Timanttimainen värähtelykalvo ja sen valmistusmenetelmä, jossa muotin yläpuolella olevaa dissosioitunutta kaasua virittävä epätasainen energia (kuten lämpövastuslanka, plasma, liekki) johdetaan muotin yläpuolelle käyttäen hyväksi muotin kaarevan pinnan ja dissosioitunutta kaasua virittävän epätasaisen energian välistä etäisyyttä. Erot muodostavat erilaisia lämmitysvaikutuksia. Kun timanttimateriaalia päällystetään muotin pinnalle, timanttimateriaalin kasvu on erilaista, joten timanttivärähtelykalvolla on epätasaiset värähtelyominaisuudet, joten timanttivärähtelykalvolla on laajempi äänikaistanleveys.
Kalvon materiaalia valittaessa tärkeimmät huomioon otettavat tekijät ovat kovuus ja vaimennusominaisuudet. Kovuus määrää materiaalin ominaistaajuuden, ja kovan materiaalin ominaistaajuus on suhteellisen korkea, kun taas kovan materiaalin ominaistaajuus on päinvastoin matala. Hyvät vaimennusominaisuudet omaavat materiaalit voivat tehdä värähtelevästä kalvosta tasaisemman värähtelyvasteen, jolloin värähtelevän kalvon lähtöäänenpainetaso on tasaisempi.
Perinteisesti yleisiä värähtelykalvomateriaaleja ovat paperi, polymeerimuovit, metallit (Be, Ti, Al), keramiikka jne. Paperi- ja polymeerimateriaaleilla on hyvät vaimennusominaisuudet, mutta niiden jäykkyys on heikko ja ne vaurioituvat helposti, eikä alhainen kovuus riitä niiden valmistukseen. Suurin toimintataajuus on rajallinen. Vaikka metallivärähtelykalvolla on parempi kovuus, kovat metallit, kuten Be, Ti jne., ovat kalliita ja vaikeasti työstettäviä. Keraamisilla materiaaleilla on myös monimutkaisten sintrausmenetelmien ongelmana. Timanttimateriaalin erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien ja lujuuden ansiosta se soveltuu kevyiden ja jäykkien kalvojen valmistukseen, ja sitä voidaan käyttää keski- ja korkeataajuisissa kaiuttimissa. Haluttu ääni syntyy kalvon värähtelytaajuuden kautta. Mitä korkeampi kalvon värähtelytaajuus on, sitä tiukemmat ovat kalvon mekaanisen lujuuden ja laadun vaatimukset, ja timanttimateriaalien käyttö kalvon valmistuksessa voi saavuttaa tämän tavoitteen.
Yleisesti ottaen värähtelevällä kalvolla on vastetaajuuden yläraja. Riippumatta siitä, onko värähtelevä kalvo valmistettu timantista vai muusta materiaalista, sen ominaistaajuus on rajoitettu tietylle alueelle materiaalin yhtenäisten ominaisuuksien vuoksi, mikä rajoittaa sen kaistanleveyttä. Vaimennusominaisuuksia ja jäykkyyttä ei voida muuttaa mielivaltaisesti, mikä rajoittaa sen äänenlaatua ja sointiväriä. Siksi, jos halutaan kattaa ihmiskorvan hyväksymä taajuusalue, on yleensä asetettava useita kalvoja, joilla on eri kaistanleveydet ja taajuuden ylärajat samanaikaisesti parhaan ääniefektin saavuttamiseksi. Siksi aikaisemmassa tekniikassa on käytetty erilaisia materiaaleja värähtelevän kalvon valmistamiseksi osissa. Värähtelevän kalvon keskiosa on valmistettu erittäin kovasta materiaalista ja ulkorengas on valmistettu alhaisen kovuuden materiaalista. Sitten nämä kaksi osaa yhdistetään yhdeksi. Värähtelevällä kalvolla on samanaikaisesti kaksi eri materiaalikovuutta ja paksuutta, ja se voi kattaa suuremman kaistanleveyden. Värähtelevän kalvon paksuus on kuitenkin yleensä erittäin ohut, ja liittäminen on vaikeaa. Jos sitä aiotaan käyttää timanttimateriaaleissa, sen sidontatekniikka ja sidosaine ovat erittäin suuria ongelmia, joten sitä ei ole helppo levittää timanttimateriaaleihin.
Edellä mainittujen ongelmien ratkaisemiseksi keksinnössä esitetään timanttivärähtelykalvo ja sen valmistusmenetelmä, jolla voidaan muuttaa timanttivärähtelykalvon eri alueiden kovuutta, paksuutta ja vaimennusominaisuuksia siten, että sillä on epätasaiset värähtelyominaisuudet ja se kattaa laajan taajuusalueen.
Tässä keksinnössä esitetyn timanttivärähtelykalvon ja sen valmistusmenetelmän mukaisesti on järjestetty kaarevapintainen muotti, ja epähomogeeninen energia, joka virittää dissosioituneen kaasun, kulkee muotin yläosan läpi muodostaen korkean lämpötilan muotin lämmittämiseksi siten, että muotin pinnalla on epätasainen lämpötilajakauma.
Esimerkiksi
1. Lämpövastuslanka on keskipiste (korkeimman energian alue), ja reaktioaineen pitoisuus muodostaa epätasaisen rengasjakauman.
2. Aallonpituuden, amplitudin ja seisovien aaltojen vaikutuksesta suurtaajuisen energian virittämässä plasmassa reagoivien aineiden pitoisuus on pallomainen ja jakautuu epätasaisesti.
3. Liekin energia heikkenee keskialueelta ulospäin, ja reagoivien aineiden pitoisuudet jakautuvat epätasaisesti ja hajaantuvasti.
Edellä mainitun energian synnyttämä lämpötila ja reaktioaineen pitoisuus heikkenevät nopeasti peräkkäin; siksi muotin eri pinnat koskettavat reaktioaineen pitoisuuden eri alueita, jolloin timanttikalvot kasvavat erilaisilla rakenteellisilla tiloilla ja paksuuksilla, mikä tekee timanttimateriaalista epätasaisen. (Epähomogeeniset) värähtelyominaisuudet, kuten paksuus tai kovuus, aiheuttavat epätasaisen jakauman, ja sitten timanttiohutkalvo poistetaan muotista timanttivärähtelykalvon muodostamiseksi. Timanttimateriaalien rakenteellisia tiloja ovat mikrokide (Micro-crystal), nanokide (Nano-crystal) ja niin edelleen.
Keksinnön mukaisesti valmistetun timanttivärähtelykalvon kovuus ja paksuus eivät ole tasaisia, ja keskialueen kovuus on korkea, reuna-alueen kovuus on alhainen ja keskialueen paksuus on suuri ja reuna-alueen paksuus on pieni. Kovuus vaikuttaa kunkin osan värähtelyominaisuuksiin, ja paksuuden vaikutuksella on vastaavasti erilaiset ominaistaajuudet, joten timanttikalvolla voi olla suurempi kaistanleveys.
Piirustusten kuvaus
1A-1D ovat kaaviokuvia keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon tuotantoprosessista;
Kuvio 2A on ensimmäisen edullisen suoritusmuodon muotin yläkuva;
Kuvio 2B on ensimmäisen edullisen suoritusmuodon muotin sivukuva;
Kuvio 3 on ensimmäisen edullisen suoritusmuodon ja tekniikan tason mukainen taajuus- ja tilavuusanalyysikuva; ja
4A-4D ovat kaaviokuvia keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon valmistusprosessista.
Niiden joukossa ovat viitemerkit:
10 muottia
12 Ensimmäinen värähtelykerros
14 sekunnin värähtelykerros
20 lämpövastuslankaa
A, B, C, D muotin pinta
Julkaisun aika: 30. kesäkuuta 2023