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(gòu)建具特定性能的復(fù)雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前構(gòu)建具有特定性能非均勻電場的方法中，主要是通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾姌O形狀，優(yōu)化電極相對位置、布局及整體構(gòu)造等來實(shí)現(xiàn)。這在許多情況下，為達(dá)到預(yù)期效果，會涉及到復(fù)雜的異型結(jié)構(gòu)以及非常精細(xì)的加工，從而工藝復(fù)雜，成本很高，難以實(shí)現(xiàn)，也難以投入實(shí)際應(yīng)用。如何解決這個(gè)問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

通過檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相關(guān)的公開文獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種構(gòu)建復(fù)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(gè)或多個(gè)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(fù)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(qiáng)度與方向的物質(zhì)、物質(zhì)組合或裝置；

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

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

當(dāng)所述子區(qū)域物為金屬與電介質(zhì)的混合物時(shí)，所述金屬散布于電介質(zhì)之間；

當(dāng)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(gè)且該多個(gè)子區(qū)域物全為電介質(zhì)時(shí)，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(shù)中存在的相關(guān)問題，本發(fā)明使構(gòu)造預(yù)期效能的復(fù)雜多域非均勻電場變得十分方便，極大地利于相關(guān)科學(xué)工程的實(shí)施。本發(fā)明所述的物理系統(tǒng)通過在腔體內(nèi)設(shè)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(gòu)造出符合預(yù)期的多域復(fù)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(qiáng)度與方向的物質(zhì)、物質(zhì)組合或裝置。保證了形成非均勻電場的結(jié)構(gòu)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(fù)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(fù)介電常數(shù)材料，也可以是正介電常數(shù)材料和負(fù)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(zhì)，也可以是金屬與電解質(zhì)的混合，擴(kuò)展了適用性；當(dāng)所述子區(qū)域物為金屬與電介質(zhì)的混合物時(shí)，保證多域復(fù)雜非均勻電場的形成。

當(dāng)所述子區(qū)域物為多個(gè)且所述子區(qū)域物為金屬時(shí)，所述子區(qū)域物相互之間接觸或者不接觸，擴(kuò)展了適用性。當(dāng)所述子區(qū)域物為多個(gè)且所述子區(qū)域物為電介質(zhì)時(shí)，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(fù)雜非均勻電場的分布區(qū)域。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述腔體內(nèi)或腔體壁上設(shè)有至少一個(gè)正電極和至少一個(gè)負(fù)電極，正、負(fù)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(shí)施方式中，當(dāng)所述子區(qū)域物為一個(gè)時(shí)，所述子區(qū)域物可以為電介質(zhì)；當(dāng)所述子區(qū)域物為多個(gè)時(shí)，部分或全部子區(qū)域物可以為電介質(zhì)，所述電介質(zhì)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(gòu)造出符合預(yù)期的多域復(fù)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(qiáng)，使子區(qū)域物的周圍形成預(yù)期的非均勻電場。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述腔體內(nèi)的子區(qū)域物的結(jié)構(gòu)、形狀、大小、性質(zhì)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(jié)構(gòu)、形狀、大小、物理化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)符合預(yù)期的非均勻電場分布。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述子區(qū)域物為一體結(jié)構(gòu)，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(gè)分離的獨(dú)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(gè)或多個(gè)較大的體結(jié)構(gòu)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(shí)施方式中，所述子區(qū)域物的表面為有限個(gè)數(shù)的平面和/或曲面相連形成?？梢允侨我獾男螤?。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，獨(dú)立的子區(qū)域物之間以及獨(dú)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(shí)施方式中，部分的獨(dú)立子區(qū)域物之間或部分的獨(dú)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(shè)計(jì)，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(shí)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)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(shí)施方式中構(gòu)建復(fù)雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一種優(yōu)選實(shí)施方式中構(gòu)建復(fù)雜多域非均勻電場的物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)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(shí)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(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)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(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

本發(fā)明提供了一種構(gòu)建復(fù)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(shí)施方式中，腔體1可以是任意形狀，任意大小、任意材質(zhì)，具體可根據(jù)實(shí)際應(yīng)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(gè)獨(dú)立腔體也可以由多個(gè)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(shí)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(shè)有至少一個(gè)正電極2和至少一個(gè)負(fù)電極3，正、負(fù)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(dāng)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(fù)電極之間不能短路。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)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(gè)或多個(gè)有形的子區(qū)域物4。在本實(shí)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(zhì)。在本實(shí)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(gè)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(shí)施方式中，子區(qū)域物可以是一個(gè)整體，該表觀為一個(gè)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(gè)分離的子區(qū)域物4(多個(gè)獨(dú)立的子區(qū)域物)，全部或者部分的獨(dú)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(dú)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(fù)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(shí)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(qiáng)度與方向的物質(zhì)、物質(zhì)組合或裝置。

在本發(fā)明與以上實(shí)施方式組合或者另外的優(yōu)選實(shí)施方式中，當(dāng)子區(qū)域物為物質(zhì)或者物質(zhì)組合時(shí)，子區(qū)域物的材料包括正介電常數(shù)材料和/或者負(fù)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(fù)介電常數(shù)材料，也可以是正介電常數(shù)材料和負(fù)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(zhì)；也可以為金屬與電介質(zhì)的混合，具體可以為獨(dú)立的金屬子區(qū)域物與獨(dú)立的電介質(zhì)子區(qū)域物混聚在一起，也可以是金屬與電介質(zhì)混合形成一個(gè)子區(qū)域物。不同材料的選擇，擴(kuò)展了適用性。當(dāng)子區(qū)域物為多個(gè)且所述子區(qū)域物為金屬時(shí)，子區(qū)域物相互之間接觸或者不接觸；當(dāng)子區(qū)域物為金屬與電介質(zhì)的混合物時(shí)，金屬散布于電介質(zhì)之間；當(dāng)腔體的部分或者全部容置空間內(nèi)的子區(qū)域物為多個(gè)且該多個(gè)子區(qū)域物全為電介質(zhì)時(shí)，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(fù)雜非均勻電場的形成，在本發(fā)明更加優(yōu)選的實(shí)施方式中，在電介質(zhì)作為子區(qū)域物時(shí)，電介質(zhì)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(shí)施方式中，腔體1內(nèi)子區(qū)域物4在結(jié)構(gòu)、形狀、大小、物理化學(xué)性質(zhì)這四個(gè)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(jié)構(gòu)、形狀、大小、物理化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)符合預(yù)期的非均勻電場分布。例如，可以在腔體內(nèi)設(shè)計(jì)內(nèi)部分層的子區(qū)域物或者多個(gè)子區(qū)域物形成的分層堆集，每一層的物理化學(xué)性質(zhì)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(jìn)而影響其對局域場的調(diào)整，等等)，從而在在不同層形成強(qiáng)度水平等方面性能不同的非均勻電場。

在本實(shí)施方式中，在有些情況下，當(dāng)子區(qū)域物為一個(gè)時(shí)，子區(qū)域物為電介質(zhì)或電介質(zhì)的組合；當(dāng)子區(qū)域物為多個(gè)時(shí)，部分或全部的子區(qū)域物為電介質(zhì)或電介質(zhì)的組合。具體可以通過選擇子區(qū)域物的電性能、設(shè)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(shí)施方式中，改變局域電場強(qiáng)度與方向的裝置可以是獨(dú)立的依靠其物理或者化學(xué)特性能夠?qū)植繄龅膹?qiáng)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(dá)至復(fù)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(fù)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(qiáng)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(lǐng)域技術(shù)人員能夠直接毫無疑義的得到的改變局域電場強(qiáng)度與方向的裝置，都在本發(fā)明的保護(hù)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(shè)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(shí)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(shí)施方式中，獨(dú)立的子區(qū)域物之間以及獨(dú)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(shí)施方式中，部分獨(dú)立的子區(qū)域物之間或部分獨(dú)立的子區(qū)域物與電極之間有電荷遷移。

在本實(shí)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(shí)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(shí)施方式中，入口5和出口6的位置可以互換。

本發(fā)明的構(gòu)建復(fù)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(fù)雜非均勻電場。

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

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)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(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。