精密切割的高能量晶体的制作方法

本申请要求2015年3月6日提交的申请号为14/640146的美国专利申请的优先权，该专利申请要求于2014年9月25日提交的申请号为62/055503的美国临时申请的优先权。该申请和本文确认的所有其他出版物通过引用并入本文至好像每个单独的出版物或专利申请被具体且单独地显示为通过引用并入本文的程度。如果引入的参考文献中的术语的定义或应用与本文中规定的术语的定义不一致或相违背时，适用本文中规定的术语的定义，不适用参考文献中该术语的定义。

本发明的领域为晶体技术。

背景技术：

背景技术描述包括可用于理解本发明的信息。不是承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，也不是承认具体或隐含引用的任何出版物是现有技术。

已知的石英晶体的一个问题是边缘可能是锋利的，并且如果掉落，则容易破损。masters'crystals^tm公开了一种“相干晶体四面体”(http://masterscrystals.com/crystal-shopping/coherence/coherence-crystal-<get)。相干晶体四面体由实验室生长的石英组成，并被切割和抛光以具有倾斜的边缘，“以便于舒适地处理，以及具有在意外掉落时较小的破损机会”。而遗憾的是，masters’crystals的晶体四面体显然不具有允许用户体验最佳的精神、情感和聚焦效果的尺寸和材料。

长期以来，人们需要使用宝石来改善能量和振动治愈疗法。treeoflifetech^tm公开了名为vogelcrystals^tm的石英晶体，其似乎填充了铂、金、治疗宝石、矿物质和其他顺势疗法成分，理论是当顺势疗法成分放到被钻入vogelcrystals中的孔内并用金覆盖时会与身体共振。遗憾的是，仍然需要能够形成与频率共振的不经填充的晶体。

因此，仍然需要当与声学、机电和电磁辐射进入谐波共振时可以“振铃(ring)”的晶体，其中可以通过改进晶体的尺寸和形状来调谐这些共振的频率。

技术实现要素：

本发明的主题提供了组合物和方法，其中压电水热生长的合成石英晶体被精密切割以形成优选地与石英晶体的分子结构完全对准的四面体。

如在本文的说明书和贯穿下面的权利要求中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”的含义包括复数指代。此外，如本文的说明书中所使用的那样，除非上下文另有明确规定，否则“在…内(in)”的含义包括“在…内(in)”和“在…上(on)”。

在本发明主题的一些方面，晶体可以具有从正四面体形状改进的形状。改进的四面体形状具有在四个截平的顶点和六个倒角边缘处连接的四个相同或基本相同的三角形面。六个倒角边缘具有平均长度l，平均宽度为w；其中8≤l/w≤9.5(最优选8.735)。如本文所用，术语“基本相同”是指沿着每个维度差别在2％范围内的相同。

晶体的尺寸和形状至少部分地确定本发明主题“振铃”(或共振)的谐波共振。这种谐波可以是声学的、机电的或电磁的。四面体形状将趋向于横跨截平的晶体的高度，跨越四面体内球面(insphere)的直径，且随其上谐波和下谐波振荡或共振。另外，将发生这两者的和频和差频的存在。在本发明主题的一些设想的实施方式中，基本的高度共振频率在335和345khz之间，最优选为340.135khz，基本的内球面共振频率在560和570khz之间，最优选为567.386khz，并且谐波是基本共振频率的整数倍和约数(例如，1、2、3、4、5等等)。从不同的角度来看，将存在低于基频的、大致泊松分布的频谱伸展，基频的是上限。

实验已经表明，如果用除了本文规定的之外的尺寸或材料切割晶体，则不存在振铃或极大地消音(例如，消音大于25％、大于33％、大于50％、大于75％或甚至大于90％)。另外，根据本发明的主题设定尺寸和切割的晶体具有正好是或近似是1.54421的折射率(例如，电磁辐射以比真空中慢1.54-1.55倍行进)，具有在某些谐波下增强的机电共振和电磁共振之间的相互作用。此特性被认为是给予或贡献了本发明主题的一些晶体的实验用户所要求的精神、情感和聚焦效果。本发明的目的是提供一种与水(其分子为四面体)和活体物质(其细胞充满水)共振的晶体。

设想的是，本发明主题的晶体可以包括具有表面粗糙度≤20埃rms，更优选≤15埃rms，甚至更优选≤5埃rms的面。本发明主题的一些晶体的附加特征可以在申请人的申请号为62/055503的美国临时申请中找到，其全部内容并入本文。应当理解，第62/055503号申请中提供的公开内容针对具体实施方式，并且不应被解释为限制本文提供的本发明主题的范围。

在一些优选实施方式中，六个倒角边缘中的每一个的长度l基本相同。如上所述，术语“基本相同”是指具有差别2％或差别少于2％的尺度。在一些设想的实施方式中，六个边缘的长度相差不超过0.1％。

另外地或可选地，本发明主题的一些晶体可以包括具有宽度w的倒角边缘，该宽度与任何其它倒角边缘的宽度相差不超过2％，或甚至不超过0.1％。

倒角边缘的长度与宽度的比优选地在8:1和9:1之间。在设想的实施方式中，8.3≤l/w≤9.2，更优选8.7≤l/w≤8.8。在另外的实施方式中，l/w将等于8.7348，甚至等于8.734782608。

本文中值的范围的叙述仅仅意在作为简单地指示落在该范围内的每个单独值的简写方法。除非另有说明，否则将每个单独的值并入本说明书中，如同在本文中单独列举一样。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或者与上下文明显矛盾。关于本文中某些实施方式提供的任何和所有示例或示例性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，并且不对所要求保护的本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言不应被解释为表示对本发明的实践至关重要的任何非要求保护的要素。

在本发明主题的其他方面，截平的顶点优选地与四个基本相同的三角形面中的至少一个是完全平行的(或平行度至少在1度内，更优选平行度在至少0.5度内，甚至更优选平行度在0.1度内)。另外，四个截平的顶点中的每一个可以是六边形，具有三个基本相同长度y的边缘，和三个基本相同长度z的边缘。在具有基本相同长度的三个边缘不相同的情况下，可以考虑长度(y或z)是三个边缘的平均值。顶点边缘的长度y除以倒角边缘的宽度w可以有所变化，使得1.3≤y/w≤1.7，更优选1.4≤y/w≤1.6，甚至更优选的是y/w＝1.458-1.459。顶点边缘的长度z除以倒角边缘的宽度w可以有所变化，使得0.8≤z/w≤1.2。从不同的角度来看，z/w可以等于1±2％，更优选1。

本发明主题的各种目的、特征、方面和优点将从以下对优选实施方式的详细描述以及附图中变得更加清楚，其中相同的附图标记表示相同的部件。

附图说明

图1a为本发明主题的晶体的俯视示图。

图1b为本发明主题的晶体的侧视示图。

具体实施方式

以下讨论提供了本发明主题的多个示例性实施方式。尽管每个实施方式都表示本发明要素的单一组合，但本发明主题被认为包括所公开要素的所有可能的组合。因此，如果一个实施方式包括要素a、b和c，并且第二实施方式包括要素b和d，则即使未明确地公开，本发明的主题也被认为包括a、b、c或d的其他剩余组合。

本发明的主题提供了组合物和方法，其中压电水热生长的合成石英晶体被精确切割以形成与沿着z(或c)和x+轴的石英晶体的分子结构完全对准的四面体。石英应该是晶体的，不包括熔融的或无定形的二氧化硅(sio2)(或基本上没有熔融的或无定形的二氧化硅(sio2))。从不同的角度来看，对准优选在z和x+轴上一个弧度范围内。

本发明主题的晶体优选地被切割以符合几何方程。在优选实施方式中，起始的四面体的未切割边缘源于质子与普朗克半径之间的几何平均值，并应用到质子至晶体未切割的四面体边缘，且给出e＝26.9610mm的未切割边缘常数(根值)，以及通过几何推导给出高度h，因此，四面体的未切割高度h(其中根值为26.9610mm)＝22.0136mm。另外地或可选地，4个顶点中的每一个的切割αc被定义为其中为“黄金比例”。边缘的倒角被定义为：本领域技术人员将理解，黄金比例与斐波纳契系数和系列中的数字n相关，并且可以使用以下等式来计算：

在一些优选的实施方式中，晶体从极纯的合成生长的sio2水热成材的具有光学性能的石英的、被精确晶格取向的块切割。可以设想本发明主题的一些晶体可以是右旋石英晶体。还可以设想，可以从单个合成石英棒切割多个晶体。例如，可以由从长度为76.1-76.3mm、宽度为240-265mm、并且深度为23-23.3mm的石英棒切割出的25片20mm×20mm×20mm的合成石英制造25块晶体。作为另一个示例，可以从具有88.0±0.1mm(x)×30.0±0.2mm(z)×240mm或以上(y)的尺寸并且具有至少300万的红外q值(在电气领域的振荡精度)的合成石英棒制造晶体。

晶体优选以使得在制造过程中不使用或不通过任何工序产生熔融或无定形sio2的方式切割，因为熔融石英会变成无定形态并且不能像纯的合成结晶石英一样在电或能源领域中工作。

从不同的角度来看，优选地切割晶体使得不超过两个分子层的材料可以在最终产品中的任何切割平面或边缘处熔合。这可以在切割和抛光工艺不将晶体加热到接近或超过573℃的温度下实现，573℃为熔融石英的转变温度。因此，本发明主题的晶体优选从纯的合成结晶块切割，并且在制造过程中避免过度加热。

图1a-1b示出了根据上述方程切割的本发明主题的晶体的俯视示图和侧视示图。应当注意的是，根据本发明主题的方程切割的晶体可以基于任何合适的根数，且该根数不限于26.9610mm。

如图1a-1b所示，本发明主题的晶体100包括四个截平的顶点110a、110b、110c和110d，以及六个倒角的边缘120a、120b、120c、120d、120e和120f。在所示的实施方式中，每个截平的顶点都是六边形，其中三个边具有2.684mm±0.2mm的第一长度，且其中剩余的三个边具有1.840mm±0.2mm的第二长度。优选地，截平的顶点的边在第一长度和第二长度之间交替，并且从第一边的端部到第二相邻边的端部的距离为3.918mm±0.2mm。六个倒角边缘中的每一个都是矩形形状，尺寸为(16.072mm±0.2mm)×(1.840mm±0.2mm)。

晶体100可以由具有未切割边缘或具有例如26.9610mm的根值的晶体产生，并且未切割高度为22.0136mm±0.2mm，其中根据以下方式切割晶体：

●高度h，通过几何推导：

另外，

●4个顶尖/顶点中的每一个的切割或截断αc被定义为其中是“黄金比例”。

●边缘的倒角被定义为：本领域技术人员将理解，黄金比例与斐波纳契系数和系列中的数字n相关，并且可以使用以下等式来计算：

这种切割晶体的最终高度为16.817mm±0.2mm。

虽然上述示例代表根据上述方程的晶体切割，假设根值为26.9610mm，但是应当理解的是，本发明主题的可选晶体可以根据上述方程切割，但是可以使用不同的根数(例如，20mm(较小的根值)、34mm(较大的根值))。任何合适的根值可以与上述方程组合使用，以获得适当的高度、切割和倒角以提供所需的“振铃”或共振。

在本发明主题的一些实施方式中，根据本文所述的方程并且具有26.9610mm的根值的晶体切割将具有以下最终的公差：

●公差：

○尺寸和厚度：±0.050mm

○(w±0.1mm)×(h±0.1mm)×(l+0.5/-0.1mm)(l≥2.5mm)

○(w±0.1mm)×(h±0.1mm)×(l+0.1/-0.1mm)(l<2.5mm)

●平坦度值是峰谷值(peak-to-valley)＝λ/4，其中λ＝633nm。

●角度公差：δθ≤0.1°，δφ≤0.1°。

●有效孔径为中心区域的90％。

●损伤阈值[gw/cm²]>0.5，对于1064nm、tem00、10ns、10hz(ar涂覆)；损伤阈值[gw/cm²]>0.3，对于532nm、tem00、10ns、10hz(ar涂覆)。

●波前失真<λ/8@633nm。

●内部质量-没有可见的散射路径或中心[由50mw绿色激光检查]。

●测量是nist认证的。

●平行度通常为4弧分或在初始样品更好。

●初次采样时，划痕(scratch-dig)通常为80-50，但可能无法保证。

对于本领域技术人员应该明显的是，在不脱离本文的发明构思的情况下，除了已经描述的那些之外，更多的修改是可能的。因此，除了所附权利要求的精神外，本发明的主题不受限制。此外，在解释说明书和权利要求书时，所有术语应以符合上下文的最广泛的方式进行解释。特别地，术语“包括(comprises)”和“包括(comprising)”应被解释为以非排他性方式指代要素、组件或步骤，指示所引用的要素、组件或步骤可以为目前的或使用的或与未明确引用的其他要素、组件或步骤组合。如果说明书和权利要求涉及选自由a、b、c...及n组成的组中的至少一个，那么该文字应该被解释为仅要求组中的一个要素，而不是a加n，或b加n等。