JP2018159720A - アンテナ配列 - Google Patents

Abstract

【課題】公知のアンテナよりも大幅に小さく構成され、ひいては他の可搬式の装置への取付けを容易にすることにより、これらの装置による付加的な材料検出を提供する、新規のアンテナ配列を提供する。【解決手段】アンテナ配列１は、少なくとも電子回路及びコンポーネントを受け入れるように構成されたプリント回路基板と、アンテナ及び該アンテナへの電気的接続導体とを備え、少なくとも２つの磁性リング３，４を備え、磁性リングは、矩形のリング横断面と、逆の極性を有する磁性リング側面３'，３”，４’，４”とを備え、磁性リングは、少なくとも１つのスペーサ２，９によって、互いに間隔を置いてプリント回路基板に配置されており、磁性リング側面３’，３”，４’，４”の逆の極性は、互いに向き合っており、磁性リング３，４の中央の孔５，６は、スペーサ２，９における孔７とともに貫通孔を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、イオンビームを発射し、戻ってくるイオンビームを受信することによって、所定の材料から形成された対象物を大きな距離に亘って検出するための、材料検出器装置用のアンテナ配列であって、少なくとも電子回路及びコンポーネントを受け入れるためのプリント回路基板と、アンテナ及びアンテナへの電気的接続導体とを有する、材料検出用のアンテナ配列に関する。

独国特許第１０３２９３３５号明細書は、材料検出装置を開示している。この材料検出装置は、所定の材料の対象物を検出するために使用され、イオンビームとして形成された電磁信号が発射され、戻ってくる信号が検出される。この文献は、この目的のために使用される送受信アンテナも記載されている。送受信アンテナはプリント回路基板に配置されている。プリント回路基板は、少なくとも電子回路及びコンポーネントと、アンテナへの電子接続導体とを受け入れるために使用される。１〜２キロメートルの距離に亘って材料を検出することを容易にする材料検出装置は、AMPASSMETER GmbH, Handwerkerhof 1, D-54338, Schweichから市販されている。

独国特許第１０３２９３３５号明細書

したがって、本発明の課題は、公知のアンテナよりも大幅に小さく構成され、ひいては他の可搬式の装置への取付けを容易にすることにより、これらの装置による付加的な材料検出を提供する、新規のアンテナ配列を提供することである。

前記課題は、本発明によれば、独立請求項の特徴を有するアンテナ配列によって達成される。付加的な有利な実施の形態を従属請求項から得ることができる。

本発明によれば、アンテナ配列は、矩形リング横断面を備える少なくとも２つの磁性リングを有しており、磁性リングは、スペーサによって互いに間隔を置いてプリント回路基板に配置されている。矩形リング横断面は、逆の極性を有する磁性リング側面を形成し、磁性リング面の逆の極性は互いに向かって向きづけられており、磁性リングの中央の孔は、スペーサにおける孔を貫通する貫通孔を形成している。したがって、磁性リングは、プリント回路基板の両側に配置することができ、これにより、プリント回路基板は、スペーサとして使用され、２つの磁性リングと、プリント回路基板とを貫通する貫通孔が提供されるように、孔を有している。別の選択肢は、磁性リングを、貫通孔を備えるスペーサとともにプリント回路基板の一方の側に配置することであり、これにより、磁性リングとスペーサによって形成された貫通孔は、プリント回路基板に対して垂直に又は実質的に平行に延びる。原則的に、スペーサによって分離された付加的な磁性リングが各磁性リングに隣接することができ、さらに、磁性リングは、逆の極性を有する磁性リング面が互いに向き合うように向きづけられる。

磁性リング及びスペーサによって形成されたアンテナは、電子回路に接続されており、ポーズを含む鋸歯状波電圧を印加することにより、磁性リングの周囲及び磁性リングの内部における空気から酸素又は窒素イオンが生じる。磁性リングと、磁性リングの間に配置されたスペーサにより、イオンは加速され、貫通孔から放出される。複数のオフセット磁性リングは、イオン化エネルギステップに対応する共振なだれが発生されるまで、より高い速度の陽イオンを提供する。これは、酸素及び窒素陽イオンのためのＳ極−Ｎ極方向での陽イオンビーム、及び逆に酸素及び窒素陰イオンのための陰イオンビームを生じる。概して、酸素及び窒素イオンのための加速通路である。陽イオンはより小さく軽いので、より強く加速され、したがって、より高い材料透過性をも有し、これにより、陽イオンは空気分子とほとんど又は全く衝突しない。したがって、陽イオンは、有利に利用される。三角波信号の周波数及び振幅により、それぞれの陽イオンは、検出される材料に合わせて調節される。実際には、ほとんどの酸素陽イオンが利用される。なぜならば、酸素陽イオンは、より小さな結合力により、空気からより迅速にイオン化されるからである。酸素陽イオンが所定の材料におけるそれぞれの陽イオンに衝突すると、反射が提供され、この反射は、磁石へ戻るときに電子回路における電気信号としてトランスミッションブレーキにおいて測定及び処理することができる。ディスプレイは、光学的及び音響的に提供される。磁性リング配列は、陽イオン及び陰イオンを加速する際に、イオン源と同様に作用する。電子回路における差動増幅器を使用することによって、干渉信号は公知の形式で抑制される。

本発明の有利な実施の形態によるこの部分において、イオン、特に陽イオンを形成及び加速するために貫通スペースをできるだけ有利に形成するために、スペーサにおける孔は、磁性リングの孔と整列させられている。

本発明の特に好適な実施の形態によれば、第１及び第２の磁性リング用のスペーサはプリント回路基板であり、これにより、少なくとも一方の磁性リングは、スペース節約形式でプリント回路基板のそれぞれの側に配置され、プリント回路基板は、それぞれの貫通孔を有する。上述のように、この配列は、付加的なスペーサ及び磁性リングによって拡張することができる。

別の有利な実施の形態によれば、回路はプリント回路基板に配置されており、回路は、磁性リングを通じて鋸歯状波信号又は三角波信号を発信し、鋸歯状波信号のサイクルは、送信ポーズをも含み、回路は、送信ポーズにおいて戻り信号を受信する。

したがって、本発明によるアンテナ配列は、最小限のスペース内でイオンビームを送受信しかつ前記イオンビームを処理することを容易にする。ユニット全体が対応してアンテナ配列と共に構成されている場合、例えばレーザポインタビーム又はレーザダイオードビームによって、探索される材料の方向を決定するために、貫通孔を同時に使用することができる。アクセス不能な位置、例えば医学的技術のために、光波導体（直径１ｍｍ）を貫通孔に挿入することができ、これにより、光波導体の別の端部から情報を受け取る。その小さな寸法により、アンテナ配列は、携帯電話に組み込むこともでき、これにより、携帯電話によって材料の検出を提供することもできる。

本発明のその他の特徴は、請求項、詳細な説明及び添付の図面と組み合わせた実施の形態の以下の説明から理解することができる。個々の特徴は、本発明を実施する際に個々に又はグループで実施することができる。本発明を以下で図面を参照して有利な実施の形態に基づき説明する。

プリント回路基板が２つの磁性リングの間のスペーサとして使用されているアンテナ配列の概略的な断面図である。 プリント回路基板に対して実質的に平行に配置された貫通孔を備える、２つの磁性リングと、磁性リングの間に配置されたスペーサとを備えるアンテナ配列を示す図である。 アンテナを制御するためのプリント回路基板を示す図である。

図１は、ホルダ２'によってプリント回路基板２の両側に取り付けられた磁性リング３及び磁性リング４を備えたアンテナ１を示している。磁性リングは、矩形、すなわち正方形でもある横断面を有する。磁性リング側面３'及び４'はＮ極端部として作用し、磁性リング側面３’’及び４’’はＳ極として作用する。磁性リング３及び４の孔５及び６は、プリント回路基板２の孔７と整列しており、連続する穴を形成している。プリント回路基板２は、２つの磁性リング３及び４の間のスペーサとして使用されている。磁性リング３及び４は、逆の極性が互いに向かって向きづけられるように配置されている。２つの磁性リング３，４はそれぞれ電極を形成している。電極は、プリント回路基板２に配置された電子回路に別々に接続されている。電子回路は図示されていない。矢印８は、酸素及び窒素の陽イオンが、孔５及び６並びに貫通孔７によって形成された内部空間から陽イオンビームとして出る方向を示している。選択的な陰イオンビームは反対方向へ移動する。

図２は、同様の配列を示しており、同じ構成部材は同じ参照符号で示されている。この配列では、両磁性リング３及び４は、プリント回路基板２の一方の側に配置されている。２つの磁性リング３及び４の間には、貫通孔７を備えるスペーサとして構成されたスペーサエレメント９が設けられている。貫通孔７は、それぞれの磁性リング３及び４における孔５及び６と整列させられている。すなわち、Ｎ極は右側に配置されており、これにより、酸素及び／又は窒素の陽イオンから形成された陽イオンビームは矢印８の方向へ移動する。

図１及び図２に示された２つの磁性リングを備えるアンテナは、１つの実施の形態において磁性リング材料としてネオジムを有する。磁性リング３，４は、２５０〜３００ｍＴの磁気的強度を有する。スペーサ９及びプリント回路基板２は、１．５〜５ｍｍの厚さを有する。磁性リング３，４の高さは、２〜２０ｍｍであってよく、外径は６〜５０ｍｍであってよく、内径は２〜１０ｍｍであってよい。アンテナは、付加的なスペーサ９及び磁性リング３によって拡張することができる。

図３は、磁性リング３又は４が増幅器１１及び１２を介して並列に接続されたトライアングルジェネレータ１０を備えるアンテナ回路のブロック図を示している。差動増幅器１３が磁性リング３，４の間に接続されており、差動増幅器は、得られた信号を、アナログ・デジタル変換器１４を介して、光学式及び／又は特に音響式ディスプレイ装置へ送信する。増幅器１２とトライアングルジェネレータ１０との間には、接続可能な抵抗器が設けられている。アンテナ回路図において、抵抗器Ｒ１は増幅器１２と直列に接続されており、並列の抵抗器Ｒ２及びＲ３は抵抗器と増幅器１２との間に接続されており、キャパシタＣ１は、変化する電圧のための典型的な分圧器回路を形成している。

トライアングルジェネレータは、上昇するフランク及び下降するフランクを備えた公知の三角波又は鋸歯状波の信号と、次の三角波信号の間のポーズとを発生する。両磁性リング３及び４には、１つの実施の形態では、鋸歯状波電圧の１４９．００Ｈｚの周波数で、７０ｍＶの振幅の、鋸歯状波電圧が印加され、ポーズは周期の５０％である。この周波数は、純水を検出するために使用することができる。磁性リング３，４に印加された電圧により、酸素及び窒素の陽イオン及び陰イオンが、磁性リング３及び４を包囲する空気から分離され、磁性リングの内部に配置される。陽イオン及び陰イオンは、上述の配列によって加速され、配列から放出される。上述のように、矢印８は陽イオンの方向を示している。陽イオンは、それらの小さな寸法により容易に材料を通過し、反対方向へ移動させられる陰イオンよりも迅速に加速される。陽イオンが、この実施の形態におけるように純水に衝突すると、陽イオンは反射される。さもなければ陽イオンは材料を通過する。次いで、戻ってくる陽イオンを、信号のポーズにおいて検出することができる。この検出は電子的に行われ、測定が、どの方向で戻り信号が生じるかを検出するためにヘッドセットを用いた測定プロセスの後に行うことは極めて有利である。上述の本発明によるアンテナ配列は、例えば、材料検出装置に取り付けられる。材料検出装置は、AMPASSMETER GmbHから市販されており、この材料検出装置によって、このタイプの測定を、材料を発見するために行うことができる。種々異なる材料の検出は、このタイプのユニットのユーザにアクセス可能な様々な周波数によって行われる。材料検出装置による材料の検出は、１〜２キロメートルの距離に亘って可能である。

１ アンテナ、 ２ プリント回路基板、 ２’ ホルダ、 ３，４ 磁性リング、 ３’，４’ 磁性リング側面、 ５，６，７ 穴、 ９ スペーサエレメント、 １０ トライアングルジェネレータ、 １１，１２ 増幅器、 １３ 差動増幅器

本発明は、イオンビームを発射し、戻ってくるイオンビームを受信することによって、所定の材料から形成された対象物を検出するための、材料検出器装置に適合されたアンテナ配列であって、少なくとも電子回路及びコンポーネントを受け入れるためのプリント回路基板と、アンテナ及びアンテナへの電気的接続導体とを有する、アンテナ配列に関する。

独国特許第１０３２９３３５号明細書は、材料検出装置を開示している。この材料検出装置は、所定の材料の対象物を検出するために使用され、イオンビームとして形成された電磁信号が発射され、戻ってくる信号が検出される。この文献は、この目的のために使用される送受信アンテナも記載されている。送受信アンテナはプリント回路基板に配置されている。プリント回路基板は、少なくとも電子回路及びコンポーネントと、アンテナへの電子接続導体とを受け入れるために使用される。材料を検出することを容易にする材料検出装置は、AMPASSMETER GmbH, Handwerkerhof 1, D-54338, Schweichから市販されている。

トライアングルジェネレータは、上昇するフランク及び下降するフランクを備えた公知の三角波又は鋸歯状波の信号と、次の三角波信号の間のポーズとを発生する。両磁性リング３及び４には、１つの実施の形態では、鋸歯状波電圧の１４９．００Ｈｚの周波数で、７０ｍＶの振幅の、鋸歯状波電圧が印加され、ポーズは周期の５０％である。この周波数は、純水を検出するために使用することができる。磁性リング３，４に印加された電圧により、酸素及び窒素の陽イオン及び陰イオンが、磁性リング３及び４を包囲する空気から分離され、磁性リングの内部に配置される。陽イオン及び陰イオンは、上述の配列によって加速され、配列から放出される。上述のように、矢印８は陽イオンの方向を示している。陽イオンは、それらの小さな寸法により容易に材料を通過し、反対方向へ移動させられる陰イオンよりも迅速に加速される。陽イオンが、この実施の形態におけるように純水に衝突すると、陽イオンは反射される。さもなければ陽イオンは材料を通過する。次いで、戻ってくる陽イオンを、信号のポーズにおいて検出することができる。この検出は電子的に行われ、測定が、どの方向で戻り信号が生じるかを検出するためにヘッドセットを用いた測定プロセスの後に行うことは極めて有利である。上述の本発明によるアンテナ配列は、例えば、材料検出装置に取り付けられる。材料検出装置は、AMPASSMETER GmbHから市販されており、この材料検出装置によって、このタイプの測定を、材料を発見するために行うことができる。種々異なる材料の検出は、このタイプのユニットのユーザにアクセス可能な様々な周波数によって行われる。

Claims (4)

1. イオンビームを発射し、戻ってくるイオンビームを受信することによって、所定の材料から形成された対象物をより大きな距離にわたって探し当てるための材料検出装置用のアンテナ配列（１）であって、該アンテナ配列は、
   少なくとも電子回路及びコンポーネントを受け入れるように構成されたプリント回路基板と、
   アンテナ及び該アンテナへの電気的接続導体とを備える、アンテナ配列（１）において、
   少なくとも１つのスペーサ（２，９）によって互いに間隔を置いてプリント回路基板に配置された、矩形のリング横断面と、逆の極性を有する磁性リング側面（３’，３”，４’，４”）とを備える少なくとも２つの磁性リング（３，４）を備え、
   前記磁性リング側面（３’，３”，４’，４”）の逆の極性は、互いに向かって向きづけられており、前記磁性リング（３，４）の中央の孔（５，６）は、前記スペーサ（２，９）における孔（７）とともに、貫通孔を形成していることを特徴とする、材料検出装置用のアンテナ配列（１）。
2. 前記スペーサ（２，９）における孔（７）は、前記磁性リング（３，４）の孔（５，６）と整列させられている、請求項１記載のアンテナ配列。
3. 第１の磁性リング（３）及び第２の磁性リング（４）用のスペーサは、プリント回路基板（２）である、請求項１又は２記載のアンテナ配列。
4. 前記プリント回路基板に回路（２０）が配置されており、該回路は、前記磁性リング（３，４）を介して信号を送信し、送信ポーズにおいて戻り信号を受信する、請求項１から３までのいずれか１項記載のアンテナ配列。

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