込み、静電場の分布が、一方では発光陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６がイオン化するようにし、他方では陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２が所望の位置ｎにおいて再度イオン化するように、陽子イオン（Ｐ^＋）１０と電子イオン（ｅ⁻）１１、及び陽子‐電子対１２が混在するプラズマ区域５内における静電場の分布を調整可能にした。

ｎ型半導体４から放出される電位イオンの運動速度は、陰極から遠ざかるほど速くなるので、ｎ型半導体４の厚さを薄くすることにより、電子イオン（ｅ⁻）１１の速度が、陽極に印加された電圧１９の加速を受け、速過ぎになり、陽子イオン（Ｐ^＋）１０が電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲しない状態が生じないようにした。

また、Ｇａ原子の価電子帯に存在する陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）が集中している半導体基板７を、ｎ型半導体４との距離を適度に保つために、シリコン基板３‐２を挟み込み、一方では、プラズマ区域５において発光陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６の密度を減らし、他方では、陽子イオン（Ｐ^＋）１０が所望の位置において電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲するように、プラズマ区域５内において静電場の分布を調整し、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２が所望の位置において再度イオン化するようにした。

Claims (6)

1. 原子からのスペクトル発生装置の設計及び製造方法において、
   第一の新たな発見［原子のイオン化電圧（Ｖ_ｉｏｎ）が、その原子に印加されると、その原子の外殻にある陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６をイオン化させ、陽子イオン（Ｐ^＋）１０と電子イオン（ｅ⁻）１１となるようにすることと、イオン化する陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６の殻軌道において回転する電子（ｅ^０）の速度（ｖ_ｌ）は、式
   から計算し、陽子までの距離（ｒ_ｌ）は、式
   から計算する］を用いて、スペクトルを放射する陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６の殻軌道における電子の速度（ｖ_ｌ）と陽子までの距離（ｒ_ｌ）を算出する第１の段階と、
   第二の新たな発見［陽子イオン（Ｐ^＋）１０が電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲するとき、陽子イオン（Ｐ^＋）１０は、電子イオン（ｅ⁻）１１の速度距離積を感知し、殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）１６の整数ｊ倍となる速度距離積（ｖ_ｊｒ_ｊ＝ｊｖ_ｌｒ_ｌ）１３の状態にある電子イオン（ｅ⁻）１１のみを捕獲し、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２を形成した後、その中で、陽子（Ｐ^０）が電子（ｅ^０）を殻軌道に進入させる過程において、再度イオン化する位置も、殻軌道速度距離積（ｖ_ｌｒ_ｌ）１６の整数ｎ倍となる速度距離積（ｖ_ｎｒ_ｎ＝ｎｖ_ｌｒ_ｌ）１４の位置においてイオン化するという殻軌道速度距離積の法則］を適用し、電子の速度（ｖ_ｎ）は、式
   により、陽子までの距離（ｒ_ｎ）は、式
   により、イオン化電圧（Ｖ_ｉｏｎ）は、式
   により計算する第２の段階と、
   第三の発見［原子から発生可能なスペクトルの波長（λ）は、式
   と式
   により決定される］を用いて、スペクトルの波長（λ）を計算し、周波数（υ）は、式
   から、陽子イオン（Ｐ^＋）が電子イオン（ｅ⁻）を捕獲した位置（ｒ_ｊ）は、式
   から、陽子が捕獲した電子を引っ張った距離は、式
   から、陽子イオン（Ｐ^＋）に捕獲された電子の速度（ｖ_ｅ）は、式
   から計算する第３の段階と、
   陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６から発生するスペクトルの波長と、陽子イオン（Ｐ^＋）１０が電子イオン（ｅ⁻）１１を捕獲する位置（ｒ_ｊ）は、式
   から、捕獲された電子の速度（ｖ_ｅ）は、式
   から、捕獲された電子（ｅ^０）が、再度イオン化する位置（ｒ_ｎ）は、式
   から把握する第４の段階と、
   陰極２から放出され、陽極１に引き付けられる電子イオン（ｅ⁻）１１の速度を、陽子イオン（Ｐ^＋）１０が捕獲可能な速度となるように、印加電圧１９とシリコン基板７の厚さと、陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６の位置を決定する第５の段階と、
   陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２内において、電子（ｅ^０）が陽子により引き付けられ、選択した位置（ｎ）においてイオン化させるために、陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）がイオン化する位置、及びプラズマ区域５内の静電場の分布を調整し、スペクトル発生装置の最適の構造と製造方法を決定する第６の段階と、を含む原子からのスペクトル発生装置の設計及び製造方法。
2. スペクトルを発生すべき陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６を含む半導体基板７を、１つではなく、様々な添加原子を混合して製造することにより、それぞれの原子から特定のスペクトルを発生させる請求項１に記載の原子からのスペクトル発生装置の設計及び製造方法。
3. 陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２が、陽子イオン（Ｐ^＋）１０から遠く離れているｊ＝７の位置において電子イオンを捕獲し、ｎ＝６の位置においてイオン化するように、印加電圧１９を調整し、または２つのシリコン基板を用いて発生するスペクトルの波長を増やすための請求項１に記載の原子からのスペクトル発生装置の設計及び製造方法。
4. 陽子‐電子対（Ｐ^０←ｅ^０）１２が、陽子イオン（Ｐ^＋）１０から遠く離れているｊ＞７の位置において形成され、必ず、電子（ｅ^０）の殻軌道への進入直後に、再度イオン化させるために、印加電圧１９と陽子‐電子対（Ｐ^０ｅ^０）６の位置、及び２つのシリコン基板３‐１、３‐２の厚さを調整し、または他の半導体構造物を用いて、スペクトルの波長を最大限短く減らすための請求項１に記載の原子からのスペクトル発生装置の設計及び製造方法。
5. 原子の原子価電子のバンドギャップエネルギーが分かる場合、バンドギャップエネルギーをイオン化電圧と見なし、請求項１による方法と手続きによる、請求項１に記載の原子からのスペクトル発生装置の設計及び製造方法。
6. 陽極に印加する電圧１９の変換が、イオン化する原子６を変え、スペクトル発生装置から放射するスペクトルの波長を変換する請求項１に記載の原子からのスペクトル発生装置の設計及び製造方法。