Устройство для плазменного надреза материи с помощью резонансного генератора электромагнитного поля высокочастотного диапазона

1 Область техники, к которой относится изобретение Это изобретение относится к области надреза материи с использованием облака упорядоченной плазмы, особенно к облакам упорядоченной плазмы, формируемым и удерживаемым волнами электромагнитной энергии, передаваемым генератором высокочастотных импульсов. Этот генератор согласован по полному сопротивлению, частоте и выходной мощности с элементарными частицами, составляющими облако упорядоченной плазмы, которое генерируется,удерживается и управляется с помощью устройства по настоящему изобретению и в процессе работы окутывает верхушку активизированного режущего передающего электрода. Известный уровень техники В большинстве случаев надрез выполняется закаленным резцом, например, стальным,сапфировым резцом или алмазным резцом. Такой способ надреза основан на фрикционном физическом взаимодействии острой кромки твердого материала с обрабатываемой поверхностью. Такие чисто физические способы резки одного твердого материала другим твердым материалом являются неэффективными, так как отличаются значительным сопротивлением трения и недейственны, когда обрабатываемый материал обладает большой твердостью и плотностью как, например, биологическая ткань,дерево или даже металл. Поэтому многие обращаются к таким устройствам, которые обеспечивают электронный надрез, электронадрез или электрохирургия материи. При использовании для надреза материи этих видов устройств образующаяся неуправляемая плазменная дуга вызывает прогорание материи или ее испарение, а электрическое сопротивление, вызванное такими явлениями как диэлектрический гистерезис и вихревые токи, приводит к нагреву обрабатываемой материи. Эти два упомянутых явления вызывают эффект, известный как диатермия, который может вызвать физическую реакцию, способную создавать эффект резки материи. Этот подход получил ограниченное применение, так как к числу его недостатков относится разрушение материи за границами предполагаемой траектории обработки, с получением прогорания, обугливания и часто неприятного запаха дыма. Неэффективность классических электрорежущих аппаратов проявляется в большом энергопотреблении для поддержания процесса резания в точке надреза, которое превышает 50 Вт. Это сравнительно большое энергопотребление, необходимое в классических электрохирургических или электрорежущих аппаратах вторично,по сравнению с неэффективностью этих аппаратов при резке, которые работают на сочетании классической омической диатермии и нестабильного, неуправляемого дугообразования в 2 каустической плазме, что является видом неупорядоченной плазмы. Для осуществления надреза и резки используются также лазеры; однако эти аппараты дороги и для их работы требуется большое количество подводимой энергии, которая расходуется на создание лазерного луча достаточной мощности, способного резать или надрезать материю. Лазеры используются для поджига плазмы и в таких технологиях как травление в области микроэлектроники. Дугообразование в плазме может присутствовать в ряде таких областей техники как дуговая сварка, дуга свечи зажигания, дуга грозового разряда, неоновое освещение и электрохирургическая дуга. По сути дугообразование является видом потока неупорядоченной плазмы и представляет из себя неуправляемый, турбулентный поток ионизированных элементарных частиц в плазме, а также хаотическое движение элементарных частиц в плазме. Турбулентность потока частиц в плазменной дуге является видом хаотического движения элементарных частиц, а неуправляемая природа хаотического движения элементарных частиц приводит к выбросу в материю большого количества энергии за пределами предполагаемой траектории надреза и поэтому может приводить к чрезмерному нагреву. Такой уровень нагрева получается при побочном дугообразовании в случае использования классических электрорежущих или электрохирургических устройств. Этот выброс энергии в материю, окружающую предполагаемую траекторию надреза материи, приводит к воздействию энергии на окружающую материю и к разрушению этой материи. Явное снижение мощности, подаваемой к верхушке резца, само по себе незначительно улучшает организацию плазмы, также как и не снижает существенно турбулентность потока ионизированных элементарных частиц, которые составляют плазменную дугу. Кроме того, в настоящем изобретении для минимизации дугообразования в неупорядоченной плазме, а также для управления физическими характеристиками плазмы, генерируемой настоящим устройством, используется множество принципов физической химии. В нашем изобретении минимизация дугообразования в неупорядоченной плазме осуществляется за счет минимизации турбулентности потока элементарных частиц в плазменном облаке, что приводит к значительному снижению хаотического движения элементарных частиц в облаке плазмы и таким образом к образованию облака упорядоченной плазмы. Процесс резки упорядоченной плазмой носит более управляемый,эффективный и безопасный характер, так как составляющие элементарных частиц в облаке упорядоченной плазмы находятся в более стабильном, сбалансированном и управляемом состоянии с большей степенью организации и меньшей турбулентностью потока элементар 3 ных частиц, по сравнению с неупорядоченной плазмой. К тому же облако упорядоченной плазмы по настоящему изобретению сжимается,управляется, ограничивается и формируется при помощи физического пинч-эффекта. Сжатое облако плазмы по настоящему изобретению затем захватывается и удерживается таким явлением, которое в физике называется магнитная бутылка и используется в такой области науки, как ядерная физика. В отличие от классических электрорежущих или электрохирургических устройств, использующих классическую омическую диатермию, в процессе резки с применением настоящего устройства используется облако упорядоченной, управляемой плазмы. Цели и преимущества Ниже приводятся цели и преимущества настоящего изобретения:a) разработка устройства надрезки, в котором используются недорогие электронные высокочастотные генератор, усилитель, схема согласования по полному сопротивлению и выходной мощности, а также передающий электрод для генерирования, усиления и передачи волн электромагнитного излучения;b) применение сплошного, не полого электропроводящего электрода, передающего излучение высокочастотного диапазона, для создания, поддержания плазмы и управления плазмой;c) получение плазменного резака на базе электронного генератора электромагнитного поля, который по сравнению с другими применяемыми в настоящее время способами электронадреза не требует подвода большого количества энергии, средняя входная мощность генератора не превышает 2 Вт. Более того, по сравнению с другими способами электронадреза, применяемыми в настоящее время, для работы этой системы требуется меньше энергии на выходе, поэтому средняя выходная мощность генератора не превышает 1 Вт;d) создание облака плазмы без впрыска ионизируемого газа в область резки, как это применяется в плазменных камерах таких плазменных устройств как плазменные резаки и системы плазменного травления;e) создание облака упорядоченной плазмы с низкой интенсивностью хаотического движения элементарных частиц и малой турбулентностью потока частиц путем согласования по полному сопротивлению энергии электромагнитного генератора с облаком плазмы вокруг и сверху верхушки активизированного режущего передающего электрода;f) создание облака упорядоченной плазмы с низкой интенсивностью хаотического движения элементарных частиц и малой турбулентностью потока частиц путем частотного согласования энергии электромагнитного генератора с гармониками колебаний элементарных частиц облака плазмы вокруг и сверху верхушки акти 003761 4 визированного режущего передающего электрода;g) создание облака упорядоченной плазмы с низкой интенсивностью хаотического движения элементарных частиц и малой турбулентностью потока частиц путем согласования выходной мощности электромагнитного генератора и потребляемой мощности для формирования и поддержания облака упорядоченной плазмы;h) обеспечение тесно связанной, высокоэффективной передачи энергии от генератора электромагнитного излучения в облако плазмы вокруг и сверху верхушки активизированного режущего передающего электрода, что обеспечивает снижение выходной мощности высокочастотного генератора/усилителя для формирования и поддержания облака упорядоченной плазмы вокруг верхушки активизированного режущего передающего электрода;i) использование физического принципа,известного как пинч-эффект, для увеличения плотности, сжатия и ограничения облака упорядоченной плазмы, окутывающего верхушку активизированного режущего передающего электрода;j) применение физического принципа эффекта магнитной бутылки для захвата и удержания облака упорядоченной плазмы с целью исключения необходимости в твердотельной емкости для удержания облака плазмы. Это исключает необходимость в полой камере для удержания плазмы рядом с верхушкой активизированного режущего передающего электрода;k) использование принципа физической химии, известного как туннельный эффект, для отражения электромагнитной волны, передаваемой верхушкой активизированного режущего передающего электрода в сторону от материи, окружающей облако упорядоченной плазмы, и затем обратно в облако упорядоченной плазмы, окружающего верхушку активизированного режущего передающего электрода. Таким образом удается использовать туннельный эффект для создания электромагнитной экранировки, которая минимизирует взаимодействие передаваемого электромагнитного излучения с материей за границами траектории надреза и прохождение этого излучения в материю за границами предполагаемой траектории надреза. Это минимизирует потенциальные побочные эффекты от радиационного воздействия. Кроме того, электромагнитное излучение отраженное обратно в облако плазмы еще больше возбуждает облако упорядоченной плазмы, что еще больше снижает потребности в энергии подводимой электромагнитным генератором;l) использование облака упорядоченной плазмы, образованного вокруг верхушки активизированного режущего передающего электрода, для фокусировки кинетической энергии режущей плазмы в узкой области траектории резки для получения дискретных, ровных надрезов 5 материи с минимальным воздействием или минимальными побочными эффектами для материи за границами предполагаемой траектории надреза;m) получение способа альтернативного чисто физическим техникам резки, с использованием таких инструментов, как ножи и резаки,обеспечивая при этом более высокую эффективность, действенность, точность и чистоту реза, чем при использовании других способов резки, применяемых в настоящее время.n) разработка менее дорогого, чем другие применяемые в настоящее время высокотехнологичные устройства резки как, например, лазеры. Описание чертежей Изобретение иллюстрируют два чертежа. На фиг. 1 показано устройство плазменной резки с емкостной связью между системой передающего режущего электрода и материей, в которой делается надрез; на фиг. 2 - устройство плазменной резки с резистивной связью между системой передающего режущего электрода и материей, в которой делается надрез. Номера позиций на чертежах 10 - генератор высокочастотных импульсов; 12 - высокочастотный выключатель; 14 - кнопка/выключатель электропитания; 16 - генератор высокочастотных импульсов рабочего цикла; 18 - генератор непрерывного сигнала свободной генерации; 20 - вентиль импульсов; 22 - усилитель мощности; 24 - схема согласования по полному сопротивлению и выходной мощности; 26 - рукоятка режущего передающего электрода; 28 - верхушка активизированного режущего передающего электрода; 30 - пластина емкостной связи; 32 - материя, на которую наносится надрез; 34 - электрод резистивной связи. Краткое изложение сущности изобретения В состав устройства по настоящему изобретению входит система, состоящая из резонансного генератора электромагнитного поля высокочастотного диапазона и усилителя мощности. Верхушки активизированного режущего передающего электрода по настоящему изобретению не имеют сложного устройства и не требуют сложных устройств управления типа токамака или циклотрона. Электромагнитное излучение, генерируемое настоящей системой,является одним из видов лучистой электромагнитной энергии, которая передается от верхушки активизированного режущего передающего электрода. Эта лучистая электромагнитная энергия сформирована для взаимодействия с атомами и молекулами на границе раздела меж 003761 6 ду режущей верхушкой и обрабатываемой материей таким образом, что взаимодействие указанной электромагнитной энергии с атомами и молекулами на поверхности верхушки активизированного режущего электрода приводит к возникновению фотоэлектрического эффекта и термической ионизации, в результате чего на границе раздела между режущей верхушкой и обрабатываемой материей происходит уход электронов с атомных орбит. Лучистая энергия возбуждает электроны и ионы вдоль поверхности верхушки активизированного режущего передающего электрода. В результате этих процессов атомы преобразуются в ионы и электроны высоких энергий. Перед столкновением с электронами других атомов на границе раздела электрода свободные заряженные элементарные частицы на большой скорости проходят через пространство и выбивают электроны с их атомных орбит. При повторении этого процесса начинается цепная реакция столкновений заряженных элементарных частиц, известная как лавинный эффект, который инициирует образование облака плазмы вдоль поверхности верхушки активизированного режущего передающего электрода. Устройство по настоящему изобретению согласовано по полному сопротивлению, частоте, мощности и находится в резонансе с облаком плазмы, обволакивающим верхушку активизированного режущего передающего электрода. Устройство по настоящему изобретению выполняет упомянутое формирование электромагнитного излучения, чем обеспечивает тесно связанную, высокоэффективную передачу энергии от генератора электромагнитного излучения в облако плазмы для того, чтобы обеспечить передачу максимального количества энергии в облако плазмы с минимальными потерями лучистой электромагнитной энергии в материи, окружающей предполагаемую траекторию обработки. Для контроля за формой и характеристиками облака плазмы, включая снижение интенсивности хаотического движения элементарных частиц в облаке плазмы, в данном изобретении применяются принципы физической химии. Таким образом, устройство по настоящему изобретению позволяет получать упорядоченную, управляемую плазму, которая направляет энергию по предполагаемой траектории обработки в отличие от случаев каустической, неупорядоченной плазмы, получаемой в классических электрорежущих или электрохирургических аппаратах. Это облако упорядоченной плазмы характеризуется более низкой интенсивностью хаотического движения элементарных частиц и обеспечивает более эффективный надрез материи, чем электрорежущие или электрохирургические системы. Описание чертежей 1 и 2 На фиг. 1 и 2 показан типовой пример устройства плазменного надреза по настоящему изобретению. Высокочастотный выключатель(12), включающий или отключающий сигнал на выходе генератора высокочастотных импульсов,отключается или включается с помощью кнопки или выключателя электропитания (14). Затем сигнал с выхода генератора высокочастотных импульсов направляется вентилем импульсов(20) либо на генератор высокочастотных импульсов рабочего цикла (16), либо на генератор непрерывного сигнала свободной генерации(18). Затем высокочастотный сигнал на выходе генератора высокочастотных импульсов или генератора непрерывного сигнала свободной генерации усиливается в усилителе мощности(22). Затем на выходе усилителя сигнал попадает в схему согласования по полному сопротивлению и выходной мощности (24), а затем направляется на рукоятку активизированного режущего передающего электрода (26). В процессе активации верхушка активизированного режущего передающего электрода (28) на самом конце рукоятки активизированного режущего передающего электрода (26) обволакивается облаком плазмы, которое используется для нанесения на обрабатываемую материю (32) траектории надреза. Материя (32), на которую наносится надрез, может быть связана с системой плазменной резки по настоящему изобретению либо через пластину емкостной связи (30), либо через электрод резистивной связи (34). По предпочтительному варианту изобретения верхушка активизированного режущего передающего электрода (28) выполнена в виде сплошного, не полого проводника, хотя частично или полностью полый режущий электрод может использоваться тоже. По предпочтительному варианту изобретения верхушка активизированного режущего передающего электрода (28) выполняется прямолинейной или изогнутой, однако форма верхушки активизированного режущего передающего электрода (28) не имеет большого значения и электрод может выполняться в виде петли или многоугольника. Принцип действия устройства (фиг. 1 и 2) Устройство по настоящему изобретению отличается от всех предыдущих устройств для надреза материи. Для включения или отключения высокочастотного выключателя (12) используется кнопка/выключатель электропитания(14). Таким образом регулируется передача сигнала с выхода генератора высокочастотных импульсов (10). Затем с выхода генератора высокочастотных импульсов (10) сигнал поступает в устройство управления, где с помощью генератора высокочастотных импульсов рабочего цикла (16) или генератора непрерывного сигнала свободной генерации (18) включается или отключается прохождение сигнала. Выходной сигнал усиливается усилителем мощности (22) и затем поступает в схему согласования по полному сопротивлению и выходной мощности(24). Затем выходной сигнал проходит через рукоятку активизированного режущего пере 003761 8 дающего электрода (26). Материя (32), на которую наносится надрез, может быть связана с устройством по настоящему изобретению через пластину емкостной связи (30) или электрод резистивной связи (34). Верхушка активизированного режущего передающего электрода (28) служит для передачи сигнала с выхода устройства плазменной резки, при этом вокруг верхушки активизированного режущего передающего электрода (28) образуется облако плазмы. Это плазменное облако может вступать во взаимодействие с атомами и молекулами материи,что обеспечивает нанесение надреза на обрабатываемую материю (32). Система по настоящему изобретению имеет сходства со стандартными системами радиопередачи, которые согласованы по полному сопротивлению с воздушной атмосферой, при этом система по настоящему изобретению согласована по полному сопротивлению, частоте и выходной мощности с облаком упорядоченной плазмы, окружающем верхушку активизированного режущего передающего электрода (28) и находится с плазмой в резонансе. Несмотря не то, что система по настоящему изобретению имеет сходство с другими системами передачи электромагнитного излучения, в ее работе используется значительное число физических и химических принципов, которые и позволяют разработать новое устройство для чистого и эффективного надреза материи. Формирование упорядоченной плазмы вокруг верхушки активизированного режущего передающего электрода (28) устройства по настоящему изобретению приводит к образованию видимого, организованного облака плазмы, которая может формироваться, удерживаться и изменяться с помощью системы плазменной резки по настоящему изобретению. Эта упорядоченная плазма, обволакивающая верхушку активизированного режущего передающего электрода (28), демонстрирует очень незначительную интенсивность хаотического движения элементарных частиц и турбулентность в плазменном облаке в сравнении с другими системами плазменной резки, при этом устройство по настоящему изобретению обладает четкими оптическими и электронными характеристиками. Упорядоченная природа плазмы в облаке позволяет повышать концентрацию энергии в области предполагаемого надреза, при этом обеспечивается меньший выброс энергии за пределы траектории предполагаемого надреза. Таким образом, устройство по настоящему изобретению обеспечивает более чистый, точный,мощный и эффективный надрез с меньшим воздействием на материю за пределами траектории предполагаемого надреза, чем классические системы электрорезки. В земных условиях плазма встречается реже, чем четыре других вида материи, однако она чаще встречается во вселенной. Примерами 9 плазмы в земных условиях могут служить дуга электросварки, дуга свечи зажигания, разряд неоновой лампы, дуга грозового разряда, а также дуга неуправляемой, каустической плазмы,видимая в электрорежущих или электрохирургических инструментах. Кроме того, плазма используется в области полупроводникового травления, однако здесь она образуется с применением дорогостоящих и энергоемких систем, таких как лазеры или сложные камеры плазменного травления. В данном случае мы используем уровень турбулентности элементарных частиц и интенсивность хаотического движения частиц,характерный для классических устройств электрорезки или электрохирургии, в качестве сравнительного эталона. В системе по настоящему изобретению используется недорогая электронная система генератора/усилителя высокочастотного диапазона для генерации, формирования и передачи непрерывного или импульсного электромагнитных колебаний на выходе верхушки активизированного режущего передающего электрода(28). Период импульсных электромагнитных колебаний меняется, и полный рабочий цикл от включения до выключения импульсного режима может составлять не более 0,000001 с. Параметры этой системы генератора электромагнитных колебаний во многом зависят от состава элементарных частиц на границе раздела между верхушкой активизированного режущего передающего электрода (28) и материей, на которую наносится надрез (32). В отличие от систем, в которых для впрыска в область надреза с последующим возбуждением и преобразованием в плазму используется ионизируемый газ, в системе по настоящему изобретению на границе раздела между верхушкой активизированного режущего передающего электрода (28) и материей, на которую наносится надрез (32) для формирования облака плазмы, используются атомы. При этом в системе плазменной резки по настоящему изобретению может дополнительно применяться и ионизируемый газ, подаваемый в область верхушки активизированного режущего передающего электрода (28) для повышения эффективности процесса резки. Однако конструкция устройства по настоящему изобретению не является сложной, и верхушки активизированного режущего передающего электрода по настоящему изобретению не имеют сложного устройства и не требуют сложных устройств управления плазмой типа токамака или циклотрона. Электромагнитное излучение, генерируемое системой по настоящему изобретению, является видом лучистой электромагнитной энергии и передается верхушкой активизированного режущего передающего электрода (28). Для взаимодействия с атомами и молекулами на поверхности верхушки активизированного режущего передающего электрода (28) лучистая 10 электромагнитная энергия специальным образом формируется. Большую роль в работе и эффективности системы играют частоты и динамика вторичного электромагнитного излучения,генерируемого в результате взаимодействия элементарных частиц плазмы на поверхности верхушки активизированного режущего передающего электрода (28). Частоты гармонических колебаний основного сигнала генерируемого электромагнитного излучения часто играют большую роль в работе, динамике и эффективности системы. Взаимодействие лучистой электромагнитной энергии с атомами и молекулами включает термическую ионизацию и фотоэлектрический эффект, в результате которых удаляются атомы с атомных орбит на границе раздела между обрабатываемой материей (32) и верхушкой активизированного режущего передающего электрода (28). В результате этих процессов атомы и молекулы преобразуются в ионы и электроны. Перед столкновением с электронами других атомов на границе раздела электрода свободные заряженные элементарные частицы на большой скорости проходят через пространство и выбивают электроны с их атомных орбит. При повторении этого процесса начинается цепная реакция столкновений заряженных элементарных частиц, известная как лавинный эффект, который способствует образованию облака плазмы на поверхности верхушки активизированного режущего передающего электрода (28). Устройство по настоящему изобретению согласовано по полному сопротивлению, частоте, мощности и находится в резонансе с облаком плазмы, обволакивающим верхушку активизированного режущего передающего электрода(28). Устройство по настоящему изобретению выполняет формирование генерированного электромагнитного излучения, чем обеспечивает тесно связанную, высокоэффективную передачу энергии от генератора электромагнитного излучения в облако плазмы для того, чтобы обеспечить передачу максимального количества энергии от верхушки активизированного режущего передающего электрода (28) в облако плазмы с минимальными потерями лучистой электромагнитной энергии в материи, окружающей предполагаемую траекторию обработки. Для контроля за формой и характеристиками облака плазмы, включая снижение интенсивности хаотического движения элементарных частиц в облаке плазмы, в данном изобретении применяются принципы физической химии. Таким образом устройство по настоящему изобретению позволяет получать упорядоченную,управляемую плазму, которая направляет энергию по предполагаемой траектории обработки в отличие от случаев каустической, неупорядоченной плазмы, получаемой в классических электрорежущих или электрохирургических аппаратах. 11 Это облако упорядоченной плазмы характеризуется более низкой интенсивностью и турбулентностью хаотического движения элементарных частиц и обеспечивает более эффективный надрез материи, чем электрорежущие или электрохирургические системы, в которых образуется дуга неупорядоченной плазмы. В литературе по электронике, физике и химии описано применение электромагнитных полей для упорядочения элементарных частиц. Часто в современной технологии и даже при производстве электричества в турбогенераторах для упорядочения элементарных частиц применяются электромагнитные поля. Более того, для того, чтобы произвольно ориентированные элементарные частицы (более высокий уровень хаотического движения или дезорганизации элементарных частиц) получили ориентацию в плоскости магнитного поля (более низкий уровень хаотического движения или дезорганизации элементарных частиц) в устройствах, работающих по принципу ядерного магнитного резонанса (ЯМР), используются магнитные поля. Аналогично, в устройстве по настоящему изобретению применяется электромагнитное излучение, которое по полному сопротивлению, частоте и выходной мощности согласовано с облаком плазмы и находится в резонансе с плазмой для того, чтобы формировать и удерживать облако плазмы, окутывающее верхушку активизированного режущего передающего электрода(28), а также, чтобы снизить уровень хаотического движения или дезорганизации элементарных частиц в облаке плазмы. Таким образом,элементарные частицы в облаке плазмы, окутывающем верхушку активизированного режущего передающего электрода (28) устройства по настоящему изобретению, подвержены менее интенсивному хаотическому движению и обладают более высокой организованностью, чем частицы в плазменной дуге классических электрорежущих систем, что позволяет устройству формировать облако упорядоченной плазмы. В данном случае мы используем уровень турбулентности элементарных частиц и интенсивность хаотического движения частиц, характерные для классических устройств электрорезки или электрохирургии, в качестве сравнительного эталона, на основе которого можно определить и продемонстрировать рост или снижение величины турбулентности или интенсивности хаотического движения элементарных частиц в плазме. Частота электромагнитного излучения и мощность электромагнитного излучения или напряженность электромагнитного поля взаимосвязаны, и их взаимовлияние динамично меняется. Из теории ядерного магнитного резонанса известно, что в результате прецессии элементарные частицы могут поглощать лучистую электромагнитную энергию, если частота прецессии элементарных частиц находится в резо 003761 12 нансе с частотой лучистой электромагнитной энергии. Другими словами, ядерный магнитный резонанс показывает, что электромагнитная энергия поглощается эффективно, если частота элементарных частиц согласована с частотой лучистой электромагнитной энергии. Наше устройство демонстрирует аналогичную взаимосвязь, которая выражается в виде согласования частоты электромагнитного излучения, испускаемого передающим устройством, со свойствами элементарных частиц, составляющих облако плазмы, окружающее верхушку активизированного режущего передающего электрода(28). Ядерный магнитный резонанс также показывает, что частота прецессии элементарных частиц может напрямую зависеть от напряженности магнитного поля, в котором находятся элементарные частицы. Таким образом, чем напряженнее прикладываемое магнитное поле,тем выше частота электромагнитных колебаний,необходимая для достижения резонанса, обеспечивающего эффективное поглощение энергии. Более того, циклотронная частота в слоях"D" и "Е" земной ионосферы значительно увеличивается, если мы движемся от экватора в направлении к магнитным полюсам земли, либо к северному, либо к южному. Используя те же научные принципы, устройство по настоящему изобретению решает вопрос напряженности поля и частоты электромагнитных колебаний путем согласования передаваемого электромагнитного излучения по частоте и мощности с элементарными частицами, составляющими облако плазмы, окутывающее верхушку активизированного режущего передающего электрода(28). Более того, отдельные параметры системы генератора электромагнитного излучения по настоящему изобретению существенно меняются в зависимости от вида материи, на которую наносится насечка, и существенно зависят от состава элементарных частиц в области поверхности раздела между верхушкой активизированного режущего передающего электрода (28) и обрабатываемой материей (32). Между передаваемым электромагнитным излучением и молекулярным составом вокруг передающего элемента существует строгая взаимосвязь. Радиолюбители для определения доли мощности электромагнитного излучения,передаваемого в атмосферу, используют такую единицу измерения как коэффициент стоячей волны. Для максимизации доли электромагнитной энергии, передаваемой в атмосферу в радиолюбительской установке, происходит изменение формы сигнала. В устройстве по настоящему изобретению с использованием схемы согласования по полному сопротивлению и выходной мощности обеспечивается тесно связанная, высокоэффективная передача энергии от генератора электромагнитного излучения в облако плазмы вокруг и сверху верхушки активи 13 зированного режущего передающего электрода,что также приводит к максимальному уровню передаваемого электромагнитного излучения. Таким образом, с помощью устройства по настоящему изобретению обеспечивается высокоэффективная передача лучистой электромагнитной энергии в облако плазмы вокруг и сверху верхушки активизированного режущего передающего электрода (28). Дугообразование является видом потока неупорядоченной плазмы и представляет собой неуправляемый, турбулентный поток ионизированных элементарных частиц в плазме, что повышает интенсивность хаотического движения элементарных частиц и турбулентность в плазме. Как было показано в других областях, как,например, ядерный магнитный резонанс, явное снижение мощности, подаваемой к верхушке резца, само по себе незначительно улучшает организацию плазмы, также как и не снижает существенно турбулентность потока ионизированных элементарных частиц, которые составляют плазменную дугу. Если сравнивать с другими видами материи, то плазма имеет широкий диапазон физических параметров, включая большой диапазон температуры, плотности,текучести, состава элементарных частиц и т.п. Примерами плазменной дуги в земных условиях могут служить дуга электросварки, дуга свечи зажигания, разряд неоновой лампы, дуга грозового разряда, а также дуга в электрорежущих или электрохирургических инструментах. Большая турбулентность потока элементарных частиц в классических электрорежущих плазменных дугах является видом хаотического движения элементарных частиц повышенной интенсивности, при этом неуправляемая природа хаотического движения элементарных частиц вызвана турбулентным потоком элементарных частиц в плазменной дуге. Этот вид плазмы представляет собой неупорядоченную плазму и при использовании ее в целях резки приводит к существенному нагреву или большому выбросу энергии в материю за пределами предполагаемого надреза. Этот выброс материи за пределы предполагаемого надреза материи приводит к энергетическому воздействию, термическому воздействию и повреждению окружающей материи. Таким образом, устройство по настоящему изобретению минимизирует классическое плазменное дугообразование путем существенного снижения турбулентности потока и интенсивности хаотического движения элементарных частиц в плазменном облаке и таким образом обеспечивает формирование облака гармонической плазмы. При пересечении тонкой оболочки упорядоченной плазмы, окружающей верхушку активизированного режущего передающего электрода (28), электромагнитным полем амплитуда электромагнитного поля медленно падает или затухает. Наконец, электромагнитное поле пол 003761 14 ностью проходит через облако плазмы и приходит во взаимодействие с материей за пределами предполагаемой траектории надреза, попросту говоря с материей, которая окружает облако режущей плазмы. В соответствии с принципом туннелирования, известного из физической химии, полученное электромагнитное излучение натыкается на барьер, на который оно не было настроено и не было согласовано по полному сопротивлению и, поэтому, значительная доля оставшейся энергии электромагнитного излучения отражается обратно в облако неупорядоченной плазмы. Эта отраженная электромагнитная энергия действует таким образом, что еще больше возбуждает молекулярные частицы в облаке плазмы, что уменьшает энергию на выходе, которая должна передаваться генератором электромагнитного излучения. Этот процесс используется для минимизации доли общего электромагнитного излучения, проникающего в материю, с которой оно взаимодействует и которое представляет потенциальную опасность радиационного разрушения материи за пределами предполагаемой траектории надреза. Для регулирования расстояния между элементарными частицами в облаке неупорядоченной плазмы и на поверхности верхушки активизированного режущего передающего электрода(28) используются центростремительные силы формируемого магнитного поля. Ионизированные частицы перемещаются в магнитном поле по спирали, при этом отдельные ионизированные частицы могут одновременно колебаться,вибрировать, вращаться и/или прецессировать. Кроме того, в системе по настоящему изобретению используется пинч-эффект, который в течение многих лет использовался в такой области, как физика плазмы. Таким образом, с помощью сплошной или полой верхушки активизированного режущего передающего электрода(28) можно сжимать, оконтуривать, формировать облако упорядоченной плазмы, а также управлять им. В устройстве по настоящему изобретению используется также эффект магнитной бутылки, который в такой области, как ядерная физика применяется для захвата и удержания сжатого облака плазмы без необходимости применения защитной оболочки из твердого материала, что позволяет отказаться от необходимости использования электродов с полой режущей верхушкой для захвата облака плазмы и управления им. Увеличение плотности элементарных частиц в облаке упорядоченной плазмы позволяет значительно увеличить плотность энерговыделений в облаке плазмы, что повышает эффективность резания и мощность облака плазмы. Кроме того, сжатие облака плазмы приводит к значительному повышению поперечного диаметра облака плазмы, что, в свою очередь,приводит к увеличению ширины предполагаемой траектории надреза, а также минимизирует 15 побочное влияние или потенциально негативное воздействие на материю за пределами предполагаемой траектории надреза. При подаче питания на генератор электромагнитного излучения,энергетический уровень облака упорядоченной плазмы быстро падает до точки, в которой элементарные частицы, составляющие облако плазмы, не могут удерживаться в состоянии материи, известном как плазма. Заключение Таким образом, можно видеть, что применение специальным образом настроенного электромагнитного излучения для формирования упорядоченной плазмы, которое может управлять ее формой, контуром, энерговыделением и физическими характеристиками, позволяет повысить эффективность, управляемость, снизить токсичность и себестоимость способа надреза материи. В то время как в классических аппаратах электрорезки и электрохирургии для получения надреза материи используется неэффективная классическая омическая диатермия, в устройстве по настоящему изобретению применяется система генератора электромагнитного поля высокочастотного диапазона, в которой для создания и удержания тонкого облака упорядоченной плазмы, обволакивающего верхушку активизированного режущего передающего электрода, применяется специальным образом сформированная и переданная энергия. Таким образом в устройстве по настоящему изобретению затрачивается меньшее количество энергии, чем в классических системах, использующих омическую электрорезку или электрохирургию. Надрез материи, осуществляемый устройством по настоящему изобретению, выполняется за счет взаимодействия облака упорядоченной плазмы,обволакивающей верхушку активизированного режущего передающего электрода, с обрабатываемой материей. В действительности надрез материи осуществляется энергией управляемого, упорядоченного облака плазмы элементарных частиц, окружающего верхушку активизированного режущего передающего электрода. Кроме того, устройство плазменного надреза плазмы по настоящему изобретению, дополнительно обладает следующими преимуществами: оно позволяет получать недорогую плазму; позволяет получать плазму эффективно; позволяет получать плазму управляемым способом; позволяет получать плазму, которая может наносить надрез на твердую материю; в нем для максимизации передачи лучистой электромагнитной энергии в облако формируемой плазмы использованы знания физических принципов; в нем для обеспечения взаимодействия лучистой электромагнитной энергии с элементарными частицами, индуцирования и возбуждения элементарных частиц, которые сами могут ко 003761 16 лебаться, вибрировать, вращаться и/или прецессировать, использованы знания физических принципов; по сравнению с классическими устройствами плазменной резки оно обеспечивает получение упорядоченной плазмы с низким уровнем интенсивности хаотического движения и турбулентности элементарных частиц; оно наносит более узкий надрез; оно наносит надрез на материю с использованием эффекта туннелирования, известного из физической химии, это обеспечивает экранировку материи за пределами предполагаемой траектории надреза от электромагнитного излучения, что позволяет избежать необходимости применения экранировки из различных видов материи; для захвата сформированной плазмы вокруг верхушки активизированного режущего передающего электрода в нем использован эффект магнитной бутылки; для сжатия, оконтуривания и управления,как формой, так и плотностью облака плазмы, в нем использован пинч-эффект, позволяющий избежать необходимости применения громоздких защитных камер для удержания формируемой плазмы; в нем не используется сложная конструкция верхушки активизированного режущего передающего электрода; в нем нет сложных устройств управления плазмой или камер, как это принято в устройствах типа токамака или циклотрона; оно обеспечивает недорогой, чистый, эффективный, безопасный и управляемый надрез материи. Кроме того, приведенное выше описание содержит множество технических условий, которые не должны восприниматься как ограничение объема изобретения, а только как иллюстрации некоторых предпочтительных вариантов данного изобретения. Таким образом, объем настоящего изобретения должен скорее определяться не приведенными примерами, а пунктами прилагаемой формулы изобретения и легальными эквивалентами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для плазменного надреза материи, содержащее средство формирования высокочастотных электромагнитных колебаний,средство для подачи их к вершине режущего передающего электрода, средство для поддержания облака плазмы, окружающего вершину упомянутого электрода, созданного при возбуждении элементарных частиц вдоль границы раздела между вершиной режущего передающего электрода и надрезаемой материей. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем,что средство формирования высокочастотных электромагнитных колебаний включает генератор сигналов высокочастотного диапазона. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем,что средство формирования высокочастотных электромагнитных колебаний включает средство согласования по высокочастотной энергии проходящих через вентиль импульсов с генератором высокочастотных импульсов рабочего цикла. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем,что средство формирования высокочастотных электромагнитных колебаний обеспечивает возможность получения незатухающей упорядоченной волны электромагнитного излучения. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем,что оно включает усилитель мощности с фиксированным или изменяемым коэффициентом усиления, связанный с упомянутым вентилем импульсов. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем,что средство формирования высокочастотных электромагнитных колебаний включает средство для пропускания их через схему согласования по полному сопротивлению и выходной мощности, которая выполняет регулирование характеристик сигнала для того, чтобы максимизировать передачу сигнала от упомянутой вершины активизированного режущего передающего электрода и тем самым минимизировать отраженный обратно в устройство сигнал. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем,что средство формирования высокочастотных электромагнитных колебаний связано через волновод с режущим передающим электродом. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем,что вершина режущего передающего электрода представляет собой сплошной элемент из проводника или полупроводника. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем,что вершина режущего передающего электрода представляет собой прямолинейный или существенно искривленный элемент. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем,что средство формирования высокочастотных электромагнитных колебаний включает средство для согласования поля электромагнитного 18 излучения по полному сопротивлению, частоте и мощности, а также настройки его в резонанс с упомянутым облаком плазмы. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем,что средство формирования высокочастотных электромагнитных колебаний включает средство для согласования по выходной мощности и частоте для того, чтобы настроить устройство плазменного надреза в резонанс с элементарными частицами вдоль траектории резки. 12. Устройство по п.1, отличающееся тем,что оно содержит средство, обеспечивающее возможность изменения расстояния между элементарными частицами облака плазмы и поверхностью вершины режущего передающего электрода. 13. Устройство по п.1, отличающееся тем,что оно содержит средство для захвата и удержания облака плазмы вокруг вершины активизированного режущего передающего электрода без необходимости применения твердотельной защитной оболочки. 14. Устройство по п.1, отличающееся тем,что оно содержит средство для захвата, сжатия,оконтуривания облака плазмы и управления как формой, так и плотностью облака плазмы вокруг вершины режущего передающего электрода. 15. Устройство по п.1, отличающееся тем,что оно содержит средство для повышения плотности энергии в облаке плазмы посредством уменьшения как поперечного диаметра облака плазмы, так и ширины предполагаемой траектории надреза материи. 16. Устройство по п.1, отличающееся тем,что оно содержит средство для выборочного изменения определенных характеристик электромагнитного излучения, таких как частота излучения и выходная мощность системы в соответствии с требованиями к системе, и на основании изменения таких характеристик элементарных частиц, как прецессия элементарных частиц, вибрация элементарных частиц, спин элементарных частиц и колебания элементарных частиц.