8/13/2019 Us 6322706 http://slidepdf.com/reader/full/us-6322706 1/13 12) United States Patent Ohkawa US006322706B1 10) Patent N0.: 45) Date of Patent: US 6,322,706 B1 NOV. 27, 2001 (54) RADIAL PLASMA MASS FILTER 75) Inventor: Tihiro Ohkawa, La Jolla, CA US) 73) Assignee: Archimedes Technology Group, Inc., San Diego, CA US) * ) Notice: Subject to any disclaimer, the term of this patent is extended or adjusted under 35 U.S.C. 154 b) by 0 days. 21) Appl. No.: 09/353,689 22) Filed: Jul. 14, 1999 (51) Int. Cl.7 ............................ .. B03C 1/00; B03D 21/20 (52) us. l. ........................ .. 210/695; 210/748; 210/787; 210/222; 210/243; 210/512.1; 209/121; 209/227; 209/722; 96/2; 96/3; 95/28; 95/269; 55/447 (58) Field of Search ................................... .. 210/695, 748, 210/787, 222, 223, 243, 512.1; 209/121, 227, 722; 96/1, 2, 3; 95/28; 55/447 56) References Cited U.S. PATENT DOCUMENTS 3,722,677 * 3/1973 Lehnert .............................. .. 209/227 5,039,312 8/1991 Hollis, Jr. et a1. 5,350,454 9/1994 Ohkawa 5,681,434 10/1997 Eastlund. 5,868,909 2/1999 Eastlund. FOREIGN PATENT DOCUMENTS WO 7/34685 9/1999 WO). OTHER PUBLICATIONS A n d e r s , Andre, Interaction of Vacuum—Arc—Generated Mac roparticles With a Liquid Surface; Lawrence Berkeley National Laboratory, University of California, Berkeley, California 94720, Feb., 1998. Bittencourt, J .A. and Ludwig, G.O.; Steady State Behavior of Rotating Plasmas in a Vacuum—Arc Centrifuge; Plasma Physics and C o n t r o l l e d Fusion, vol. 29, No. 5; pp. 601—620; 1987 Great Britain. Bonnevier, Bjorn; Experimental Evidence of Element and Isotope Separation in a Rotating Plasma; Plasma Physics, vol. 13, pp. 763—774; Northern Ireland, 1971. Dallaqua, R.S., et al, Experiments with Background Gas in a Vacuum Arc Centrifuge, IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 26, No. 3, Jun. 1998. Dallaqua, R.S., et al, Langmuir Probe Measurements in a Vacuum Arc Plasma Centrifuge, IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 26, No. 3, Jun. 1998. Dallaqua, R.S., et al, Radial Magnetic Field in Vacuum Arc Centrifuges, J. Phys. D: Appl. Phys. 30 1997), 2585—2590. Evans, P.J.; Paoloni, F. J.; Noorman, J.T. and Whichello, J V.; Measurements of Mass Separation in a Vacuum—Arc Centrifuge; J. Appl. Phys., vol. 66, No. 1; pp. 115—118; Jul. 1, 1989. Kim, C.; Jensen, R. V.; and Krishnan, M.; Equilibria of a Rigidly Rotating, Fully Ionized Plasma Column; J. Appl. Phys.; vol. 61, No. 9; pp. 4689—4690; May, 1987. List continued on next page.) Primary Examiner—David A. Reifsnyder (74) Attorney, Agent, or Firm—Nydegger ssociates 57) ABSTRACT A lasma ?lter for separating particles includes a holloW semi-cylindrical chamber that is enclosed by a Wall. At east one plasma source is mounted in the chamber betWeen the longitudinal axis of the chamber and the Wall for generating a multi-species plasma containing light mass particles (M1) and heavy mass particles (M2). A agnetic coil is used to generate a magnetic ?eld, B2, in the chamber that is aligned parallel to the longitudinal axis, and electrodes at each end of the chamber generate an electric ?eld, E,, in the chamber that is oriented perpendicular to the longitudinal axis. These crossed electric and magnetic ?elds rotate the multi-species plasma on a curved path around the longitudinal axis, and in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis, to separate M1 from M2. Thus, the Wall of the chamber acts as a circumferential collector for collecting the heavy mass particles (M2), and a radial collector Which is located at an azimuthal angle [3 from the plasma source, and Which extends radially betWeen the circumferential collector and the longitudinal axis, is used for collecting the light mass particles M1). 20 Claims, 4 Drawing Sheets
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1 2 ) United S t a t e s PatentOhkawa
US006322706B1
1 0 ) P a t e n t N 0 . :
4 5 ) Date o f P a t e n t :
US 6 , 3 2 2 , 7 0 6 B1N O V . 2 7 , 2 0 0 1
( 5 4 ) RADIAL PLASMA MASS FILTER
7 5 ) I n v e n t o r : T i h i r o Ohkawa, L a J o l l a , CA U S )
7 3 ) A s s i g n e e : A r c h i m e d e s T e c h n o l o g y G r o u p , I n c . ,S a n D i e g o , CA U S )
* ) N o t i c e : S u b j e c t t o a n y d i s c l a i m e r , t h e t e r m o f t h i s
p a t e n t i s e x t e n d e d o r a d j u s t e d u n d e r 3 5
U . S . C . 1 5 4 b ) b y 0 d a y s .
2 1 ) A p p l . N o . : 0 9 / 3 5 3 , 6 8 9
2 2 ) F i l e d : J u l . 1 4 , 1 9 9 9
( 5 1 ) I n t . C l . 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B03C 1 / 0 0 ; B03D 21/20
5 , 6 8 1 , 4 3 4 1 0 / 1 9 9 7 E a s t l u n d .5 , 8 6 8 , 9 0 9 2 / 1 9 9 9 E a s t l u n d .
FOREIGN PATENT DOCUMENTS
WO 7 / 3 4 6 8 5 9 / 1 9 9 9 WO).
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r o p a r t i c l e s W i t h a L i q u i d S u r f a c e ; L a w r e n c e B e r k e l e y
N a t i o n a l L a b o r a t o r y , U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a , B e r k e l e y ,C a l i f o r n i a 9 4 7 2 0 , F e b . , 1 9 9 8 .
B i t t e n c o u r t , J . A . a n d L u d w i g , G . O . ; S t e a d y S t a t e B e h a v i o r
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L i s t c o n t i n u e d o n n e x t p a g e . )
P r i m a r y E x a m i n e r — D a v i d A . R e i f s n y d e r
( 7 4 ) A t t o r n e y , A g e n t , o r Firm—Nydegger s s o c i a t e s
5 7 ) ABSTRACT
A l a s m a ? l t e r f o r s e p a r a t i n g p a r t i c l e s i n c l u d e s a h o l l o W
s e m i - c y l i n d r i c a l chamber t h a t i s e n c l o s e d by a W a l l . At e a s tone plasma s o u r c e i s mounted i n t h e chamber betWeen t h e
l o n g i t u d i n a l a x i s o f t h e c h a m b e r a n d t h e W a l l f o r g e n e r a t i n g
a m u l t i - s p e c i e s p l a s m a c o n t a i n i n g l i g h t m a s s p a r t i c l e s ( M 1 )
a n d h e a v y m a s s p a r t i c l e s ( M 2 ) . A a g n e t i c c o i l i s u s e d t o
g e n e r a t e a m a g n e t i c ? e l d , B 2 , i n t h e c h a m b e r t h a t i s a l i g n e d
p a r a l l e l t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s , a n d e l e c t r o d e s a t e a c h e n d
o f t h e chamber g e n e r a t e a n e l e c t r i c ? e l d , E , , i n t h e chamber
t h a t i s o r i e n t e d p e r p e n d i c u l a r t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s . T h e s e
c r o s s e d e l e c t r i c a n d m a g n e t i c ? e l d s r o t a t e t h e m u l t i - s p e c i e s
p l a s m a o n a c u r v e d p a t h a r o u n d t h e l o n g i t u d i n a l a x i s , a n d i na p l a n e s u b s t a n t i a l l y p e r p e n d i c u l a r t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s ,t o s e p a r a t e M1 f r o m M 2 . T h u s , t h e W a l l o f t h e c h a m b e r a c t sa s a c i r c u m f e r e n t i a l c o l l e c t o r f o r c o l l e c t i n g t h e heavy mass
p a r t i c l e s ( M 2 ) , a n d a r a d i a l c o l l e c t o r Which i s l o c a t e d a t a n
a z i m u t h a l a n g l e [ 3 f r o m t h e p l a s m a s o u r c e , a n d W h i c he x t e n d s r a d i a l l y b e t W e e n t h e c i r c u m f e r e n t i a l c o l l e c t o r a n d
t h e l o n g i t u d i n a l a x i s , i s u s e d f o r c o l l e c t i n g t h e l i g h t m a s s
p a r t i c l e s M 1 ) .
2 0 C l a i m s , 4 Drawing S h e e t s
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US 6 , 3 2 2 , 7 0 6 B1P a g e 2
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U.S. P a t e n t N o v . 2 7 2 0 0 1 S h e e t 4 of4
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US 6 , 3 2 2 , 7 0 6 B1
1
RADIAL PLASMA MASS FILTER
FIELD OF THE INVENTION
T h e p r e s e n t i n v e n t i o n p e r t a i n s g e n e r a l l y t o p a r t i c l e ? l t e r s .
More p a r t i c u l a r l y , t h e p r e s e n t i n v e n t i o n p e r t a i n s t o p l a s m a? l t e r s Which a r e e f f e c t i v e f o r p r o c e s s i n g a m u l t i - s p e c i e s
p l a s m a t o s e p a r a t e l i g h t m a s s p a r t i c l e s i n t h e p l a s m a f r o m
h e a v y m a s s p a r t i c l e s i n t h e p l a s m a . The p r e s e n t i n v e n t i o n i s
p a r t i c u l a r l y , b u t n o t e x c l u s i v e l y , u s e f u l f o r t h e r e m e d i a t i o n
o f n u c l e a r W a s t e .
BACKGROUND OF THE INVENTION
T h e g e n e r a l p r i n c i p l e s o f o p e r a t i o n f o r a p l a s m a c e n t r i
f u g e a r e W e l l knoWn a n d W e l l u n d e r s t o o d . I n s h o r t , a plasma
c e n t r i f u g e g e n e r a t e s f o r c e s o n c h a r g e d p a r t i c l e s W h i c h W i l lc a u s e t h e p a r t i c l e s t o s e p a r a t e f r o m e a c h o t h e r a c c o r d i n g t o
t h e i r m a s s . More s p e c i ? c a l l y , a plasma c e n t r i f u g e r e l i e s ont h e e f f e c t c r o s s e d e l e c t r i c and m a g n e t i c ? e l d s h a v e on
c h a r g e d p a r t i c l e s . As i s k n o W n , c r o s s e d e l e c t r i c a n d mag
n e t i c ? e l d s W i l l c a u s e c h a r g e d p a r t i c l e s i n a plasma t o mov e
t h r o u g h t h e c e n tr i f u g e o n r e s p e c t i v e h e l i c a l p a t h s a r o u n d a
c e n t r a l l y o r i e n t e d l o n g i t u d i n a l a x i s . As h e c h a r g e d p a r t i c l e st r a n s i t t h e c e n t r i f u g e u n d e r t h e i n ? u e n c e o f t h e s e c r o s s e d
e l e c t r i c a n d m a g n e t i c ? e l d s t h e y a r e , o f c o u r s e , s u b j e c t t o
v a r i o u s f o r c e s . S p e c i ? c a l l y , i n t h e r a d i a l d i r e c t i o n , i . e . a
d i r e c t i o n p e r p e n d i c u l a r t o t h e a x i s o f p a r t i c l e r o t a t i o n i n t h e
c e n t r i f u g e , t h e s e f o r c e s a r e : 1 ) a c e n t r i f u g a l f o r c e , F C , W h i c h
i s c a u s e d b y t h e m o t i o n o f t h e p a r t i c l e ; 2 ) a n e l e c t r i c f o r c e ,
F E , W h i c h i s e x e r t e d o n t h e p a r t i c l e b y t h e e l e c t r i c ? e l d , E;
a n d 3 ) a m a g n e t i c f o r c e , F B , W h i c h i s e x e r t e d o n t h e p a r t i c l e
b y t h e m a g n e t i c ? e l d , B Z . M a t h e m a t i c a l l y , e a c h o f t h e s ef o r c e s a r e r e s p e c t i v e l y e x p r e s s e d a s :
Where:
M s t h e mass o f t h e p a r t i c l e ;
r i s t h e d i s t a n c e o f t h e p a r t i c l e f r o m i t s a x i s o f r o t a t i o n ;
0 0 i s t h e a n g u l a r f r e q u e n c y o f t h e p a r t i c l e ;e i s t h e e l e c t r i c c h a r g e o f t h e p a r t i c l e ;
E i s t h e e l e c t r i c ? e l d s t r e n g t h ; a n d
B 2 i s t h e m a g n e t i c ? u x d e n s i t y o f t h e ? e l d .
I n a p l a s m a c e n t r i f u g e , i t i s g e n e r a l p r a c t i c e t h a t t h ee l e c t r i c ? e l d W i l l b e d i r e c t e d r a d i a l l y i n W a r d . S t a t e d
d i f f e r e n t l y , t h e r e i s a n i n c r e a s e i n p o s i t i v e v o l t a g e W i t h
i n c r e a s e d d i s t a n c e f r o m t h e a x i s o f r o t a t i o n i n t h e c e n t r i f u g e .
Under t h e s e c o n d i t i o n s , t h e e l e c t r i c f o r c e F E W i l l o p p o s e t h e
c e n t r i f u g a l f o r c e FC a c t i n g o n t h e p a r t i c l e , a n d d e p e n d i n g o n
t h e d i r e c t i o n o f r o t a t i o n , t h e m a g n e t i c f o r c e e i t h e r o p p o s e s
o r a i d s t h e o u t W a r d c e n t r i f u g a l f o r c e . A c c o r d i n g l y , a n e q u i
l i b r i u m c o n d i t i o n i n a r a d i a l d i r e c t i o n o f t h e c e n t r i f u g e can
b e e x p r e s s e d a s :
E F , = O p o s i t i v e d i r e c t i o n r a d i a l l y o u t w a r d ) F C — F E — F B = O M r 0 J 2 —
e E , — e r 0 J B z = O E q . 1 )
I t i s n o t e d t h a t E q . 1 h a s tWo r e a l s o l u t i o n s , o n e p o s i t i v e
a n d o n e n e g a t i v e , n a m e l y :
1 5
25
35
45
55
6 5
2
Where
F o r a plasma c e n t r i f u g e , t h e i n t e n t i s t o s e e k a n e q u i l i b
r i u m t o c r e a t e c o n d i t i o n s i n t h e c e n t r i f u g e Which a l l o W t h e
c e n t r i f u g a l f o r c e s , F C , t o s e p a r a t e t h e p a r t i c l e s f r o m e a c h
o t h e r a c c o r d i n g t o t h e i r m a s s . T h i s h a p p e n s b e c a u s e t h e
c e n t r i f u g a l f o r c e s d i f f e r f r o m p a r t i c l e t o p a r t i c l e , a c c o r d i n g
t o t h e m a s s ( M ) o f t h e p a r t i c u l a r p a r t i c l e . T h u s , p a r t i c l e s o f
h e a v i e r mass e x p e r i e n c e g r e a t e r F C and m o v e more toWard
t h e o u t s i d e e d g e o f t h e c e n t r i f u g e t h a n d o t h e l i g h t e r mass
p a r t i c l e s W h i c h e x p e r i e n c e s m a l l e r c e n t r i f u g a l f o r c e s . T h e
r e s u l t i s a d i s t r i b u t i o n o f l i g h t e r t o h e a v i e r p a r t i c l e s i n a
d i r e c t i o n outWard from t h e m u t u a l a x i s o f r o t a t i o n . As i s
W e l l knoWn, h o W e v e r , a p l a s m a c e n t r i f u g e W i l l n o t comp l e t e l y s e p a r a t e a l l o f t h e p a r t i c l e s i n t h e a f o r e m e n t i o n e d
manner.
As a n a l t e r n a t i v e t o t h e plasma c e n t r i f u g e , a n a p p a r a t u s
W h i c h i s s t r u c t u r a l l y s i m i l a r b u t W h i c h i s o p e r a t i o n a l l y a n d
f u n c t i o n a l l y v e r y d i s s i m i l a r h a s b e e n more r e c e n t l y d e v e l
o p e d . T h i s a l t e r n a t i v e a p p a r a t u s i s r e f e r r e d t o h e r e i n a s a
p l a s m a mass ? l t e r a n d i s f u l l y d i s c l o s e d i n c o - p e n d i n g US.
a p p l i c a t i o n S e r . N o . 0 9 / 1 9 2 , 9 4 5 now US. P a t . N o . 6 , 0 9 6 ,
220 f o r a n i n v e n t i o n o f OhkaWa e n t i t l e d “Plasma Mass
F i l t e r ” Which s a s s i g n e d t o t h e same a s s i g n e e a s t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n . The f u n d a m e n t a l d i f f e r e n c e betWeen a plasma
c e n t r i f u g e a n d a p l a s m a mass ? l t e r i s t h a t , u n l i k e a plasma
c e n t r i f u g e Which r e l i e s on c o l l i s i o n s betWeen t h e v a r i o u s
i o n s a s t h e y a r e r o t a t e d i n t h e p l a s m a c h a m b e r , a plasma
mass ? l t e r r e l i e s on t h e a b i l i t y o f t h e i o n s t o o r b i t i n s i d e t h e
p l a s m a c h a m b e r . T h u s , t h e b a s i c p r i n c i p l e s o f t h e s e p a r a t i o n
a r e q u i t e d i f f e r e n t .
As i n d i c a t e d a b o v e i n c o n n e c t i o n W i t h E q . 1 , a f o r c e
b a l a n c e c a n be a c h i e v e d f o r a l l c o n d i t i o n s When t h e e l e c t r i c
? e l d E i s c h o s e n t o con?ne i o n s , a n d i o n s e x h i b i t con?ned
o r b i t s . I n a p l a s m a ? l t e r , h o W e v e r , u n l i k e a c e n tr i f u g e , t h e
e l e c t r i c ? e l d i s c h o s e n W i t h t h e o p p o s i t e s i g n t o e x t r a c t i o n s .
The r e s u l t i s t h a t i o n s o f mass g r e a t e r t h a n a c u t - o f f v a l u e ,
MC, a r e on uncon?ned o r b i t s . The c u t - o f f m a s s , MC, can be
s e l e c t e d b y a d j u s t i n g t h e s t r e n g t h o f t h e e l e c t r i c a n d mag
n e t i c ? e l d s . The b a s i c f e a t u r e s o f t h e plasma ? l t e r c a n b e
d e s c r i b e d u s i n g t h e H a m i l t o n i a n f o r m a l i s m .
The t o t a l e n e r g y ( p o t e n t i a l p l u s k i n e t i c ) i s a c o n s t a n t o f
t h e m o t i o n a n d i s e x p r e s s e d b y t h e H a m i l t o n i a n o p e r a t o r :
Where
PR=MVR, P e = M r V e + e \ P , a n d PZ=MVZ r e t h e r e s p e c t i v e
components o f t h e momentum a n d e C I J i s t h e p o t e n t i a l
e n e r g y . l P = r 2 B Z / 2 i s r e l a t e d t o t h e m a g n e t i c ?ux f u n c
t i o n a n d ( I > = o t 1 P + V m i s t h e e l e c t r i c p o t e n t i a l . E = — V ( I >
i s t h e e l e c t r i c ? e l d Which i s c h o s e n t o b e g r e a t e r t h a n
Z e r o f o r t h e ? l t e r c a s e o f i n t e r e s t . We can r e W r i t e t h e
H a m i l t o n i a n :
We assume t h a t t h e p a r a m e t e r s a r e n o t c h a n g i n g a l o n g t h eZ a x i s , s o b o t h P 2 and P6 a r e c o n s t a n t s o f t h e m o t i o n .
Expanding and r e g r o u p i n g t o p u t a l l o f t h e c o n s t a n t t e r m s on
t h e l e f t h a n d s i d e g i v e s :
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US 6 , 3 2 2 , 7 0 6 B1
Where
The l a s t t e r m i s p r o p o r t i o n a l t o r 2 , s o i f Q / 4 + o t < 0 t h e n ,
s i n c e t h e s e c o n d t e r m d e c r e a s e s a s 1 / r 2 , P R 2 must i n c r e a s e t okeep t h e l e f t - h a n d s i d e c o n s t a n t a s t h e p a r t i c l e moves o u t i n
r a d i u s . T h i s l e a d s t o uncon?ned o r b i t s f o r masses g r e a t e r
t h a n t h e c u t - o f f mass g i v e n b y :
Mc=e B2a)2/ 8Vm) Where W e u s e d :
1 = < 1 > — V m ) / ‘ I J = — 2 V m a 2 B z ) E q - 2 )
and Where a i s t h e r a d i u s o f t h e c h a m b e r .
S o , f o r e x a m p l e , n o r m a l i z i n g t o t h e p r o t o n m a s s , M p , We
c a n r e W r i t e E q . 2 t o g i v e t h e v o l t a g e r e q u i r e d t o p u t h i g h e r
m a s s e s o n l o s s o r b i t s :
Hence, a d e v i c e r a d i u s o f 1 m, a c u t o f f mass r a t i o o f 1 0 0 ,
a n d a m a g n e t i c ? e l d o f 200 g a u s s r e q u i r e a v o l t a g e o f 4 8v o l t s .
The same r e s u l t f o r t h e c u t - o f f mass can be o b t a i n e d b y
l o o k i n g a t t h e s i m p l e f o r c e b a l a n c e e q u a t i o n g i v e n b y :
E F , = O p o s i t i v e d i r e c t i o n r a d i a l l y o u t w a r d ) F C + F E + F B = O M r 0 J 2 +
6 E T — 6 T D B Z = O E q . 3 )
W h i c h d i f f e r s f r o m E q . 1 o n l y b y t h e s i g n o f t h e e l e c t r i c ? e l d
a n d h a s t h e s o l u t i o n s :
s o i f 4E/rQBZ>1 t h e n n h a s i m a g i n a r y r o o t s a n d t h e f o r c ebalance cannot be a c h i e v e d . For a ? l t e r device With a
c y l i n d e r r a d i u s “ a ” , a c e n t r a l v o l t a g e , V 6 ” , a n d Z e r o
v o l t a g e o n t h e W a l l , t h e same e x p r e s s i o n f o r t h e c u t - o f f
ma s s i s found t o b e :
Whe n t h e mass M f a c h a r g e d p a r t i c l e i s g r e a t e r t h a n t h e
t h r e s h o l d v a l u e M>MC), t h e p a r t i c l e W i l l c o n t i n u e t o move
r a d i a l l y o u t W a r d l y u n t i l i t s t r i k e s t h e W a l l , W h e r e a s t h el i g h t e r mass p a r t i c l e s W i l l b e c o n t a i n e d . The h i g h e r mass
p a r t i c l e s c a n a l s o b e r e c o v e r e d f r o m t h e W a l l s u s i n g v a r i o u s
a p p r o a c h e s .I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t f o r a g i v e n d e v i c e t h e v a l u e f o r
MC i n e q u a t i o n 3 i s d e t e r m i n e d b y t h e m a g n i t u d e o f t h em a g n e t i c ? e l d , B 2 , a n d t h e v o l t a g e a t t h e c e n t e r o f t h ec h a m b e r i . e . a l o n g t h e l o n g i t u d i n a l a x i s ) , V G ” . T h e s e t W o
v a r i a b l e s a r e d e s i g n c o n s i d e r a t i o n s and can be c o n t r o l l e d . I t
i s a l s o i m p o r t a n t t h a t t h e ? l t e r i n g c o n d i t i o n s E q s . 2 a n d 3 )a r e n o t d e p e n d e n t on boundary c o n d i t i o n s . S p e c i ? c a l l y , t h e
v e l o c i t y a n d l o c a t i o n W h e r e e a c h p a r t i c l e o f a m u l t i - s p e c i e s
p l a s m a e n t e r s t h e chamber d o e s n o t a f f e c t t h e a b i l i t y o f t h e
c r o s s e d e l e c t r i c a n d m a g n e t i c ? e l d s t o e j e c t h i g h - m a s s
p a r t i c l e s M>MC) W h i l e c o n ? n i n g l o W - m a s s p a r t i c l e sM<MC) o o r b i t s Which r e m a i n W i t h i n t h e d i s t a n c e “ a ” f r o m
t h e a x i s o f r o t a t i o n .
I t happens t h a t i n a plasma mass ? l t e r , Wherein i o n s a r e
s u b j e c t e d t o t h e c o n d i t i o n s d i s c l o s e d a b o v e , t h o s e i o n s
Which h a v e a mass g r e a t e r t h a n t h e c u t - o f f v a l u e , MC, W i l l
f o l l o W uncon?ned o r b i t s t h a t c a u s e them t o be r a p i d l y
e j e c t e d from t h e s p a c e Where i o n s h a v i n g a mass l e s s t h a n
t h e c u t - o f f v a l u e a r e c o n ? n e d . A c t u a l l y , t h i s s e p a r a t i o n
t y p i c a l l y o c c u r s i n l e s s t h a n o n e - h a l f o f a r o t a t i o n o f a
m u l t i - s p e c i e s p l a s m a a b o u t i t s a x i s o f r o t a t i o n . Due t o t h i s
10
1 5
25
35
45
55
6 5
4
q u i t e r a p i d s e p a r a t i o n o f h e a v y m a s s p a r t i c l e s f r o m l i g h tmass a r t i c l e s , t h e p r e s e n t i n v e n ti o n r e c o g n i Z e s t h a t i t i s n o t
n e c e s s a r y f o r t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a t o b e moved i n
t r a n s l a t i o n t h r o u g h t h e p l a s m a c h a m b e r . I n s t e a d , t h e p a r
t i c l e s c a n b e s e p a r a t e d i n t h e plasma a c c o r d i n g t o t h e i r mass
W h i l e b e i n g c o n s t r a i n e d t o mo ve i n r o t a t i o n .I n l i g h t o f t h e a b o v e , i t i s a n o b j e c t o f t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n t o p r o v i d e a r a d i a l plasma mass ? l t e r h a v i n g a
s u b s t a n t i a l l y s e m i - c y l i n d r i c a l p l a s m a c h a m b e r W h e r e i n t h es o u r c e o f a m u l t i - s p e c i e s p l a s m a i s a Z i m u t h a l l y d i s t a n c e d
f r o m t h e c o l l e c t o r t h a t i s t o b e u s e d f o r c o l l e c t i n g t h e l i g h tmass i o n s from t h e p l a s m a , W h i l e t h e heavy mass i o n s a r e
e j e c t e d i n t o t h e c h a m b e r W a l l . I t i s a n o t h e r o b j e c t o f t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n t o p r o v i d e a r a d i a l plasma mass ? l t e r
W h e r e i n t h e e l e c t r o d e s f o r g e n e r a t i n g t h e e l e c t r i c ? e l d i n t h e
p l a s m a chamber a r e removed f r o m t h e p a t h o f t h e m u l t i
s p e c i e s plasma a s t h e plasma r o t a t e s a b o u t a n a x i s o f r o t a t i o n
i n t h e p l a s m a c h a m b e r . Y e t a n o t h e r o b j e c t o f t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e a r a d i a l plasma mass ? l t e r Wherein
t h e c r o s s e d e l e c t r i c a n d m a g n e t i c ? e l d s i n t h e p l a s m achamber a c t t o draW t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a f r o m i t s
s o u r c e i n t o t h e c h a m b e r . S t i l l a n o t h e r o b j e c t o f t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e a r a d i a l plasma mass ? l t e r Wherein
antennae can be l o c a t e d s u f ? c i e n t l y n e a r t h e source of t h e
m u l t i - s p e c i e s plasma o h e a t e l e c t r o n s a t t h e s o u r c e . Another
o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e a r a d i a l p l a s m a
mass ? l t e r i n Which t h e m a g n e t i c ? e l d i s o r i e n t e d i n t h e
plasma chamber s o t h a t e l e c t r i c a l d i s t u r b a n c e s a t t h e i o n
c o l l e c t o r a r e impeded f r o m p r o p a g a t i n g b a c k u p s t r e a m t o
t h e s o u r c e i n a d i r e c t i o n t h a t Would be p e r p e n d i c u l a r t o t h e
m a g n e t i c ? e l d . A n o t h e r o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s t o
p r o v i d e a r a d i a l p l a s m a mass ? l t e r Which i s r e l a t i v e l y e a s y
t o m a n u f a c t u r e , f u n c t i o n a l l y s i m p l e t o o p e r a t e , a n d com
p a r a t i v e l y c o s t e f f e c t i v e .
SUMMARY OF THE PREFERRED
EMBODIMENTS
I n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , a r a d i a l p l a s m a
? l t e r f o r s e p a r a t i n g p a r t i c l e s i n a m u l t i - s p e c i e s p l a s m a f r o m
e a c h o t h e r i n c l u d e s a h o l l o W , e n c l o s e d s e m i - c y l i n d r i c a l
chamber t h a t de?nes a l o n g i t u d i n a l a x i s . The chamber i s
surrounded b y a W a l l Which s l o c a t e d a t a r a d i a l d i s t a n c e “ a ”
f r o m t h e l o n g i t u d i n a l a x i s , a n d t h a s c l o s e d e n d s . A p l u r a l i t y
o f p l a s m a s o u r c e s f o r g e n e r a t i n g t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a
a r e mounted i n s i d e t h e c h a m b e r . S p e c i ? c a l l y , t h e p l u r a l i t y o f
p l a s m a s o u r c e s a r e a l i g n e d l o n g i t u d i n a l l y i n t h e c h a m b e r ,
a n d t h e y a r e p o s i t i o n e d b e t W e e n t h e l o n g i t u d i n a l a x i s o f t h e
chamber a n d t h e W a l l . As i n t e n d e d f o r t h e p r e s e n t i n v e n t i o n ,t h e p l u r a l i t y o f p l a s m a s o u r c e s g e n e r a t e a m u l t i - s p e c i e s
p l a s m a W h i c h c o n t a i n s b o t h l i g h t m a s s p a r t i c l e s ( M 1 ) a n d
h e a v y m a s s p a r t i c l e s ( M 2 ) .
A l u r a l i t y o f m a g n e t i c c o i l s s u r r o u n d t h e c h a m b e r a n d
a r e c e n t e r e d on t h e l o n g i t u d i n a l a x i s . F u r t h e r , t h e s e m a g n e t i c
c o i l s a r e o r i e n t e d i n r e s p e c t i v e p l a n e s t h a t a r e s u b s t a n t i a l l y
p e r p e n d i c u l a r t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s . As s o o r i e n t e d t h e
m a g n e t i c c o i l s g e n e r a t e a m a g n e t i c ? e l d B Z , i n s i d e t h ec h a m b e r , t h a t i s a l i g n e d s u b s t a n t i a l l y p a r a l l e l t o t h e l o n g it u d i n a l a x i s . A d d i t i o n a l l y , t h e r e i s a n e l e c t r o d e a t e a c h end
o f t h e c h a m b e r . F o r t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , t h e tWo e l e c t r o d e s
a c t t o g e t h e r t o g e n e r a t e a n e l e c t r i c ? e l d , E r , i n s i d e t h e
c h a m b e r , t h a t i s o r i e n t e d s u b s t a n t i a l l y p e r p e n d i c u l a r t o t h e
l o n g i t u d i n a l a x i s . I m p o r t a n t l y , t h i s e l e c t r i c ? e l d E , ) h a s ap o s i t i v e p o t e n t i a l a l o n g t h e l o n g i t u d i n a l a x i s o f t h e c h a m b e r ,
V 6 ” , a n d i t h a s a s u b s t a n t i a l l y Z e r o p o t e n t i a l a t t h e W a l l o f
t h e c h a m b e r . The c r o s s e d e l e c t r i c ? e l d E , ) a n d m a g n e t i c
? e l d ( B Z ) t h e r e b y a c t i n c o n c e r t t o r o t a t e t h e m u l t i - s p e c i e s
plasma on a c u r v e d p a t h i n s i d e t h e chamber a r o u n d t h e
8/13/2019 Us 6322706
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US 6 , 3 2 2 , 7 0 6 B1
5
l o n g i t u d i n a l a x i s . Due t o t h e c o n ? g u r a t i o n o f t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n , t h i s r e s p e c t i v e c u r v e d p a t h f o r p a r t i c l e s i n t h er n u l t i - s p e c i e s p l a s r n a W i l l l i e i n a p l a n e t h a t i s s u b s t a n t i a l l yp e r p e n d i c u l a r t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s .
S e p a r a t i o n o f t h e l i g h t r n a s s p a r t i c l e s ( M 1 ) f r o m t h e h e a v y
r n a s s p a r t i c l e s ( M 2 ) i n t h e r n u l t i - s p e c i e s p l a s m a i s d e t e rm i n e d b y t h e s e l e c t i o n o f o p e r a t i o n a l p a r a m e t e r s f o r t h ep l a s m a ? l t e r . S p e c i ? c a l l y , v a l u e s f o r t h e m a g n i t u d e o f t h em a g n e t i c ? e l d B Z , t h e m a g n i t u d e o f 6 , , f o r t h e e l e c t r i c ? e l d ,E, a n d t h e r a d i a l d i s t a n c e “ a ” b e t W e e n t h e l o n g i t u d i n a l a x i s
a n d t h e W a l l o f t h e chamber a r e s e l e c t e d t o s a t i s f y t h e
e x p r e s s i o n MC=ea2 B Z 2 / 8 V m . I n t h i s e x p r e s s i o n , e i s t h ee l e c t r i c c h a r g e o f a p a r t i c l e a n d MC s a c u t - o f f r n a s s . More
s p e c i ? c a l l y , MC i s s e l e c t e d t o b e g r e a t e r t h a n M1 a n d l e s s
t h a n M2 M1<MC<M2). The c o n s e q u e n c e h e r e i s t h a t a s t h e
r n u l t i - s p e c i e s p l a s m a i s r o t a t e d a l o n g i t s c u r v e d p a t h , t h ep a r t i c l e s o f h e a v y r n a s s M2 r e e j e c t e d i n t o s a i d W a l l o f s a i d
c h a m b e r . On t h e o t h e r h a n d , t h e p a r t i c l e s o f l i g h t r n a s s M1a r e d i r e c t e d i n t o a r a d i a l c o l l e c t o r Which i s mounted i n t h e
c h a m b e r b e t W e e n t h e l o n g i t u d i n a l a x i s a n d t h e W a l l , a n d i sl o c a t e d a t a n a Z i r n u t h a l a n g l e , [ 3 , from t h e plasma s o u r c e . A
c o n v e n i e n t c h o i c e f o r [ 3 i s a p p r o x i m a t e l y e q u a l t o o n e
h u n d r e d e i g h t y d e g r e e s [ 3 = 1 8 0 ° ) .
I n a d d i t i o n t o t h e above d e s c r i b e d s t r u c t u r e f o r t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n , t h e plasma ? l t e r c a n i n c l u d e a p a i r o f g a s e o u s
p l a s r n a g e n e r a t o r s t h a t W i l l e a c h b e mounted a t o n e end o f
t h e c h a m b e r . S p e c i ? c a l l y , e a c h g a s e o u s p l a s r n a g e n e r a t o r
W i l l b e p o s i t i o n e d a d j a c e n t a r e s p e c t i v e e l e c t r o d e , a n d
l o c a t e d a x i a l l y b e t W e e n t h e e l e c t r o d e a n d t h e n e a r e s t p l a s r n a
s o u r c e . As s o p o s i t i o n e d , t h e gaseous p l a s r n a g e n e r a t o r s can
g e n e r a t e a g a s e o u s plasma t e a c h end o f t h e chamber Which
W i l l s h i e l d t h e e l e c t r o d e s f r o m t h e r n u l t i - s p e c i e s p l a s r n a t h a t
i s g e n e r a t e d b y t h e p l a s m a s o u r c e s i n s i d e t h e c h a m b e r .
P r e f e r a b l y , t h e g a s e o u s p l a s r n a t h a t i s g e n e r a t e d comes f r o m
a l i g h t g a s s u c h a s h e l i u r n g a s ( H e ) . F u r t h e r , t h e p l a s m a ? l t e ro f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i n c l u d e s a n t e n n a e mounted i n t h e
c h a m b e r a d j a c e n t t o o r s u r r o u n d i n g e a c h o f t h e p l a s m a
s o u r c e s f o r h e a t i n g e l e c t r o n s i n t h e r n u l t i - s p e c i e s p l a s m a a t
the source.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The n o v e l f e a t u r e s o f t h i s i n v e n t i o n , a s W e l l a s t h e
i n v e n t i o n i t s e l f , b o t h a s t o i t s s t r u c t u r e a n d i t s o p e r a t i o n , W i l l
b e b e s t u n d e r s t o o d f r o m t h e a c c o m p a n y i n g d r a W i n g s , t a k e n
i n c o n j u n c t i o n W i t h t h e a c c o m p a n y i n g d e s c r i p t i o n , i n W h i c h
s i r n i l a r r e f e r e n c e c h a r a c t e r s r e f e r t o s i m i l a r p a r t s , and i n
W h i c h :
F I G . 1 i s a p e r s p e c t i v e vieW o f t h e r a d i a l plasma mass
? l t e r o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n W h i c h s e l e c t e d p o r t i o n s b r o k e n
aWay f o r c l a r i t y ;
FIG. 2 i s a c r o s s s e c t i o n a l vieW o f t h e plasma mass ? l t e r
a s s e e n i n e l e v a t i o n a l o n g t h e l i n e 2—2 n F I G . 1 ;
F I G . 3 i s a c r o s s s e c t i o n a l t o p p l a n vieW o f t h e plasma
mass ? l t e r a s s e e n a l o n g t h e l i n e 3—3 n FIG. 1 ; and
F I G . 4 i s a n o t h e r p e r s p e c t i v e v i e W o f t h e r a d i a l p l a s m a
mass ? l t e r o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , a s a l s o g e n e r a l l y s e e n i n
F I G . 1 , W i t h s e l e c t e d p o r t i o n s b r o k e n aWay a n d a d d i t i o n a l
p o r t i o n s r e m o v e d f o r c l a r i t y .
DESCRIPTION OF THE PREFERREDEMBODIMENT
R e f e r r i n g i n i t i a l l y t o F I G . 1 a r a d i a l p l a s r n a ? l t e r i n
a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s shoWn a n d i s
g e n e r al l y d e s i g n a t e d 1 0 . More s p e c i ? c a l l y , a s s h o W n , t h er a d i a l p l a s r n a ? l t e r 1 0 o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i n c l u d e s a
10
1 5
45
55
6 5
6
h o u s i n g 1 2 W h i c h i s s u r r o u n d e d b y a p l u r a l i t y o f m a g n e t i c
c o i l s 1 4 . A d d i t i o n a l l y , t h e r a d i a l p l a s r n a ? l t e r 1 0 i n c l u d e s a
s e r n i - c y l i n d r i c a l chamber 1 6 Which d e ? n e s a l o n g i t u d i n a l
a x i s 1 8 t h a t e x t e n d s a l o n g t h e l e n g t h o f t h e c h a m b e r 1 6 a n d
h o u s i n g 1 2 . F u r t h e r , t h e c h a m b e r 1 6 i s g e n e r a l l y d e ? n e d b y
t h e s p a c e t h a t i s bounded b y a s er n i c i r c u l a r c u r v e d W a l l 20Which c o v e r s t h e t o p o f t h e chamber 1 6 , a p l a t f o r m 22 W hich
i s o p p o s i t e t h e W a l l 20 a n d Which e s t a b l i s h e s t h e b o t t o m o f
t h e chamber 1 6 , a n d t h e e n d p a n e l s 2 4 a n d 2 6 . F o r t h e
c o n ? g u r a t i o n o f chamber 1 6 a s shoWn i n F I G . 1 , t h e
l o n g i t u d i n a l a x i s 1 8 W i l l b e a l i g n e d o n t h e p l a t f o r m 2 2 . As
i n t e n d e d f o r t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , t h e m a g n e t i c c o i l s 1 4 c a n
b e o f a n y t y p e W e l l knoWn i n t h e p e r t i n e n t a r t Which a r e
c a p a b l e o f g e n e r a t i n g a m a g n e t i c ? e l d , B 2 , i n t h e c h a m b e r 1 6
t h a t i s a l i g n e d s u b s t a n t i a l l y p a r a l l e l t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s1 8 .
FIG. 1 a l s o shoWs t h a t a n e l e c t r o d e 28 i s mounted i n s i d e
t h e chamber 1 6 a t t h e e n d p a n e l 2 4 . At t h e o p p o s i t e e n d o f
t h e c h a m b e r 1 6 , a n o t h e r e l e c t r o d e 3 0 ( n o t shoWn n F I G . 1 )
i s mounted i n s i d e t h e chamber 1 6 a t t h e e n d p a n e l 2 6 . Bothe l e c t r o d e 28 and e l e c t r o d e 30 a r e e s s e n t i a l l y s i m i l a r t o e a c h
o t h e r a n d t h e i r r e s p e c t i v e c o n ? g u r a t i o n s c a n p e r h a p s b e b e s t
a p p r e c i a t e d b y r e f e r e n c e t o F I G . 2 W h e r e i n t h e e l e c t r o d e 2 8
i s shoWn i n d e t a i l . More s p e c i ? c a l l y , i n F I G . 2 t h e e l e c t r o d e
28 i s s e e n t o c o m p r i s e a p l u r a l i t y o f c o n c e n t r i c v o l t a g e
c o n t r o l r i n g s 32 Which a r e c e n t e r e d on t h e l o n g i t u d i n a l a x i s
1 8 o f t h e s e r n i - c y l i n d r i c a l c h a m b e r 1 6 . I r n p o r t a n t l y , t h e
e l e c t r o d e s 28 and 30 a c t t o g e t h e r t o g e n e r a t e a n e l e c t r i c
? e l d , E , , i n t h e c h a m b e r 1 6 , W h i c h i s o r i e n t e d s u b s t a n t i a l l yp e r p e n d i c u l a r t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s 1 8 o f t h e chamber 1 6 .
I t i s a l s o i m p o r t a n t t h a t t h i s e l e c t r i c ? e l d , E r , h a v e a p o s i t i v e
p o t e n t i a l , V G ” , a l o n g t h e l o n g i t u d i n a l a x i s 1 8 a n d a s u b s t a n
t i a l l y Z e r o p o t e n t i a l a t t h e W a l l 20 o f t h e c h a m b e r 1 6 . W i t h
t h i s o r i e n t a t i o n , t h e e l e c t r i c ? e l d E , ) i s e f f e c t i v e l y c r o s s e dW i t h t h e m a g n e t i c ? e l d ( B Z ) i n s i d e t h e c h a m b e r 1 6 .
R e t u r n i n g t o F I G . 1 i t W i l l b e s e e n t h a t t h e r a d i a l p l a s r n a
? l t e r 1 0 o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i n c l u d e s a p l u r a l i t y o f
p l a s m a s o u r c e s 34 W h i c h a r e a r r a n g e d a n d a l i g n e d l o n g i t u
d i n a l l y o n t h e p l a t f o r m 2 2 . S u r r o u n d i n g e a c h o f t h e p l a s m a
s o u r c e s 34 i s a r e s p e c t i v e a n t e n n a 3 6 . A l s o , d i a r n e t r i c a l l y
o p p o s i t e t h e l o n g i t u d i n a l a x i s 1 8 f r o m t h e p l u r a l i t y o f
plasma s o u r c e s 34 i s a c o l l e c t o r 3 8 . As shoWn, l i k e t h e
p l u r a l i t y o f p l a s m a s o u r c e s 3 4 , t h e c o l l e c t o r 3 8 i s a l s o
a l i g n e d l o n g i t u d i n a l l y o n t h e p l a t f o r m 2 2 . I n t h e p a r t i c u l a rc o n ? g u r a t i o n f o r t h e r a d i a l p l a s r n a ? l t e r 1 0 i n F I G . 1 , t h e
p l a t f o r m 2 2 i s ? a t a n d t h e a z i m u t h a l a n g l e , [ 3 ( W h i c h i s a n
a n g l e r n e a s u r e d a r o u n d t h e l o n g i t u d i n a l a x i s 1 8 a s shoWn on
t h e e n d p a n e l 2 6 i n F I G . 1 ) i s e q u a l t o o n e h u n d r e d e i g h t y
d e g r e e s [ 3 = 1 8 0 ° ) . I t i s t o b e a p p r e c i a t e d , h o W e v e r , t h a t o t h e r
c o n ? g u r a t i o n s f o r t h e p a n e l 22 c a n b e u s e d W h e r e i n t h e
a z i m u t h a l a n g l e [ 3 W i l l h a v e v a l u e s Which m a y b e more o r
l e s s t h a n o n e h u n d r e d e i g h t y d e g r e e s .
By c r o s s - r e f e r e n c i n g F I G . 1 W i t h F I G . 3 , i t W i l l b e s e e n
t h a t t h e r a d i a l p l a s r n a ? l t e r 1 0 o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
i n c l u d e s a p l a s m a g e n e r a t o r 40 a n d a p l a s m a g e n e r a t o r 4 2
Which a r e l o c a t e d a t o p p o s i t e e n d s o f t h e chamber 1 6 . The
plasma g e n e r a t o r s 40 and 4 2 a r e s t r u c t u r a l l y , a n d
f u n c t i o n a l l y , e s s e n t i a l l y t h e s a m e . S p e c i ? c a l l y , b o t h p l a s r n a
g e n e r a t o r s 40 and 42 a r e l o c a t e d l o n g i t u d i n a l l y betWeen a
r e s p e c t i v e e l e c t r o d e 2 8 a n d 30 a n d t h e p l a t f o r m 2 2 . S t a t e d
d i f f e r e n t l y , e a c h o f t h e e l e c t r o d e s 2 8 a n d 30 a r e s e p a r a t e d
from t h e plasma s o u r c e s 34 a n d t h e c o l l e c t o r 38 b y a
r e s p e c t i v e p l a s r n a g e n e r a t o r 4 0 a n d 4 2 .
OPERATION
I n t h e o p e r a t i o n o f t h e r a d i a l p l a s r n a ? l t e r 1 0 o f t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n , t h e m a g n e t i c c o i l s 1 4 a n d t h e e l e c t r o d e s
8/13/2019 Us 6322706
http://slidepdf.com/reader/full/us-6322706 10/13
US 6 , 3 2 2 , 7 0 6 B1
7
28 a n d 30 a r e a c t i v a t e d t o g e n e r a t e c r o s s e d m a g n e t i c and
e l e c t r i c ? e l d s ( E r x B Z ) i n t h e chamber 1 6 . S p e c i ? c a l l y , a
v a l u e f o r V 6 ” , t h e p o s i t i v e p o t e n t i a l o f t h e e l e c t r i c ? e l d E ,
a l o n g t h e l o n g i t u d i n a l a x i s 1 8 , a n d t h e m a g n i t u d e o f t h em a g n e t i c ? e l d , B 2 , a r e s e l e c t e d W i t h t h e v a l u e s f o r r a d i u s “ a ”
o f t h e chamber 1 6 a n d t h e e l e c t r i c c h a r g e o f a p a r t i c l e , e , t os a t i s f y t h e e x p r e s s i o n d e r i v e d a b o v e f o r t h e c u t - o f f m a s s :
M C = e a 2 B Z 2 / 8 V m . A d d i t i o n a l l y , t h e p l a s m a g e n e r a t o r s 4 0a n d 42 a r e a c t i v a t e d t o c r e a t e r e s p e c t i v e g a s e o u s p l a s m a s 44
a n d 4 6 s e e F I G . 4 ) . S p e c i ? c a l l y , t h e g a s e o u s p l a s m a s 4 4 a n d
4 6 a r e p r e f e r a b l y g e n e r a t e d u s i n g a l i g h t g a s , s u c h a s h e l i u m
( H e ) , and t h e y a r e m a i n t a i n e d i n t h e chamber 1 6 t o c o v e r t h e
r e s p e c t i v e e l e c t r o d e s 2 8 a n d 3 0 . T h u s , t h e g a s e o u s p l a s m a s
44 a n d 4 6 s h i e l d a n d s e p a r a t e t h e e l e c t r o d e s 28 a n d 30 f r o m
t h e i n t e r i o r o f t h e chamber 1 6 Where t h e plasma s o u r c e s 34
and t h e c o l l e c t o r 38 a r e l o c a t e d .
As e s t a p p r e c i a t e d W i t h r e f e r e n c e t o F I G . 4 , a c t i v a t i o n o f
t h e a n t e n n a e 36 W i l l c a u s e t h e plasma s o u r c e s 34 t o g e n e r a t e
a m u l t i - s p e c i e s p l a s m a 4 8 . F o r t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , i t i s
e n v i s i o n e d t h a t t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a 4 8 W i l l c o n t a i nb o t h l i g h t mass p a r t i c l e s 5 0 h a v i n g a mass M1, a n d h e a v y
mass p a r t i c l e s 52 Which have a mass M2. T h u s , a s t h e
m u l t i - s p e c i e s p l a s m a 4 8 i s g e n e r a t e d a n d t h e p a r t i c l e s 5 0
a n d 5 2 o f t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a 4 8 a r e e j e c t e d f r o m t h e
p l a s m a s o u r c e s 3 4 i n t o t h e chamber 1 6 , b o t h t h e p a r t i c l e s 5 0
a n d t h e p a r t i c l e s 5 2 a r e i n ? u e n c e d by t h e c r o s s e d e l e c t r i c
a n d m a g n e t i c ? e l d s ( E r x B z ) . I n a c c o r d a n c e W i t h t h e p h y s i c s
d i s c u s s e d a b o v e , When t h e c u t - o f f m a s s , M C , i s s e l e c t e d s u c h
t h a t M1<MC<M2, t h e l i g h t m a s s p a r t i c l e s 5 0 ( M 1 ) W i l lr e m a i n i n con?ned o r b i t s a s t h e y r o t a t e a b o u t t h e l o n g i t u
d i n a l a x i s 1 8 . More s p e c i ? c a l l y , a s t h e l i g h t mass p a r t i c l e s
5 0 r o t a t e t h r o u g h t h e a Z i m u t h a l a n g l e [ 3 f r o m t h e p l a s m a
s o u r c e s 34 t o W a r d t h e c o l l e c t o r 38 t h e l i g h t mass a r t i c l e s 50
W i l l r e m a i n W i t h i n t h e d i s t a n c e “ a ” f r o m t h e l o n g i t u d i n a la x i s 1 8 . C o n s e q u e n t l y , t h e l i g h t m a s s p a r t i c l e s 5 0 ( M 1 ) W i l lb e c o l l e c t e d i n t h e b i n 54 o f c o l l e c t o r 3 8 . On t h e o t h e r h a n d ,
t h e h e a v y mass p a r t i c l e s 5 2 ( M 2 ) W i l l n o t f o l l o W s u c h
con?ned r b i t s , a n d t h e i r t r a j e c t o r i e s a s t h e y r o t a t e a b o u t t h e
a x i s 18 W i l l c a u s e them t o c o l l i d e W i t h t h e W a l l 20 o f
chamber 1 6 b e f o r e t h e y r e a c h t h e c o l l e c t o r 3 8 . I n t h i s
m a n n e r , t h e l i g h t mass p a r t i c l e s 50 a r e s e p a r a t e d f r o m t h e
h e a v y mass a r t i c l e s 5 2 i n t h e r a d i a l p l a s m a ? l t e r 1 0 o f t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n .
S e v e r a l b e n e ? t s a r e r e a l i Z e d from t h e c o n ? g u r a t i o n of t h e
r a d i a l p l a s m a ? l t e r 1 0 d i s c l o s e d a b o v e . One s u c h b e n e ? t i s
t h a t t h e e l e c t r o d e s 2 8 a n d 30 a c t i n t h e r a d i a l plasma ? l t e r
10 o n l y a s e l e c t r o d e s . The e l e c t r o d e s 28 a n d 30 do n o t
f u n c t i o n a s c o l l e c t o r s . T h i s c o o p e r a t i o n o f s t r u c t u r e i s f u r
t h e r e n s u r e d b y t h e g a s e o u s p l a s m a s 4 4 a n d 4 6 W h i c h , When
g e n e r a t e d , W i l l s e r v e t o p r o t e c t a n d s h i e l d t h e r e s p e c t i v e
e l e c t r o d e s 2 8 a n d 3 0 f r o m t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a 4 8 .
Another s u c h b e n e ? t d e r i v e s from t h e l o c a t i o n a n d o r i e n t a
t i o n o f t h e plasma s o u r c e s 34 r e l a t i v e t o t h e c r o s s e d e l e c t r i c
a n d m a g n e t i c ? e l d s ( E r x B Z ) i n t h e c h a m b e r 1 6 . S p e c i ? c a l l y ,
f o r t h e c o n ? g u r a t i o n o f t h e r a d i a l ? l t e r p l a s m a 1 0 o f t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n , t h e c r o s s e d e l e c t r i c a n d m a g n e t i c ? e l d s
( E r x B z ) W i l l a c t t o draW t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a 4 8 aWay
f r o m t h e p l a s m a s o u r c e s 3 4 . As W i l l b e a p p r e c i a t e d b y t h e
s k i l l e d a r t i s a n t h i s a c t i o n a c t u a l l y f a c i l i t a t e s t h e i n i t i a l
r o t a t i o n o f p a r t i c l e s 5 0 a n d 5 2 i n t h e d i r e c t i o n o f t h e
a Z i m u t h a l a n g l e [ 3 t h r o u g h t h e c h a m b e r 1 6 . An a d d i t i o n a l
b e n e ? t i s t h a t t h e a n t e n n a e 36 a r e l o c a t e d a r o u n d t h e plasma
sources 34 i n a W a y Which alloWs t h e antennae 36 t o h e a t
e l e c t r o n s i n t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a 4 8 a t t h e s o u r c e 3 4 .
F i n a l l y , b e c a u s e t h e m a g n e t i c ? e l d B 2 i s o r i e n t e d p a r a l l e l t ot h e a x i s o f r o t a t i o n 1 8 , a n y e l e c t r i c a l d i s t u r b a n c e s Which
m i g h t o c c u r a t t h e c o l l e c t o r 3 8 W i l l b e impeded by t h e
10
1 5
25
35
45
55
6 5
8
m a g n e t i c ? e l d f r o m p r o p a g a t i n g b a c k t o t h e p l a s m a s o u r c e s
3 4 . Such a p r o p a g a t i o n o f a n e l e c t r i c a l d i s t u r b a n c e W i l l , o f
c o u r s e , a l s o b e impeded by t h e f a c t t h a t t h e d i s t u r b a n c e must
move u p s t r e a m , a g a i n s t t h e r o t a t i o n a l movement o f t h e
m u l t i - s p e c i e s p l a s m a 4 8 .
While t h e p a r t i c u l a r R a d i a l Plasma Mass F i l t e r a s h e r e i nshoWn a n d d i s c l o s e d i n d e t a i l i s f u l l y c a p a b l e o f o b t a i n i n g
t h e o b j e c t s a n d p r o v i d i n g t h e a d v a n t a g e s h e r e i n b e f o r e
s t a t e d , i t i s t o b e u n d e r s t o o d t h a t i t i s m e r e l y i l l u s t r a t i v e o f
t h e p r e s e n t l y p r e f e r r e d e m b o d i m e n t s o f t h e i n v e n t i o n a n d
t h a t no l i m i t a t i o n s a r e intended t o t h e d e t a i l s of c o n s t r u c t i o n
o r d e s i g n h e r e i n shoWn o t h e r t h a n a s d e s c r i b e d i n t h e
a p p e n d e d c l a i m s .What i s c l a i m e d i s :
1 . A l a s m a ? l t e r f o r s e p a r a t i n g l i g h t m a s s p a r t i c l e s , M 1 ,
f r o m h e a v y m a s s p a r t i c l e s , M 2 , W h i c h c o m p r i s e s :
a h o l l o W s e m i - c y l i n d r i c a l chamber d e ? n i n g a l o n g i t u d i n a l
a x i s , s a i d chamber b e i n g e n c l o s e d by a W a l l l o c a t e d a t
a r a d i a l d i s t a n c e “ a ” from s a i d a x i s , s a i d chamber
h a v i n g a ? r s t end and a second e n d ;a t l e a s t one plasma s o u r c e mounted i n s a i d chamber
b e t W e e n t h e l o n g i t u d i n a l a x i s a n d s a i d W a l l , a n d
betWeen s a i d ? r s t end a n d s a i d s e c o n d e n d , f o r g e n e r
a t i n g a m u l t i - s p e c i e s p l a s m a W i t h t h e m u l t i - s p e c i e s
p l a s m a c o n t a i n i n g l i g h t m a s s p a r t i c l e s ( M 1 ) a n d h e a v y
m a s s p a r t i c l e s ( M 2 ) ;
a means f o r g e n e r a t i n g a m a g n e t i c ? e l d , B 2 , i n s a i d
c h a m b e r , s a i d m a g n e t i c ? e l d b e i n g a l i g n e d s u b s t a n
t i a l l y p a r a l l e l t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s ;
a means f o r g e n e r a t i n g a n e l e c t r i c ? e l d , E, i n s a i d
c h a m b e r , s a i d e l e c t r i c ? e l d h a v i n g a p o s i t i v e p o t e n t i a lon t h e l o n g i t u d i n a l a x i s , V 6 ” , a n d a s u b s t a n t i a l l y Z e r o
p o t e n t i a l a t s a i d W a l l o f s a i d c h a m b e r , s a i d e l e c t r i c ? e l d
b e i n g o r i e n t e d s u b s t a n t i a l l y p e r p e n d i c u l a r t o t h e l o ng i t u d i n a l a x i s a n d c r o s s e d W i t h s a i d m a g n e t i c ? e l d t o
r o t a t e s a i d m u l t i - s p e c i e s p l a s m a a r o u n d t h e l o n g i t u d in a l a x i s t o s e p a r a t e t h e l i g h t mass p a r t i c l e s ( M 1 ) f r o m
t h e h e a v y m a s s p a r t i c l e s ( M 2 ) .
2 . Aplasma ? l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 1 f u r t h e r c o m p r i s i n g
a c o l l e c t o r mounted i n s a i d chamber betWeen t h e l o n g i t u
d i n a l a x i s a n d s a i d W a l l , a n d betWeen s a i d ? r s t e n d a n d s a i d
s e c o n d e n d , a n d l o c a t e d a t a n a Z i m u t h a l a n g l e , [ 3 , f r o m s a i d
plasma s o u r c e .
3 . A plasma ? l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 2 W h e r e i n s a i d
a Z i m u t h a l a n g l e i s s u b s t a n t i a l l y e q u a l t o o n e h u n d r e d e i g h t y
d e g r e e s [ 3 = 1 8 0 ° ) .4 . A plasma ? l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 2 W h e r e i n s a i d
m a g n e t i c ? e l d , B 2 , i s g e n e r a t e d b y a p l u r a l i t y o f m a g n e t i cc o i l s , W i t h e a c h s a i d m a g n e t i c c o i l c e n t e r e d o n t h e l o n g i t u
d i n a l a x i s a n d o r i e n t e d i n a p l a n e s u b s t a n t i a l l y p e r p e n d i c u l a r
t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s , a n d W i t h e a c h s a i d m a g n e t i c c o i lb e i n g a x i a l l y d i s t a n c e d a l o n g t h e l o n g i t u d i n a l a x i s f r o m a n
a d j a c e n t s a i d m a g n e t i c c o i l .5 . A plasma ? l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 4 W h e r e i n s a i d
e l e c t r i c ? e l d , E , , i s g e n e r a t e d by a ? r s t e l e c t r o d e l o c a t e d a t
s a i d ? r s t end o f s a i d c h a m b e r , and a s e c o n d e l e c t r o d e l o c a t e d
a t s a i d second end o f s a i d c h a m b e r .
6 . A lasma ? l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 5 W h e r e i n s a i d ? r s t
e l e c t r o d e a n d s a i d s e c o n d e l e c t r o d e c o m p r i s e a p l u r a l i t y o f
v o l t a g e c o n t r o l r i n g s c e n t e r e d o n t h e l o n g i t u d i n a l a x i s .
7 . Aplasma l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 5 W h e r e i n B Z , E, a n d
t h e r a d i a l d i s t a n c e “ a ” s a t i s f y t h e e x p r e s s i o n M C = e a 2 B Z 2 /8 V 6 ” , W h e r e e i s t h e e l e c t r i c c h a r g e o f a p a r t i c l e a n d MC s
s e l e c t e d a s a c u t - o f f mass g r e a t e r t h a n M1 and l e s s t h a n M2
M1<MC<M2) o t h e r e b y e j e c t p a r t i c l e s o f m a s s M2 n t o s a i dW a l l o f s a i d chamber a n d d i r e c t p a r t i c l e s o f mass M1 i n t o
s a i d c o l l e c t o r .
8/13/2019 Us 6322706
http://slidepdf.com/reader/full/us-6322706 11/13
US 6 , 3 2 2 , 7 0 6 B1
9
8 . Aplasma l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 5 f u r t h e r c o m p r i s i n g :
a ? r s t g a s e o u s plasma g e n e r a t o r mounted i n s a i d chamber
a d j a c e n t s a i d ? r s t e l e c t r o d e a n d a x i a l l y p o s i t i o n e d
betWeen s a i d ? r s t e l e c t r o d e a n d s a i d plasma s o u r c e f o r
g e n e r a t i n g a g a s e o u s plasma n e a r s a i d ? r s t end o f s a i d
chamber t o s h i e l d s a i d ? r s t e l e c t r o d e from t h e m u l t i
s p e c i e s p l a s m a g e n e r a t e d b y s a i d p l a s m a s o u r c e ; a n d
a s e c o n d g a s e o u s plasma g e n e r a t o r mounted i n s a i d
c h a m b e r a d j a c e n t s a i d s e c o n d e l e c t r o d e a n d a x i a l l y
p o s i t i o n e d b e t W e e n s a i d s e c o n d e l e c t r o d e a n d s a i d
plasma s o u r c e f o r g e n e r a t i n g a g a s e o u s plasma n e a r
s a i d s e c o n d end o f s a i d chamber t o s h i e l d s a i d second
e l e c t r o d e f r o m t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a g e n e r a t e d b y
s a i d plasma s o u r c e .
9 . Aplasma l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 8 W h e r e i n t h e g a s e o u s
p l a s m a i s g e n e r a t e d f r o m a h e l i u m g a s ( H e ) .
1 0 . Aplasma l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 1 f u r t h e r c o m p r i s i n g
a n a n t e n n a mounted i n s a i d chamber and s u r r o u n d i n g s a i d
p l a s m a s o u r c e f o r h e a t i n g e l e c t r o n s i n t h e m u l t i - s p e c i e s
p l a s m a .1 1 . A l a s m a ? l t e r W h i c h c o m p r i s e s :
a means f o r g e n e r a t i n g a m u l t i - s p e c i e s p l a s m a h a v i n g
l i g h t m a s s p a r t i c l e s ( M 1 ) a n d h e a v y m a s s p a r t i c l e s
( M 2 ) , W h e r e i n s a i d m u l t i - s p e c i e s p l a s m a i s moved
a l o n g a c u r v e d p a t h i n r o t a t i o n a b o u t a n a x i s , t h e c u r v e d
p a t h b e i n g s u b s t a n t i a l l y i n a p l a n e p e r p e nd i c u l a r t o t h e
a x i s o f r o t a t i o n ;
a means f o r g e n e r a t i n g a m a g n e t i c ? e l d , B Z , s a i d m a g n e t i c
? e l d b e i n g a l i g n e d s u b s t a n t i a l l y p a r a l l e l t o t h e a x i s o f
r o t a t i o n ;
a means f o r g e n e r a t i n g a n e l e c t r i c ? e l d , E r , s a i d e l e c t r i c? e l d h a v i n g a p o s i t i v e p o t e n t i a l o n t h e a x i s o f r o t a t i o n
a n d a su b s t a n t i a l l y Z e r o p o t e n t i a l aWay from t h e a x i s o f
r o t a t i o n , s a i d e l e c t r i c ? e l d b e i n g o r i e n t e d s u b s t a n t i a l l yp e r p e n d i c u l a r t o t h e a x i s o f r o t a t i o n a n d c r o s s e d W i t h
s a i d m a g n e t i c ? e l d t o r o t a t e s a i d m u l t i - s p e c i e s p l a s m a
on t h e c u r v e d p a t h a r o u n d t h e a x i s o f r o t a t i o n t o
s e p a r a t e t h e l i g h t m a s s p a r t i c l e s ( M 1 ) f r o m t h e h e a v y
m a s s p a r t i c l e s ( M 2 ) ;
a c i r c u m f e r e n t i a l c o l l e c t o r s u b s t a n t i a l l y l o c a t e d i n t h e
p l a n e a t a r a d i a l d i s t a n c e “ a ” from t h e a x i s o f r o t a t i o n
f o r c o l l e c t i n g t h e h e a v y m a s s p a r t i c l e s ( M 2 ) ; a n d
a r a d i a l c o l l e c t o r s u b s t a n t i a l l y l o c a t e d i n t h e p l a n e a n d
o r i e n t e d s u b s t a n t i a l l y p e r p e n d i c u l a r t o s a i d c i r c u m f e r
e n t i a l c o l l e c t o r , s a i d r a d i a l c o l l e c t o r e x t e n d i n g r a d i a l l y
i n t h e p l a n e b e t W e e n s a i d c i r c u m f e r e n t i a l c o l l e c t o r a n d
t h e a x i s o f r o t a t i o n f o r c o l l e c t i n g t h e l i g h t mass p a r
t i c l e s ( M 1 ) , s a i d r a d i a l c o l l e c t o r b e i n g a t a n a Z i m u t h a l
a n g l e [ 3 i n t h e p l a n e f r o m s a i d means f o r g e n e r a t i n g a
m u l t i - s p e c i e s p l a s m a .1 2 . A lasma ? l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 1 1 W h e r e i n s a i d
means f o r g e n e r a t i n g a m u l t i - s p e c i e s p l a s m a i s mounted i n
a h o l l o W s e m i - c y l i n d r i c a l chamber d e ? n i n g a l o n g i t u d i n a l
a x i s c o i n c i d e n t W i t h t h e a x i s o f r o t a t i o n , W h e r e i n s a i d
chamber i s e n c l o s e d b y a W a l l l o c a t e d a t t h e r a d i a l d i s t a n c e
“ a ” from t h e a x i s o f r o t a t i o n , W h e r e i n s a i d chamber h a s a
? r s t end and a second e n d .
1 3 . A lasma ? l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 1 2 W h e r e i n s a i d
c i r c u m f e r e n t i a l c o l l e c t o r i s s a i d W a l l o f s a i d c h a m b e r .
1 4 . A lasma ? l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 1 2 W h e r e i n s a i d
m a g n e t i c ? e l d , B 2 , i s g e n e r a t e d b y a p l u r a l i t y o f m a g n e t i c
c o i l s , W i t h e a c h s a i d m a g n e t i c c o i l c e n t e r e d o n t h e l o n g i t u
1 5
25
35
45
55
6 5
1 0d i n a l a x i s a n d o r i e n t e d i n a p l a n e s u b s t a n t i a l l y p e r p e n d i c u l a r
t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s , a n d W i t h e a c h s a i d m a g n e t i c c o i lb e i n g a x i a l l y d i s t a n c e d a l o n g t h e l o n g i t u d i n a l a x i s f r o m a n
a d j a c e n t s a i d m a g n e t i c c o i l , a n d W h e r e i n s a i d e l e c t r i c ? e l d ,E , , i s g e n e r a t e d by a ? r s t e l e c t r o d e l o c a t e d a t s a i d ? r s t e n d
o f s a i d c h a m b e r , and a second e l e c t r o d e l o c a t e d a t s a i ds e c o n d end o f s a i d c h a m b e r .
1 5 . Aplasma l t e r a s r e c i t e d i n claim 14 Wherein B E
a n d t h e r a d i a l d i s t a n c e “ a ” s a t i s f y t h e e x p r e s s i o n M C = e a § B Z £8 V 6 ” , W h e r e e i s t h e e l e c t r i c c h a r g e o f a p a r t i c l e a n d MC s
s e l e c t e d a s a c u t - o f f mass g r e a t e r t h a n M1 and l e s s t h a n M2
M1<MC<M2) o t h e r e b y e j e c t p a r t i c l e s o f m a s s M2 n t o s a i dW a l l o f s a i d chamber a n d d i r e c t p a r t i c l e s o f mass M1 i n t o
s a i d c o l l e c t o r .
1 6 . A lasma ? l t e r a s r e c i t e d i n c l a i m 15 f u r t h e r com
p r i s i n g :
a ? r s t g a s e o u s plasma g e n e r a t o r mounted i n s a i d chamber
a d j a c e n t s a i d ? r s t e l e c t r o d e a n d a x i a l l y p o s i t i o n e d
betWeen s a i d ? r s t e l e c t r o d e a n d s a i d plasma s o u r c e f o r
g e n e r a t i n g a g a s e o u s plasma n e a r s a i d ? r s t end o f s a i d
chamber t o s h i e l d s a i d ? r s t e l e c t r o d e from t h e m u l t i
s p e c i e s p l a s m a ; a n d
a s e c o n d g a s e o u s plasma g e n e r a t o r mounted i n s a i d
c h a m b e r a d j a c e n t s a i d s e c o n d e l e c t r o d e a n d a x i a l l y
p o s i t i o n e d b e t W e e n s a i d s e c o n d e l e c t r o d e a n d s a i d
plasma s o u r c e f o r g e n e r a t i n g a g a s e o u s plasma n e a r
s a i d second end o f s a i d chamber t o s h i e l d s a i d s e c o n d
e l e c t r o d e f r o m t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a .
1 7 . A e t h o d s e p a r a t i n g l i g h t m a s s p a r t i c l e s , M 1 , f r o m
h e a v y m a s s p a r t i c l e s , M 2 , W h i c h c o m p r i s e s t h e s t e p s o f :
p r o v i d i n g a h o l l o W s e m i - c y l i n d r i c a l chamber d e ? n i n g a
l o n g i t u d i n a l a x i s , s a i d c h a m b e r b e i n g e n c l o s e d b y a
W a l l l o c a t e d a t a r a d i a l d i s t a n c e “ a ” from s a i d a x i s , s a i dchamber having a ? r s t end and a second end With a t
l e a s t one plasma s o u r c e mounted i n s a i d chamber
b e t W e e n t h e l o n g i t u d i n a l a x i s a n d s a i d W a l l , a n d
b e t W e e n s a i d ? r s t e n d a n d s a i d s e c o n d e n d ;
a c t i v a t i n g s a i d p l a s m a s o u r c e t o g e n e r a t e a m u l t i - s p e c i e s
p l a s m a W i t h t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a c o n t a i n i n g l i g h t
m a s s p a r t i c l e s ( M 1 ) a n d h e a v y m a s s p a r t i c l e s ( M 2 ) ;
g e n e r a t i n g a m a g n e t i c ? e l d , B 2 , i n s a i d c h a m b e r , s a i dm a g n e t i c ? e l d b e i n g a l i g n e d s u b s t a n t i a l l y p a r a l l e l t o
t h e l o n g i t u d i n a l a x i s ; a n d
g e n e r a t i n g a n e l e c t r i c ? e l d , E , , i n s a i d c h a m b e r , s a i d
e l e c t r i c ? e l d h a v i n g a p o s i t i v e p o t e n t i a l o n t h e l o n g i
t u d i n a l a x i s , V 6 ” , a n d a s u b s t a n t i a l l y Z e r o p o t e n t i a l a t
s a i d W a l l o f s a i d c h a m b e r , s a i d e l e c t r i c ? e l d b e i n g
o r i e n t e d s u b s t a n t i a l l y p e r p e n d i c u l a r t o t h e l o n g i t u d i n a la x i s and c r o s s e d W i t h s a i d m a g n e t i c ? e l d t o r o t a t e s a i d
m u l t i - s p e c i e s p l a s m a a r o u n d t h e l o n g i t u d i n a l a x i s t o
s e p a r a t e t h e l i g h t m a s s p a r t i c l e s ( M 1 ) f r o m t h e h e a v y
m a s s p a r t i c l e s ( M 2 ) .
1 8 . Amethod a s r e c i t e d i n c l a i m 17 W h e r e i n s a i d m a g n e t i c
? e l d , B 2 , i s g e n e r a t e d b y a p l u r a l i t y o f m a g n e t i c c o i l s , W i t h
e a c h s a i d m a g n e t i c c o i l c e n t e r e d on t h e l o n g i t u d i n a l a x i s a n d
o r i e n t e d i n a p l a n e s u b s t a n t i a l l y p e r p e n d i c u l a r t o t h e l o n g i
t u d i n a l a x i s , a n d W i t h e a c h s a i d m a g n e t i c c o i l b e i n g a x i a l l yd i s t a n c e d a l o n g t h e l o n g i t u d i n a l a x i s f r o m a n a d j a c e n t s a i d
m a g n e t i c c o i l , a n d W h e r e i n s a i d e l e c t r i c ? e l d , E , , i s g e n e r
a t e d b y a ? r s t e l e c t r o d e l o c a t e d a t s a i d ? r s t end o f s a i d
c h a m b e r , and a second e l e c t r o d e l o c a t e d a t s a i d second end
o f s a i d c h a m b e r .
1 9 . A ethod a s r e c i t e d i n c l a i m 1 8 W h e r e i n B Z , E , , a n d
t h e r a d i a l d i s t a n c e “ a ” s a t i s f y t h e e x p r e s s i o n M C = e a 2 B Z 2 /
8/13/2019 Us 6322706
http://slidepdf.com/reader/full/us-6322706 12/13
US 6 , 3 2 2 , 7 0 6 B1
1 1 1 2
8 V 6 ” , Where e i s t h e e l e c t r i c c h a r g e o f a p a r t i c l e a n d Mc s chamber t o s h i e l d s a i d ? r s t e l e c t r o d e from t h e m u l t i
s e l e c t e d a s a c u t - o f f mass g r e a t e r t h a n M1 a n d l e s s t h a n M2 s p e c i e s p l a s m a g e n e r a t e d b y s a i d p l a s m a s o u r c e ; a n d
M1<MC<M2) o t h e r e b y e j e c t P a r t i c l e s o f m a s s M2 n t o S a i d m o u n t i n g a s e c o n d g a s e o u s p l a s m a g e n e r a t o r i n s a i d
W a l l o f s a i d c h a m b e r a n d d i r e c t p a r t i c l e s o f mass M1 i n t o C h a m b e r a d j a c e n t S a i d S e c o n d e l e c t r o d e a n d a x i a l l y
s a i d c o l l e c t o r . 5 p o s i t i o n e d b e t W e e n s a i d s e c o n d e l e c t r o d e a n d s a i d
2 0 . Amethod a s r e c i t e d i n c l a i m 19 f u r t h e r compr1s1ngthe plasma S o u r c e f o r g e n e r a t i n g a g a s e o u s plasma n e a r
S t e p s o f : s a i d s e c o n d end o f s a i d chamber t o s h i e l d s a i d s e c o n d
m o u n t i n g a ? r s t g a s e o u s P l a s m a g e n e r a t o r i n S a i d C h a m - e l e c t r o d e f r o m t h e m u l t i - s p e c i e s p l a s m a g e n e r a t e d b y
b e r a d j a c e n t s a i d ? r s t e l e c t r o d e a n d a x i a l l y p o s i t i o n e d S a i d p l a s m a S o u r c e ,
betWeen s a i d ? r s t e l e c t r o d e and s a i d plasma s o u r c e f o r 1 0
generating a gaseous p l a s m a near s a i d ? r s t end of s a i d * * * * *
8/13/2019 Us 6322706
http://slidepdf.com/reader/full/us-6322706 13/13
PATENT O.
DATED
UNITED STATES PATENT AND TRADEMARK OFFICE
CERTIFICATE OF CORRECTION
: 6 , 3 2 2 , 7 0 6 B1
: November 2 7 , 2001
P a g e 1 o f 1
INVENTOR S) ; T i h i r o OhkaWa
I t i s c e r t i f i e d t h a t e r r o r appears i n t h e ab o v e - i d e n t i ? e d p a t e n t and t h a t s a i d L e t t e r s P a t e n t i s
h e r e b y c o r r e c t e d a s shown b e l o w :
Column 1
Line 6 3 , d e l e t e “2 F r : 0 ( p o s i t i v e d i r e c t i o n r a d i a l l y outward) F C FE FB = 0 Mrm2
eEr - eroaBZ = 0” i n s e r t
- - 2 F r : 0 ( p o s i t i v e d i r e c t i o n r a d i a l l y o u t w a r d )
FC FE FB = 0
Mrm eEr - e r o a B Z = 0 -
Column 2
L i n e 1 , d e l e t e “w = 9/2 1 i l 1 + 4Er/ rBZQ) ) ” i n s e r t - - o ) = 9/2 1 i l 1 + 4 E r /
( r B Z Q ) ) -
Column 3
L i n e 9 , d e l e t e “M e = e ( B 2 a ) 2 / ( 8 V C t r ) Where W e u s e d ” i n s e r t - - MC = e ( B 2 a ) 2 / ( 8 V C t r )
Where We sed
S i g n e d a n d S e a l e d t h i s
S i x t h Day o f A u g u s t , 2 0 0 2
A r r e s r :
JAMES . ROGAN
A r r e s t i n g O ? ’ i c e r D i r e c r o r o f r h e U n i t ed S t a t e s P a t e n t a n d T r a d e m a r k O ? ‘ i c e
![[en-us] bosch-home.com/us/mybosch mybosch [en-us] Dishwasher](https://static.documents.pub/doc/80x56/615cc8afbe7e0d1e5a38c77e/en-us-bosch-homecomusmybosch-mybosch-en-us-dishwasher.jpg)
