構建復雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種生成非均勻電場的系統(tǒng)，具體涉及一種構建具特定性能的復雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)。

背景技術：

目前構建具有特定性能非均勻電場的方法中，主要是通過設計適當?shù)碾姌O形狀，優(yōu)化電極相對位置、布局及整體構造等來實現(xiàn)。這在許多情況下，為達到預期效果，會涉及到復雜的異型結構以及非常精細的加工，從而工藝復雜，成本很高，難以實現(xiàn)，也難以投入實際應用。如何解決這個問題具有重要的現(xiàn)實意義。

通過檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相關的公開文獻。

技術實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供了一種構建復雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)，其包括腔體，所述腔體內(nèi)具有內(nèi)部產(chǎn)生的和/或外部施加的電場分布，腔體的容置空間內(nèi)容置有可以使電場分布依期望改變的一個或多個有形的子區(qū)域物，部分或全部相鄰子區(qū)域物之間和/或子區(qū)域物內(nèi)部具有空隙，所述子區(qū)域物與腔體壁之間也可具有空隙(即可以具有空隙，也可以沒有空隙)，所述子區(qū)域物在腔體內(nèi)產(chǎn)生新的電場與原電場疊加或是單純地改變局域電場分布，使所述腔體內(nèi)形成復雜多域電場分布；

所述子區(qū)域物為能夠改變電場分布或改變局域電場的強度與方向的物質、物質組合或裝置；

當所述子區(qū)域物為物質或物質組合時，所述子區(qū)域物的材料包括正介電常數(shù)材料和/或者負介電常數(shù)材料且具有如下特征：

當所述子區(qū)域物為多個且所述子區(qū)域物為金屬時，所述子區(qū)域物相互之間接觸或者不接觸；

當所述子區(qū)域物為金屬與電介質的混合物時，所述金屬散布于電介質之間；

當所述腔體的部分或者全部容置空間內(nèi)的子區(qū)域物為多個且該多個子區(qū)域物全為電介質時，部分或者全部子區(qū)域物與周圍子區(qū)域物有接觸且接觸面積不大于其自身面積的50％。

本發(fā)明高效地解決了現(xiàn)有技術中存在的相關問題，本發(fā)明使構造預期效能的復雜多域非均勻電場變得十分方便，極大地利于相關科學工程的實施。本發(fā)明所述的物理系統(tǒng)通過在腔體內(nèi)設置子區(qū)域物，子區(qū)域物在腔體內(nèi)產(chǎn)生新的電場與原電場疊加或是單純地改變局域電場分布，很方便地在腔體內(nèi)構造出符合預期的多域復雜非均勻電場。

所述子區(qū)域物為可改變電場分布或改變局域電場的強度與方向的物質、物質組合或裝置。保證了形成非均勻電場的結構的多樣性。

所述子區(qū)域物的材料包括正介電常數(shù)材料和/或者負介電常數(shù)材料，子區(qū)域物可以是正介電常數(shù)材料，也可以是負介電常數(shù)材料，也可以是正介電常數(shù)材料和負介電常數(shù)材料的組合。子區(qū)域物可以是金屬，可以是電介質，也可以是金屬與電解質的混合，擴展了適用性；當所述子區(qū)域物為金屬與電介質的混合物時，保證多域復雜非均勻電場的形成。

當所述子區(qū)域物為多個且所述子區(qū)域物為金屬時，所述子區(qū)域物相互之間接觸或者不接觸，擴展了適用性。當所述子區(qū)域物為多個且所述子區(qū)域物為電介質時，部分或者全部子區(qū)域物與周圍子區(qū)域物有接觸且接觸面積不大于其自身面積的50％，保證了足夠多的空隙，從而形成更多復雜非均勻電場的分布區(qū)域。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，在所述腔體內(nèi)或腔體壁上設有至少一個正電極和至少一個負電極，正、負電極之間的電場的全部或部分覆蓋腔體的容置空間。從而在腔體內(nèi)形成電場。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式中，當所述子區(qū)域物為一個時，所述子區(qū)域物可以為電介質；當所述子區(qū)域物為多個時，部分或全部子區(qū)域物可以為電介質，所述電介質的介電常數(shù)>10或者<0，對介電常數(shù)的選擇，保證子區(qū)域物在腔體內(nèi)產(chǎn)生新的足夠大的電場與原電場疊加或是單純地改變局域電場分布，高效地在腔體內(nèi)構造出符合預期的多域復雜非均勻電場。

通過采用子區(qū)域物改變電場分布和局部場強，使子區(qū)域物的周圍形成預期的非均勻電場。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述腔體內(nèi)的子區(qū)域物的結構、形狀、大小、性質相同，或不完全相同或完全不相同。通過選擇子區(qū)域物的結構、形狀、大小、物理化學性質，進而實現(xiàn)符合預期的非均勻電場分布。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述子區(qū)域物為一體結構，所述子區(qū)域物內(nèi)具有空隙。

所述腔體內(nèi)的子區(qū)域物可以為多個分離的獨立子區(qū)域物，這種情況下，在全部或部分子區(qū)域物之間和/或子區(qū)域物內(nèi)有空隙；所述腔體內(nèi)的子區(qū)域物也可以是一個或多個較大的體結構子區(qū)域物，這種情況下，所述子區(qū)域物內(nèi)有空隙。在子區(qū)域物之間或子區(qū)域物內(nèi)的空隙內(nèi)形成非均勻電場。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述子區(qū)域物的表面為有限個數(shù)的平面和/或曲面相連形成?？梢允侨我獾男螤睢?/p>

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，獨立的子區(qū)域物之間以及獨立子區(qū)域物與電極之間絕緣，無電荷遷移。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式中，部分的獨立子區(qū)域物之間或部分的獨立子區(qū)域物與電極之間非絕緣，有電荷遷移。

本發(fā)明子區(qū)域物的設計，使電荷遷移與否具有多種選擇，由此可以形成多種非均勻電場分布。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式中，所述腔體具有入口和出口，所述腔體內(nèi)的空隙形成至少一條從入口至出口的通道。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式中構建復雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明另一種優(yōu)選實施方式中構建復雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)的結構示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語的具體含義。

本發(fā)明提供了一種構建復雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)，如圖1、圖2所示，其包括腔體1，在本實施方式中，腔體1可以是任意形狀，任意大小、任意材質，具體可根據(jù)實際應用情況選擇，優(yōu)選采用密封性好的絕緣材料。腔體1可以為一個獨立腔體也可以由多個子腔體組合而成，腔體1內(nèi)具有內(nèi)部產(chǎn)生的電場分布，或者具有外部施加的電場分布，或者兼具有內(nèi)部產(chǎn)生和外部施加的電場分布。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，腔體1內(nèi)的電場為內(nèi)部產(chǎn)生方式，例如在腔體1內(nèi)或腔體壁上設有至少一個正電極2和至少一個負電極3，正、負電極加電壓，所形成的電場的全部或部分覆蓋腔體的容置空間，在腔體壁和腔體的外部可以有部分電場泄露。當然，在腔體內(nèi)也可以有部分區(qū)域(不能是全部)沒有被電場覆蓋。需要注意的是，任何情況下，正電極和負電極之間不能短路。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式中，腔體內(nèi)的電場為外部施加的電場，具體可以為但不限于將腔體置于外部電場中。

腔體的容置空間內(nèi)容置有可以使電場分布依期望改變的一個或多個有形的子區(qū)域物4。在本實施方式中，子區(qū)域物為固體或者是由有形包裹物包覆的液體，具體的有形包裹物可以是固體金屬或者電介質。在本實施方式中，子區(qū)域物4可以為任意的形狀，這些子區(qū)域物4的表面可以為但不限于由有限個數(shù)的平面和/或曲面相連形成。具體可以為但不限于球體、柱體、多面體等形狀，例如圖1、圖2中所示的形狀。

在本實施方式中，子區(qū)域物可以是一個整體，該表觀為一個整體的子區(qū)域物內(nèi)具有空隙；子區(qū)域物也可以是多個分離的子區(qū)域物4(多個獨立的子區(qū)域物)，全部或者部分的獨立子區(qū)域物4之間和/或部分或全部子區(qū)域物內(nèi)具有空隙；獨立的子區(qū)域物4與腔體壁之間也可以具有空隙。子區(qū)域物在腔體內(nèi)的空隙產(chǎn)生新的電場(子區(qū)域物可以是被動產(chǎn)生新的電場也可以是主動產(chǎn)生新的電場)或是單純地改變局域電場分布(例如子區(qū)域物只是對電磁場的傳播有影響)，使腔體內(nèi)形成復雜多域電場分布。具體腔體內(nèi)的空隙為子區(qū)域物4之間的空隙、子區(qū)域物4內(nèi)的空隙、子區(qū)域物4與電極之間的空隙、子區(qū)域物4與腔體內(nèi)壁之間的空隙四者之一或任意組合。

在本實施方式中，子區(qū)域物為能夠改變電場分布或改變局域電場的強度與方向的物質、物質組合或裝置。

在本發(fā)明與以上實施方式組合或者另外的優(yōu)選實施方式中，當子區(qū)域物為物質或者物質組合時，子區(qū)域物的材料包括正介電常數(shù)材料和/或者負介電常數(shù)材料，即子區(qū)域物可以是正介電常數(shù)材料，也可以是負介電常數(shù)材料，也可以是正介電常數(shù)材料和負介電常數(shù)材料的組合。具體子區(qū)域物可以為金屬；可以為電介質；也可以為金屬與電介質的混合，具體可以為獨立的金屬子區(qū)域物與獨立的電介質子區(qū)域物混聚在一起，也可以是金屬與電介質混合形成一個子區(qū)域物。不同材料的選擇，擴展了適用性。當子區(qū)域物為多個且所述子區(qū)域物為金屬時，子區(qū)域物相互之間接觸或者不接觸；當子區(qū)域物為金屬與電介質的混合物時，金屬散布于電介質之間；當腔體的部分或者全部容置空間內(nèi)的子區(qū)域物為多個且該多個子區(qū)域物全為電介質時，部分或者全部子區(qū)域物與周圍子區(qū)域物有接觸且接觸面積不大于其自身面積的50％，保證多域復雜非均勻電場的形成，在本發(fā)明更加優(yōu)選的實施方式中，在電介質作為子區(qū)域物時，電介質的介電常數(shù)>10或者<0。需要說明的書，本專利中指出的介電常數(shù)均是指相對介電常數(shù)。在本實施方式中，腔體1內(nèi)子區(qū)域物4在結構、形狀、大小、物理化學性質這四個方面相同，或不完全相同或完全不相同。通過選擇子區(qū)域物的結構、形狀、大小、物理化學性質，進而實現(xiàn)符合預期的非均勻電場分布。例如，可以在腔體內(nèi)設計內(nèi)部分層的子區(qū)域物或者多個子區(qū)域物形成的分層堆集，每一層的物理化學性質不同(例如介電常數(shù)不同或體積形狀等可隨外部環(huán)境發(fā)生變化，進而影響其對局域場的調整，等等)，從而在在不同層形成強度水平等方面性能不同的非均勻電場。

在本實施方式中，在有些情況下，當子區(qū)域物為一個時，子區(qū)域物為電介質或電介質的組合；當子區(qū)域物為多個時，部分或全部的子區(qū)域物為電介質或電介質的組合。具體可以通過選擇子區(qū)域物的電性能、設置子區(qū)域物的形狀、大小和間隔，使電場按期望的方式改變。在本實施方式中，改變局域電場強度與方向的裝置可以是獨立的依靠其物理或者化學特性能夠對局部場的強度和方向發(fā)生改變的裝置，例如，通過反射或折射電磁波從而對電磁場產(chǎn)生影響的裝置；或者是可以通過改變自身形狀對電場分布產(chǎn)生影響，從而達至復雜多域非均勻電場分布；或者是偶極矩隨外部環(huán)境(電場或壓力等)發(fā)生變化的電偶極子，隨著正、負電荷中心距離的變化，電偶極子產(chǎn)生非均勻變化的電場，等等。

以上只是對本發(fā)明改變局域電場強度與方向的裝置的舉例，由于無法采用窮舉的方式，依據(jù)本發(fā)明的思想，在本發(fā)明的指引下，本領域技術人員能夠直接毫無疑義的得到的改變局域電場強度與方向的裝置，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，例如采用如下原理的裝置：在外電場的作用下被動產(chǎn)生附加電場；或設置于電磁場的傳播路徑上以改變電磁場的傳播；或通過改變自身形狀對電場分布產(chǎn)生影響；或其自身能主動產(chǎn)生附加電場，等等。

在本實施方式中，子區(qū)域物之間可以有電荷移動，也可以沒有電荷移動。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，獨立的子區(qū)域物之間以及獨立子區(qū)域物與電極之間無電荷遷移。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式中，部分獨立的子區(qū)域物之間或部分獨立的子區(qū)域物與電極之間有電荷遷移。

在本實施方式中，如圖2所示，腔體可以有開口，也可以如圖1所示沒有開口，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，腔體可以具有入口5和出口6，腔體1內(nèi)的空隙形成至少一條從入口5至出口6的流體通道。在該實施方式中，入口5和出口6的位置可以互換。

本發(fā)明的構建復雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)能夠在腔體內(nèi)子區(qū)域物的周圍形成具有所期望性能的復雜非均勻電場。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。