KR101622750B1

KR101622750B1 - SiO2와 FeTiO3 입자와 자기파 사이의 전자기적 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법

Info

Publication number: KR101622750B1
Application number: KR1020137027827A
Authority: KR
Inventors: 빅토르 그리고르예비치 콜레스닉; 엘레나 빅토로브나 우르소바; 에브계냐 세르게예브나 바소바; 김윤식; 샤카라 막심 바싸모비치 아부; 세르게이 바디모비치 심; 김진본
Original assignee: 빅토르 그리고르예비치 콜레스닉
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2016-05-19
Also published as: WO2012135872A1; RU2561081C2; CN103501889A; EP2698196A9; KR20130138309A; EP2698196A4; CN103501889B; EP2698196B1; UA107875C2; EP2698196A1; RU2013139455A

Abstract

본 발명은 SiO₂와 FeTIO₃ 입자들의 자기파들과의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법에 있어서, 에너지 펌핑은 10⁵ 내지 10¹²Hz의 범위에 있는 공진 주파수에서 다중 모드 변조를 가지는 RLC 회로에서의 매개변수 공진으로 교차 장들(fields)에서 구현되고, 더욱이 10¹ 내지 10⁶Hz의 회전자 형태의 주기 주파수 범위의 전자-이온 전류 루프나 입자 소용돌이의 폐쇄된 체적 내의 원형이나 타원형 극성화를 가지는 이동하는 자기파와 전기파들 내에서 SiO₂이나 FeTiO₃ 원료들의 입자들의 회전하는 자기파들과 고정자 형태의 전지파들의 자기-전기-관성 구속과의 유도 상호작용하는 동안 구현되는, SiO₂와 FeTiO₃ 입자들의 자기파들과의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법을 제공한다.

Description

SiO2와 FeTiO3 입자와 자기파 사이의 전자기적 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법{METHOD FOR REDUCTION SILICON AND TITANIUMBY GENERATING ELECTROMAGNETIC INTERACTION BETWEEN SiO2 AND FeTiO3 PARTICLES AND MAGNETIC WAVES}

본 발명은, 실리콘과 티타늄을 포함하거나 건조된 형태의 다른 광물, 철광석 알갱이들, 재폐기물, 및 다른 광물의 유용한 요소 추출 및 산업적인 처리를 위한 마이크로파(MW) 전자기적(EM) 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법에 관한 것이다.

산업적 응용을 위한 자기 및 전기파와 장(fileds)을 발생하는 제안된 방법의 넓은 범위를 고려하면, 전자기 장(fields)과 파(waves)에서의 마이크로파 산화-환원 작용의 결과, 이러한 방법은 실리콘과 이산화 티탄 생산 방법과 공통된다고 하겠다. 본 명세서에서, 상기한 발명에 근접한 기지의 방법이 사용될 것이다. 많은 양의 실험 데이터에 기초하여, 하전 입자들과 전기, 자기 및 전자기장의 상호작용의 공진 특성에 관한 기초적인 결론에 이르렀다. 시간적으로 제한이 없는 안정된 하전 입자 클러스터 컨파인먼트의 측면에서의 성공은 장(field)과 하전 입자 사이의 상호작용의 공진 조건과 이들 사이의 에너지 교환에 관한 연구에 관한 것이며 고체 상태 및 가스 매체에서의 공진 에너지 교환이 고려될 것이다.

실리콘을 함유하는 가스에 수소 및 염소 가스로부터 유동층 반응기에서 화학적 증착(CVD)에 의해 실리콘을 생산하는 방법이 알려져 있는데, 소위 클로로실란(chlorosilane) 기술이다. 이러한 방법은 지멘스(Simens)에 의해 반도체 실리콘 생산을 위해 산업적으로 개발되었고 구현되었다.

전형적인 공정과 장치들은, 실리콘은, 미합중국 특허 제3,286,685호에 설명된 것과 같은 전지 저항 가열 방법에 의해 실리콘 바 위의 실란들(디클로로실란, 트리클로로실란, 또는 이것들의 혼합체) 중 하나의 수소환원에 의해 증착되는 지멘스의 공정과, 미합중국 특허 제4,148,814호와 제4,150,169호에 설명된 것과 같은 실란의 열분해에 의해 실리콘이 증착되는 코마츠(Komatsu) 공정에 개시된다.

미합중국 특허 제4,148,814호와 미합중국 특허 제4,900,411호에서, 실리콘 바는 약 1000℃ 내지 1200℃까지 저항 가열에 의해 가열되는 반면, 미합중국 특허 제4,150,168호에서는 약 800℃의 열 분해 온도까지 가열된다. 이러한 공정들 모두의 반응기들은 동일한 형태의 석영이나 스테인리스 강 벨 하우징(bell housing)을 가지며 반응기 벽은 냉매(물이나 공기)에 의해 300℃ 이하로 냉각됨으로써 실리콘은 내벽에 증착되지 않지만 폴리실리콘 증착율이 낮아지는 단점이 있는 반면, 실리콘 바를 이용하는 일괄공정은 증착을 위한 작은 표면적을 제공하기 때문에 단위 에너지 소비는 높다.

이러한 단점의 영향을 줄이기 위하여, 유동층 공정이 실리콘을 함유하는 가스로부터 실리콘이 실리콘 입자로 증착되고, 큰 증착면적을 가지는 실리콘 입자들은 실리콘 함유 가스와 운반 가스에 의해 유동하는 유동층 내에서 제공되도록 제안되었다.

하지만, 상기한 바와 같은 유동층 공정은 일반적으로, 반응기의 온도가 벽 증착을 유도하는 가열된 재료의 온도보다 높아야 하는 "외부 가열 방법들"을 채택한다. 이러한 가열 방법은 시스템에서 외부로 나가는 많은 양의 열 손실을 야기하고, 또한 CVD에 필요한 열공급의 한계 때문에 큰 직경의 반응기를 제작하는데 매우 어렵게 한다. 실란의 열 CVD 분해는 반응기의 내벽에 실리콘이 증착되는 원인이 되면서, 이에 의해 반응기 내부 체적은 줄어들 뿐 아니라 열전도도 나빠지게 된다. 더욱이, 석영 반응기의 경우, 반응기가 냉각될 때 석영 반응기와 증착된 실리콘 사이의 다른 열팽창 계수 때문에 균열이 발생될 수 있다. 산업적으로 적용하는데 석영튜브는 적절하지 않다.

시스템 내에 외부 가열 대신에 내부 가열 장치가 상기한 단점의 영향을 경감하기 위한 수단으로 제안되었다. 하지만, 내부 히터를 사용하는 공정에서, 실리콘은 히터 표면에 증착되고 긴 시간 동안 공정을 이용하지 못하게 만든다. 반응기 내에 붙어있는 폴리실리콘 저항 히터의 유지 및 교환과 관련된 문제가 여전히 남아 있다. 히터 자체는 양호한 유동을 만드는데 몇 가지 문제를 가지고 있는데 실리콘 입자들과 직접적으로 접촉하기 때문에 불순물을 추가하고, 반응기의 일부 공간을 차지하여 공정의 유효성을 경감시킨다.

현재 다양한 구조의 유동층 반응기들이 순수 폴리실리콘을 생산하는데 서로 약간의 원리적으로 구별되는 것으로 알려져 있다. 실리콘과 실리콘을 함유하는 가스(사염화 규소, 모노실란, 클로로실란, 디클로로실란, 트리클로로실란) 또는 이것들의 액체 형태의 혼합체는 노즐에서 반응기 아래로 공급된다. 유동층은 나란하게 배치된 오리피스 노즐로부터 가압 상태로 송풍된 수소에 의해 형성된다. 실리콘을 함유하는 액화 가스를 통과하는 수소는 액화 가스를 물방울이나 미세하게 분산된 현탁액으로 깨뜨린다. 현탁액은 원통형 반응기의 축을 따라 일정한 높이를 차지하는 가열영역에서 가열되고 가열영역 위에 위치하는 반응영역에서 상승한다. 반응 영역에서 실리콘을 함유하는 가스는 흡열반응에 따라 분해된다.

SiO₂ + 2Cl₂↑+ 2H₂↑= SiCl₄ + 2H₂O↑- Q

SiCl₄ + 2H₂↑= Si + 4HCl↑- Q

이러한 반응에 따라, 본 발명의 방법에 의해 실리콘을 생산하는 것이 가능하다. 생산된 자유원자 실리콘은 폴리- 또는 모노실리콘의 결정화 단계를 형성하면서 냉각된 표면들 위에 증착된다. 실리콘은 비선택적으로, 즉 냉각된 표면 어디든지 그 위에 증착된다. 반도체 또는 태양광 발전의 재료(러시아 특허 제2,340,551 C2호)로 인정받는 순수 다결정 또는 단결정의 실리콘의 생산을 위해, 증착 표면으로서의 다결정 시드 입자들이 사용되는데(러시아 특허 제2,340,551C2호, 요르크 크니핑 등(Jorg Knipping et al.)/고순도 실리콘 나노입자들/ J.Nanosci.Nanotech.(2004) Vol.4, No. 8: 1039-1044), 직경이 증가하며 축적된 증착 실리콘이 성장된다. 무거운 입자들은 유동층으로부터 증착되고 기존 생성물의 주기적인 제거를 위해 수집기 내에 수집된다.

지멘스 반응기와 몇몇 다른 반응기(러시아 특허 제2,334,677C1호)에서, 시드 입자들은 반응기 안으로 공급되지 않고 실리콘 함유 가스가 분해되는 동안 실리콘의 증착은 종래의 특허(러시아 특허 제2,334,677C1호, 러시아 특허 제2,342,320C2호, 러시아 특허 제2,342,320C2호)에서와 같이 고순도 폴리- 또는 모노 실리콘 바 또는 전극에서 일어난다. 이러한 반응기의 단점은 그 작동이 불연속하며 이 때문에 실리콘 바나 전극을 새로운 것으로 교체하기 위해 공정을 정지시킬 필요가 있다. 그리고 실리콘이 증착되는 반응기 벽들과 바의 표면들 또는 전극에서 기존 생성물에 불순물을 집어넣는 것은 복잡한 문제이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 많은 경우의 증착 반응은 비활성 가스(아르곤) 분위기에서 이루어 진다(요르크 크리핑 등).

몇몇의 경우에는, 최종 생성물 안에서 뭉치지 않고(미합중국 특허 제7,029,632B1호) 실리콘 입자들의 한정된 크기 분포로(요르크 크리핑 등; 미합중국 특허 제7,029,632B1호, 러시아 특허 제2,340,551C2호) 생산할 필요가 있다. 증착 속도, 균일성, 크기 분포 함수의 형태, 그리고 응집 형성 백분율은 가열원(요르크 크니핑 등)의 설계, 물리적 성질 및 작용 원리에 결정되는 유동층의 가열 균일성과 관련이 있다. 순수한 실리콘 생산을 위한 유동층 반응기들에서 사용되는 두 가지 주요 가열원의 형태는 알려져 있는데, 저항 대류 가열을 이용하는 것과 소정의 범위의 복사를 이용하는 것이다(이러한 분류는 항상 열전도, 대류, 그리고 복사 등의 열전달 3요소보다 더 관련성이 깊다).

가열을 위한 복사를 사용하는 실리콘용 유동층 반응기들은 복사 형태에 따라 세 가지 그룹으로 분류될 수 있는데, 열범위, 마이크로파와 레이저 원을 가지는 광학 범위가 그것이다. 실리콘 함유 가스와 최종 생성물과 직접적인 접촉 없이 반응기와 가열영역과 반응영역 안으로 관통하는, 한정된 범위 내의 전자기파 에너지는 그 에너지를 흡수함으로써 유동층을 가열한다. 미합중국 특허 제5,810,934호에서, 실리콘 함유 가스의 흡수 스펙트럼의 주파수 분포에 따라 전자기 에너지 빔을 집중시킴으로써 반응에 필요한 에너지를 공급하는 것이 필요하다. 이를 위해, 실리콘 함유 가스의 확실한 조성에 대하여 조정된 레이저 주파수를 가지는 레이저 원을 만드는 것이 필요하다. 예를 들어, 1.064 mc 파장의 엔디야그(neodymium-yttrium-aluminum-garnet(Nd:YAG)) 레이저나 10.6 mc 파장의 CO₂레이저가 트리클로로실란용으로 성공적으로 사용될 수 있지만 후자는 실란 반응기용으로 사용될 수 없다. 이러한 반응기는 너무 비싸고 반응 혼합물 내의 변화가 있는 동안 빈번한 미세 조정이 필요하기 때문에 그 작동은 불안정할 것이다.

순수한 다결정 실리콘 생산을 위한 마이크로파 유동층 반응기들의 다양한 설계는 미합중국 특허 제4,900,411호, 제4,930,442호, 제5,597,623호, 제5,382,412호 등에 설명되어 있다. 마이크로파 가열의 장점은 가스와 제품 사이의 직접적인 접촉 없는 것 뿐만 아니라 출원인에 의해 언급된 물질(미합중국 특허 공개 제2008/0272144A1호; 미합중국 특허 제5,023,056호; 제6,365,885 B1호; 러시아 특허 공개 제2007/104587 A1호; Rustum Roy et al./Definite experimental evidence for MW Effects/Mat Res Innovat (2002) 6: 128-140)과의 마이크로파 복사 상호작용의 높은 유효성에서도 좋다는 것이다.

마이크로파 가열을 사용하는 반응기들은 예를 들어 광학 장치 생산을 위한 얇은 보석 품질의 코팅을 생산하기 위하여 캐논(일본)에 의해 사용되었다(미합중국 특허 제5,597,623호). 하지만 모든 마이크로파 원들은 약 60%의 효율을 가지는데 이는 산업적으로 사용하기에 좋지 않다.

한국화학연구원의 윤 풍 등의 특허에 기재된 마이크로파 가열을 사용하는 유동층 반응기의 설계에서, 장 배열(field configurations)이 직교하는 두 개의 마그네트론들을 동시에 사용함으로써 마이크로파 장의 불균질을 극복하려는 시도가 있었다(미합중국 특허 제4,786,477호, 제4,900,411호). 규모를 확장하는 동안(미합중국 특허 제5,374,413호, 제5,382,412호) 일군의 발명자들(Hee Y. Kim 등)에 의해 시작된 필요한 마이크로파 동력(power)에 관한 문제들이 풀리지 않은 상태로 남아 있다.

마이크로파 가열을 이용하는 반응기들은 산업적으로 넓게 사용하지 못하도록 저해하는 몇 가지 단점이 있는데, 이는 마그네트론과 같은 열원들(sources)의 낮은 동력(power); 증착된 입자들의 응집을 형성하게 하는 체적 밀폐형 공진기에서 처럼 반응기 내의 전자기장 분포의 반노드/노드에 해당하는 불균일한 가열과 열점/냉점의 형성; 예를 들어 구조적으로 실용적이지 않는 석영 유리(깨지기 쉬운, 불순물을 포함한다)와 같은 마이크로파를 통과시키는 재료들을 반응기 벽용으로 사용할 필요성 등이다.

히터로서의 열복사 원을 가지는 유동층 반응기들이 제안되었는데(미합중국 특허 제7,029,632 B1호), 원통형으로 제작되었고 더 많은 균일한 가열장치를 가지며 벽에 증착되거나 응집이 없다. 그러나, 벽과 장치 전체에서의 에너지 손실로 이러한 가열장치의 유효성은 높지 않다.

종래 특허(미합중국 특허 제6,365,885 B1호와 특허 공개 제2008/0272114 A1호)의 발명자들은 방사선 조사된 재료 시료의 유전체와 자기적인 특성들을 가진 마이크로파 가열 유효성의 관련성에 주목한다. 종래 특허의 발명자들은 마이크로파 전자기장의 전기 또는 자기적인 요소들을 분리하여 다양한 시료에 사용할 것을 권하며 이는 그들의 장치 설계에서 구현되었다. 종래 특허 발명자들의 데이터는 본 발명의 것과 일치하는데 유전체들은 극성화를 일으키며 나아가 이온화와 가열을 일으키는 전기장과 더욱 활발하게 상호작용하고, 특히 아철산염들은 자기장 내에서 활발하게 가열된다.

단점들을 피하기 위하여, 몇몇 발명자들은 몇 가지 가열 물리적 구조들을 결합할 것을 제안하였는데, 혼합물의 마이크로파 조사를 가지는 대류 저항 가열장치(미합중국 특허 제5,023,056호), 그리고 마이크로파 방출 플라즈마에서 순수 다결정 실리콘 또는 무정형 실리콘의 생산(유리 바카노프 등(Yuri Bakanov et al.)/마이크로파 방출에서 다결정 실리콘을 얻기 위한 제안(Proposal for Obtaining silicon polycrystalline in plasma of the MW discharge/2/2006), 인터넷 공개; 러시아 특허 제2,329,196 C1호; 러시아 특허 공개 제2007/104,587 A호; 미합중국 특허 제4,532,199호; 미합중국 특허 제4,998,503호; 미합중국 특허 제5,521,360호; 미합중국 특허 제6,888,094호 등)이다. 플라즈마-마이크로파 기술에 기반한 반응기들의 설계는 실험적이며 개발 단계에 있다.

또한, 플라즈마, 마이크로파 가열을 특징으로 하는 종래 기술 특허들을 설명한다.

본 발명의 방법과 그 구현 구조는 유일하며 실제로 유사한 것이 없다.

러시아 특허 제2　340　551호(2003년 11월 19일)(유럽특허 공개 제2004/012889호, 독일 특허 제10353996.4호)에서는 불순물(dopant material)을 가지거나 가지지 않는 수소 매체와 고순도 품질의 가스(아르곤)에서 10 내지 1100 밀리바의 높은 압력에서 900 내지 2500MHz(바람직하기로는 915MHz)의 범위에서 마이크로파 플라즈마 복사에서 실란으로부터 반도체 재료의 나노 결정의 실리콘 분말을 생산하는 방법이 제안되었다. 이 방법에서 실리콘 증착(deposition)은 플라즈마 매체 내에서 이루어지는데 플라즈마 매체는 수소 매체 내에서 실리카 분말로부터 발생되는 특징에 의해 제안된 발명의 종래기술로 볼 수 있다.

제안된 방법에서, 순수 다결정 실리콘은 특히 전자기파의 마이크로 파 범위 내에서 공진하면서 전자-이온 전기 루프가 넓게 발생되고, 고순도 가스 매체(특히 아르곤) 내에서 실리콘 함유 분말로부터 실리콘을 증착함으로써 생산된다. 본 발명의 복사 발생기는 마이크로파 장(field) 내에서 불균일 가열의 원인이 되고, 응집을 만들며, 벽에 증착되게 하고 비교적 낮은 효율의 원인이 되는 마그네트론이 아니다. 전자기파는, 유사한 것이 없는 RLC 회로 안으로 전류를 공진 펌핑하면서 전자기장을 이동하는 실리콘 함유 가스의 입자들에 의해 발생된다. 마찬가지로, FeTiO₃에 대하여도 같다.

제안된 발명의 다른 유사체는, 예를 들어 마이크로파 토치가 가스 유동로 통로와 결합된 석영 튜브 공진기 내부에 배열되는 향상된 토치 안정성을 가지는 마이크로파 플라스모트론의 노즐(러시아 특허 공개 제2007 104 587 A호 (2004년 7월 7일), 미합중국 특허 제10/885,237호)이 될 수 있다. 가스 공급기용 튜브 내에 장(field)을 생성함과 동시에 두 번째 유사체에서 마이크로파 공진기가 되는 도체 막대 전극이 마련된다. 그러나, 러시아 특허 제2 340 551호에서와 같이 러시아 특허 공개 제2007 104 587A호의 마이크로파 원(源)은 제안된 발명에서 없는 마그네트론이다. 마그네트론 가열의 불균일성을 극복하기 위하여, 러시아 특허 공개 제2007 104 587A호의 플라즈마 발생 시스템은 자체에 슬라이딩(sliding) 단락 회로를 제공하는 마이크로파 공진기 내에 마이크로파 위상 제어용 위상 회전기를 포함한다. 이는 큰 동력(large power)에서 작동될 수 없는 복잡한 기계(mechanism)이다. 러시아 특허 공개 제2007 104 587A호 내의 플라즈마 발생 시스템은, 공급 가스를 포함하여 마이크로파 복사의 상호 작용을 위한 가스 공급 장치의 튜브를 따라 여러 쌍의 자석들로 이루어지는 시스템도 포함하는데, 효과가 낮고, 신뢰할 수 없고 낮은 효율(60%)을 가진다.

산화티타늄의 플라즈마 환원의 유사체는 미합중국 특허 공개 제2009/0107290A1호(2009년 4월 30일) "티타늄의 프라즈마 기반 환원"의 발명이 될 수 있다. 이 발명은 뜨겁지 않은 플라즈마를 이용하여 티타늄과 다른 금속 산화물에서 금속들까지의 방법을 개시한다. 뜨겁지 않은 플라즈마는 아르곤과 수소이나 다른 가스들과 함께 사용된다.

티타늄 생산을 위하여, 통상 티탄 철광이나 금홍석이 사용되고, 크롤법에 의한 복잡한 화학적 변환에 의해 광석은 사염화 티탄 생산과 함께 광석의 염소화에 의해 다공성 재료로 변환된다. 금홍석과 티탄 철광은 산화티탄(TiO₂ 등)이다. 산소는 CO₂나 CO의 형태로 제거되고 무색의 액체(TiCl₄)가 얻어진다. 그러면, 연속된 증류에 의해 액체는 일부 정제가 된다. 순수한 생성물은, 매우 높은 온도와 열 소비에서 용융 전극 진공 아크로 내에서 용융되기 전에 찌그러지고 가압된 비활성 대기에서 금속 티타늄 스폰지 생성물까지 마그네슘이나 나트륨(이들 중 하나)과 반응한다. 수 톤의 중량을 가지는 용융된 주괴는 진공로에서 냉각된다. 이러한 대규모의 표준 클롤법은 고가의 금속 티타늄의 원인이 된다.

실험적인 연구(미합중국 특허 공개 제2009/0107290A1호)에서, 마이크로파 여기된 아르곤-수소 플라즈마는 상당히 짧은 시간 동안 비교적 낮은 온도에서 티타늄에서 아산화물과 금속 티타늄까지 환원할 수 있음을 보여주었다. 아르곤-수소 플라즈마의 마이크로파 활성화는 마이크로파 발생기의 유효성으로 추정된다. 알려진 바와 같이, 발생기들의 효율은 약 50 내지 60%이고 이는 경제적으로 효과적이지 않다. 더욱이, 제안된 티탄 철광의 큰 체적을 감안하면, 기존의 마이크로파 발생기들의 능력은 산업에 적용하기에 충분하지 않다. 아르곤-수소 플라즈마는 티탄 철광과 티타늄 산화물을 포함하는 다양한 화합물의 다른 광물 내의 산화-환원 반응에 대한 가능성을 제시한다.

다양한 환원 가스들, 즉 플라즈마와 함께 사용되는 아르곤-수소, CO, 메탄, 그리고 이들의 혼합 가스들은 전통적인 것이며 잘 연구되어 있다. 경제적으로 이 가스들은 코크스, 갈탄, 흑연 등과 같은 고체 환원물들보다 덜 매력적일 수 있다. 게다가, 고생산성의 구성을 위해, 수소 충전소를 세울 필요가 있다. 티타늄 화이트 제조업자들을 위한 TiO₂를 생산한 후 철, 그 산화물 그리고 티타늄을 분리하지도 않아, 가공된 티탄 철광의 분리 공정을 위한 상당한 비용이 요구된다. 아르곤-수소 플라즈마 내에서 처리된 후의 철과 티타늄은 약하게 결합된 상태에 있고 자기적으로 분리되지 않는다.

환원제로서의 추정된 발명에서 고체 탄소를 함유하는 물질들, 즉 흑연, 갈탄, 코크스가 사용된다. 장치는 산화-환원 변환용 CO 생성을 위한 CO 발생기를 포함한다. 작동 혼합체는 MVD 피폭의 제1단계(first cascade)에서 극성화되고 가열되어 제2단계(second cascade)에서는 공진 체제에서 900℃까지 가열된다. 공급원료는 산화제와의 혼합물 형태로 반응기 안으로 주어지고 반응기의 공진 영역을 유동 형태로 천천히 통과한다. 산화-환원 변환과 위상 천이(Fe₂O₃→Fe₃O₄)가 유사체에는 없는, 전류 루프의 구동 자기장 내에서 공진하여 이루어진다. 여기에는 낮은 전자 에너지를 소모하는 위상 천이를 수행하고 이행하게 하는 공진 상호작용이 없다.

공진 복사(특히 마이크로파에서) 범위의 마이크로파 발생기로서의 마그네트론이 없는 청구된 방법에서는, 가열된 재료 자체(부취(butch)의 혼합물)의 이온화된 원자들과 분자들이 구동 자기장 내에 있다. 전자들과 이온들의 전류 루프 내의 구동 (자기)장은 이온화를 유발하고 약 50%의 효율을 가지는 유사체들에 반대되는 만큼 약 96%의 효율을 가지는 전류 루프의 제한된 체적 내의 고출력 마이크로파 장을 연속적으로 생성한다. 즉각적으로 피폭된 부취(butch)(공급원료)에서 형성되는 전자-이온 전류 루프는 다른 기술에서 구동 자기장과 전류 루프가 없거나 약 50%의 낮은 효율이다.

매개변수 공진 및 자기 공진의 체제 내의 잠재적인 정전기장 내에서 생성되는 많은 양의 하전 입자들을 가지는 자기, 전기 회전파들의 상호작용은 구동 자기장 내에서 자기 펌핑과 에너지의 구속을 얻기 위하여 사용된다. 많은 양의 하전 입자의 자기-관성 구속을 가지는 전자기파의 자기 에너지 펌핑 메커니즘 공진 증폭이 사용될 때, 무엇인가 관측된 모든 유사체들 내에는 없다. 여기에서, "자기-관성 구속"은 자기 에너지와 공급 원료 입자들이나 미세하거나 큰 입자들의 자기적 압축과 관성 회전의 물리적 메커니즘을 의미한다. 또한, "구속", "압축", "축적"은 관련성이 있으며, 입자들, 자기 및 전기파들, 그리고 이들의 조합들을 위한 주파수 및 위상 변화를 가지는 나선 방향 중심에서 에너지 회전의 제한적인 메커니즘을 설명하는데 사용된다. "전자기-많은 양의 하전 입자들" 시스템에서의 일관된 공진 상태는 "자기 V 쌍극자(MVD)로 불리는 안정된 상태로 여겨진다. 본 발명의 발명자들의 일련의 실험들은 이러한 상태들을 확인하였다.

본 발명에서 발명자들의 실험들은 정전기장 내에서의 "자기파-하전 입자 무리들"의 일관된 공진 상태들의 연구에 힘을 쏟았다. 예를 들어, 자기 에너지의 지속적인 구속은 본 출원인의 특허인 우즈베키스탄 특허 제IAP 03701호 "핵에너지 생산 방법"이 얻어졌다. 위 발명은 본 발명의 유사체이다. 위 발명에서 핵에너지 생산의 이론적이고 실제적인 본질이 고려되었다. 핵에너지 획득 방법이 SiO₂, FeTiO₃ 그리고 다른 것들과 같은 광물들의 결정 격자 수준에서 분자 변환을 위해 사용을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에서 발명인은 분자 수준의 광물 입자들과 함께 전자물리적, 전기적, 자기적 변환들 관련 에너지 변환들의 복잡성을 고려하며 자기파들과 재료용 자기 및 전기 변환들의 새로운 작동가능한 영역에서의 완전히 새로운 재료의 초기 연구의 연속이다. 출원인은 이러한 것들은 산업적으로 구현을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에서 에너지의 변환들은 발진-회전 모델에서 단일 자기-관성 시스템으로 통합된다. 회전발진기는 경계에 의해 상대적으로 분리되는 두 개의 관성계들을 가진다. 전자기장 변환들의 메커니즘들은 미분 방정식으로 표현된다. 본 발명인의 결론은 고전적인 전기역학장 개념(맥스웰, 헬름홀츠, 해밀턴-야코비 방정식, 로렌츠 변환들)에 기초하여 이루어졌기 때문에 파동-입자의 상호작용의 역학 구현 효과를 허용한다. MVD 내에서 이루어진 전기 및 자기 에너지의 분명한 관계(위상각(φ))에서, 시간의 제한 없이 자기 펌핑하고 하전 입자 무리를 구속하는 것이 가능해졌다. 이 경우의 입자 무리는 경험적으로 얻은 관계인 mc²~CU²~nhν에 따라 안정된 발진-회전 운동의 상태에 있다. 이러한 관계는 시스템의 양자-파동과 전기적 매개변수들, 즉 입자의 에너지(E=mc²), 발진 회로에서의 에너지(E=CU²/2), 그리고 공진 시스템에서 여기된 전자기파 에너지(E=nhν) 결합을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에서, 제안된 방법은, 실리콘, 티타늄, 금, 공급원료와 철광석 펠렛을 함유하는 희토류 원소들, 그리고 다른 벌크 형태의 고체들에서 자기파 MVD의 전자기 상호작용들을 발생시키는 자기 에너지 펌핑 방법으로:

1. 전자기 마이크로파 장(field)에서 광물을 먼저 세척하고, 건조하며, 준비하고, 미세하게 분산된 분말을 얻는 단계;

2. 수소와 아르곤 또는 고체 환원물들, 즉 제1처리 공정에서의 흑연, 코르크, 갈탄 등의 매체에서 고압(1 내지 100 KV 형태)의 전자기장에서 원료를 가열하고, 극성화하고, 이온화하는 단계;

3. 매체 전압의 전기장(1 내지 0.3 kV 형태)에서 수소와 아르곤(또는 흑연, 코르크, 갈탄 등)의 매체에서의 이온화된 입자군의 구동 자기장 내의 전자-이온 전류 루프를 생성하는 단계;

4. Fe₂O₃→Fe₃O₄ 형태의 위상 변환을 형성하고, 산화물(실리콘, 티타늄 산화물, 티탄철광)의 결정 구조를 파괴하고, 산화와 환원하는 단계;

5. 원재료의 이온화된 상태에서 산화-환원 변환들-제2처리 단계에서, 저전압 고전류(0.1 kV 형태까지)의 마이크로파 범위의 자기장 내의 프로판, 고체 시약들, 아르곤 매체 또는 이들의 혼합물에 의한 실리콘, 티타늄, 철 등의 환원을 수행하는 단계;

6. 다결정 실리콘, 금속 티타늄과 철의 입자들이나 주괴들을 응고하고 형성하는 단계;를 포함한다.

공정들은 각 단계에서 한정적인 과제를 가지고 여러 단계에서 수행되는데, 극성화, 가열, 이온화, Fe₂O₃→Fe₃O₄ 형태의 위상 변화들, 산화-환원 반응들, 실리콘과 티타늄 산화물의 응고, 그리고 유사체에는 없는 다른 작용이다.

본 발명에서 장(field)과 하전 입자 사이의 상호 작용은 공진 역학을 가지지만 다른 발명들과 달리 분명한 형태와 주파수의 공진 모드에서의 상호작용을 처리할 필요는 없는 것으로 보이는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 장치의 방사 특성은, 마그네트론이나 클라이스트론 형태의 마이크로파 발생기들의 것과 완전히 다르며, 휴대 모드 형태(TE, TEM)를 가지는 마이크로파 범위의 제한된 체적의 공진기를 자체에 제공하는 반응 마이크로파 챔버로 차단주파수 영역 도파관을 통하여 전달하는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 경우 도파관들이나 제한된 체적의 공진기가 없는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에서 방사는 처리되는 시료 자체에서 즉각적으로 발생되고 주파수 범위는 시료의 공진 주파수와 일치하는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에서 체적 공진기는, 질량의 중심으로 에너지를 압축하고 "회전 회로 루프-플라즈모이드"를 중심으로 자기장 화면을 회전시키면 플라즈마가 갇히는 특별한 챔버 구조 없이 장치가 안정적으로 작동하게 하는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에서 에너지의 변환들은 발진-회전 모델에서 단일 자기-관성 시스템으로 통합된다. 회전발진기는 경계에 의해 상대적으로 분리되는 두 개의 관성계들을 가진다. 전자기장 변환들의 메커니즘들은 미분 방정식으로 표현된다. 출원인의 결론은 고전적인 전기역학장 개념(맥스웰, 헬름홀츠, 해밀턴-야코비 방정식, 로렌츠 변환들)에 기초하여 이루어졌기 때문에 파동-입자의 상호작용의 역학 구현 효과를 허용한다. MVD 내에서 이루어진 전기 및 자기 에너지의 분명한 관계(위상각(φ))에서, 시간의 제한 없이 자기 펌핑하고 하전 입자 무리를 구속하는 것이 가능해졌다. 이 경우의 입자 무리는 경험적으로 얻은 관계인 mc²~CU²~nhν에 따라 안정된 발진-회전 운동의 상태에 있다. 이러한 관계는 시스템의 양자-파동과 전기적 매개변수들, 즉 입자의 에너지(E=mc²), 발진 회로에서의 에너지(E=CU²/2), 그리고 공진 시스템에서 여기된 전자기파 에너지(E=nhν)를 결합하는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 두 개의 관성 시스템에서의 발진-회전 모델이다.
도 2는 두 개의 관성 시스템 내의 두 개의 사건들이다.
도 3은 상호작용 영역들(AB, CD)을 가지는 복층 공진기의 블록 다이아그램이며, 참주부호 1은 표류관, 2는 외부 공진기 화면, 3은 공진선(resonant line), C₁은 정전기장 원(source) 또는 PVG-300, 4는 캐소드, 5는 탐침이다.
도 4는 표류관이 없는 공진기이며, C는 캐소드이고 A는 애노드이다.
도 5는 RO-2 구성의 외관이다.
도 6은 RO-2 시스템으로서, 참조부호 1은 표류관(애노드), 2는 캐소드, 3은 RO-2 시스템, 4는 반대 전류의 단락(shunt of opposite current: SOC), 5는 로고브스키(Rogowsky) 벨트, 6은 통과 절연체, 7은 전기침, 8은 PVG-300의 펄스, 9는 펄스 변환기의 펄스이다.
도 7은 PVG-300의 전기회로도이다.
도 8은 전압 펄스의 오실로그램이며, 상부는 PVG 출력이고, 가운데는 RO-2 시스템이고, 아래는 f=50MHz 전체 스캐닝은 500ns인 고주파 발생기 표시이다.
도 9는 실험을 위한 전기 회로도이다.
도 10은 실험용 유효 전기 회로도이다.
도 11은 MVD 측정 장치의 블록 다이아그램으로서, 참조부호 1은 8kV, 2.5kW의 전원공급장치이고, 2는 각도(φ) 작동 장치이고, 3은 MVD의 RLC 회로의 공진 인덕턴스이고, 4는 MVD 반응기이며, 5는 RLC 발진 회로의 인덕턴스(C_eff)이고, 6은 측정 션트이며, 7은 측정 오실로그래프이고, 9은 직류의 정자기장과 전원공급장치의 권선이다.
도 12는 8kV 저압에서의 전류 루프 형성 과정(사진)이다.
도 13은 50kV의 전압에서의 자기파 패킷이다.
도 14는 전류 오실로그램이다.
도 15는 MVD의 전기 공급장치 회로도이다.
도 16은 회전하는 자기장을 제공하는 코일들(XA, YB, ZC)의 배치이다.
도 17은 회전하는 자지장과 시간 의존성(H_A, H_B, H_C)이다.
도 18은 회전하는 자기장과 자기장들(H_A, H_B, H_C)이 영일 때 t=0, t=T/3, t=2T/3에서의 자기장들의 벡터 합이다.
도 19는 MVD 쌍극자를 형성하는 회로도로서ㅡ 참조부호 1과 6은 원료 공급장치이고, 3과 5는 전극들이고, 2는 솔레노이드 권선이고, 4는 전자-이온 전류 루프와 회전하는 자기장들의 벡터들이고, 7은 자속이다.
도 20은 MVD의 외부 회로의 폐쇄 회로와 자기장의 오실로그램이다.
도 21은 발진회로의 회로도이다.
도 22는 교체 접속 충전된 캐패시터들을 가지는 발진 회로의 회로도이다.
도 23은 I_R, I_C, I_L의 시간 의존성이다.
도 24는 임의의 형태로 전류 펄스를 형성한 것이다.
도 25는 전류 펄스들의 평탄한 피크를 형성한 것이다.
도 26은 전류 루프에 의해 형성된 중심 수평선을 지나는(equatorial travelling) 자기장이다.
도 27은 전류 루프에 의해 형성된 방위각으로 이동하는 자기장이다.
도 28은 챔버 벽이 없는 전도 실험용 구성의 개략도이며, 좌측의 도면은 타원 형태의 전류 루프이고 우측 도면은 타원 형상의 구형 전류 루프이다.
도 29는 α-Fe와 흑연에서 반사된 것들을 가지는 가공된 티탄 철광의 회절 패턴의 일부이다.
도 30은 금홍석 선들을 가지는 가공된 티탄 철광의 회절 패턴의 일부이다.
도 31은 (전자현미경 REhMA-10202로 촬영한) 티탄 철광(FeTiO₃)의 초기 시료의 사진이다.
도 32는 갈지 않고 가공된 티탄 철광 시료의 사진이다.
도 33은 다른 피폭 영역에서 갈지 않고 가공된 티탄 철광 시료의 사진이다.
도 34는 시료들의 분광파형도로서, 위의 것은 초기 티탄 철광이고, 중간의 것은 가공된 티탄 철광 내의 산화 티타늄 광물(도 32의 지점 3)이고 , 아래는 철 광물(앞의 것의 지점 4)이다.
도 35는 흑연으로 가공된 티탄 철광 시료(미세 분석 장비(JEOL 사))의 사진이다.
도 36은 촉매로서의 NaOH를 첨가하여 흑연시료로 가공된 큰 응집의 티탄 철광의 사진이다.
도 37은 NaOH를 첨가한 흑연 시료로 가공된 티탄 철광 광물로서 응고된 광물(α-Fe (85-98%))의 분광파형도이다.
도 38은 NaOH를 첨가한 흑연 시료로 가공된 티탄 철광 광물로서 응고된 광물(TiO₂ 86-93%)의 분광파형도이다.

< 회전하는 에너지 발진기 모델 >

전자-이온 집단 운동은, 전기장(E)의 세기가 자기장(H)의 세기보다 훨씬 작을 때, 상대적이지 않는 집단 운동의 수직한 초기인 방향 전기장(E)과 자기장(H)의 동시에 얻을 수 있는 영구적인 세기에서 실현되어, 입자 이송은 일정한(표류) 속도(v_d = c E/H)를 가지는 수직한 교차하는 장들(fields)인 방향에서 두 개의 운동량 만큼 제공될 수 있다. 수직한 자기장인 플랜트에서, 전자-이온 무리는 사이클로트론 주파수와 R = (v₀ = c E/H)/ω반지름을 가지는 원을 따라 회전되며, 여기서 v₀ 는 전자-이온 무리의 초기 속도이다. 반지름은 상수 E에서 일정하게 정의될 수 있는 반면, 본 발명의 출원인이 실현하는 무리의 자기 펌핑과 자기-관성 구속을 설명하고자 하는 H와 ω는 연속적으로 증가한다.

MVD에서 에너지 변환이 다음의 모델에 따라 일어난다고 가정하면, 일관된 상태에서 공간-시간의 폐쇄된 궤도를 따르는 에너지의 운동은 본 출원인이 회전 발진기라고 부른다. 회전 발진기는 원(o) 형태의 경계로 분리되는(도 1) 외부(+)와 내부(-)의 두 개의 관성계들을 가진다. 상대성 이론에 따르면, 두 개의 독립적인 관성계에서 일어나는 두 개의 독립적인 사건은 처음 두 개의 독립적인 관성계들을 통합하는 제3의 관성계에서 하나의 사건으로 볼 수 있다. 그러면, 제3관성계에서 일어나는 사건(A₀)는 제1 및 제2관성계들의 제1사건(⁺A)과 제2사건(^-A) 사이에 연결된다. 이를 통해, 제3사건(A₀)(도 2)은, 예를 들어, 제3사건(A₀)을 통한 제1사건(⁺A)과 제2사건(^-A) 사이의 에너지 교환의 형태로, 제1사건(⁺A)과 제2사건(^-A) 구현 사이에 결합된다. 제1사건(⁺A)과 제2사건(^-A)을 직각삼각형의 카테티(catheti)에 놓는다면, 이 경우, 사건들은 서로에 대한 각자의 투사가 없다, 즉 사건들은 독립적인 관성계들 내에 있다. 제3사건(A₀)은 삼각형의 빗변 위에 있고 제1사건(⁺A)과 제2사건(^-A) 위로의 투사를 가진다, 즉 이 사건들과 결합된다. 그러면, 두 개의 관성계들의 두 사건들(⁺A+^-A= A₀)은 동등하게 결합되는데, 이 때 ⁺ β ²+ ^- β ² =1이고 ⁺ φ + ^- φ =π/2이다. 도 2에 도시된 A₀, ⁺A, ^-A는 관성기준계들(또는 사건들), 상대적인 원심팽창이 ⁺ β= cos⁺ φ= ⁺A/A₀, 상대적인 구심 압축(중심 중력)이 ^- β= cos ^- φ = ^-A/A₀이다. 관성계들에서의 에너지 운동 벡터들의 방향들(⁺A와^-A)(도 1, 2)은 서로 수직이다.

도 1에서, 회전하는 에너지 발진기의 모델이 도시되며, 여기에서,

W ₀은 발진기의 회전 에너지;

⁺ W은 외부 관성계에 있는 벡터(W ₀)의 투사(projection);

⁺ φ는 원심 팽창의 위상각, 외부 관성계, 질량 중심의 에너지 운동;

^- W는 내부 관성계에 있는 벡터(W ₀)의 투사;

^- φ는 구심 압축(중심 중력)의 각도; 내부 관성계; 질량 중심의 에너지 운동;

⁺A(⁺ r, ⁺ t)는 외부 관성계;

^- A(^- r, ^- t)는 내부 관성계;

A₀(r ₀, t ₀)는 회전하는 발진기의 내부 관성계들의 카운팅 경계(counting boundary);

는 내부 관성계들에서의 힘;

t는 내부 관성계들에서의 시간;

r은 내부 관성계들에서의 좌표들(x, y, z)이다.

내부 관성계(도 1)에서 관측하는 동안, 회전 에너지(^- W)의 형태로 외부 관성계의 내부 관성계 투사에서 볼 수 있다. 0(영)부터 마이너스 무한대(-∞)까지 각도(^- φ)를 가지고 중심을 향한 에너지의 압축(^- W)은 무게중심 주변의 회전하는 전류 루프나 전극을 중심으로 하는 평면에 상대적으로 90도의 각도의 방향을 가지는 평면에서의 전류 루프의 동시 회전과 함께 전극을 중심으로 하는 평면에서의 회전의 모습으로 된다.

내부 에너지 벡터(^- W)의 방향은 밀폐된 상태에 있다. 외부 관성계에서 ^- W 는 조건적으로 극성(N-S)을 가진다. 내부 에너지(^- W)는 경계(A₀)에서 축(N-S), W ₀(ω₁(ω₂(ω₃(...))))으로 주파수의 증가와 함께 회전한다. 외부 관성계에서, 각도(⁺ φ)를 가지는 외부 에너지(⁺ W)가 0(영)에서 무한대(+∞)로의 원심 팽창하는 것을 알 수 있다. 외부 에너지(⁺ W)는 경계(A₀)로부터 무한대(+∞)로 주파수의 감소와 함께 회전한다.

⁺ m, ^- m, m ₀는 외부, 내부 관성계들 그리고 경계에서의 질량;

⁺ V, ^- V, c는 외부, 내부 관성계들에서의 속도, 빛의 속도;

⁺ q, ^- q, q ₀는 외부, 내부 관성계들 및 경계에서의 전하;

⁺ E, ^- E, E ₀는 외부, 내부 관성계들 및 경계에서의 장의 세기;

⁺ w, ^- w, w ₀는 외부, 내부 관성계들 및 경계에서의 회전 에너지의 주파수;

⁺ W = W _E은 에너지장(energy field)의 외부 에너지;

^- W = W _M은 자기장의 내부 에너지;

⁺ E=

는 전기장의 외부 세기;

^- H =

는 자기장의 내부 세기.

에너지 시스템에서의 전자기장 메커니즘들의 미분방정식들

외부 에너지 시스템	내부 에너지 시스템	에너지 시스템에서의 값들

< 이론적인 모델 >

OX 축(도 3)과 일치되는 축을 가지는, 동축 원통형 외부에 의해 형성되는 복층 공진기를 살펴보면, 외부들 사이의 G 영역에서, 300kV의 정전기장이 인가된다. G 영역에서, 교차하는 자기장과 전기장에서 입자 무리 운동이 있다.

캐소드(4)에 의해 방사된 하전 입자들의 빔(beam)은 시스템을 관통한다. 빔과 장 사이의 상호작용은 구성의 입력(AB) 영역과 출력(CD) 영역들의 근처에 국한된다. BC 영역은 빔이 외부 장들로부터 차단되는 표류 영역이다. 전자빔이 RL 분기회로의 무한 수열로 해석된다면, 그 각각은 인접한 영역 정전용량과 함께 순차적인 RLC 분기회로(C는 정전용량(C₁)과 빔과 구멍(A, B)의 경계들 사이의 정전용량을 포함하는 등가정전용량)를 형성하여, 폐쇄된 발진회로(RLC) 내의 정전용량(C₁) 내에 미리 저장되었던 에너지 소실에 관한 문제를 알게 된다. 전체적으로 시스템은 할당된(분포된) 매개변수들을 가지는 시스템이다. 자신의 범위 내에 갇혀 있는 빔 요소들을 가지는 작업구역들(AB, CD)은 집중 상수들을 가지는 회로들이다. 이러한 요소에서 초기화된 경우, 회로는 이러한 요소들에 국한되는 전류원들(currentsources)로서의 전체 빔으로 볼 수 있다. 여기서, OX 축에서 그룹화된 전자 무리들(다발들)의 직접적인 발진운동의 구조를 사용하였다. 전자 다발이 OX 축 상의 지점 안으로 형성하고, 이 구조에서 표류관을 배제하고, 공진기의 중심에 있는 지점에 애노드를 유지한다면(도4), 전자들의 발진 운동의 시스템은 발진-회전시스템으로 변환된다. 실험에서는, 두 개의 구조가 사용되었는데, 발진 및 발진-회전운동들이 그것이다. 화살표들은 다중모드 변조를 가지는 RLC 회로 내의 폐쇄전류(J_H)의 방향을 보여준다.

공진선에서, 공급 전압(U)에서 애노드와 캐소드 사이의 공간 내에 위치하는 입자 무리는 (0 <v< eU /h, (여기서 h는 플랑크 상수이고 U≤U _애노드 _- _캐소드 )의 주파수 범위의 전자기파를 시작한다. 고주파 발진에 의한 저주파 발진의 변조는 매개변수 및 자기 공진 조건들에서 공진 주파수(ν)에서 발생된다. 발진의 여기는 R과 L이 도약(T_n= nT₀/2의 주기나 ω_n= ω₀/2n의 주파수를 가지는 어떠한 주기적인 규칙(periodical law)에 의해 그룹화 함. (이때, n은 정수값, T₀는 회로의 진성 발진의 주기)에 의해 그룹화함)에 의해 변할 때 일어날 것 같다. 펌핑 주파수가 시스템의 W_M 에서 W_E로 바뀌는 주파수와 같을 때, 대부분 효과적인 스윙은 n=1에서 일어난다. 여기서 W_E와 W_M는 전기장과 자기장의 에너지이다.

에너지 변화의 자기파 메커니즘에서, 전자-이온 무리는 전자들과 이온들을 사용한다면 가능한 위상각(+φ, -φ)을 가질 수 있다. 다른 극성의 입자들로 구성된 전류 루프는 본 발명의 기술의 MVD 실험에서 보이고자 하는 자기파의 구동 자기장에서 작동된다.

이론적인 모델로서 도 3에 제시된 2차원 시스템을 생각하면, 이러한 시스템 내의 장(filed)은 E_x, E_y, H _z 의 성분들을 가진다. AB 간극에서는 정전기장(

)이 인가되었고 CD 간극에서는 정전기장(

)을 향하는 역방향의 정전기장(

)이 인가되었다. 정전기장(

)은 제1간극에서 전자들을 가속하고 정전기장(

)은 제2간극 내의 구동전자들을 감속한다. 시스템의 x=0 평면에서, 전자 무리가 전류 임펄스 시간(t)을 생성하도록 하였다. 전기장(

)에 의해 가속된 전자들은, D 지점과 같은, 전기장(

)에 의해 감속되기 시작하고 긴 전자속도는 0(영)과 같게 되는 출구에서 표류공간(BC)에 도달하고, 전기장(

)의 작용에 의해 반대방향으로 가속운동에 이르게 된다. 전자속도에서 x=0에서 v(x)=0이 되어

가 되고, 오른쪽에서 왼쪽으로 왼쪽에서 오른쪽으로의 전자의 운동은 대칭이 된다면, 1/2주기 위상 표류만이 다르다. 전자운동이 1차원으로 본다고 가정한다면, 상호작용은 맥스웰 방정식의 일관된 시스템으로 기술된다.

그리고, x-축을 따르는 평탄한 전자기파 장(field) 내의 상대적인 하전 입자 운동 방정식은

이 되고, ρ는 전하 밀도, j는 전류밀도, η=e/m은 증가될 수도 있고 감소될 수도 있는 질량에 대한 전자 전하의 비이다. 시스템(1)(2)의 답은 하는 현재 전류에 대한 근사치를 가정하는 반복적인 방법으로 우리가 구하고자 하는 것이다.

초기 영 근사치로서 간주 공간 전하가 없는 주어진 정전기장 내의 전류(I)를 받아들이고 현재 전류 펄스 경계와 관련된 불균일 효과도 무시하면 전류가 모든 단면(x =상수) 방향이 되는 것으로 가정할 수 있다. 이런 전제로부터, 다음의 수학식을 얻는다.

여기서,

먼저 다음의 근사치를 위하여, 이 전류에 의해 유도된 장(field)를 찾을 것이다. 유도된 장을 다음 수학식과 같이 t에 관한 푸리에 급수의 형태로 구한다.

그리고 E_y와 H _z 성분에 대하여도 마찬가지이다.

조화(

)에 대하여, 보통의 방식으로 E_x 성분에 대한 헬름홀츠 방정식을 구하므로써 다음의 정상(定常) 맥스웰 방정식을 가질 것이다.

E_xn나 H_xn을 결정하기 위해, 일반화된 투사방법(JPM)을 사용할 수 있다.

E_xn를 찾기 위해, 수학식 5에서 완전한 장(E_x (x,y,t))을 결정하고 이를 다음 수학식으로 되는 운동 방정식에 넣는다.

수학식 7은 예를 들어 이산법에 의해 계수적으로 풀 필요가 있다. 수학식 7은 다시 비선형이 되고 소용돌이 장 내의 붙잡힌 무리의 비선형 매개변수 공진을 기술할 수 있다.

풀이된 수학식 7을 가지고, 새로운 전류 주기(T₁)와 전하 보전 방정식(I₀dt₀=I₁dt₁)이나 알고 있는 ν에서 ρ를 찾게 하는 연속 방정식(∂ρ₁/∂t+∂I ₁/∂x=0)에서 결정되는 새로운 완전한 전류(I ₁(x,t))를 찾고자 한다. 그러면, 결정된 완전한 전류는, 그 고조파가 수학식 6 안에 대입된 후에, 시간 같은 형태(수학식 3)에서 푸리에 급수 형태로 제시되지만 주기(T₁)를 가진다. 헬름홀츠 방정식에 대한 그린 함수(Green function)의 평탄화 성질들 때문에, 각 반복에서의 수학식 6의 해가 높은 고조파의 역할을 감소시키고 기본 고조파의 역할을 증가시키는 오른쪽을 평탄하게 한다는 것을 주목할 필요가 있다.

실험 결과는 방정식 해에서 JPM을 사용함으로써 각 반복에서의 수십 개의 장 고조파를 효과적으로 설명, 즉 아주 정밀하게 장을 찾을 수 있다는 것을 보여준다. 첫 번째 반복을 시작하면, 전류는 이미 좌표(y)에 종속되는데 가속 장(field)은 이에 종속되기 때문이지만 운동 방정식은 여전히 1차원이다. 전류 성장은 AB 간극에서의 전자 가속과 CD 간극에서의 감속으로 설명될 수 있는데, 여기서 전류는 전자 구속의 자기장에서 변환된다. 따라서, 소용돌이 발진 전자 무리에서 전류 성장과 자기 펌핑이 축적되어 관측되고 본 발명의 기술 분야에서 청구되는 자기-전기-관성 구속으로의 변환이 관측된다는 결론에 이르게 된다. "자기"는 전류와 자기장을 의미하고 "전기"는 4π의 체적에서의 부과된 정전기장을 의미하고, 관성 회전은 유사체가 없는 질량 중심을 중심으로 한 입자들의 회전을 의미한다.

< 전류 발생기의 설계와 실험적 연구 >

설계 관점에서, 발생기(RO-2: 상대성 오소트론(orthotron)-2)는 그 자체로서 관 단면 형상의 스테인레스 비자성 강(2h18N10T)으로 만들어진 진공 체적을 나타낸다. 오른쪽과 왼쪽에서부터 폭발 캐소드들이 설치된다. 조립된 후, 공간 내의 진공(2·10^-5토르)이 만들어졌다. 발생기의 모습은 도 5(사진)에 도시되었다. 발생기 프레임의 주요 부분은 150 mm의 직경과 270 mm의 길이를 가지는 노즐이다. " konflat" 형태의 플랜지 진공 시일(seal)을 통하여 그 끝까지 동일한 직경과 110 mm의 길이를 가지는 두 개의 노즐이 결합된다. RO-2의 길이는 약 490 mm ≒λ이다.

매개변수의 측정용 전기 구조는 도 6에 제시된 RO-2이다. RO-2 표류관 상의 고전압은 하나 내지 두 개의 통과 절연체들을 통하여 U₀= 300 kV, I ≥1 kA, t_펄스=20 ns, 그리고 f=1 Hz의 매개변수들을 가지는 나노초 펄스 발생기(PVG-300)로부터 공급되었다. PVG-300의 전기적 구조와 PVG의 펄스 매개변수의 측정은 도 7에 도시되었다.

펄스 전압의 발생기(PVG-300)는 아르카디에프-마르크스(Arkadiev-Marx) 설계에 따라 제작된다. 발생기는 커패시터들(U₀= 10 kV; C=3300 pF)에 기반하여 15단계들을 포함하였다. 각 단계는 2개의 연속적으로 연결된 커패시터들을 포함한다. 그래서, 하나의 단계의 정전용량은 C=1650 pF이 된다. PVG의 "충돌 정전용량"은 C_충돌=110 pF이다. 하나의 펄스에 축적된 에너지는 P=5J이다. t_펄스=20ns의 펄스 길이에서의 계산된 전류는 I=1.6kA이다. 주파수 모드에서 PVG가 작동하는 동안 충전 및 방전 저항기들에서의 열손실을 감소시기 위하여 저항기들은 인덕턴스로 제작되었다.

PVG는 Φ~550 mm의 직경과 h=400 mm의 높이를 가지는 스테인리스강으로 제작된 원통형 탱크 안에 조립된다(도 5). 탱크 안에서 약 5atm의 잉여 압력이 만들어진다. 절연 가스로서 산업용 질소가 사용된다. 하부 플랜지에는, 충전 전압과 제1제어된 방전기(PVG-R)을 향한 점화 펄스의 고전압 도입선들이 위치된다(도 7). 이외에도, 출력 분압기를 가지는 플러그-소켓의 출력이 있다. 반대편 플랜지에는, 조정된 절단 방전기-PVG 체적 내에서 압력 측정(도 5의 사진)을 위한 R₁(도 7) 나노미터, 그리고 가스를 주입하고 방출하는 시스템이 있다. PVG의 프레임측에 위치하는 통과 절연체에 의한 PVG의 고전압은 RO-2 시스템의 표류관으로 받아들여진다. PVG 설계는 도 5의 사진에서 볼 수 있다. 고전압 백만분초 펄스(microsecond pulse)는 펄스 변환기(PT)에서 주어진다. 펄스 변환기는 U= 120 kV, t_펄스=10 mcs, f=50 Hz의 매개변수를 가지는 전압 펄스를 발생시킨다.

PT는 절연체 변환기 기름이 사용될 때 통과 절연체를 가지는 철로 만든 탱크 안에 위치된다. PT의 코어는 0.08mm의 폭을 가지는 전자공학적인 강으로 제작되며 내부의 260x180 mm² 창을 가지는 340x160 mm² 크기의 직사각형이다. 코어의 단면적은 8x8 cm²이다. PT의 일차 코일은 16 권선수로 이루어지고, 2차 코일은 160 권선수로 이루어진다. PT는 PT 탱크의 유전체 덮개에 매달리는 유전체 지지대 위에서 탱크 내부에 고정된다.

PVG-300와 PT의 시간 스위칭 온 제어는 점화 펄스 발생기(IPG)에 의해 이루어진다. PVT-300과 PT의 시간 스위칭 온은 서로 상대적으로 이동될 수 있다. 본 발명의 실험에서, PVG-300은 PT 앞의 고전압 펄스에서 스위치 온되었다.

고전압 펄스 측정을 위해, 낮은 인덕턴스의 저항기들로 제작된 분압기들(VD)이 사용된다. PVG의 펄스를 측정하기 위하여, n=1333의 분할계수(도 7)를 가지는 VD가 사용되었다. PT 펄스의 측정을 위해 n=10,000을 가지는 VD가 사용되었다.

시스템 내의 전자빔 전류들을 측정하기 위하여, 특별히 설계된 자기-유도 센서들(로고브스키(Rogowsky) 코일들)이 사용되었다. 로고브스키 코일(도 6)은 S=1 cm²의 단면적과 R=5 cm의 반지름을 가지는 유전체 고리 위의 도체로 권선된다. 코일의 권선수는, L/R≥10t_펄스, 여기서 L은 로고브스키 코일의 인덕턴스; R은 (저항기와 정전용량 브리지로 측정된)로고브스키 코일의 능동 저항, t_펄스는 펄스 측정 기간인 조건으로 정의되었다. 로고브스키 코일의 민감도(sensitivity)는 로고브스키 코일의 축에서 도체 내의 특별한 발생기의 방전에 의해 실험적으로 결정되었으며 약 0.025 V/A이었다. 이외에, 전자빔에 대하여, 낮은 인덕턴스 저항기들로 제작되며 RO-2 시스템의 캐소드 회로에 삽입된 전류 분류기가 사용되었다.

< 측정 결과, 검토 >

측정의 제1단계에서, PVG-300의 매개변수들을 결정할 필요가 있었다. 이를 위하여, PVG의 출력은 PVG의 접지된 프레임과 연결, 즉 단락 회로 모드가 만들어졌고 VD의 전압 펄스는 오실로그래프 입구로 공급되었다. 오실로그램들은 (필름의 해상도가 디지털 카메라보다 높다는 것을 염두에 두고) 감광필름 위에서 촬영되었다. 이러한 오실로그램들에 따라서, T가 펄스 발진 주기이고 C_shock은 "충격" 정전용량일 때

,

의 PVG 매개변수들이 결정된다. 고유 PVG 정전용량은 L≒9·10^-8이었고 저항값은 Z_w=30 옴이었다. PVG 출구에서의 펄스는 ~40 ns의 기간을 가지는 단극이었고 20 ns로 추정되었다.

도 8에서, PVG 출구의 전압 펄스(VD₁(상단))와 PVG 회로와 로고브스키 코일의 R)-2 시스템의 전류 펄스(중간) 오실로그램들이 제시된다. 아랫 것은 모두 500 ns동안 스캔한 f=50 MHz의 고주파 발생기의 표시이다. 전압 펄스는 RO-2 시스템에서 표류관에서 사인곡선을 형성한다. 사인 곡선의 1/2 주기의 기간은 t_펄스=40 ns이다. 전압 오실로그램에서 음의 전조 펄스는 PR가 동축선(도 5에 도시된 케이블)의 일부를 경유하여 R0-2 표류관에 연결된다는 사실로 설명되고 이러한 서지(surge)는 초기에 선의 충전이 일어난다는 것을 보여준다. 첫 번째 양의 반파(half-wave)의 진폭은 U₀≒120 kV이다. 전류 펄스(도 8의 중간의 오실로그램)는 로고브스키 코일로 측정되었고 그 값은 첫 번째 반파에서 I₀=250/0.025 A=10 kA이었다. 그래서, 처리의 초기 단계에서 R0-2 시스템 내의 전류는 PVG에 의해 공급되고 I_lim=U₀/Z_B=3·10⁵/3·10¹A=10⁴A로 정해지는 한계전류값을 넘지 않는다. 여기에서, U₀는 PVG의 출력 전압이다. 그러나, 계산된 PVG 전류(I₀)가 20 ns 기간을 가지는 1.6 kA임을 염두에 둘 필요가 있다. 기간과 펄스 진폭들은 증가하고 있고 이는 AB에서의 가속도와 CD에서의 전자들의 제동으로 설명된다.

두 번째 반파에서, 전류 진폭은 20 kA까지 증가되고 PT 영향(contribution)에 의해 결정되는데, PVG와 결합되는 RO-2 시스템 내의 공진 축적 때문이다. 전압과 전류 펄스의 포락선에서의 관측된 발진들은 훨씬 더 높은 주파수의 것이고 스스로에게 RO-2 시스템 자체에 의해 발생된 주파수를 부여한다.

PVG 출구와 탐침의 펄스 기간은 계산된 것(PVG-20 ns)에 비하여 두 배이었다. 공진선은 PVG와 RO-2 요소들(도 9)로 형성되어 공진 주파수들은 6 내지 10 MHz이 된다. 저주파 발진들은 고주파 발진에 의해 변조된다. 전체적인 구조는 도 10에 도시된 것과 같이 제시될 수 있다. PVG는 에너지원(e)은 펄스, 주파수나 직류 그리고 전압 중 하나가 될 수 있다.

공진 구조에서, 공진은 낮고 높은 주파수에서의 공진이 활성화된다. 고주파는 RO-에서 활성화된다. 저주파와 고주파에서의 발진의 활성화는 RO-2에서 OX 축(도 3)을 따라 중심 수평면(발진기 진동)으로 방향이 정해지는 전류 루프에서 폐쇄된다. 전류 루프에서, 전자들과 자기파들은 관련된다. 교차하는 장(fields)에서의 입자들과 파동들은 스스로를 에너지 변환의 통합된 전자기 메커니즘에 놓는다고 생각할 수 있다. 변환들은 -φ나 +φ의 위상각을 가질 수 있다. 포인팅 벡터(pointing vector)에 따른 에너지 운동은 방향을 바꾼다. 본 발명의 경우, -φ 포인팅 벡터의 방향은 변하지 않는다. PVG 전류 진폭이 I_m=2kA, U_m=300kV, t=40nc이면(도 10), 옴의 법칙에 따라 다음의 수학식이 된다.

R _eff →0을 고려하면 다음과 같이 된다.

수학식 11을 수학식 10에 대입하면, L _eff = 2,5·10⁶ Hn를 얻는다. 전류 루프의 공진 주파수는 오실로그램에서의 측정된 값들(도 8)에 가까운

≒6.14·10⁶Hz이다. RO-2 시스템의 공진 주파수에서의 고주파 발진의 활성화는 계산된 6.14·10⁶Hz에 가까운 저주파에서의 공진 발진의 주 고조파의 진폭과 기간을 증가시키게 한다. 주 고조파의 진폭은 1.6 kA의 PVG(20 ns)에 대하여 계산된 것과 비교하여 I_cut≥20 kA(40 ns)까지 성장한다. 간극들(AB와 CD)에서의 진폭과 기간에 의한 탐침들(7)의 전압 펄스의 주 고조파(도 6)는 PVG 회로와 RO-2시스템에서의 오실로그램(도 8의 중간)-전류의 것들에 가깝다. 탐침들의 펄스들은 주 고조파의 펄스들과 결합되는 전류 루프 회로에서의 RO-2 체적 내의 전기역학을 나타낸다. 탐침 펄스들의 형태는 RO-2 발진의 폐쇄된 시스템 내의 에너지 운동 방향의 준영구적인 상태로 설명될 수 있다. RO-2 시스템 내의 자기장과 전류는 폐쇄되고 포인팅 벡터가 에너지 운동 방향을 바꾸지 않는 원형 극성화를 가지는 자기파로 제시될 수 있다. CD 간극 내의 전자들이 순간의 음의 반파에서, 전류는 자기장으로 변환된다. 이는, 직류 에너지 변환의 매개변수 회로에서의 전자기장에서의 입자들의 운동의 이론적인 관점에서 보인 이론적인 모델과 초기에 출판된 성과들에 따른 것이다. 따라서, 전류 진폭은 성장하고 다발을 중심으로 자기장의 세기(H)는 증가한다. 전자 다발 운동의 시작과 상대적인 반대 방향에서 운동하는 동안 AB에서도 마찬가지이다. 그러면, 운동 방향은 부호를 반대로 바꾸지만 에너지 운동은 그 방향을 바꾸지 않는다. 따라서, 전류와 자기장의 상태는 RO-2에서 1.6 kA(PVG)에서 20 kA까지의 전류 진폭 성장과 함께 지속되었다. 애노드의 전자들이 이온이 나타나게 한다고 가정하면, 전류의 물리적 모습(상황)은 양이온들이 동일한 방향의 전류 루프 내의 전류를 유지하기 때문에 변하지 않는다.

여기에서, 본 발명의 출원인은 진공 상태에서 전자들의 발진기 운동에서의 전류 진폭의 축적 구조를 고려하였다(도 3). 전류 성장을 더 증가시키기 위하여, 자기파에서의 전자-이온 전류를 고려하고 첫 번째 선택과 반대로, 원주를 따라 발진기-회전 모드에서 회전하는 전류 루프를 고려한다면(도 4), 2π 마다 주기적 주파수에서 전력(power)를 증가시키게 한다. 전자들과 이온들을 가지고 공기 중에 전류 루프를 형성하면 연속적인 영역에서 필수적으로 전력 증가를 허용하고 이러한 것은 유사체에는 없다.

< MVD의 실험과 측정 >

교차하는 장들의 대기 중의 중심 수평면에서의 MVD의 형성을 설명한다. 실험적 측정은 도 11의 설계로 측정되었다. RO-2 구성과 비교하면, MVD 구성에서의 전류 루프(I ₁)는 구동 자기장과 영구자석(8)에 의한 장에서 회전한다. 전류 루프(I ₁)는 애노드와 캐소드 사이의 8kV의 정전기장 내에서 형성된다. 전류 루프의 궤적은 전자들, 이온들, 그리고 원형 극성을 가지는 자기파들에 의해 형성된다. 자기파들과 공기 입자들 사이의 전자기 발진은 약 200Hz의 주기 주파수에서 이동하는 자기장에서 변조된 공기 입자들의 공진 주파수에서 먼저 발생된다. RLC 회로의 주파수를 계산하면 6 내지 10 MHz의 범위 내에 있을 수 있다. 도 11에 도시된 공진 RLC 회전의 전기 스킴은 펄스 전원 공급장치가 없기 때문에 RO-2의 구조(도 10)와 분리된다. 300 kV의 PVG 대신에, 도 11의 8 kV, 2 kW의 직류원이 있다. RLC 회로의 L _eff (3)은 절연된 수냉식 보빈에 꼬아놓은 솔레노이드 자석의 권선이다. RLC 회로의 권선은 비자기 반응실에 놓이고 비자성강으로 제작된 공간 안에 위치된다. 실험에서는 다른 직경들(Φ=24 내지60 mm)을 가지는 제거 가능한 챔버들이 사용되었다.

권선 내의 자기장은 전류 루프(I ₁)(전류 루프와 연속적으로 연결되는)와 직류(I ₂)의 자체 전원공급장치(8)에서 공급되는 전류에 의해 생성된다. 두 개의 권선이 있는데, 그 중 하나는 RLC 회로의 L _eff (3)이고 다른 하나는 반응기 중심의 MVD 구속을 위한 정전자기장의 권선이다. 오실로그램들은 오실로그래프(7)의 디지털 카메라로 읽었다.

전류 루프의 전자들과 이온들을 가지는 모든 전자기적 변환들은 반응기(4) 내에서 이루어진다. 정전자기장, 전기장, 그리고 전자기장은 반응기 공간 내에서 애노드와 캐소드 사이에서 퍼진다. 작업 공정에서, 공간 안에 덮인 애노드와 캐소드가 결합된 공기는 전자와 이온의 공급원이다. 짧은 시간 애노드-캐소드가 연결되는 동안, 공간 공진 전자기 자동 발진은 이론적인 모델에 따라 RO-2와 유사하게 유도된다. RO-2에서, 전류 루프는 AB, BC, 그리고 CD 간극에서 OX 축을 따라 배치된다. 구조에서, 상호작용 영역은 애노드-캐소드 공간이다. 정시에 시간을 다투어 선회하는 동안, 간극의 수는 2p 체적 내의 전류 루프 회전의 주기적인 주파수에 따라 증가된다. 캐소드에서 애노드로 전자가 움직이면 애노드에서 캐소드로의 이온의 운동은 전류이며 파동의 궤적이고 입자들의 상호작용이다. 정전기장과 파동의 장 내에서 캐소드와 애노드 사이에서 가속된 전자들과 이온화된 입자들은 고주파 전류 루프를 형성한다. 전류 루프의 사진(디지털 카메라로 촬영)은 도 12에 8 kV의 전압에서 0.8 테슬라의 자기장에서 직경 22 mm의 반응기 안에서 볼 수 있으며, 이 때 "전류 성장"의 5개의 평행한 공진 궤적들이 관측되었다. RLC 회로의 전류 루프 내의 전류와 자기 권선은 200 Hz의 주파수에서 이동하는 자기파들을 형성한다. 회전 주파수는 자기장의 세기(H)가 증가함에 따라 증가된다.

도 13의 사진에서는 다중 모드의 자기파 패키지가 보이며 이온화된 궤적들 내에서 6개의 평행한 회전 자기파들을 볼 수 있다. 이것들은 공진 상태에 있는 것으로 설명될 수 있다. 전류 루프의 사진(도 12)에서 평행한 회전파들의 유사한 성질을 볼 수 있는데, 공진 활성화는 도 13의 사진처럼 평행한 고주파에서 관측된다. RO-2 구성에서, 공진 활성화가 고주파에서의 낮은 진폭들과 저주파(6 내지 10MHz)에서의 더 많은 높은 진폭들과 함께 관측된다. 공진 활성화들의 동일한 차이는 RO-2에서의 공급 전압(300 kV)과 MVD 구성에서의 공급 전압(8 kV)에 좌우되는 다른 개수의 φ 각도가 설명될 수 있다. 각도(±φ)는 기동기(2)(도 11)에 의해 작동(안정)된다. 오실로그램에서, 도 14는 RO-2의 RLC 회로의 사인 곡선에서와 같이 보이는 전류 루프의 RLC 회로 내의 감소하는 사인 곡선을 도시한다. 수평축의 스케일은 0.1 ms/sm이고 수직축은 0.5 V/sm이다. 전류의 진폭 측정은 R_sh=0.3 W(도 11의 스킴 참조)으로 실시되었다. 전류 진폭은 양의 발진 주기에서 1.7kA에 이른다. 처음 앞의 펄스의 경사는 약 2 mcs이고, 발진 주기의 기간 동안의 기본은 T=0.14 ms이고, 따라서 발진 주파수는 f _r =7 kHz이다. 따라서, RLC 회로의 L _eff 와 C _eff 는 18.5·10^-6Hn와 26.8·10^-6F이다. 발진의 전체 기간에서의 약한 사인 곡선은 0.5 mcs에서 반복된다. 부하(R_l)에서의 소비된 전력에 대한 방출된 전력(P_ev)의 비는 390배(공진 에너지 압축)이다.

사인 곡선 펄스들의 매개변수 계산은 측정하는 동안 특별히 구한 데이터와 일치한다. 도 14의 오실로그램에서는 초기 정전압의 크기(8 kV)와 작동 단계에서의 크기(4 kV)가 점선으로 도시되었다. C _eff (4 kV)는 주기 주파수(200 Hz)에서 펄스 변조와 함께 약 7 kHz의 주파수에서 전류(1.75 kA)의 연속적인 강화와 구속에서 계속적으로 유지된다. 전류 루프의 체적에서의 방출된 전력(P_ev=0.9 MW)은 손실 간주 없이 긴 시간 동안 구속된다.

그래서, 이론적인 모델에서, RO-2와 MVD 구성들에서 공진 발생, 390배의 전류 강화, 그리고 전원 공급장치로부터 약 2 kW의 전력 소비에서 0.9 MW의 전력을 가지는 장시간 자기-전기-관성 구속이 보이었다. 힘전류와 자기장은 유용한 요소들, 나노분말, 그리고 다른 분야에서의 생산과 분리를 위한 에너지, 야금, 광산에 사용될 수 있다. (MVD 실험 시 폭발성이 높기 때문에 MVD 실험을 반복하고 싶다면 힘전기회로(force electric circuits)의 보호장치를 준비할 필요가 있다.)

< MVD의 자기 소용돌이 장의 예 >

주장치-넓은 스펙트럼의 초고주파 전자기장의 발생기는 자기 V 쌍극자(MVD)이며, 여기에서 이온화된 원료와 자기파들에 의해 전자-이온 전류 루프가 형성된다. 재료와의 전자기장의 상호작용 주파수(10⁵-10¹²Hz)는 원료의 공진 주파수에 의해 정의된다. 자기 쌍극자의 회전은 주기 주파수 RLC 회로와 원료에서 일어난다. 자기 쌍극자의 회전은 구동 자기장에 의해 주기 주파수(10¹-10⁶Hz)에서 일어난다. 원료 입자로의 에너지 전달은 원료 입자와 이동하는 자기파들의 결합된 자기운동의 상호 유도에 의해 일어난다.

제안 방법에 의한 광물의 결정 구조의 파괴 과정은 물질과의 전자기장의 상호작용에 기반한다. 이러한 과정은 복잡하며 여러 현상들을 포함한다. 이러한 과정의 절차를 고려해본다.

스테인리스 강으로 제작된 빈 튜브 형태의 작업 챔버에는 원료(먼저 세척되어 말린다)가 실린다. 챔버 내에서, 두 전극들 사이에서 정전기장이 생성된다. 전극들 중 하나(캐소드)는 챔버 벽으로서도 기능하는 튜브이고 다른 하나(애노드)는 긴 튜브의 축이다. 정전기장은 전기장의 세기(E)의 분포의 중심 대칭적이거나 축 대칭적인 구조를 가진다.

정전기장(E)은 챔버 공간 내의 광물과 상호 작용하여 극성화와 이온화를 일으킨다. 재료(SiO₂)가 유전체이므로, 정전기장에 의해 초기에 재료에 일어나는 것은 극성화되고 가열되는 것이다. 첫 번째 작용은 전기장에 의해 고전압(1 내지 100 kV)에서 극성화되고 50 내지 500℃ 까지 가열되는 것이다. 유전체의 와해전압과 같은 충분한 전위차에서 와해가 발생되는데 아크와 유사한 물질와 가스 내의 방전이다. 지름방향 장(field)의 최대 에너지가 챔버의 중심에 가까울 때, 방전 채널에서 물질이 이온화되는 상태와 같은 중심에서, 전자-이온 전류 루프가 형성된다. 이 루프에는 두 가지 형태의 하전 입자들이 있는데, 가벼운 것은 음으로 하전된 전자들이고 더 무거운 것은 이온들이며, 궤적에 따라 모두 양으로 하전되거나 음으로 하전될 수 있다(도 12, 13).

전자들과 이온들의 방사의 온도와 방사 주파수는 매우 다르며, 전자의 온도와 방사 주파수는 이온의 온도와 방사 주파수에 비하여 높다. 정전기장에서 두 개의 안티노드(anti-nodes)가 시각적으로 관측되며, 이때 다른 색상을 가지는 반대극의 하전 입자들의 플럭스들이 바로 형성되는데, 애노드나 양극으로 향하는 음극으로 하전된 입자들을 당기는 플럭스는 녹색-파랑-보라 빛으로 빛나고, 캐소드나 음극으로 향하는 양극으로 하전된 입자들을 당기는 플럭스는 오렌지-빨강 색으로 빛난다. 색상은 하전된 전자들과 이온들의 고유 진동수로 설명되며, 훨씬 가벼운 입자로서의 전자들은 전자기 스펙트럼의 가시적인 부분을 포함하는 더 높은 고유 진동수를 가진다. 점들은 전류 루프를 나타내는 전자-이온 전류가 합쳐지는 지점들이다(도 12).

전류 루프는 고체 입자들(전자들과 이온들)과 파동들로 구성될 수 있다. 가시적인 방사가 형성되기 전에 소리 주파수에서의 방사가 형성된다는 것에 주의할 필요가 있다.

이 과정에서, 두 개의 반대 방향의 전기 전류들-전자들과 이온들의 전류나 하전 입자들과 자기파들로 구성되는-이 형성되고 그 값들은 수kA에 이를 수 있다. 전류 루프의 발생 과정은 MVD의 지역 내의 자기장과 전기장의 벡터의 방향의 체제를 구성하는 동안 활성화된다. 이온들과 전자들의 플럭스들은 고유 진동수와 자기파들의 다중 모드 변조와 함께 원료 입자들의 주파수에 의해 야기된 공진 주파수의 스펙트럼을 가지는 분포 매개변수들을 가지는 발진 회로를 형성한다. 다중 모드 변조와 자기 펌핑은 유사체에서는 없다. 질량 중심으로의 자기 에너지 압축의 체제로서의 캐소드에 애노드로 향하는 방향 정규화된 전류 방향도 유사체에는 없다. 양이온들과 음의 전자들은 다양한 주파수 범위의 폐쇄된 전류 루프의 두 개의 지류들을 형성한다. 전자들과 원료 입자들에 의해 형성된 전류 루프의 고주파 지류는 질량 중심에 있는 애노드에서(실험실 시스템) 경계(캐소드)로 파랑-보라 색으로 빛난다. 양이온들과 원료 입자들에 의해 형성된 전류 루프의 저주파 지류는 경계에서 질량 중심을 향하고 오렌지-빨강 색으로 빛난다. 이러한 관측들은 MVD 쌍극자가 우측으로 회전하고 형성하는 것을 확인하는 것이다. 질량 중심에는 캐소드나 애노드가 놓일 수 있다. 그리고 이로 인해, 유사체에는 없는, 각도(-φ)를 가지는 질량 중심으로의 에너지 압축이나 각도(+φ)를 가지는 질량 중심부터의 에너지 팽창이 예상된다(도 1).

이동하는 하전 입자들을 중심으로 자기장은 자성 시트(sheet)로 이동하는 하전 입자들을 둘러싸도록 형성된다. 전체 과정에서 그렇게 보이지만 입자와 구동 장(field)는 별도이다. 전류 루프 내의 자기장은 한 방향에서 주파수 변조와 에너지 운동이 번갈아 일어난다. 이동하는 자기장과 전류 루프는 전자기 상호작용과 관여되어 있다.

전류 루프는 솔레노이드 자기장과 전류 루프의 자기장의 상호 작용의 결과로서 주기 주파수로 회전한다. 솔레노이드 자기장은 직류에 의해 공급될 때 준정상(quasi-stationary)이다.

MVD 쌍극자의 형성은 피폭 재료의 입자들을 중심으로 회전하는 자기장에 의해 조절된다. 전류 형태의 자기 에너지는 전기 전원공급장치들로부터 공급된다(도 15). 재료들의 입자들의 성질과 그 자성 및 전기 전도도에 따라, 재료와의 상호작용 구조가 선택된다. SiO₂의 경우처럼 유전체라면, 피폭 장치는 두 개의 카스케이드(cascades)로 구성된다. 제1카스케이드에서, 극성화와 가열이 이루어지고 제2카스케이드에서 수소나 고체 환원제를 가지는 티타늄으로 실리콘의 가열과 환원이 이루어진다. 제1카스케이드에서, 전원 공급 전압은 1 내지 100kV의 범위에서 선택되고 SiO₂는 수소 환경에서 50 내지 500℃까지 가열되고, 제2카스케이드로 극성화되고 향하게 된다. 제2카스케이드에서, 수 천 암페아의 전류를 가지는 50 내지 300V에서 실리콘이나 다른 요소들의 전체 환원이 될 때까지 수소 대기(건조 분말)에서 700 내지 1200℃까지 MVD 영역에서 공진으로 가열된다. FeTiO₃의 환원 구조는 동일하며, 이때 두 개의 카스케이드 중 첫 번째 카스케이드에서 예열되고 두 번째 카스케이드에서 가열되며 고체 탄소 화합물의 환원제가 사용된다. 환원은 금속 철(α-Fe과 TiO₂)이 형성될 때까지 일어난다. 가스 환원제들(수소와 CO)도 사용될 수 있다. 유사한 체제들은 유사하지 않다.

도 16, 17, 18에는 회전하는 자기장이 도시된다. 120°에서 서로를 향하고 주기의 1/3(120°) 위상만큼 세 개의 사인파형태의 장들(fields)를 합함으로써 생산되며, 이때, 도 16은 회전하는 장을 형성하는 코일들(XA, YB, ZC)의 배치를, 도 17은 H_A, H_B, H_C의 시간 의존성을, 도 18은 장들(H_A, H_B, H_C)이 영(0)과 같을 때 t=0, t=T/3, t=2T/3의 시간에 장들을 합하는 벡터를 도시한다. 결과 벡터(H)는 일정하며 주기의 1/3만큼 원의 1/3까지 회전한다. 120°의 각도에서 서로 상대적으로 배치되는 세 개의 코일들(XA, YB, ZC)이 있다. 이러한 코일들 각각을 통과하는 것은 세 개의 위상 전류를 형성하는 시스템의 전류들 중 하나이다. 이러한 코일들에서 자기장들이 형성되고 그 방향들은 화살표(H_A, H_B,H_C)와 함께 도 16에 도시되었다. 자기장들의 세기는 전류가 구성될 때 사인 곡선형태의 시간 의존성을 가진다. 그래서, 코일들 사이의 공간 내의 자기장은, 하나는 다른 것에 120°각도로 향하고 서로 120°만큼의 위상으로 편이되는, 세 개의 번갈아 발생하는 자기장들의 중접이다. 결과 자기장의 세기는 주어진 시간에서의 세 개의 구성 자기장의 벡터(기하학적) 합(H)(H=H_A+H_B+H_C)이다. 결과 자기장의 세기(H)는, 다른 사인곡선의 전류의 한 주기 동안 한 회전을 만드는 전자-이온 전류 루프를 따라 균일하게 회전한다. 이동하는 자기장이 유도 전자-이온 전류 루프를 통하여 충분히 강하게 결합되면 전류 루프의 제어와 회전이 달성된다. 전류 루프는 애노드와 캐소드 사이의 고리 형태의 궤적에 의해 폐쇄되는 회전하는 자기파들의 에너지에 의해 형성된다. 자기파들은, 전류와 전류 루프의 자기장에 수직하게 향하는 솔레노이드의 폐쇄된 자기장에 놓인다면, 전류 루프를 회전시키는 이동하는 자기장을 제공한다. 전자-이온 전류 루프의 전류와 직류로 공급되는 솔레노이드의 자기장과 전류 사이에 형성되는 이동하는 자기장을 사용할 수 있고 이러한 MVD 생성의 선택은 도 19에 도시된다.

솔레노이드의 권선(2)은 0.1 내지 1T의 세기의 영구적인 자기장을 생성한다. 전류와 자기장들의 방향은 MVD 체제에서 형성하는 작용이다. 이러한 체제들은 유사하지 않다. 전자 플럭스의 방향은 전극(1)에서 전극(6)으로 향하고 이온 플럭스의 방향은 전자 플럭스의 것과 반대, 즉 전극(6)에서 전극(1)으로 가는 방향이다. 플럭스들은 타원, 지오이드, 또는 원반에 가까운 형태를 가지는 전류 루프 안에서 폐쇄된다. 여기에서, I_ion은 이온 전류, I_e는 전자 전류, I_n은 전류 루프의 전류, I_s는 솔레노이드의 전류, H_n은 전류 루프의 자기장, H_s는 솔레노이드의 자기장, H_ns는 전류 루프의 이동하는 자기장이다. 결과 자기장(H_ns)은 전류 루프와 함께 균일하게 회전한다. 전류 루프와 솔레노이드의 자기장 사이의 상호 유도 때문에, 전류 루프의 반시계 방향 회전 또는 솔레노이드 권선의 공급된 전압의 극성에 따라 시계방향의 회전을 발생시키는 전류 루프의 이동하는 자기장이 시작된다. 회전 속도는 솔레노이드의 자기장 세기에 비례한다.

주요 전기 블록(MVD 전원 공급장치)는 도 15에 도시된다. 이는 여러 개의 가속 등급으로 분할되는데, 1등급(R₁L₁C₁) 내지 쌍극자 회로들의 외부에 있는(외측의 초기 프레임) n번째 등급(R_nL_nC_n)이다. 각 등급에는 부하인 능동 저항들(R), 자기 에너지의 축적기가 되는 인덕턴스(L), 그리고 전기 에너지의 축적기가 되는 커패시터(C)가 있다. MVD는 내부 발진 회로(내부 관성 프레임), 입자들의 클러스터(재료)와 유도적으로 결합된다. 마이크로파 발진은, 솔레노이드의 영구적인 자기장을 생성하는 솔레노이드의 인덕턴스(L_S)와 유도적으로 결합되는 RLC 매개변수들을 가지는 MVD 회로에서 발생된다. 가속 등급들은 자기 또는 전기 에너지를 증가시키고 전자기파들 내에서 전기장들과 자기장들 사이의 관계를 설정한다. 이러한 관계는, 폐쇄된 일 방향 전류(I)가 단 방향(single direction)인 가속 등급 내의 전압에 의해 설정된다. RLC 등급들은 결과적으로 많은 양의 전류와 함께 마이크로파 에너지를 형성하고 중단하거나 일시적으로 중지하는 일 없이 등급에서 이 에너지를 연속적으로 축적하도록 연결된다. MVD를 경유하여 외부 관성계에서 내부 관성계로의 에너지 전달이 있다. 각도(+φ 내지 -φ)를 변경시킴으로서 일어나는 이러한 에너지 움직임은 자기 또는 전기 에너지를 축적하게 하고 이는 본 발명의 특징이다.

도 8에는 폐쇄된 전류 및 자기장의 오실로그램이 도시된다. 도시된 바와 같이, MVD의 외부 회로에서의 전류와 자기장의 시간 성장은 ~ 1 mcsec이다. 이러한 과정은 MVD 형성을 개시한다. 하부 시간축에서의 역전류(I')의 감쇠된 발진들은 주기 주파수에서 매 주기마다 반복된다. 캐소드 표면을 워밍업할 때, 구조의 작동은 전자 방출이 MVD 체적 내에서 증가하기 때문에 안정된다. 전류(I)와 자기장(H)의 증가는 빠른 과정(에너지 펌핑)인 반면 자기장의 구속은 느린 것(80 msec)이다. 약화된 에너지 펌핑은 시간상으로 다음의 주기의 초기에 평행하게 일어난다. 이러한 체제는 유사하지 않다. MVD의 존재는 전원 공급 유닛과 중단 없이 등급을 축적하는 각 등급의 커패시터에 축적되는 정전기 에너지에 의해 다시 시작된다. 시간축들(t와 t'), 유전체, 자기 에너지들은 원 위에서 폐쇄되고 -∞에서 +∞까지 관성계들 내에서 임시적인 평균시간을 가지지 않으며, 이는 제안된 발명의 신규함이고 특징이다. 이는 발진 회로 내의 에너지비(E=CU²/2)와 파동 에너지(E=nhν)에서 작업 체제에 의해 도달된다.

MVD의 형성은 여러 RLC 발진 회로들(도 15)에서의 관계(E<<H 또는 H<<E)에 따라 이루어진다. 관계(H<<E)는 MVD의 자동 카스케이드 내의 전원 공급장치의 고전압에서 달성된다. 이러한 관계들은 처리된 재료의 자기 전도도와 전기 전도도에 따라 선택된다. 유전체(SiO₂)라면, 전압은 1kV 내지 100kV까지로 높다. 전압은 MVD의 공통 전원 공급 전압은 물론 일 등급에서 선택된다. 최적의 상태에서 도 15 구조에서 둘 또는 그 이상의 등급들이 있다. 등급들의 RLC 발진 회로들은 10⁶내지 10¹²Hz의 주파수에서 MVD의 작동을 제공한다. 전류 루프에서 전자 부분의 주파수는 10¹²Hz 내지 그 이상을 달성할 수 있고 이온 부분의 주파수는 10^6-7Hz를 달성할 수 있다. 등급들의 전원 공급 장치의 전류 펄스들은 11장에서 설명되는 방법에 의해 생산된다. 본 출원에서 가리키는 모든 주파수들, 회로들 내의 전기장(|E|)과 자기장(|H|)의 관계들은 신규한 것이며 제안된 발명의 특징들은 필드 벡터들의 방향과 전압과 전류의 매개변수들에 의해 설정된다.

< MVD 회로 형성의 다이오드를 단락하는 동안 발진 회로의 인덕턴스에서의 주어진 형태의 전류 펄스들의 생성 >

도 21의 전기 설계에서의 과정들을 고려하고, 위상각(φ)에 따라 단락된 인덕턴스를 가지는 회로에서 충전된 커패시터들의 순차적인 연결에 의한 임의의 형태의 전류 펄스들을 형성하는 방법을 설명한다. 여기에서 대표적인 계산법이 RLC 선택을 위해 사용되었다.

커패시터(C)의 대응하는 충전 극성에서, 인덕턴스(L)와 커패시터(C)는 전류(I_L)가 최대값이 도달할 때까지 정규 발진 회로의 요소들이다. 최대 방전 전류(I_C)에 도달하는 순간부터, 회로 작동에는 내부 직류 저항(R)(다이오드를 통과하는 전류(I_R))을 가지는 다이오드가 참여한다. 회로에서의 과정들은 키르히호프 방정식들로 설명된다(당연히 그 전압을 고려하여 전류를 설명한다).

t=0의 순간의 초기 조건들은 다음과 같다.

와 D<0인 경우(감쇠를 가지는 사인 곡선) 경우 시스템(12)의 해들은 비주기적(쌍곡선 함수의 형태)가 된다.

더욱이, 비주기적인 해가 고려되었다.

여기에서,

는 회로의 파동 저항이고, 전류들은

이고, 여기에서

는 발진회로의 고유진동수이고,

는 감쇠 상수이며,

이다. 비주기성이 큰 조건에서,

이다.

해들(15)은 대략 다음과 같이 표현된다.

작은 ωt(작은 ωt는 대략적인 동일성(sh(ωt-φ)=-(1/2)exp(φ-ωt))이 일어난다는 것을 의미한다)에 대하여,

를 얻는데, 여기에서

이 고려되었다.

큰 ωt에 대하여, 수학식 19를 얻는다.

수학식 18과 19에 따라서, 커패시터는 실체 재충전되지 않는데(I₀ ·exp[-(δ+ω)t])에 따른 급격한 전류(I_C)의 강하), 전체 전이 과정 동안 대략 수학식 20이 일어날 수 있다.

이러한 근사치가 더 유효할수록 비동일성(16)은 더 좋아진다. 100 kA의 전류와 배터리에 축적된 에너지(10⁴J)로 솔레노이드를 단락시킴으로써 실험적으로 확인된 전류(I_R, I_C, I_L)의 임시적인 변화는 도 23에 도시된다.

순차적으로 방전하고 충전된 커패시터(C_k)의 회로와의 동시 연결을 단절(C_k-1)함으로 (유전체의 피폭에 대한) dE/dt, di/dt의 높은 값들(도 22)을 얻기 위해서는, 임의의 형상의 전면을 가지는 전류 펄스 형성(φ(t))에 이를 수 있다(도 24).

t_k에서의 커패시터(C_k)가 완전 방전하는 동안 최대 전류는 φ(t_k)와 정확하게 같을 필요가 있다. 초기 조건들(t=0, I _L = I ₁₀, q ₀=CU ₀, 여기에서 q₀, U₀는 커패시터의 초기 충전 및 전압)을 가지는 발진 회로에서의 이러한 전류 발진의 문제에 의해 야기된 것은 다음의 해를 가진다.

완전히 방전된 커패시터의 연결을 끊은 후 커패시터(C_k) 상의 전류와 전압에 대한 수학식은 반복 관계의 형태로 쓸 수 있다.

각도(φ_k)는 함수(φ(t))와 I_k _{-1, 0}/cosω₀(t-t_k _-1)의 교차되는 임시 좌표인 t_k에 의해 생생하게 발견되며 이는 또한 신규적이며 본 발명의 특징(곡선이 점선으로 도시됨)이다. 교차점에서의 세로 좌표는 I_k0이다. 그리고 다이오드(D)는 커패시터들의 분리와 연결을 지연하는 동안 신뢰성 있는 회로 작동을 제공한다(도 21).

유사하게, 펄스의 평탄한 피크를 형성할 것을 제안할 수 있다. 이를 위하여, 주어진 전류 루프에 의해 정의된 시간 동안 인덕턴스를 다이오드에 단락시키도록 다음 최대 방전 전류에 도달한 후에 충전된 커패시터는 연결되는 것(이 때 방전된 커패시터는 연결되지 않는다)이 필요하다. 다음의 최대 전류는 이전 것과 동일해야 한다(도 25).

만일 연결된 커패시터들이 모두 같다면, 수학식 20과 21에 따라 전류 성장의 적분은 수학식 23이 맞다.

여기에서, U₂₀는 연결된 커패시터의 전압이다.

드룹(droop) 범위((t_k-t_k-1)=t₀)는 전류의 최대점으로부터 주어진 전류의 편차에 의해 쉽게 결정된다.

여기서

"안정기"(T)의 기간은 연결된 요소들의 수(n)에 의해 결정된다.

분명히, 방전된 커패시터들의 연결을 끊지 않고도 펄스의 평탄한 피크를 얻는 것이 가능하다. 연결된 커패시터들의 전하가 다른 커패시터들 사이에서 다시 분포된다고 가정하면, 커패시터들의 전류들과 초기 전압들을 수식들을 쓰는 것은 쉽다.

"안정기"의 기간과 연결된 요소들의 수(n)은 수학식 27에 의해 결합된다.

각도(φ)의 변화는 전기력과 자기력들의 관계식을 이루게 하는 관계식들(dE/dt, di/dt)에 대하여 상세하게 선택된다. MVD 자체의 카스케이드에서의 유전체들(부하(burden))이나 자기 전도 또는 전기 전도 부하들을 가지고 작동할 수 있도록 한다. RLC 회로에서의 인더턴스들은 >>100mHn의 값에 도달할 수 있다. 제2카스케이드에서, MVD는 E<<H의 관계식에 의해 자기 에너지로 작동한다. 전자기파들은 이러한 관계식에 의해 높은 값의 di/dt로 유도된다. 이러한 상호작용은 재료의 입자들, 전류 루프 내의 전자들과 이온들의 공진 주파수에서 빛의 속도로 일어난다. 이러한 효과는 소비된 전력의 dP/dt와 di/dt의 빠른 속도를 얻게 한다. 이는 전체 소모된 에너지를 낮추게 하고 산화-환원 반응들의 운동 에너지를 성장하게 한다. 이러한 특징은 종래기술에는 없으며 제안된 발명의 새로운 특징이다. 이러한 수단에 의한 전자기파들의 전기 및 자기 성분들의 분리 작동은 초기에 실현된다. 이는 전류 루프의 폐쇄된 자기 및 전기장, 전자기파들에서 달성된다. 폐쇄된 자기장들과 전류들 그리고 이것들의 재료와의 전류 루프 내에서의 상호 유도는 새로운 것이며 자체로서 마이크파장을 생성하는 새로운 필수적인 수단이다.

도 19에서, MVD 쌍극자를 형성하는 블록-구조는 재료의 입자들의 자기-관성 구속으로 도시되었으며, 여기에서 전류 루프(4) 내의 폐쇄된 상태의 자기파들의 벡터들의 방향을 볼 수 있다. 전자 전류(I_e)와 이온 전류(I_ion)들도 전류 루프 내에서 폐쇄되고 전극들(3, 5) 사이에서 타원형의 원 안에서 회전하며, 이로서 본 발명의 신규성과 특징이 된다. 전극들의 직경은 반응기의 크기(직경)을 한정한다.

솔레노이드의 자기장과 전류 루프의 자기장 및 전기장 사이의 상호 유도는, 폐쇄된 원을 따라 주기 주파수(10¹내지 10⁶ Hz)를 가지는 루프를 회전시키는, 이동하는 자기장을 생성한다. MVD 내의 전류들과 이동하는 자기장들(도 19와도 15)은 및

의 방향에서 형성되는데, 여기에서

는 n번째 등급의 RLC 회로 내의 폐쇄된 전류와 자기장이고,

는 솔레노이드의 폐쇄된 전류와 자기장이다. 등급 내의 RLC 회로들의 주파수들은 f₁(R₁L₁C₁) << f_n(R_nL_nC_n)의 관계식에 따라 선택된다. 수직에서 평행까지의 범위(각도(φ), "에너지 발진기를 회전시키는 모델(Model of rotating energy oscillator)" 참조) 내의 장들(fields)과 전류들의 방향들은 다음의 관계식들에 따라 일어난다.

여기에서, W _E 는 전기장의 에너지, W _M 는 자기장의 에너지,

는 전기장의 세기,

는 자기장의 세기이다. 장들(fields)과 전류들의 수직하고 평행한 방향들에 의해, 전자기장의 전기 및 자기 성분들의 비를 변화시키는 것이 가능하고, 이는 제안된 발명의 신규성과 필수적인 특징이 된다. 다중 카스케이드 구조, 극성화의 순차적이고 자체적인 작동, 가열, 온도의 증가는 유전체들과 초전체들과의 의도적으로 전자기 상호작용을 시행할 기회를 주며, 이에 따라 제안된 발명의 체제, 신규함, 그리고 특징이 된다. 이러한 체제들은 제안된 발명에서 실제 타당함이 밝혀지고 얻은 여러 신규성과 특징에 의해 통합된다.

< 전류 루프 형성을 위한 물리적 장치의 예 >

구동 자기장에서의 전류 루프의 두 가지 경우의 배치를 살펴본다.

1) 중심 수평면을 지나는 자기장은 공기중이나 피폭된 재료에서 전류 루프의 형태로 형성되며 이는 솔레노이드의 자기장과 전류 루프의 자기장에서의 상호작용의 결과로서의 주기 주파수로 회전한다. 솔레노이드의 자기장은 그 공급 전류가 직류이기 때문에 영구적이다(도 26).

전류 루프에서는 E<<H이다.

I ₁ 는 전자기파에 의해 형성되는 자체의 원환체를 나타내는 전류 루프에서의 하나의 방향의 폐쇄된 전류이다.

I ₂ 는 암페어-트위스트나 영구적으로 폐쇄된 자기장의 형태의 폐쇄된 전류이다.

I ₁ 은 재료와 공기 입자들로부터 전자들과 이온들의 공진 주파수들에 의해 변조된 전류의 공진 주기 주파수에서의 전자들과 이온들의 전류이다. I₁은 평행하게 연결된 애노드(A)와 캐소드(C)의 반대편에서 전원 공급장치를 가지는 자체의 발진 RLC 회로들을 나타내고, 이 때 주파수는 변조에 따라 변한다. 실험적인 좌표계에서 질량 중심에 조건부로 위치되는 것은 애노드이다. 캐소드도 질량 중심에 있을 수 있다(이는 피폭된 재료의 형태에 따라 선택된다). 이 경우, 전자의 온도는 중심이나 외측에 있을 것인데, 즉 온도 구배는 질량 중심으로부터 배향된다. 온도 구배의 방향이 질량 중심을 향해 선택된다면, (각도(φ)에 좌우되는) 에너지의 축적이 발생되고 따라서 결정 구조의 파괴와 위상 변형이 일어난다.

폐쇄된 전류들(I ₁ 와 I ₂ )의 상호작용에 의해 유도의 결과, 자기장들(H _i1 와 H _i2 )의 세기는 이동하는 자기장(F _tf )의 주기 주파수로 합해진다. 도 26에 도시된 벡터들에 따라서, 자기장의 운동 에너지는 질량 중심을 향한다. 전류(I ₂ )의 주기 주파수의 각 주기에서의 자기장의 세기(H _i1 )는 증가된다. 입자와 폐쇄된 전류 루프의 자기장 사이에서 전자기 상호작용이 성립되고, 여기에서 자기장 에너지는 포인팅 벡터(P)에 다라 이동된다. 전류 루프에서의 자기 에너지의 운동은 전류(I ₁ )의 원 위에서 폐쇄되고 전류(I ₂ )에 평행하다. 전류(I ₂ )는 캐소드 전도도의 경계에서 움직인다. 전도도 경계에는 솔레노이드의 전류들의 선회가 있고 이는 솔레노이드의 자기장의 F _i1 , F _i2 의 평균 기하학적 합과 전류 루프(H _i1 . H _i2 및 H _i1 )의 평균 기하학적 합으로 합해지고, 애노드-캐소드 공간 내에의 체적에서 평행하고 폐쇄된다.

2) 중심 수평선을 지나는 자기장은 3-위상 교류에서 철심을 가지는 코일들(도 16)에 의해서도 얻을 수 있다. 제1경우에 대하여 초기에 설명한 바와 같은 솔레노이드의 자기장 내의 이동하는 자기장을 얻는 것도 가능하다.

전류 루프에서는 E<<H 이다.

I는 주기 주파수에서 폐쇄되고 증가된다.

120°를 초과하는 가상의 원통 주변에 위치되는 50 Hz의 주파수를 가지는 3-위상 교류에 의해 공급되는 3개의 솔레노이드는 원통 벽(도 27)을 따라 애노드와 캐소드를 중심으로 전류 루프를 회전시키는 이동하는 자기장을 생성한다. 원통의 외표면은 이온의 수직한 궤적의 집합으로 형성되고 내표면은 전자들의 수직 궤적들의 집합으로 형성된다. 애노드와 캐소드에서, 이러한 궤적들은 결합된다. 캐소드에서도, 이온과과 전자 성분들의 결합이 일어난다. 도 26에 도시된 경우처럼, 에너지는 질량 중심을 중심으로 회전하고 포인팅 벡터는 이를 중심으로 폐쇄된다. 따라서, 재료의 입자의 공진 주파수에 의한 변조가 발생된다. 자기장과 전기장, 포인팅 벡터는 자기-전기-관성 구속에 의해 질량 중심을 중심으로 폐쇄되고 회전된다. 폐쇄된 자기장과 전기장의 체제와 포인팅 벡터와 질량 중심을 중심으로 한 그 회전은 신규적이며 본 발명의 필수적이고 구별되는 특징을 제공한다.

< 실리콘과 티타늄을 함유하는 원료의 구조적인 변환을 위한 방법과 장치의 실시를 위한 예 >

여기에서 얻은 제품의 계산, 체제 측정과 분석은 물론 실험적인 구성에서 구한 방법과 장치의 구현에 관한 몇 가지 데이터를 제공한다.

전자기 상호작용의 활성화 방법에 따라 장치에서의 실리콘 생산을 위해, 다음의 반응에 따라 미세하게 분산된 실리콘 분말(입자의 크기는 1 mcm보다 작다)을 얻음으로써 실리콘 환원의 여러 가지 선택사항들을 사용하는 것이 가능하다.

[반응식]

방사 - 가열

SiO₂ + H₂↑ = SiO + H₂O↑ - Q

Ar↑

첫 번째 작업은: NaOH 촉매가 존재하면서 규암에서 미세하게 분산된(약 1 내지 100 mcm) 분말을 준비하는 단계이다.

MVD 장에서, SiO₂와 NaOH의 혼합물은 600 내지 1200 ℃까지 가열된다. 케이크 블록이 얻어지면, 용해되고, 분리되고, 세척되고, 분순물이 청소되고, 건조된 것은 미세하게 분산된 실리카 분말이다.

두 번째 작업은: 얻은 분말 실리카를 장치의 제1카스케이드에서 발생되는 전류 루프 속에서 수소 매체로 넣는 것이다. 아르곤이 첨가된 수소 매체 속의 작동 혼합 가스는 고전압을 가지는 체제 내의 제1카스케이스 내의 MVD 장(field)에서 피폭되어 원료를 극성화하고 50 내지 500℃까지 가열한다.

세 번째 작업은: 가열된 재료가 장치의 제1카스케이드에서 제2카스케이드로 공급되는 것이다. 제2카스케이드에서, 50 내지 300V의 강전류 체제에서 600 내지 1200℃까지의 공진 가열은 계속되고 최종적으로 실리콘 환원이 일어난다. 마찬가지로, 티타늄을 함유하는 재료에 대하여도 이루어지고 (공통 질량으로) 위상에서의 결정된다.

네 번째 작업은: 환원된 실리콘이 미세하게 분산된 형태로 분리되고 벌크 생성물로 녹이는 방법에 의해 세척 단계를 가속한다. 벌크 생산을 위해, 수소 매체에 있는 실리콘이 소정의 직경과 길이를 가지도록 벌크 형태로 용융된다.

실리콘의 환원은 다음의 반응식들에 따라 일어난다.

I. SiO₂ + H₂↑= SiO + H₂O↑

SiO+ H₂↑ = Si + H₂O↑

또는

방사 - 가열

SiO₂ + 2H₂↑ = SiO + 2H₂O↑

Ar↑ H₂↑

II.

방사 - 가열

SiO₂ + 2Cl₂↑ + 2H₂↑= SiCl₄ + 2H₂O↑

방사 - 가열

SiCl₄ + 2H₂↑ = Si + 4HCl↑

III.

방사 - 가열

SiH₄↑ → Si + 2H₂↑

H₂↑ Ar↑

티탄 철광(FeTiO₃)의 환원은 이산화 티탄늄(TiO₂)으로부터 금속의 α-Fe 금속의 티타늄이 석탄, 코크스 같은 고체 환원제, 또는 H₂ 가스, NaOH 촉매가 첨가된 CO, 그리고 아르곤이나 다음의 반응식에 따라 이러한 것들이 없이 환원될 때까지 이루어진다.

방사 - 가열

4FeTiO₃ + 2C + O₂↑ = Fe + Fe₃O₄ + 4TiO₂ + 2CO↑

방사 - 가열

4FeTiO₃ + 4C = Fe + Fe₃O₄ + 4Ti + 4CO₂↑

방사 - 가열

4FeTiO₃ + 2CO↑ + O₂↑ = Fe + Fe₃O₄ + 4TiO₂ + 2CO₂↑

방사 - 가열

4FeTiO₃ + 4H₂↑ = Fe + Fe₃O₄ + 4TiO₂ +4H₂↑

방사 - 가열

4FeTiO₃ + 8H₂↑ = Fe + Fe₃O₄ + 4Ti + 8H₂O↑

<FeTiO₃ 처리를 위한 이동 자기장 에서의 회전하는 전류 루프의 형성의 예>

350g의 충전물(부하)를 처리하는 동안에 매개변수를 실험적으로 측정하고 1톤의 FeTiO₃를 처리하기 위한 대략적인 에너지 계산

[실험 데이터]

충전물: FeTiO₃의 5분량(parts), 흑연(C)의 1분량

취한 부하(충전물)의 양: 350g, 체적-180ml

밀도: 티탄 철광-2.558 g/cm³

흑연-0.9426 g/cm³

충전물-2.04 g/cm³

반응식: FeTiO₃+ C = Fe + TiO₂+ CO

실험은 물리적인 상태에 다라 세 개의 단계로 구분되었다. 각 단계는 자체의 전원 공급장치를 가진다. 전압, 전류 그리고 에너지 소비 시간이 제시된다. 계산은 직류 전원 공급장치로부터 소비되는 전류에 대하여 행해진다.

전류의 매개변수들

	단계 1:	단계 2:	단계 3:
전압,V	U=25	U=25	U=26
전류, A	I=80	I=150	I=7.5
처리시간, s	t=90	t=180	t=1500

이동하는 자기장의 생성에 관한 에너지 소비(expenditure)는 고려 대상에 넣지 않았다.

충전물의 행정 부분의 길이는 L=22.5mm이다.

[에너지 소비량의 계산]

소비되는 에너지는 Q=U·I·t에 따라 계산되며 Q는 에너지(J), U는 전압(V), I는 전류(A), t는 시간(s)이다.

단계 1에서, 에너지는 25·80·90=180,000J이고,

단계 2에서, 에너지는 25·150·180=675,000J이고,

단계 3에서, 에너지는 26·7.5·1500=292,500J이다.

실험하는 동안의 전체 에너지 소비량은 180,000 + 675,000 + 292,500 = 1,147,500J이다.

W·h로 계산하면 1,147,500/3,600=318.75 W·h=0.31875 kW·h이다.

단계	전압 U, V	전류 I, A	시간 ㅅ, s	에너지 Q=U·I·t, J
1	25	80	90	180,000
2	25	150	180	675,000
3	26	7.5	1,500	292,500
총계				1,147,500J=0.31875kW·h

[질량과 충전 체적 단위 당 소비된 에너지의 계산]

충전 질량: m=350g, 체적: V=180 cm³

충전 질량 단위(1g) 당 소비된 에너지를 구하기 위하여, P=Q/m, P_충전=Q/m=318.75 W·h/350g=0.91W·h/g를 사용한다.

충전 체적 단위(1cm³) 당 소비된 에너지를 구하기 위하여, P=Q/V, P_체적=318.75 W·h/180cm³=1.77 W·h /cm³를 사용한다.

[전류 루프에서의 에너지 밀도]

전류 루프 내의 에너지 밀도(1)(작동 시간 동안의 평균 에너지 밀도)

전류 루프의 형태: 타원

타원의 체적: V=136.7cm³(도 28의 좌측도면)

체적 단위 당 전류 루프 내의 에너지 밀도 = Q/V = 1,147,500J/136.7cm³= 8,394.3J/cm³ 또는 2.332 W·h /cm³.

전류 루프 내의 에너지 밀도(2)

전류 루프의 형태: 구에 가까운 타원

(작동 시간 동안의 평균 에너지 밀도)

타원의 체적: V=111.712cm³(도 28의 우측도면)

체적 단위 당 전류 루프 내의 에너지 밀도= Q/V = 1,147,500J/111.712cm³= 10,271.95J/cm³ 또는 2.8533 W·h/cm³.

전류 루프 1과 2 내의 평균 에너지 밀도: (2.332+2.8533)/2W·h/cm³= 2.6 W·h/cm³

[충전 체적 당 소비된 에너지와 전류 루프 내에 분포된 평균 전력 사이의 차이]

P_{충전 체적}=1.77 W·h / cm³

P_평균=2.6W·h/cm³

에너지 밀도의 차이는 Y = P_평균-P_{충전 체적}= 2.6-1.77 = 0.83 W·h/cm³.

Y는 장치 요소들을 대류 가열하는 동안, 장치 벽으로부터의 열 복사, 그리고 반응에 사용되지 않은 에너지로서 에너지 손실로 결정된다. 이러한 매개변수를 약화시키는 것은 과정의 공기 기밀과 벽들의 단열(반사율)을 증가시킴으로써 가능하다.

P_{충전 체적}=1.77Wh/cm³=100%이면, Y=0.83·100/1.77=46% -손실.

따라서, 소비된 에너지의 54%가 반응에 사용되었다.

[시간 당 1000kg의 티탄 철광을 처리하는데 소비된 에너지의 계산]

충전 티탄 철광의 질량과 체적: 1000kg; 흑연-80kg; 총-1,080kg.

실험에서는, P_충전= Q/m = 318.75 W·h/350g = 0.91W·h/g이 측정되었다.

0.91W·h/g을 1,080,000에 곱함으로써, P_소비=0.91*1,080,000 = 982,800W·h/g=982.8kW·h/kg=0.982MW·h/ton을 얻는다.

3 단계 과정의 전체 시간은 1.5+3+25=29.5 min≒0.5h이다.

0.5h 동안 처리된 충전물의 체적은 540kg이다.

[시간 당 충전물 1,080kg의 생산하는 장치의 전류의 매개변수들]

시간 당 충전물 1,080kg의 처리를 위해 982.8kW·hour가 소요된다.

분해하기에 충분한 전압은 U_분해= U/L=25/22.5=1.11 V/mm이다.

채널 생성을 필요한 전압은 U_ch= U_분해xL=1.11x150=166.5V이다.

대략적으로, 세 개의 처리 단계 모두를 위한 더 높은 전압(U=250 V)을 사용한다.

실험의 각 단계에서의 질량 단위 당 소비된 에너지:

P_단계1=180,000J/350g=514J/g

P_단계2=675,000J/350g=1,28J/g

P_단계3=292,500J/350g=835J/g

어림수(반올림한 수)가 주어진다.

시간 당 1,080kg의 충전물 처리를 위한 장치의 단계 당 대략적인 에너지 소비량

단계 1: P₁=1,080,000g X 514J/g=555,120,000J

단계 2: P₂=1,080,000g X 1,928J/g=2,082,240,000J

단계 3: P₃=1,080,000g X 835J/g=901,800,000J

이로부터, I_단계=P_단계/U·t_단계(t_단계: 시간(초))에 따라서 전류(I)를 구할 수 있다.

단계 1: 90s 단계 1에 대하여 전류는 I_단계1= 555,120,000J/250V·90s= 24,672 A.

단계 2: 180s 단계 2에 대하여 전류는 I_단계2= 2,082,240,000J/250V·180s= 46,281 A.

단계 3: 1500s 단계 3에 대하여 전류는 I_단계3= 901,800,000J/250V·1500s= 2,404 A.

시간 당 1,080kg의 장치에서의 상대적인 전력, 전류 및 에너지 소비량

단계	전압 U, В	시간 t, s	상대적인 전력 P_방전= Q/350, J/g	전류 I_단계= P_단계/U·t_단계, А	질량(중량)에 상대적인 에너지 소비량 P = P_방전·1080kg, J
1	250	90	514	24,672	555,120,000
2	250	180	1,928	46,281	2,082,240,000
3	250	1,500	835	2,404	901,800,000

< MVD 내의 자기파들에서 처리되는 티탄 철광(FeTiO₃)의 분석 결과의 예 >

[시험예 1]

회절계(DRON2 사)(CoKα, l=1.79Å 검출기의 회전 속도(2°/min))를 이용하여 X레이 회전 분석에 의해 실시 가공된 티탄 철광의 두 개의 시료의 연구를 설명한다. 이러한 시료들은 자기 V 쌍극자에서 흑연을 가지는 티탄 철광의 피폭에 의해 생산되었고 철과 티타늄 산화물로의 분리는 10%의 H₂SO₄ 산에서 이루어졌다.

시료 1- 흑연을 사용하여 가공된 티탄 철광으로부터 얻은 자석 조각. 시료 1은 금속 철(α-Fe) ~ 40-45%(반사 적분 강도의 반정량적 추정), 흑연(우수한 것) ~ 45-50%, 큰 무정형 요소, 금홍석, 예추석, 총 5% 이하의 판 티탄석을 함유한다. 회절 패턴(도 29)의 도시된 부분에서, α-Fe와 흑연의 반사를 볼 수 있다. 손으로 쓴 입체각 값들(2Θ)은 금홍석, 예추석, α-Fe와 흑연의 결정화 단계들의 제1, 제2 등의 차수의 반사들에 해당한다. 무정형성이 높은 배경은 피폭하는 동안 결정화 단계의 상당한 파괴를 확인한다.

시료 2는 10%의 H₂SO₄에서 침출한 케이크에 의해 생산되었고, 용해되지 않은 침전물은 추출되었고 물에서 세척되었고, 철은 제거되었다. 시료 2는 95% 이상의 금홍석, 5%보다 적은 판 티탄석, 적은 양의 석영을 함유한다.

금홍석 선들(실제로는 회절 패턴(도 18)에서 금홍석 선들만 있다)은 전자기 피폭하는 동안 광물의 결정 격자에서 응력 형성에 의해 설명될 수 있는 표준과 비교되도록 배치된다.

[시험예 2]

가공된 티탄 철광의 시료들은 분석기를 가지는 전자 현미경(REhMA-10202)을 스캔하여 연구되었다.

첫 번째 영상(도 31(1))-초기 티탄 철광(FeTiO₃)

두 번째 영상(도 32(2))과 세 번째 영상(도 33(3))-다른 피폭 체제에서 접지되지 않고 가공되지 않은 티탄 철광.

초기 티탄 철광과 도 32(2)에 표시된 점들(3, 4)분석 데이터는 도 34(1, 2, 3)에 도시되었다.

초기 시료의 분광사진-도 34(1)

분광사진-전체 TiO₂(지점 3) 도 34(2)

분광사진-전체 α-Fe(지점 4) 도 34(3)

결과들과 분광사진 분석의 비교를 통하여, MVD의 자기파들에서 티탄 철광을 가공하는 동안 발생된 티탄 철광의 결정 구조의 파괴와 TiO₂와 α-Fe의 총합이 형성되었음을 알 수 있다.

시료 상의 평균에서: 티탄 철광의 결정 단계-6%를 넘지 않고, 입자의 크기는 0.2-0.4 mcm이고, 상대적으로 변하지 않은 상태(티타늄과 철 원자들 사이의 결합은 유지된다)에서, 94%는 티타늄과 철 화합물로 분리되었다.

[시험예 3]

흑연과 첨가된 촉매(NaOH)를 가지는 티탄 철광의 두 개의 시료들에 대한 연구는 분광계 Jeol JXA-8800R는 전자 탐침, 마이크로 분석기("Superprobe-98"), 마이크로존데(micro-sonde), 그리고 에너지-분산 증착 링크(ISIS)(OXFORD)를 포함하는 마이크로 분석 구성에서 이루어졌다. 분석은 에너지 분산 분광계- V=20kV, I=10A의 발사 조건, Fe, 티탄석 CaTi[SiO₄]O의 표준에서 이루어졌다.

결과를 보면, 흑연이 환원제로서 첨가될 때 티탄 철광의 파괴의 정도가 약하고, 흑연과 탄산수가 첨가될 때에는 파괴 정도가 강해짐을 확인할 수 있다.

흑연을 가지는 시료 1(도 35)-미세하게 분산된 먼지

흑연과 탄산수를 가지는 시료 2(도 36)-내용물이 다른 크거나 작은 조각들로

큰 조각(도 36)은 두 가지 형태의 덩어리로 구성된다. 즉,

-85-98%의 금속 철, 1-1.5%의 이온화된 철, 내부의 큰 조각(TiO₂와 C)을 함유하는 응고된 광물(α-Fe)(도 37)이 제공되고,

-86-93%의 응고된 TiO₂(도 38)이다.

응고 단계는 색상을 달리한다.

철은 더 강력한 형광성을 제공하고 철이 응고된 덩어리들은 사진에서 하얀색이다(도 36).

TiO₂ 응고된 덩어리는 회색을 가진다.

TiO₂의 농회색(2) 혼합물과 더 가벼운 요소들: Si, Ca, Al, Na, Mg, Mn, V, Cu.

대부분 검정(1)-C 입자

시료들의 분석은, MVD 처리된 티탄 철광이 이산화 티타늄과 85-95%의 범위에서 금속 철을 함유하는 α-Fe 덩어리들로 응고되는 철로 분해되었음을 알 수 있다. 약 1-1.5%의 부분적으로 산화된 철도 있다. 이산화 티타늄 덩어리에서 TiO₂의 함량은 85-93% 범위 내에 있다.

처리된 FeTiO₃는 금속 철과 TiO₂/Ti까지 전체적으로 환원되고 피폭된 시료로부터 철과 티타늄을 추출할 수 있다는 결론을 내릴 수 있다. 환원 시간은 300g의 티탄 철광에 대하여 몇 분이었다. 티탄 철광의 분해와 대류 가열(저항 가열)에 의한 흑연을 비교하면, 동일한 환원은 대류 가열에 의한 1200 ℃에서 8-10시간 이후이었다. 이렇게 비교함으로써, 산업에서 제안된 발명을 사용하는 것이 높은 효율과 경제적으로 이익임을 증명한다. 전체 에너지 소비는 2배 줄어들고 구성은 고생산성과 함께 콤팩트하다.

< 본 발명의 본질 >

본 발명의 본질은 전자기 발진의 활성화를 위한 자기파들의 회전을 획득하는(재료-자기 또는 자기-전기파), 에너지 펌핑의 방법에 있으며, 이는 에너지 운동 방향(포인팅 벡터)을 가지는 공간 내에서 폐쇄되는 자기장과 전기장들의 전류 매개변수들과 벡터들의 집합에 의해 달성된다. 제안된 발명에서 사용된 각도들(φ)을 가지는 분리된 전기 또는 자기 에너지는 광물 원료와의 전자기 상호작용의 새로운 방법의 특징이다. 공통적인 자기 운동을 가지는 고체 상태 입자들의 자기파에 의한 공진 활성화는 유전체 성질을 가지는 재료들에서 높은 효율의 위상 변환을 만들게 한다. 출원인은 유전체 성분들의 높은 함량을 가지는 재료들 내의 구조적인 변환들은, 전류 루프 내에서 폐쇄되는 하나의 방향의 전기 에너지 운동(정상파)에 관한 관계성에 따른 열 복사가 이루어질 때까지, 극성화, 이온화, 그리고 전기장 내에서의 가열에 의해 이루어진다고 주장하고자 한다.

언제든지 자기-전기-관성 구속과 이동하는 파동들 내의 전류 루프와의 유도 상호작용하는 동안, 재료 입자들의 공진 주파수에서 고체 상태 또는 가스 물질의 입자들과의 자기파들의 전자기 상호작용을 발생시키는 원리(방법)은 유사체가 없으며, 복잡한 결정 격자들을 가지는 고체, 건조하고 가스 상태의 재료들 내의 위상 변환과 함께 에너지 펌핑과 높은 온도를 획득하게 한다. 전자기 상호작용은 장(field)의 방향의 제한된 방향성을 가지는 이동하는 자기파들이나 전기파들 내에서 일어난다. 최초로 이동하는 파동 내에서 제2형태의 위상 전이(Fe₂O₃→Fe₃O₄)에 목표를 둔 공진 상호작용은 시작되고, 따라서 Fe와 Ti가 전체적으로 환원될 때까지 티탄 철광(FeTiO₃)의 결정 격자 내의 결합을 파괴하게 한다. 동일한 환원은 산업적인 사용을 위하여 다른 많은 금속들에서도 가능하다. 이동하는 장(field)은 벡터들의 방향과 힘의 평균 기하학의 매개변수들의 값들에 의해 만들어진다(발진-회전 모델 참조). 전자기 상호작용의 활성화의 통상의 형태는 실시된 많은 수의 실험과 계산에 의해 확인된다. 실험 구성은 1t/hour보다 높은 생산성과 티탄 철광에 대하여 더 높은 생산성을 가지는 대규모의 장비를 설계하기 위한 데이터를 구하게 해준다. 사업 계획의 계산으로 제안된 발명의 수익성과 경제적 권장성을 보이도록 이루어졌다.

낮은 함량의 유전체 성분들과 높은 함량의 자기 성분들을 가지는 재료 내에서의 구조적인 변환들은 에너지 운동(

)의 한 방향에서 전류 루프 내에서 폐쇄되는 이동하는 자기장(파동) 내에서의 자기파 운동과 관련하여 실시된다고 주장한다. 이러한 발명의 특징은 화학 반응과 비교하여 고효율과 경제적으로 저렴한 분해, 산화, 환원에 의한 다중 성분 재료들의 구조들을 변경할 수 있게 한다.

본 발명의 구성을 사용하면, 분해, 파괴, 분자 수준의 합성에 관한 반응들 이전에 알려진 행위가 가능하다. 시간 단위 당 반응을 유지하는 전기 에너지나 자기 에너지의 양을 조절할 수 있으므로, 처음에 SiO₂ 탄소, 수소로부터 실리콘을 환원하는 반응들은 가능하다. 기하학에 의해 배열된 공진 구조, 전류 루프 내에 에너지의 양은 생산을 위한 다른 단계들에서 재료를 달리하는 실리콘을 생산하게 할 수 있다. 높은 생산성을 가지는 가스를 함유하는 실리콘으로 가스 상으로 작업하는 것이 가능하고 반응들은 유동 속에서 구현될 수 있을 것이다. 청구된 반응들의 구현을 위해 공급되는 에너지의 양은 물에 의해 냉각되는 사용된 재료들의 온도 경도에 의해 한정되므로, 필수적인 장치 설계의 단순화가 가능하다. 장비는 콤팩트하고 생산은 유동 속에서 이루어진다.

출원인은 에너지 공진 축적 방법과 함께 다양한 단계의 광물 재료 처리에 있어서의 각도(φ)의 조절 방법을 청구하고, 따라서 광물들의 넓은 범위의 유전적 자기적 특성을 가지는 구조적 변환을 장치를 생성하게 한다. 각도(φ)는 실험적으로 또는 계산에 의해 다양한 재료에 대하여 선택될 수 있다. 자기 관성 구속에 의한 재료의 구조적 변환을 하는 동안 에너지를 축적하는 방법은 신규적이며 일련의 발명들 속에서 산업적으로 널리 사용될 수 있다. 예를 들면, 전기 에너지를 얻고 전송할 때, 광속보다 느린 속도를 발생하는 엔진 등에서 사용될 수 있다.

본 발명의 본질은 제안된 발명에서 상세하게 설명되었다. 발명의 상세한 설명에서, 많은 신규성들이 장비의 설계와 방법 구현에 적용할 수 있도록 제시되었다. 티탄 철광(FeTiO₃)에서 생성물을 얻은 결과들이 제시되었다. 분석 데이터, X 레이 구조 분석, 전자현미경 촬영, 및 본 방법과 마이크로파 장치 구현을 확인하는 다른 데이터가 실리콘과 티타튬 함유 원료에 대하여 제시되었다.

발명인에 의해 설명된 본 발명의 설명된 본질과 제안된 청구범위는 여러 번의 실험을 통하여 검증되고 확인되었다.

Claims

SiO₂와 FeTiO₃ 입자들의 자기파들과의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법에 있어서,
에너지 펌핑은 10⁵ 내지 10¹²Hz의 범위에 있는 공진 주파수에서 다중 모드 변조를 가지는 RLC 회로에서의 매개변수 공진으로 교차 장들(fields)에서 구현되고, 더욱이 10¹ 내지 10⁶Hz의 회전자 형태의 주기 주파수 범위의 전자-이온 전류 루프나 입자 소용돌이의 폐쇄된 체적 내의 원형이나 타원형 극성화를 가지는 이동하는 자기파와 전기파들 내에서 SiO₂이나 FeTiO₃원료들의 입자들의 회전하는 자기파들과 고정자 형태의 전기파들의 자기-전기-관성 구속과의 유도 상호작용하는 동안 구현되는 것을 특징으로 하는 SiO₂와 FeTiO₃입자와 자기파 사이의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법.
SiO₂와 FeTiO₃ 입자들의 자기파들과의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법에 있어서,
높은 함량의 유전체 성분과 낮은 함량의 자기 성분을 가지는 원료 내의 전자기 상호작용들이 아래의 관계에 따라 위상각(+φ)을 가지는 파동 속에서 일어나고,

낮은 함량의 유전체 성분과 높은 함량의 자기 성분을 가지는 원료 내의 전자기 상호작용들도 아래의 관계에 따라 위상각(-φ)을 가지는 파동 속에서 일어나고,

여기에서, W_E는 전기장의 에너지이고, W_M은 자기장의 에너지이며,
는 전기장의 세기이고,
는 자기장의 세기인 것을 특징으로 하는 SiO₂와 FeTiO₃입자와 자기파 사이의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법.
SiO₂와 FeTiO₃ 입자들의 자기파들과의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법에 있어서,
실리카(SiO₂) 또는 실리콘을 함유하는 가스로부터의 실리콘의 환원은 다음의 반응들에 따라서, 600 내지 1200℃에서 미세하게 분산된 분말이나 아르곤이 있거나 없는 상태로 수소 매체 내의 수소에 의해 일차적으로 포화된 실리콘 주괴를 구함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 SiO₂와 FeTiO₃입자와 자기파 사이의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법.
I. SiO₂+ H₂↑= SiO + H₂O↑
SiO+ H₂↑ = Si + H₂O↑
또는
방사-가열
SiO₂+ 2H₂↑= Si + 2H₂O↑ H₂↑, Ar↑
II. 방사-가열
SiO₂+ 2Cl₂↑ + 2H₂↑= SiCl₄ + 2H₂O↑
방사-가열
SiO₂+ 2H₂↑= Si + 4HCl↑
III. 방사-가열
SiH₄→ Si + 2H₂↑
H₂↑, Ar↑
SiO₂와 FeTiO₃ 입자들의 자기파들과의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법에 있어서,
티탄 철광(FeTiO₃)과 이산화 티타늄(TiO₂)으로부터의 금속 α-Fe의 환원은, 석탄, 코크스, 흑연 중 어느 하나를 선택하는 고체 환원제, 또는 아르곤 매체 내의 수소 및 일산화탄소 가스로 또는 아르곤이 없이, 또는 다음의 반응식에 따라, Fe₂O₃→Fe₃O₄의 위상 변환과 함께 전류 루프의 체적 내에서 금속 티타늄이 될 때까지 이루어지는 것을 특징으로 하는 SiO₂와 FeTiO₃입자와 자기파 사이의 전자기 상호작용을 발생시킴으로써 실리콘과 티타늄을 환원시키는 방법.
방사-가열
4FeTiO₃+ 2C + O₂↑= Fe + Fe₃O₄ + 4TiO₂ + 2CO↑
방사-가열
4FeTiO₃+ 4C = Fe + Fe₃O₄ + 4Ti + 4CO₂↑
방사-가열
4FeTiO₃+ 2CO↑ + O₂↑= Fe + Fe₃O₄ + 4TiO₂ + 2CO₂↑
방사-가열
4FeTiO₃+ 4H₂↑+ 2O₂↑= Fe + Fe₃O₄ + 4TiO₂ + 4H₂O↑
방사-가열
4FeTiO₃+ 8H₂↑ = Fe + Fe₃O₄ + 4Ti + 8H₂O↑