使用纳米管产生高能粒子的方法和其物品

申请号 CN200680050547.6 申请日 2006-11-30 公开(公告)号 CN101356588A 公开(公告)日 2009-01-28
申请人 塞尔顿技术公司; 发明人 克里斯托弗·H·库珀; 詹姆斯·F·洛恩; 威廉·K·库珀; 艾伦·G·卡明斯;
摘要 本 发明 揭示一种产生高能粒子的方法,其包含使 纳米管 与氢同位素来源(诸如D2O) 接触 和施加活化能到所述纳米管。在一个 实施例 中,所述氢同位素包含氕、氘、氚和其组合。本发明还揭示一种使物质转化的方法,此方法基于增加受限于纳米管结构有限尺寸的 原子 的原子核交互作用可能性,所述方法产生足以使物质转化的高能粒子,且将待转化物质暴露于这些粒子中。
权利要求

1.一种产生高能粒子的方法,所述方法包含使纳米管与氢同位素接触,和施加活化能到所述纳米管。
2. 如权利要求l所述的方法,其中所述氢同位素包含氕、氘、氚和其组合。
3. 如权利要求l所述的方法,其中所述氢同位素是由呈固相、液相、气相、等离子体 相或超临界相的来源提供。
4. 如权利要求l所述的方法,其中所述氢同位素是由受缚于分子结构中的来源提供。
5. 如权利要求l所述的方法,其中所述氢同位素是通过D20提供。
6. 如权利要求l所述的方法,其中所述活化能包含粒子的热能、电磁能或动能
7. 如权利要求6所述的方法,其中所述电磁能包含一个或多个选自以下的来源:x射 线、光子、y射线、微波辐射、红外线辐射、紫外线辐射、声子、处于吉赫至太赫 频率范围中的辐射或其组合。
8. 如权利要求6所述的方法,其中含有动能的所述粒子选自中子、质子、电子、P辐 射、a辐射、介子、派(7t)介子、强子、轻子、重子和其组合。
9. 如权利要求1所述的方法,其中所述高能粒子包含中子、质子、电子、P辐射、a 辐射、介子、派(7t)介子、强子、轻子、重子和其组合。
10. 如权利要求l所述的方法,其中所述纳米管包含纳米管。
11. 如权利要求l所述的方法,其中所述纳米管为多壁碳纳米管
12. 如权利要求l所述的方法,其中所述纳米管为具有500 pm至10 cm长度范围的多 壁碳纳米管。
13. 如权利要求l所述的方法,其中所述纳米管为具有2mm至10mm长度范围的多壁 碳纳米管。
14. 如权利要求1所述的方法,其中所述氢同位素位于纳米管的内部、多壁纳米管的壁 之间的空间内、由一个或多个纳米管形成的至少一个环状物内,或其组合内。
15. 如权利要求1所述的方法,其进一步包括形成碳纳米管束和将呈电能形式的活化能 提供到所述碳纳米管束。
16. 如权利要求13所述的方法,其中所述电能呈电脉冲的形式。
17. 如权利要求1所述的方法,其中所述纳米管端与端对准、平行对准或以其任何组合 对准。
18. 如权利要求l所述的方法,其中所述纳米管结构具有至多100nm的内径。
19. 如权利要求1所述的方法,其中所述纳米管包含绝缘材料、金属材料或半导体材料 和所述材料的组合。
20. 如权利要求l所述的方法,其中所述纳米管基本上由碳和其同素异形体组成。
21. 如权利要求1所述的方法,其进一步包含在施加所述活化能之前至少部分地涂布或 掺杂至少一层无机材料的原子层或分子层。
22. 如权利要求l所述的方法,其中所述活化能包含环境背景辐射。
23. 如权利要求22所述的方法,其中所述环境背景辐射包含宇宙射线。
24. —种使物质转化的方法,所述方法包含使纳米管与氢同位素来源接触,施加活化能 到所述纳米管,产生高能粒子和将待转化物质与所述高能粒子接触。

说明书全文

使用纳米管产生高能粒子的方法和其物品

申请案主张2005年12月5日申请的美国专利申请案第60/741,874号和2006年3 月1日申请的美国专利申请案第60/777,577号在35 USC gll9(e)下的本国优先权权利, 所述两个专利以引用的方式并入本文中。

技术领域

本文揭示通过在存在活化能(诸如粒子的热能、电磁能或动能)的情况下使纳米管 与氢同位素接触来产生高能粒子的方法。还揭示通过将物质暴露于根据揭示方法产生的 高能粒子来使所述物质转化的方法。

背景技术

需要替代能源来减轻我们社会当前对燃料的依赖而不进一步影响环境。发明者已 开发出纳米管和使用所述纳米管的装置的多种用途。本揭示内容以一种新颖的设计来以 环保方式满足当前和未来能量需要的表现形式,组合了纳米管(且在一项具体实施例中 为纳米管)的独特性质。
用基于纳米管的核能系统发动的装置可实质上改变当前的配电状态。举例而言,基 于纳米管的核能系统可减少(若非消除)对配电网、化学电池组、诸如太阳电池、 发动机力发电站的能量捕获装置、内燃发动机、化学火箭发动机涡轮发动机以及 其它所有形式的用于动力产生的化学燃烧的需要。

发明内容

因此,本发明揭示一种产生高能粒子的方法,其包含使纳米管与氢同位素接触和施 加活化能到所述纳米管。在一项具体实施例中,所述氢同位素包含氕、氘、氚和其组合。 此外,所述氢同位素源可为固相、液相、气相、等离子体相或超临界相。或者,所述氢 同位素源可受缚于分子结构中。
本发明还揭示一种使物质转化的方法,所述方法包含使纳米管与氢同位素源接触, 施加活化能到所述纳米管,产生高能粒子和使所述待转化物质与所述高能粒子接触。如
本文所使用,可转化的物质为从一种元素或同位素转变为另一种元素或同位素的物质。 附图说明
图1为用于液相反应且具有根据本揭示内容所使用的H^探测器的旋转器型反应器 的示意图。
图2为根据图1的旋转器类型的示意图,其中所述H^探测器已由一排锗探测器替代。
图3为不具有用于电解根据本发明揭示内容所用的液相的独立电极的反应器的示意图。
图4为根据图3的反应器的的示意图,其进一步包括用于电解液相的独立电极。 图5为根据本发明揭示内容所用的气相反应反应器的示意图。 图6为使用图4的反应器所产生的高能粒子数目图。
具体实施方式 A.定义
本揭示内容中所使用的下述术语或短语具有以下所略述的意义:
术语"纤维"或其任何变体定义为高纵横比材料。本揭示内容中所使用的纤维可包 括由一种或许多种不同成分构成的材料。
术语"纳米管"是指通常具有在25人至100nm的闭区间内的平均直径的管形分子 结构。可使用具有任何尺寸的长度。
术语"碳纳米管"或其任何变体是指主要由排列于六晶格(石墨片)中的碳原子 构成的管形分子结构,其中所述分子结构自身围拢以形成无缝圆柱管的壁。这些管形片 可单独出现(单壁)或者可作为许多巢套层(多壁)出现以形成所述圆柱结构。
短语"环境背景辐射"是指从各种自然源和人工源(包括地面源和宇宙射线(宇宙 辐射))发射出的电离辐射
术语"功能化的"(或其任何变体)是指纳米管具有附着于其表面的原子或原子群, 此原子或原子群可改变纳米管的性质(诸如动电位(zeta potential))。
术语"掺杂"碳纳米管是指六角碳的巻片的晶体结构中存在除了碳以外的离子或原 子。掺杂碳纳米管意指六角环中至少一个碳被非碳原子所替代。
术语"转化"或其衍生词定义为原子核状态的改变,无论是其原子核中的质子或中 子数目的改变,或是通过捕捉或发射粒子所致的原子核中能量的改变。使物质转化因此
定义为改变包含所述物质的原子核的状态。
在一项具体实施例中,揭示一种利用纳米管结构由同位素的转化来产生高能粒子的 方法。在此具体实施例中,转化是同位素的核成分的改变,其伴随能量的释放或吸收。 为了从稳定的同位素的结合或分裂产生能量,可能需要施加活化能。
此活化能可直接或间接地以电磁刺激的形式出现,而赋予所述同位素动量温度、压 力或电磁场。初始活化能可为电流脉冲或电磁辐射的形式。此外,活化能可以由本文所 描述的转化反应(也已知为连反应(chain reaction))所产生的能量的形式出现。
在某些同位素转化反应中,活化能是克服两个原子核靠近时所产生的库仑斥力所需 的能量。用于此反应的主要同位素为氘211,但氢'H、氚SH和氦三SHe也可用来产生能 量和氦四4He。以引用方式包括的有同位素列表,其可用于产生能量的转化反应,且可 见于汉斯C.瓦尼安(Hans C. Ohanian ) (1987)的"现代物理学(Modern Physics)" 的第507页至第521页,所述页以引用的方式并入本文中。
为了克服转化所需的同位素的库仑斥力,可供应形式为粒子的热能、电磁能或动能 的活化能。电磁能包含一个或多个选自以下各物的源:x射线、光子、a、 p或Y射线、 微波辐射、红外线辐射、紫外线辐射、声子、宇宙射线、处于吉赫(gigahertz)至太赫 (terahertz)频率范围中的辐射或其组合。
活化能也可包含具有动能的粒子,其经定义为运动中的任何粒子,诸如原子或分子。 非限定性实施例包括质子、中子、反质子、基本粒子和其组合。如本文所使用,"基本 粒子"为不可进一步分解为粒子的基础粒子。基本粒子的实例包括电子、反电子、介子、 派(兀)介子、强子、轻子(其为电子的形式)、重子、放射同位素和其组合。
其它在本揭示方法中可用作活化能的粒子包括引自汉斯C.瓦尼安(Hans C. Ohanian)的"现代物理学(Modern Physics)"第460页至第494页的粒子,所述页以 引用的方式并入本文中。
相似地,由本揭示方法产生的高能粒子可包含先前所述的相同的高能粒子,亦即中 子、质子、电子、P辐射、a辐射、介子、派(7i)介子、强子、轻子、重子和其组合。换 言之,由本揭示方法所产生的活化能可包含用以引发反应的相同的高能粒子。
因为本文所描述的转化反应所需的能量产生将使用活化能,故我们可通过控制存在 的活化能的量或在发明性过程中将同位素馈入纳米管结构的速率,来控制所产生的能 量。举例而言,通过冻结纳米管/重水混合物、从而从核转化过程夺取热能且减慢氘向纳 米管(诸如碳纳米管)中的扩散,可显著减少能量的产生。
在一个实施例中,使物质转化可通过使物质与纳米管结构接触、使所述物质限于所
述纳米管结构的尺寸内并使具有限于其中的所述物质的所述纳米管结构暴露于活化能 下来实现。
在不被任何理论束缚的情况下,本文所描述的用于产生高能粒子和进行转化反应的 方法为(至少部分地)纳米管结构的表现。相信当原子尺度的物质受限于纳米管结构的 有限尺寸时,包含所述物质的原子的原子核将很可能会进行交互作用和因此进行所述物 质的转化。换言之,纳米尺度限制增加了物质的原子核发生交互作用的机率。类似理论 已被描述为在一维玻色气体(Bose gas)中的筛滤,其描述可见于N.M.博戈柳博夫(N.M. Bogolyubov)等人的文章在一维玻色气体中的完全筛滤(CompZefe Scree"/«g !>i a Owe-W?new".onaZ 5ose Gas) , Zapiski Nauchnykh Seminarov Leningradskogo Otdeleniya Matematicheskogo Instituta im. V.A. Steklova AN SSSR (1986)第150巻第3-6页中。
因此,在一个实施例中,相信当诸如脉冲形式的电流被施加到碳纳米管时通过所述 受限的碳纳米管系统内部的高密度电子等离子体(且当氘存在时),库仑斥力得以减少 或消除。电子可非常接近原子核,因此平均起来将抵消氘同位素间的库仑斥力。此又将 会减少转化所需的活化能。
任何具有空心内部的纳米尺度结构可用于本揭示过程中,其中所述空心内部可辅助 或赋能纳米尺度限制,且能够承受与揭示方法相关联的内部条件。在一项具体实施例中,纳米管包含碳和其同素异形体。举例而言,根据本揭示内容 所使用的碳纳米管为长度范围从500 至10 cm(诸如从2 mm至10 mm)的多壁碳纳米 管。根据本揭示内容的纳米管结构可具有至多100nm(诸如从25人至100nm)的内径。
纳米管材料也可包含非碳材料,诸如绝缘材料、金属材料或半导体材料或所述材料 的组合。
应了解,氢同位素可位于纳米管的内部、多壁纳米管(当使用时)的壁之间的空间内、 由一个或多个纳米管形成的至少一个环状物(loop)内或其组合内。
在一项具体实施例中,纳米管可端与端对准、平行对准或以其任何组合对准。另外 或另一选择为,纳米管可由至少一层无机材料的原子层或分子层完全地或部分地涂布或 掺杂。
在某些实施例中,当纳米管结构与限于其中的物质以催化方式交互作用时,使物质 转化的方法可得以增强。此可通过选择特定纳米管(诸如碳)或用可改变引发揭示反应 所需的活化能的数量或类型的分子来掺杂或涂布纳米管实现。
如本文所使用,"催化剂"和自其衍生的任何字经定义为改变活化能的物质。在一 项具体实施例中,改变活化能经定义为减少发生转化反应所需的能量。 当纳米管结构进一步充当催化剂时,其可作为携带许多低能量光子、声子或粒子且 附带将其能量传送到转化原子核的整合体来进行。先前所提及的活化能形式也可用于此 过程中。
在某些状况下,活化能可由多种能量形式的总和产生,诸如x射线纳米管捕捉与电 子核散射同时发生以推进转化反应,诸如氖转化为4e和中子。
在某个实施例中,将有可能通过在纳米管内加载氢同位素来产生连锁反应,以使得 由一个转化事件释放的能量会推进较多的转化事件。
如上所述,使物质转化的方法可导致由高能粒子的释放而产生能量。在非限定性实 施例中,由揭示方法产生的能量可包含具有动能的中子、氚核、氦同位素和质子。
本文所揭示的纳米管结构可包含单壁、双壁或多壁纳米管或其组合。纳米管可具有 在申请人同时申请的诸申请案中所描述的已知形态,包括(诸如)2005年4月22日申 请的美国专利申请案第11/111,736号、2004年3月8日申请的美国专利申请案第 10/794,056号和2006年9月1日申请的美国专利申请案第11/514,814号,所有申请案皆
以引用的方式并入本文中。
上文描述的形状中的一些形状更详细地定义于M.S.卓瑟霍斯(M.S.Dresselhaus)、 G.卓瑟霍斯(G. Dresselhaus)和P.弗瑞斯(P. Avouris)等人的碳纳米管:合成、结 构、特性和应用(Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties, and Applications), 应用物理专题(7bp!'c"rtApp"edf/^;^'") .80.2000,德国施普林格(Springer-Verlag) 和"碳的化学路径(A Chemical Route to Carbon)" 纳米巻,Nanoscrolls,丽莎M.维 克里斯(LisaM. Viculis),朱利安J.克(Julia J. Mack)和理查德B.凯纳(Richard B. Kaner),科学(Science) 2003年2月28日;299,两者皆以引用的方式并入本文中。
当使用具有上述形态的纳米管结构时,限制尺寸(定义为进行转化的物质被限于其 中的尺寸)选自纳米管的内部、多壁纳米管的壁之间的空间内、由一个或多个纳米管形 成的至少一个环状物内或其组合内。
如先前所述,根据本揭示内容的方法通常使用活化能来协助转化。所述活化能的非 限定性实例包括微波辐射、红外线辐射、热能、声子、光子、紫外线辐射、x射线、Y 射线、a辐射、(3辐射和宇宙射线。
当然纳米管结构可包含视情况可处于磁场、电场电磁场中的纳米管网络。在一项 非限定性具体实施例中,所述磁场、电场或电磁场可由纳米管结构本身提供。
此外,所述方法可进一步包括将交流电、直流电或电流脉冲施加到纳米管结构或其 组合。
本文所揭示的纳米管结构可具有金属或合金磊晶层。
据所知,纳米管的成分对于本文所揭示的方法而言并非关键所在。在不为理论所束 缚的情况下,似乎将物质限制在纳米管内会导致本文所揭示的效应,而非所揭示实施例 中所用的纳米管中的碳与由限制氘供给能量的物质的一些交互作用。为此,尽管本文所 描述的纳米管特定描述为碳,但其更通常可包含陶瓷材料(包括玻璃)、金属材料(和 其化物)、有机材料和所述材料的组合。据所知,除对被供给能量的物质的尺寸提供 限制外,纳米管的形态(几何构型)非关键所在。在一个实施例中,揭示多壁碳纳米管。 本文所揭示的纳米管结构可具有单个或多个在本文所述纳米管上形成外壳或涂层的原 子层或分子层。除所述涂层之外,所述纳米管结构可由至少一层无机或有机材料的原子 层或分子层加以掺杂。
对用于纳米管的涂层和涂布纳米管的方法的描述在申请人共同申请的申请案中被 描述,所述申请案先前以引用的方式并入,亦即2005年4月22日申请的美国专利申请 案第11/111,736号、2004年3月8日申请的美国专利申请案第10/794,056号和2006年 9月1日申请的美国专利申请案第11/514,814号。
本文所描述的方法可进一步包含使用至少一个有机基团来使碳纳米管功能化。功能 化通常通过使用化学技术(包括湿化学反应或蒸汽、气体或等离子体化学反应)和微波 辅助化学技术改变碳纳米管的表面,和利用表面化学反应将材料粘接至碳纳米管的表面 来执行。这些方法是用于"活化"所述碳纳米管,其经定义为破坏至少一个C-C或C-杂原子键,从而提供表面以便向其附着分子或分子团。
功能化碳纳米管可包含附着于碳纳米管的表面(诸如外侧壁)的化学基团(诸如羧基)。 此外,纳米管功能化可通过多步骤程序发生,其中官能团依序添加到所述纳米管以获得 特定的、所要的功能化纳米管。
与功能化碳纳米管不同,经涂布的碳纳米管覆盖有一层材料和/或一个或许多个粒 子,其与官能团不同,未必化学地键接至纳米管,且其覆盖纳米管的表面区域。
本文所使用的碳纳米管也可掺杂成分来协助所揭示的过程。如上所述,"掺杂"碳 纳米管是指六角碳的巻片的晶体结构中存在除碳以外的离子或原子。掺杂碳纳米管是指 六角环中的至少一个碳由非碳原子替代。
还揭示一种使物质转化的方法,所述方法包含使纳米管与氢同位素源接触、施加活 化能到所述纳米管、产生高能粒子和将待转化的所述物质与所述高能粒子接触。
由转化产生的辐射形式的能量的一部分可直接用以推进第二产生转化反应。所述方 法可用于不断产生动力直到消耗所需的程度。
在一个实施例中,本文所描述的方法可用于使具有长半衰期且被视为放射性污染物 的同位素转化为具有较短半衰期的同位素。此可通过中子捕获来实现。在所述实施例中, 需要将氘馈入纳米管,因为目标同位素可捕获碳纳米管中紧密聚集在一起的许多中子。 原子核中的大量中子将推进转化反应,此将放射性同位素的半衰期从数百或数千年减少 到数毫秒。
在另一实施例中,氘转化为SHe和中子可通过使碳纳米管与氘气和活化能接触而进 行。在这个实施例中,由限制容器将氘保持为高浓度,所述限制容器包围元素成份,例 如氘气、碳纳米管和附着电极。另外,碳纳米管应成束以在束的任一端与电极电接触。 电线连接到电极且将来自产生400V脉冲达10ns的电路的活化能供应给碳纳米管。这个 实施例的示意图示于图5中。
本揭示内容进一步由下述非限定性实例加以说明,所述实例仅意在示例性说明本揭 示内容。
实例
实例l.使用已处理的碳纳米管产生高能粒子
a) 碳纳米管材料的产生
将5g的碳纳米管在室温下与250 ml的试剂硝酸混合。所述碳纳米管为多壁的, 其具有在10nm至50nm之间的直径和在100 nm至100um之间的长度。20分钟之后, 从硝酸去除所述碳纳米管且用水将其冲洗三次。在设于室温之上的烘箱中干燥碳纳米管 以将水份去除。自所述批次(batch),将100 mg的碳纳米管与35 ml至40 ml的99.9%纯 020在50 ml的玻璃烧杯中组合(样品A)。所述D20是取自购买自美国西格玛奥德里 奇公司(Sigma Aldrich)的新250克样品(部件号151882-250G,批号08410KC)。
b) 对碳纳米管材料的测量
用下述方式对由样品A发射的各种高能粒子加以测量:
样品A由透明塑料包裹覆盖,以使D20的蒸发和吸水成为吸湿性D20的吸水性最 小化。其接着被置于可旋转的样品架中,所述样品架在测量期间保持相对于地面45度 的角度且以大约lrpm的速率旋转,以便保持使碳纳米管的表面至少部分潮湿。所述旋 转样品架的示意图展示于图1中。
高于背景的能量是使用SHe中子探测器和Nal (碘化钠)Y/x射线探测器加以测量。 在没有任何样品存在的情况下进行背景测量。样品A最初是在暗室中被测量。在样品由 UV过滤卤素灯照射的情况下重复所述测量。制备在成分和形态上与样品A相同的第二 样品(B)。样品B分别由(a)UV过滤卤素灯和(b)红色激光器照射。
尽管所有样品(包括在暗室中被测量的样品)展示高于背景的正偏压,但当使用光 源时,注意到增强的信号,其中最强的响应发生于使用UV过滤卤素灯时。 这个实例展示通过使经处理的碳纳米管与D20组合,可产生高能粒子。 实例2.使用未经处理的碳纳米管产生高能粒子
a) 碳纳米管材料的产生
这个实例实质上类似于实例1,其例外为在这个实例中使用未经处理的多壁碳纳米 管。所述碳纳米管具有在10nm至50nm之间的直径和在100 nm至100 um之间的长度。 将约100 mg的碳纳米管与35 ml至40 ml的99.9%纯D20在50 ml的玻璃烧杯中组合。
b) 对碳纳米管材料的测量
用下述方式对由根据本发明所制得的样品发射的高能粒子加以测量: 如同实例l,根据这个实例的样品由透明塑料包裹覆盖,以使D20的蒸发和吸水成 为吸湿性D20的吸水性最小化。其接着被置于可旋转的样品架中,所述样品架在测量期
间保持相对于地面45度的角度且以大约1 rpm的速率旋转,以便保持使碳纳米管的表面 至少部分潮湿。
这个实例中所用的配置的示意图展示于图2中,其类似于图l,其中3He探测器由 一排锗探测器替代。具体来说,在施加活化能之前,将两排放置于装置的任一侧上的锗 中子探测器校准以测定实验场所的中子的背景速率。探测器是当前工艺水平的中子探测 器,其属于美国劳伦斯利弗摩尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratories)
的财产且探测器的操作方式是属于实验室所有人的专利。
在没有任何样品存在的情况下进行背景测量。在样品由UV过滤卤素灯照射的同时 进行测量。尽管所有的测量(包括背景测量)展示高于背景的正偏压,但当使用UV过 滤卤素灯时,注意到增强的信号。
这个实例展示通过使未经处理的碳纳米管与D20组合,同时施加活化能,可产生高 能粒子。
实例3.通过液相转化产生高能粒子-不具有电解电极
在这个实例中,纳米管为购自纳米技术实验室(Nano TechLabs)(美国北卡罗来纳 州亚德金县409 W.枫树大街纳米技术实验室公司(NanoTechLabs Inc., 409 W. Maple St,, Yadkinville, NC) 27055)的商业纯碳纳米管。其具有约3 mm的长度,具有6元环结构 且直线取向。所述碳纳米管实质上无缺陷且在用于装置之前未经处理。
将含有大约l,OOO个单独纳米管的对准碳纳米管束在其每一末端连接到不锈电 极。所述碳纳米管电极系统经测量具有大约200Q电阻。 一个纳米管电极通过电容器接地且连接到与高压电源连接的19.5 Q电阻器。参考图3。另一个纳米管电极通过30 ns 上升时间晶体管接地。晶体管上的栅极连接到脉冲发生器。
在室温和大气压下将碳纳米管电极系统浸没于陶瓷反应皿中的2克液体D20中。以 大约10KHz的重复率将电压以200伏电压峰形式施加到碳纳米管历时200毫微秒范围内 的时间。
信号发生器将9V的150 ns宽脉冲传送到晶体管以触发电容器通过加载氖的碳纳米 管放电。在不锈钢电极因电腐蚀而腐蚀并且不再与碳纳米管接触之前中子猝发2小时。 数据采集系统记录这段时间中高于背景的数据。
在施加电压之前,将两排放置于装置的任一侧上的锗中子探测器校准以测定实验场 所的中子的背景速率。探测器是当前工艺水平的中子探测器,其属于美国劳伦斯利弗摩 尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratories)的财产且探测器的操作方式 是属于实验室所有人的专利。
在施加电压之前,探测器无明显探测周期地间歇性探测中子。这可与背景辐射相比。 在将电压施加碳纳米管之后,探测器再次间歇性地探测中子。探测到中子短时期猝发且 为高于背景的低水平稳定流形式,其中探测事件4倍到100倍于背景探测的大小。当中 断施加电压时,探测再次以背景水平的大小表征并且未观察到猝发的周期性。使用所用 设备不能测量所探测中子的动能。
实验装置不能测量装置操作期间所产生的任何热量。同样也不能检验可能会在过程 中产生的气体的成分。
实例4.通过液相转化产生高能粒子-具有电解电极
在这个实例中,纳米管为购自纳米技术实验室(Nano TechLabs)(美国北卡罗来纳 州亚德金县409 W.枫树大街纳米技术实验室公司(NanoTechLabs Inc., 409 W. Maple St., Yadkinville, NC ) 27055)的商业纯碳纳米管。其具有约6mm的长度,具有6元环结构 且直线取向。所述碳纳米管实质上无缺陷且在用于装置之前未经处理。
将含有大约1,000个单独纳米管的对准碳纳米管束在其每一末端连接到铂电极。所 述碳纳米管电极系统经测量具有大约8Q电阻。 一个纳米管电极通过电容器接地。另一 个纳米管电极通过晶体管接地。第三个电解电极保持紧邻于碳纳米管束中心且通过6KQ 电阻器连接到490V5mA电源。这种配置的示意性描述示于图4中。
在室温和大气压下将碳纳米管电极系统浸没于陶瓷反应皿中的2克液体D20中。以 大约730 Hz的重复率将电压以490伏电压峰形式施加到碳纳米管历时10到100毫微秒 范围内的时间。在毫秒期间,电容器内充电,充电电流也用于电解D20从而在纳米管表
面产生D2气体。进行电解以增加D2扩散到碳纳米管中。信号发生器将9V的150ns宽 脉冲传送到晶体管以触发电容器通过加载氖的碳纳米管放电。产生中子猝发并且由数据 采集系统记录不存在于背景中的中子猝发。
根据这个实例所产生的高能粒子数图示于图6中。
在施加电压之前,将两排放置于装置的任一侧上的锗中子探测器校准以测定实验场 所的中子的背景速率。探测器是当前工艺水平的中子探测器,其属于美国劳伦斯利弗摩 尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratories)的财产且探测器的操作方式是 属于实验室所有人的专利。
在施加电压之前,探测器间歇性地探测中子且未观察到探测周期性。这可与背景辐 射相比。在将电压施加碳纳米管之后,探测器再次间歇性地探测中子。如图6所示,探 测到中子呈短时期猝发状态,其中探测事件4倍到1万倍于背景探测的大小。此外,随 时间流逝观察到猝发的周期性,猝发频率为大约10分钟。当中断施加电压时,探测再 次显示那些背景水平下的大小特征并且未观察到猝发的周期性。使用所用设备不能测量 所探测中子的动能。
实验装置不能测量装置操作期间所产生的任何热量。同样也不能检验可能会在此过 程中产生的气体的成分。测定实验后剩余的液体成分,且样品中的重水量减少。
通过赫斯特(Hurst)分析统计分析这个实例中生成的数据以确定所述结果的统计显 著性。赫斯特分析为产生优值的事件的随机和非随机发生的相关分析。以0.5为中心且 靠近0.5的优值指示随机数据。靠近1.0的优值指示正相关。靠近O的优值指示反相关。 这个实例的数据靠近0.9,指示高度正相关。换言之,这个实例数据的统计分析提供非 随机信号的力证。
除非另外指示,否则本说明书权利要求书中所使用的表示成分数量、反应条件等 的所有数字应理解为在任何情况下均由词语"大约"修饰。因此,除非指示相反含义, 否则在下述说明书和随附权利要求书中所阐述的数值参数为近似值,其可取决于本发明 力求获得的所要性质而改变。
所属领域的技术人员若考虑本说明书和本文所揭示的本发明的实践,本发明的其它 实施例将为显而易见。希望本说明书和实例仅被视为示范性的,而本发明的真正范畴由 下述权利要求书指示。
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