SK147399A3 - Static electrification assisted dielectrokinesis detection of plastics and other materials - Google Patents
Static electrification assisted dielectrokinesis detection of plastics and other materials Download PDFInfo
- Publication number
- SK147399A3 SK147399A3 SK1473-99A SK147399A SK147399A3 SK 147399 A3 SK147399 A3 SK 147399A3 SK 147399 A SK147399 A SK 147399A SK 147399 A3 SK147399 A3 SK 147399A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- reference material
- detection device
- detection
- chamber
- pair
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/60—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrostatic variables, e.g. electrographic flaw testing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Description
Vynález sa týka detekcie plastických a iných materiálov použitím dielektrokinézy (foréza), najmä detekcie špecifických materiálov z plastickej hmoty, polymerizačných materiálov a ostatných organických a anorganických materiálov uskutočnenej detekciou nárazového prúdu, t.j. elektrodynamickej reakcie na mechanicky vynútenú opačne pôsobiacu dieiektroforéznu silu.
Doterajší stav techniky
Detekcia špecifických polymérov a plastických hmôt (zmesí rôznych polymérov s prísadami) a ostatných organických/anorganických materiálov uskutočnená bez ohľadu na to, či sa medzi osobou uskutočňujúcou detekciu a detekovaným materiálom nachádzajú štruktúry alebo prekážky, ktoré zabraňujú zrakovému pozorovaniu detekovaných materiálov, alebo či v oblasti detekcie pôsobia elektromagnetické interferenčné signály, má veľmi rozdielne použitie, napr. a/ pre zaistenie bezpečnosti v doprave lietadlom, železnicou a automobilom, b/ v nových a starých konštrukciách, c) pri uplatňovaní práva, d) vo vojenských operáciách, e) pre ochranu pred krádežami v obchode a f) v ostatných oblastiach, kde je žiadúce zaistiť bezpečnosť a ochranu.
Patent US 5,019,804 opisuje spôsob detekcie pohybu 'objektu a zariadení na uskutočnenie tohto spôsobu. Hoci tento spôsob detekcie pohybu je účinný, má v dôsledku toho, že senzory uvedeného zariadenia nepoužívajú dielektrokinézu (forézu), určité obmedzenia, pokiaľ ide o jeho použitie. Okrem toho dokument Hearn, G.L. at al.: „The Application of Electrostatics in Forensic Science, Jornal of Electrostatics, Vol. 23, No. 1 a dokumentu Index,Apríl, 1989, pages 169-178, XP000004858 opisuje separačné zariadenie, ktoré používa kombináciu elektrostatických a mechanických síl na to, aby súdny znalec mohol
31322ns T
1a izolovať malé fragmenty z domácnosti a lakov vozidiel z úlomkov predmetov, ktoré sú predmetom súdneho skúmania. Avšak toto separačné zariadenie opäť nepoužíva dielektrokinézu (forézu), a teda má určité obmedzenia, pokiaľ ide o jeho použitie.
Dielektroforéza definuje silu pôsobiacu na objekt, ktorý má spočiatku neutrálny náboj a ktorý je následne nabitý dielektrickou polarizáciou uskutočnenou indukciou vonkajším priestorovo nerovnomerným elektrickým poľom, a mechanické chovanie tohto objektu. Miera priestorovej nerovnomernosti elektrického poľa je meraná priestorovým gradientom (priestorovou mierou zmeny intenzity) elektrického poľa.
31322ns T generovaná v bode alebo časovo odsadených bodoch má vtedy rovnaký smer, najmä smer k maximálnemu gradientu lokálneho elektrického poľa, t.j. k miestu elektrického poľa s najväčšou zmenou intenzity, a to nezávisle na znamienku (plus alebo mínus), časových zmenách, napr. napätia elektrického poľa (striedavé elektrické pole alebo jednosmerné elektrické pole) a na dielektrických vlastnostiach obklopujúceho média.
Veľkosť dielektroforéznej sily závisí typicky nelineárne na dielektrickej polarizovateľnosti obklopujúceho média, dielektrickej polarizovateľnosti spočiatku neutrálneho objektu a nelineárne na geometriu neutrálneho objektu. Táto nezávislosť je napríklad vyjadrená Clausius-Mossottiho funkciou dobre známou zo štúdií týkajúcich sa polarizovateľnosti pevných telies. Dielektroforézna sila rovnako závisí nelineárne na lokálne pôsobiacom elektrickom poli produkovaným cieľovým objektom. Dielektroforézna sila závisí na priestorovom gradiente druhej mocniny distribúcie lokálneho elektrického poľa cieľového objektu v bode priestoru, v ktorom sa nachádza detektor, a v časovom okamihu, v ktorom je detektor aktivovaný. Priestorový gradient druhej mocniny lokálneho elektrického poľa je meraný dielektroforéznou silou produkovanou objektom polarizovaným indukciou a pôsobiaci na detektor. Veľkosť tejto sily s konštantným smerom pôsobenia je veľmi závislá na uhlovej polohe detektora (pri nemennej radiálnej vzdialenosti od cieľového objektu), na radiálnej polohe detektora (pri nemenej uhlovej polohe detektora) a na efektívnej polarizovateľnosti média. Uvedená sila je detekovaná špecifickým usporiadaním priestorového gradientu druhej mocniny lokálneho elektrického poľa cieľového objektu, pričom detektor je vždy zameraný alebo sa snaží zamerať na lokálne maximum tohto špecifického usporiadania gradientov. Všetky experimentálne výsledky a rovnice týkajúce sa dielektroforézy sú v súlade so základnými elektromagnetickými zákonmi (Maxwelove rovnice).
Existuje päť známych druhov dielektrickej polarizácie, a to elektronická polarizácia, pri ktorej distribúcia elektrónov okolo atómového jadra je nepatrne deformovaná v dôsledku vyvolaného vnútorného elektrického poľa, atómová polarizácia, pri ktorej distribúcia atómov vnútri spočiatku neutrálnej hmoty je
31322 T nepatrne deformovaná v dôsledku vyvolaného vonkajšieho elektrického poľa, blúdivá polarizácia, pri ktorej vo veľmi špecifických polyméroch, apod., distribúcia elektrónov alebo protónov premiestnených na relatívne veľkú vzdialenosť od svojej pôvodnej polohy je vysoko deformovaná niekoľkými molekulovými opakujúcimi sa jednotkami v dôsledku vyvolaného vonkajšieho elektrického poľa, rotačnej polarizácie (dipolárna a smerová), pri ktorej permanentné dipóly (H2O, NO, HF) a smerovateľné polárne skupiny (-OH, -Cl, -CN, -NO2) pružne zavesené na molekulách v určitom materiáli sú rotačné vyrovnané smerom k vonkajšiemu elektrickému poľu so špecifickými časovými konštantami, a medziplošná polarizácia (polarizácia s priestorovým nábojom), pri ktorej nehomogénne dielektrické medziplochy akumulujú nosiče nábojov v dôsledku rôzne nízkych elektrických vodivostí. Pri medziplošnej polarizácii rezultujúci priestorový náboj akumulovaný na neutralizáciu náboja na medziplochách deformuje vonkajšie elektrické pole so špecifickými časovými konštantami.
Prvé tri druhy dielektrickej polarizácie, t.j. elektronická, atómová a blúdivá, prebiehajú v úrovni molekúl, pokiaľ ide o vzdialenosti, a sú aktivované bezprostredne potom, čo vonkajšie elektrické pole začne pôsobiť, pričom tieto druhy elektrickej polarizácie prispievajú k dielektrickej konštante dotyčného materiálu pri veľmi vysokých frekvenciách (frekvenciách z oblasti infračerveného a viditeľného žiarenia). Naposledy uvedené dva druhy polarizácie, t.j. rotačná a medziplošná, prebiehajú na úrovni molekúl a v oblasti makroskopie, pokiaľ ide o vzdialenosti, a majú dynamický charakter so špecifickými časovými konštantami, čím napomáhajú zvýšeniu vysokofrekvenčnej dielektrickej konštanty v dôsledku toho, že ich časový rozvoj smeruje k dielektrickej konštante pri nulovej frekvencii. Tieto časové konštanty špecifického materiálu regulujú dielektrickú a mechanickú odozvu daného materiálu.
Druhy polarizácie a ich dynamičnosť, pokiaľ ide o príspevok k časovému rozvoju dielektrických konštánt, sú opísané v rôznych publikáciách, ako napr.
H.A. Pohl, Dielectrophoresis, Cambrídge University Press (1978); C.Ferradini,
31322 T
J.Gerin (eds.), CRC Press (1991), and R. Schiller, Macroscopic Fricfíon and Dielectric Relaxation, IEEE Transactions on Electrical Insulation, 24,199(1989), pričom známe techniky opísané v týchto publikáciách sú začlenené do tejto prihlášky vynálezu odkazmi na tieto publikácie.
V prípade, že na dielektrický materiál pôsobí vonkajšie elektrické pole EOl má sila (F) priestorovú hustotu (f=F/v), ktorá zahrňuje sily, ktoré pôsobia na voľné náboje, viazané pármi nábojov pôsobiacich ako polarizovateľné dipóly a ovplyvňujú interakcie medzi dipólmi a rozmerové zmeny v dôsledku elektrického poľa (E) vnútri dielektrického materiálu. Priestorová hustota uvedenej sily môže byť definovaná nasledujúcou rovnicou (1):
f = F/v = PnábojE-1/2(E0E) Ve +1/2aV(EoE)+1/2(Phmote5e/ôPhr„ota)V(EoE) f = elektrostatická sila + sila „dipól-Eopole“ + dielektroforézna sila + elektrostrikčná sila kde e je dielektrická permitivita materiálu, ktorá sa rovná súčinu Ke0, kde K je dielektrická konštanta materiálu a ε0 je dielektrická permitivita vákua, a je polarizovateľnosť dielektrického materiálu, V je matematický operátor vektora priestorového gradientu, ôe/ôehmota je parciálny diferenciálny matematický operátor, Pnáboj je priestorová hustota voľných nábojov (nosičov) a Phmota je priestorová hustota hmoty dielektrického materiálu.
Vo väčšine dielektrík je PnäbOj = 0, takže sa nepredpokladá žiadna elektrostatická sila. Rovnako tak, s výnimkou piezoelektrických materiálov, je ôe/ôPhmota = 0 (to znamená, že nedochádza k žiadnej zmene dielektrickej konštanty), takže sa nepredpokladá žiadna elektrostrikčná sila. Vzhľadom na to sa predpokladá, že zostávajú dve dielektrokinézne sily, t.j. sila vyjadrená vzťahom „dipól-E0 pole” a dielektroforézna sila.
Prvá dielektrokinetická sila sa rovná nule, keď vektorový gradient dielektrickej permitivity e = Ke0 je rovný nule (t.j. nedochádza k žiadnej priestorovej zmene efektívnej dielektrickej konštanty). V prípade, že nedôjde
31322 T k žiadnej zmene dielektrickej konštanty, potom pôsobí relatívne veľká sila, pokiaľ druhý člen rovnice (1) je násobený umocneným elektrickým poľom. Ako jednoduchý príklad pôsobenia prvej dielektrokinéznej sily môže byť uvedená situácia, pri ktorej teplá tekutina a teda nenulový priestorový gradient je uvedená do pohybu smerom k oblastiam s nižším elektrickým poľom. V komplexnom dielektrickom telese v prípade, že Vs = 0, potom všetky časti telesa sú priestorovo dielektrický porovnateľné. Dielektrická permitivita s je komplexným materiálovým parametrom, najmä pri „čistých“ polyméroch, rovnako i plastických hmôt, ktoré sú obvykle tvorené zmesou polymérov a prísad na prekonanie problémov súvisiacich s chemickými procesmi a funkčných obmedzení pri konečnom použití produktu (viď. D. W. van Krevelen, Properties of Polymers and Correlation to Chemical Structure, Elsevier Press, 1976).
Tretí člen v rovnici (1), t.j. dielektroforézna sila formulovaná H. Pohlem zahrňuje priestorový gradient umocneného elektrického poľa. Teda táto druhá dielektrokinézna sila je nižšia než dielektrokinézna sila typu dipól-dipól. Vzhľadom na to čistá hustota sily môže byť vyjadrená rovnicou (2): f = f/v =-1/2(E0E) Vs+1/2aV+(E0E) f = sila „dipól-Eo pole“ + dielektroforézna sila
Hustota (U) elektrickej energie uložená v dielektrickom telese môže byť vyjadrená rovnicou:
F = -VU pričom energia (U) je priestorový integrál dvoch zahrnutých elektrokinéznych síl.
Teda môže nastať jedna z dvoch situácií:
1) Ve nie je nula a prvá dielektorkinézna sila v rovnici (2) je dominantná (t.j. rôzne časti komplexného dielektrického telesa nie sú priestorovo dielektrický porovnateľné), pričom celková energia systému dosahuje vyššie hodnoty s veľkými zmenami. Táto situácia je označovaná ako „zhoda nie je
31322 T detekovaná“, alebo
2) Ve sa rovná nule a dielektroforézna sila (Pohl) v rovnici (2) je dominantná (t.j. rôzne časti komplexného dielektrického telesa sú dielektrický priestorovo porovnateľné), pričom celková energia systému dosahuje nižšie hodnoty s malými zmenami. Táto situácia je označovaná ako „zhoda je detekovaná“.
V situácii (2) (zhoda je detekovaná), hustota sily (f) je vyjadrená rovnicou : f = F/v = 1/2 G V|K,eE0E0| f = F/v = 1/2 G V|2U0| kde E = GE0 premieňa elektrické pole v dielektriku (E) na vonkajšie pole (Eo), pričom G = 3(K2 - Ki)/(l<2 + 2Ki) platí pre dielektrické objekty s guľovitým tvarom a G = 2(K2 - K,)/(K2 + Kí) platí pre dielektrické objekty s valcovitým tvarom, kde K2 je dielektrická konštanta materiálu guľovitého alebo valcovitého objektu, ktorý je dielektrický priestorovo porovnateľný s referenčnou vzorkou, Kí je dielektrická konštanta obklopujúcej tekutiny (plynu alebo kvapaliny), a Uo je hustota elektrickej energie uloženej vo vonkajšom elektrickom poli Eo.
Vyššie uvedené zistenia možno výhodne použiť na detekciu polymérov, plastických hmôt a ostatných organických/anorganických materiálov bez ohľadu na prítomnosti štruktúr alebo zábran zamedzujúcich zrakové pozorovanie detekovaného objektu alebo na prítomnosti elektromagnetických interferenčných signálov.
Podstata vynálezu
Predmetom vynálezu je detekčné zariadenie používajúce nové kombinácie spočiatku neutrálnych objektov, pričom toto detekčné zariadenie je určené na detekciu zavesených špecifických polymérov a plastických hmôt s vysokým stupňom rozlíšenia, dokonca i menovite identických plastických hmôt, ktoré sa odlišujú iba prítomnosťou alebo neprítomnosťou istých prísad.
Pozorovanie účinku dielektroforéznej sily sa obvykle deje vnímaním
31322 T účinku krútiaceho momentu na diaľku a prejavom dielektroforéznych síl pôsobiacich v rôznych, avšak integrovateľných. vzdialenostiach od dobre definovaného bodu a línie otáčania, ako je to opísané v patentovej prihláške US 08/758 248. Na rozdiel od riešenia opísaného v patentovej prihláške US 08/758 248, v ktorom spočiatku neutrálny objekt je tvorený samotným centrálnym detekčným médiom, vynález opísaný v tejto patentovej prihláške používa iné technické riešenia spočívajúce v tom, že spočiatku neutrálne teleso je tvorené cieľovým objektom, ktorý má byť detekovaný. V tomto prípade materiálový zdrojový objekt s chemickými a dielektrickými vlastnosťami identickými s chemickými a dielektrickými vlastnosťami spočiatku neutrálneho cieľového materiálového objektu je použitý ako detekčné médium.
Vonkajšie elektrické pole a priestorové gradienty tohto poľa sú produkované kontinuálnou statickou elektrizáciou samotného detekčného referenčného média. Tento priestorový gradient vonkajšieho elektrického poľa detekčného média produkuje dielektroforéznu silu na ľubovolnom identickom spočiatku neutrálnom cieľovom objekte, ktorý prichádza do oblasti pôsobenia (dosahu) detekčného média. Ako chemicky tak i elektricky identický cieľový objekt a detekčné médium sú mechanicky blokované tak, aby neboli schopné pohybu v odozve na prítomnosť dielektrokinetických síl. V dôsledku toho nemôžu mechanicky rozptýliť energiu, a preto je generovaný nárazový prúd.
Pokiaľ detekovaný identický cieľový materiál prichádza do oblasti pôsobenia (dosahu) detekčného média, vonkajšie elektrické pole produkované kontinuálnou statickou elektrizáciou vytvára indukované polarizačné usporiadanie v spočiatku neutrálnom identickom cieľovom materiáli, ktorý prijíma energiu z Uo, hustoty energie uloženej vo vonkajšom elektrickom poli.
Detekčným signálom použitým pre indikáciu prítomnosti špecifického typu plastickej hmoty, polyméru alebo iného organického/anorganického materiálu je nárazová elektrická energia vo forme nárazového prúdu z elektromotorického zdroja energie (batérie) pripojeného k detekčnému médiu cez elektronický obvod. Detekčným zariadením podľa vynálezu môžu byť
31322 T detekované plastické hmoty a ostatné objekty bez ohľadu na prítomnosť zábran (kufre, steny, apod.) zamedzujúcich zrakové pozorovanie cieľového objektu alebo prítomnosť elektromagnetických interferenčných signálov, t.j. signálov EMI. Pri všetkých ostatných (nezhodujúcich sa s referenčným materiálom) plastických hmotách a ostatných materiáloch nedochádza k vytvoreniu nárazovej energie, pretože vzniknuté sily a súvisiaca energia sú oveľa vyššie, než môže produkovať elektronický obvod pripojený na referenčný dielektrický materiál usporiadaný vnútri detekčného zariadenia.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Vynález bude lepšie pochopiteľný pomocou opisu príkladu uskutočnenia vynálezu, v ktorom budú robené odkazy na priložené výkresy, na ktorých obr. 1 schematicky zobrazuje polohu detekčného média, jeho elektrické siločiary, polohu identického cieľového materiálu a jeho indukované polarizačné usporiadanie, a obr. 2 schematicky zobrazuje elektronický obvod pripojený na detekčné médium.
Príklad uskutočnenia vynálezu
Obr. 1 zobrazuje polohu referenčného materiálového objektu i majúceho zdroj 1a kontinuálnej statickej elektrizácie a elektronický obvod 1b na poskytnutie nárazového elektrického prúdu. Zdroj la statickej elektrizácie indukuje statické náboje 2a-2g na referenčnom materiáli, ktorý je mechanicky blokovaný v dutine 6, za účelom vytvorenia nerovnomerného elektrického poľa zobrazeného siločiarami 3a-3g. Tieto siločiary majú špecifické priestorové usporiadanie, rovnako i špecifické priestorové usporiadanie gradientov. Elektrické pole referenčného materiálu je zakončené na obklopujúcej zemnej ploche 4, čím sa na povrchu zemnej plochy 4 indukujú náboje 5a-5g s opačnou polaritou.
31322 T
Keď spočiatku neutrálny objekt cieľového dielektrického materiálu 7 je uvedený do oblasti pôsobenia elektrických siločiar 3a-3q a priestorových gradientov, na cieľovom materiáli 7 sú indukované polarizačné náboje 8a-8d, V prípade, že dielektrické vlastnosti cieľového materiálu 7 sú identické s dielektrickými vlastnosťami referenčného materiálu i, potom sa iba prejavuje samotná dielektroforézna sila v súlade s vyššie opísaným dielektroforéznym javom. Pretože cieľový materiál 7 a referenčný materiál i sú mechanicky blokované (ako je to opísané nižšie), nemajú odozvu na uvedenú dielektroforéznu silu a elektronický obvod 1b poskytuje kvantifikovateľný nárazový prúd v odozve na vytvorenie polarizačných nábojov 8a-8d.
Obr. 2 zobrazuje detekčné zariadenie podľa vynálezu zahrňujúce elektronický obvod 1b z obr. 1. Komora 12 referenčného materiálu mechanicky blokuje referenčný materiál. Ako príklad vhodného referenčného materiálu môže byť uvedené PVC, ABS, apod. Cez referenčný materiál prebieha uzemňovací drôt 14 k uzemňovacej oceľovej tyči 16. Komora 12 referenčného materiálu je uzavretá dvojicou vodiacich koncových vložiek 18 tvorených, napr. oceľovými maticami, na opačných koncoch komory. V inom alternatívnom uskutočnení je uzemňovací drôt 14 priamo spojený s jednou z vodiacich koncových vložiek 18. Okrem toho s jednou z vodiacich koncových vložiek 18 je spojená nastaviteľná anténa 20, ktorá môže mať spoločné uzemnenie s oceľovou tyčou 16. Táto anténa 20 je určená na zvýšenie pracovného dosahu detekčného zariadenia.
Uzemňovací drôt 14 je zapojený do série s materiálom, ktorý je zase zapojený do série s tlmivkou 22 z medeného drôtu, napr. tlmivkou z medeného drôtu so 100 závitmi. Táto tlmivka je potom zapojená do série so vstupným hradlom poľom riadeného tranzistora 26, napr. tranzistora typu NTE 312 FET. Poľom riadený tranzistor 26 uzaviera detekčný obvod 24 riadený signálom privádzaným cez tlmivku 22 na uvedené vstupné hradlo. Obvod 24 zahrňuje sériové zapojenie prúdového meracieho prístroja 28, premenného rezistora 30 s hodnotou 100 kO, pevného rezistora 32 s hodnotou 22 kD, prúdového svetelného indikátora 34 a batérie 36, napr. batéria 9V. Je samozrejmé, že
31322 T môžu byť zvolené iné hodnoty odporov uvedených rezistorov, a to v závislosti na zdroji napätia tvoreného batériou 36, charakteristikách meracieho prístroja 28, apod. Keď detekčný obvod 24 je uzavretý tranzistorom 26, batéria 36 je pripojená k záťaži tvorenej rezistorom 30. 32 a svetelným indikátorom 34.
Prvky detekčného obvodu môžu byť usporiadané vnútri prenosného sebestačného puzdra 38.
Pri prevádzke detekčného zariadenia zdroj 10 kontinuálnej statickej elektrizácie ponechá referenčnú vzorku materiálu nabiť na jeho vonkajšom povrchu, čím sa vytvorí vonkajšie elektrické pole a jeho priestorové gradienty. Keď sa cieľový materiál 7, ktorý má byť detekovaný a ktorý má dielektrické vlastnosti zodpovedajúce dielektrickým vlastnostiam referenčného materiálu i, dostane do elektrického poľa s priestorovými gradientami vytvorenými referenčným materiálom 1_, potom z uvedeného vonkajšieho elektrického poľa je vybratá energia v súlade s vyššie opísanou definíciou priestorovej hustoty sily, v dôsledku čoho sa vytvorí nárazový prúd vo vedení 14. Tento malý prúd je dostatočný na to, aby poľom riadený tranzistor 26 uzavrel detekčný obvod 24, a tým generoval prúdový impulz cez prúdový merací prístroj 28 a svetelný indikátor 34 pomocou batérie 36. Svetelný indikátor 34 a merací prístroj 28 preto tvorí indikátor nárazového prúdu vo vedení 14 a teda indikátor prítomnosti cieľového materiálu.
Podľa vynálezu vonkajšie elektrické pole s priestorovými gradientami môže byť vytvorené zdrojom kontinuálnej statickej elektrizácie detekčného referenčného média. Priestorové gradienty produkujú dielektroforéznu silu na ľubovolnom identickom, spočiatku neutrálnom, cieľovom materiálovom objekte, ktorý bol uvedený do oblasti pôsobenia (dosahu) detekčného média. Pokiaľ referenčný materiál a cieľový materiál sú mechanicky blokované, dielektroforézna sila sa prejavuje nárazovým prúdom dostatočným pre aktiváciu detekčného obvodu, a teda prúdového meracieho prístroja a/alebo svetelného indikátora.
Zatiaľ čo vynález bol opísaný výhodným príkladným uskutočnením, je
31322 T samozrejmé, že vynález nie je obmedzený len na toto príkladné uskutočnenie, avšak zahrňuje rôzne modifikácie a ekvivalentné uskutočnenia, ktoré spadajú do rozsahu ochrany vynálezu definovaného priloženými patentovými nárokmi.
Claims (19)
1. Dielektrokinézne detekčné zariadenie na detekciu prítomnosti .alebo neprítomnosti cieľového materiálu , vyznačujúce sa tým, že zahrňuje kryt (38) majúci komoru(12) referenčného materiálu, referenčný materiál (1) umiestnený v komore (12) a zvolený z množiny materiálov, ktorých dielektrické vlastnosti zodpovedajú dielektrickým vlastnostiam cieľového materiálu, zdroj (10) statickej elektrizácie usporiadaný v kryte (38) a zameraný na referenčný materiál (1) na indukovanie statického náboja na referenčnom materiáli (1), a detekčný obvod (24) usporiadaný v uvedenom kryte, pričom detekčný obvod (24) je schopný aktivácie v odozve na prítomnosť cieľového materiálu prejavom dielektroforéznej sily generovanej nerovnomerným elektrickým poľom majúcim špecifické priestorové usporiadanie a špecifické priestorové usporiadanie gradientov a generovaným statickým nábojom na referenčnom materiáli (1).
2. Dielektrokinézne detekčné zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje uzemňovacie vedenie (14,16), ktoré je usporiadané v elektrickom spojení s referenčným materiálom (1), pričom uzemňovacie vedenie (14, 16) je na jednom konci spojené so zemou a na opačnom konci spojené so spínačom (26) na uzavretie detekčného obvodu (24) v odozve na prúd v uzemňovacom vedení (14,16).
3. Dielektrokinézne detekčné zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že spínač (26) je tvorený poľom riadeným tranzistorom.
4. Dielektrokinézne detekčné zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce
31322ns T náhradná strana sa tým, že ďalej zahrňuje tlmivku (22), ktorá je zapojená do série s uzemňovacím vedením (14, 1.6) a usporiadaná medzi referenčným materiálom (1) a spínačom(26).
5. Dielektrokinézne detekčné zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že komora (12) referenčného materiálu je na koncoch uzavretá dvojicou vodivých koncových vložiek(18), pričom referenčný materiál (1) je mechanicky blokovaný dvojicou vodivýph koncových vložiek (18) a komorou (12) referenčného materiálu, pričom uzemňovacie vedenie (14, 16) je elektricky spojené s jednou z dvojice vodivých koncových vložiek (18).
6. Dielektrokinézne detekčné zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že detekčný obvod (24) zahrňuje sériové zapojenie prúdového meracieho prístroja (28), záťaže (30, 32) a batérie (36).
7. Dielektrokinézne detekčné zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že detekčný obvod (24) ďalej zahrňuje svetelný indikátor (34) zapojený do série so záťažou (30, 32) a batériou (36), pričom uvedená záťaž zahrňuje premenný rezistor (30) a pevný rezistor (32).
8. Dielektrokinézne detekčné zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že komora (12) referenčného materiálu je na koncoch uzavretá dvojicou vodivých koncových vložiek (18), pričom referenčný materiál (1) je mechanicky blokovaný dvojicou vodivých koncových vložiek (18) a komorou (12) referenčného materiálu.
9. Dielektrokinézne detekčné zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje anténu (20) elektricky spojenú s jednou z vodivých koncových vložiek (18).
10. Detekčné zariadenie pre detekciu prítomnosti alebo neprítomnosti nevodivého cieľového materiálu, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje komoru (12) referenčného materiálu (1), pričom referenčný materiál (1) je mechanicky blokovaný komorou (12) a zvolený z množiny materiálov, ktorých dielektrické vlastnosti zodpovedajú dielektrickým vlastnostiam cieľového
31322ns T náhradná strana materiálu, zdroj (10) statickej elektrizácie zameraný na referenčný materiál (1) pre indukovanie statického náboja na referenčnom materiáli, a detekčný obvod (24) usporiadaný v uvedenom kryte, pričom detekčný obvod (24) je schopný aktivácie v odozve na prítomnosť cieľového materiálu prejavom dielektroforéznej sily generovanej nerovnomerným elektrickým poľom majúcim špecifické priestorové usporiadanie a špecifické priestorové usporiadanie gradientov a generovaným statickým nábojom na referenčnom materiáli.
11. Detekčné zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje uzemňovacie vedenie (14,16) usporiadané v spolupráci s referenčným materiálom (1), pričom uzemňovacie vedenie (14,16) je na jednom konci spojené so zemou a na opačnom konci so spínačom (26) na uzavretie detekčného obvodu (24) v odozve na prúd v uzemňovacom vedení (14,16).
12. Detekčné zariadenie podľa nároku 11, vyznačujúce sa tým, že spínač (26) je poľom riadený tranzistor.
13. Detekčné zariadenie podľa nároku 11, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje tlmivku (22) zapojenú do série s uzemňovacím vedením (14, 16) a usporiadanú medzi referenčným materiálom (1) a spínačom (26).
14. Detekčné zariadenie podľa nároku 11, vyznačujúce sa tým, že komora (12) referenčného materiálu je na koncoch uzavretá dvojicou vodivých koncových vložiek (18), pričom referenčný materiál (1) je mechanicky blokovaný dvojicou vodivých koncových vložiek (18) a komorou (12) referenčného materiálu, pričom uzemňovacie vedenie (14, 16) je elektricky spojené s jednou z dvojice vodivých koncových vložiek (18).
15. Detekčné zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že detekčný obvod (24) zahrňuje sériové zapojenie prúdového meracieho prístroja (28), záťaže (30, 32) a batérie (36).
31322ns T náhradná strana
16. Detekčné zariadenie podľa nároku 15, vyznačujúce sa tým, že detekčný obvod (24) ďalej zahrňuje svetelný indikátor (34) zapojený do série so záťažou (30, 32) a batériou (36), pričom uvedená záťaž zahrňuje premenný rezistor (30) a pevný rezistor (32).
17. Detekčné zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že komora (12) referenčného materiálu je na koncoch uzavretá dvojicou vodivých koncových vložiek (18), pričom referenčný materiál (1) je mechanicky blokovaný dvojicou vodivých koncových vložiek (18) a komorou (12) referenčného materiálu.
18. Detekčné zariadenie podľa nároku 17, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje anténu (20) elektricky spojenú s jednou z dvojice vodivých koncových vložiek (18).
19. Spôsob detekcie prítomnosti alebo neprítomnosti cieľového materiálu detekčným zariadením zahrňujúcim komoru (12) referenčného materiálu, pričom komora (12) obsahuje referenčný materiál (1), pričom detekčné zariadenie dalej zahrňuje zdroj (18) statickej elektrizácie zameraný na referenčný materiál (1), a detekčný obvod (24), vyznačujúci sa tým, že zahrňuje stupeň spočívajúci v zvolení referenčného materiálu s dielektrickými vlastnosťami zodpovedajúcimi dielektrickým vlastnostiam cieľového materiálu, stupeň spočívajúci v mechanickom blokovaní referenčného materiálu obsiahnutého v komore referenčného materiálu, stupeň spočívajúci v indukovaní statického náboja na referenčnom materiáli zdrojom statickej elektrizácie, a stupeň spočívajúci v aktivácii detekčného obvodu v odozve na prítomnosť cieľového materiálu, a teda v odozve na prejav dielektroforéznej sily generovanej v dôsledku nerovnomerného elektrického poľa majúceho špecifické priestorové usporiadanie a špecifické priestorové usporiadanie gradientov a generovaného statickým nábojom na referenčnom materiáli.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/846,207 US5907280A (en) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Static electrification assisted dielectrokinesis detection of plastics and other materials |
| PCT/US1998/008052 WO1998049552A1 (en) | 1997-04-28 | 1998-04-16 | Static electrification assisted dielectrokinesis detection of plastics and other materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK147399A3 true SK147399A3 (en) | 2000-06-12 |
Family
ID=25297254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK1473-99A SK147399A3 (en) | 1997-04-28 | 1998-04-16 | Static electrification assisted dielectrokinesis detection of plastics and other materials |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5907280A (sk) |
| EP (1) | EP0979405A1 (sk) |
| JP (1) | JP4084424B2 (sk) |
| KR (1) | KR20010020254A (sk) |
| CN (1) | CN1253626A (sk) |
| AU (1) | AU722377B2 (sk) |
| BR (1) | BR9808988A (sk) |
| CA (1) | CA2288302C (sk) |
| EE (1) | EE9900508A (sk) |
| HU (1) | HUP0002623A3 (sk) |
| IL (1) | IL132636A (sk) |
| NO (1) | NO994985D0 (sk) |
| NZ (1) | NZ500292A (sk) |
| PL (1) | PL336723A1 (sk) |
| RU (1) | RU2203486C2 (sk) |
| SK (1) | SK147399A3 (sk) |
| TR (1) | TR199902607T2 (sk) |
| WO (1) | WO1998049552A1 (sk) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6078179A (en) * | 1997-04-24 | 2000-06-20 | Dkl International, Inc. | Selective polarization matching filter for triggering and maximizing rapid dielectrokinesis response |
| US6411099B1 (en) * | 1997-04-24 | 2002-06-25 | Dkl International, Inc. | Selective polarization matching filter with an electret for triggering and optimizing rapid dielectrokinesis response |
| US6911593B2 (en) * | 2002-09-24 | 2005-06-28 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Transparent self-cleaning dust shield |
| WO2012073116A2 (en) * | 2010-05-05 | 2012-06-07 | Dieter Wolfgang Blum | Electric field signature detection using exciter-sensor arrays |
| US9299234B2 (en) | 2013-01-09 | 2016-03-29 | Nicole R. Haines | Security apparatus and system |
| CN104181201A (zh) * | 2013-05-24 | 2014-12-03 | 深圳市海洋王照明工程有限公司 | 塑胶材料防起电性能测试装置 |
| US9877658B2 (en) * | 2014-10-29 | 2018-01-30 | Dkl International, Inc. | Passive method and system for contact and/or non-contact with or without intervening materials for detection and identification of the incidence, traverse and physiological condition of a living human at any instant |
| US11300541B2 (en) | 2018-08-01 | 2022-04-12 | Dkl International, Inc. | Dynamic selective polarization matching for remote detection of smokeless gunpowder |
| US11462807B2 (en) | 2018-08-01 | 2022-10-04 | Dkl International, Inc. | Dynamic selective polarization matching |
| US11333627B2 (en) * | 2018-08-01 | 2022-05-17 | Dkl International, Inc. | Remote detector for dielectric material |
| US11614474B2 (en) * | 2020-07-24 | 2023-03-28 | Dkl International, Inc. | Remote detection of animate entities |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3771152A (en) * | 1972-05-25 | 1973-11-06 | Mb Ass | Intrusion detector |
| US4040044A (en) * | 1976-08-30 | 1977-08-02 | Gte Sylvania Incorporated | Dual line electret transducer |
| FR2397120A1 (fr) * | 1977-07-04 | 1979-02-02 | Lewiner Jacques | Perfectionnements aux transducteurs electromecaniques |
| FR2413105A1 (fr) * | 1977-12-28 | 1979-07-27 | Panisset Bernard | Condensateur fluidique pour la pratique de certains pouvoirs parapsychologiques |
| DE2853075A1 (de) * | 1978-12-08 | 1980-06-19 | Albert Klaussner | Vorrichtung zum ermitteln unterirdischer wasserlaeufe |
| FR2454083A1 (fr) * | 1979-04-09 | 1980-11-07 | Facom | Dispositif de mesure de la position relative de deux objets |
| US4487057A (en) * | 1980-09-16 | 1984-12-11 | Raychem Corporation | Continuous sense and locate device |
| FR2523727A1 (fr) * | 1982-03-17 | 1983-09-23 | Lewiner Jacques | Perfectionnements aux dispositifs de mesure des charges electriques portees par un dielectrique |
| US4496907A (en) * | 1982-05-06 | 1985-01-29 | Dickey-John Corporation | Method and apparatus for non-destructively determining ingredients of a sample |
| GB8607747D0 (en) * | 1986-03-27 | 1986-04-30 | Duracell Int | Device |
| US5095278A (en) * | 1988-11-21 | 1992-03-10 | Ta Instruments, Inc. | Planar interdigitated dielectric sensor |
| US5019804A (en) * | 1989-04-10 | 1991-05-28 | Jacob Fraden | Apparatus and method for detecting movement of an object |
| US5164673A (en) * | 1989-11-13 | 1992-11-17 | Rosener Kirk W | Induced electric field sensor |
| US5184077A (en) * | 1990-04-05 | 1993-02-02 | G-C Acquisition, Inc. | Abrasion-resistant, high pressure dielectric sensors |
| US5315254A (en) * | 1991-07-11 | 1994-05-24 | Vanderbilt University | Method and apparatus for non-contact charge measurement |
| US5317252A (en) * | 1992-09-15 | 1994-05-31 | Kranbuehl David E | Dosimeter for monitoring the condition of polymeric materials and chemical fluids |
| US5572115A (en) * | 1992-09-22 | 1996-11-05 | Brigham Young University | Device and method for measuring charge carrying activity in generally non-conductive materials |
| US5432435A (en) * | 1992-09-22 | 1995-07-11 | Brigham Young University | Detection of cross-linking in pre-cure stage polymeric materials by measuring their impedance |
| US5528133A (en) * | 1994-07-21 | 1996-06-18 | Powerpoint Technologies, Inc. | Method and apparatus for determining the quality of a colloidal suspension |
-
1997
- 1997-04-28 US US08/846,207 patent/US5907280A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-04-16 CA CA002288302A patent/CA2288302C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-16 PL PL98336723A patent/PL336723A1/xx unknown
- 1998-04-16 CN CN98804559A patent/CN1253626A/zh active Pending
- 1998-04-16 JP JP54710098A patent/JP4084424B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-16 WO PCT/US1998/008052 patent/WO1998049552A1/en not_active Application Discontinuation
- 1998-04-16 NZ NZ500292A patent/NZ500292A/xx not_active IP Right Cessation
- 1998-04-16 TR TR1999/02607T patent/TR199902607T2/xx unknown
- 1998-04-16 RU RU99125329/28A patent/RU2203486C2/ru active
- 1998-04-16 BR BR9808988-9A patent/BR9808988A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-04-16 EE EEP199900508A patent/EE9900508A/xx unknown
- 1998-04-16 EP EP98918549A patent/EP0979405A1/en not_active Withdrawn
- 1998-04-16 AU AU71453/98A patent/AU722377B2/en not_active Ceased
- 1998-04-16 HU HU0002623A patent/HUP0002623A3/hu unknown
- 1998-04-16 IL IL13263698A patent/IL132636A/en not_active IP Right Cessation
- 1998-04-16 KR KR1019997009852A patent/KR20010020254A/ko not_active Application Discontinuation
- 1998-04-16 SK SK1473-99A patent/SK147399A3/sk unknown
-
1999
- 1999-10-13 NO NO994985A patent/NO994985D0/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL132636A0 (en) | 2001-03-19 |
| BR9808988A (pt) | 2000-08-08 |
| JP2002505738A (ja) | 2002-02-19 |
| HUP0002623A3 (en) | 2003-02-28 |
| US5907280A (en) | 1999-05-25 |
| EP0979405A1 (en) | 2000-02-16 |
| IL132636A (en) | 2002-11-10 |
| NO994985L (no) | 1999-10-13 |
| RU2203486C2 (ru) | 2003-04-27 |
| WO1998049552A1 (en) | 1998-11-05 |
| KR20010020254A (ko) | 2001-03-15 |
| CA2288302C (en) | 2008-01-29 |
| EE9900508A (et) | 2000-06-15 |
| PL336723A1 (en) | 2000-07-03 |
| CA2288302A1 (en) | 1998-11-05 |
| JP4084424B2 (ja) | 2008-04-30 |
| NO994985D0 (no) | 1999-10-13 |
| HUP0002623A2 (hu) | 2001-02-28 |
| TR199902607T2 (xx) | 2000-02-21 |
| AU722377B2 (en) | 2000-08-03 |
| CN1253626A (zh) | 2000-05-17 |
| NZ500292A (en) | 2002-09-27 |
| AU7145398A (en) | 1998-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SK147399A3 (en) | Static electrification assisted dielectrokinesis detection of plastics and other materials | |
| US5748088A (en) | Device and method using dielectrokinesis to locate entities | |
| Camarda et al. | Analysis of the role of the particle–wall interaction on the separation efficiencies of field flow fractionation dielectrophoretic devices | |
| AU735343B2 (en) | Selective polarization matching filter for triggering and maximizing rapid dieletrokinesis response | |
| Arous et al. | Interfacial polarization in piezoelectric fibre–polymer composites | |
| US6411099B1 (en) | Selective polarization matching filter with an electret for triggering and optimizing rapid dielectrokinesis response | |
| CZ9903793A3 (cs) | Dielektrokinézní detekce materiálů z plastické hmoty nebo jiných materiálů podmíněná statickou elektrizací | |
| EP1048015A1 (en) | Method and apparatus using laser enhanced dielectrokinesis to locate entities | |
| Smili et al. | Corona charging and charge decay on polyethylene terephthalate films (PET) | |
| MXPA99009969A (en) | Static electrification assisted dielectrokinesis detection of plastics and other materials | |
| US11333627B2 (en) | Remote detector for dielectric material | |
| WO1999057557A1 (en) | Inanimate entity location method by using dielectrophoresis | |
| Lei et al. | The Analysis of Matching Detection Based on Dielectrophoresis Effects | |
| Han et al. | The Analysis of Matching Detection Based on Dielectrophoresis Effects | |
| MXPA99009720A (en) | Selective polarization matching filter for triggering and maximizing rapid dieletrokinesis response | |
| Motyl et al. | Real charges and frozen-in polarization in PET electrets | |
| WO2002000937A1 (en) | Selective polarization matching filter for triggering and maximizing rapid dielectrokinesis response |