设计制造使原子辐射光谱的器具的方法

摘要

质子‑电子对理论与壳层轨道速度距离积法则，解决了作为原有带隙(Band Gap)理论的根据的波尔的光子发生论无法正确说明光谱发生原理的问题，本发明把质子‑电子对理论与壳层轨道速度距离积法则应用于设计制造使原子发生光谱的器具的方法，与以往技术相比，改善了性能和品质，节省了制造成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种设计制造向电子供应能量而使电子获得供应的能量辐射成光谱的器具的方法。

背景技术

如果用下面的图说明作为以往理论的带隙(band gap)理论，如果把DC电压的阳极连接于p-型半导体、把阴极连接于n^-型半导体，那么，曾处于n-型半导体的传导带(conduction>

而且，如果在附图5中考查以上面附图4中说明的带隙理论为基础开发生产的远紫外线(UV)发光二极管(LED)的一个示例，

为了把发光二极管的波长减小为00nm至250nm，堆积了在厚度为1.5nm的Al_0.62Ga_0.38N>0.77Ga_0.23N的多量子阱(multiple>0.95Ga_0.05N:Mg>0.77Ga_0.23N:Mg的多量子势垒(multiple>

如果在量子力学中考查说明量子阱与量子势垒是减小发光二极管波长的原因的理论，自1970年江崎(Esaki)与朱兆祥(Tsu)把厚度为的半导体插入于两个不同半导体基板之间，发现使半导体的传导带(conduction band)的最低点(minima)升高，电子的带隙增大的现象以来，正在利用多种方法开发量子阱并以多样的方法使用。

而且，如果形成这种量子阱与量子势垒，那么如下图所示，在供电子通过的路径中形成电势阱(potential well)，通过的电子的能带隙增大。

但是，如上面附图6所示的说明方法，即使就最单纯的氢原子的情形而言，质子的质量为电子的1,836倍，在质子与电子之间进行作用的重力与库仑力(Coulomb force)相比，仅为4.418×10^-40，因而在自然状态下，电子一定被质子俘获，如上图中所示的电势阱必须在与质子的关系中实现，因此，尽管其说明理论也无法忽视与质子的关系，但却存在完全未加考虑的问题。

换句话说，如果科学地说明接入的DC电压或量子阱的结构与电子的带隙能处于何种关系，就应该考虑与质子的关系，但却只是笼统地说明，如果把数nm厚度的极薄的半导体层重叠多个，那么每当经过各层时，电子坠入如上图所示的电势阱内后复出，因而提高了通过LED的p-n结(junction)的电子的带隙能。

结果，正如在前面图中的远紫外线发光二极管的结构图所示，承受着重叠足足17层的薄半导体层的复杂制造工序的困难。

发明内容

要解决的技术问题

本发明旨在解决如上所述的问题，在本发明中提出问题的原有带隙理论是处于价带(valence band)中的电子移动到传导带(conduction band)时，把能级的差辐射成光谱，其根据的是1913年波耳(Bohr)发表的光子(photon)发生论。

但是，波耳(Bohr)的问题在于：

第一，不知道在氢气等中，离子化电压为13.6伏的氢原子因接入阳极的数千伏的DC电压而被离子化的事实。

第二，不知道处于作为质子-电子对(P⁰>0)的氢原子内的电子(e⁰)，所有电力线被质子(P⁰)俘获而在壳层轨道上旋转，因而无法独自辐射光谱的事实。

第三，不知道如果要辐射光谱，那么，曾被质子(P⁰)俘获的电子(e⁰)被离子化而成为电子离子(e^-)的瞬间，把曾具有的动能辐射成光谱的事实。

第四，不知道电子(e⁰)如果超出壳层轨道则成为电子离子(e^-)，在以质子(P⁰)为中心的既定距离，成为无法沿轨道旋转的电子离子(e^-)的事实。

第五，不知道在作为质子-电子对(P⁰>0)的氢原子的壳层轨道外设置的量子化轨道只是假想的，而实际上无法存在。

第六，不知道当处于壳层轨道外远轨道的电子跃迁到近处轨道时，是以何种力跃迁。

第七，电子在沿轨道旋转期间，由于电子被质子俘获，因而电子无法辐射动能，但电子辐射能级差，造成了成为光子(photon)或光谱的错觉，因而无法正确说明光谱发生的现象。

解决问题的技术方案

在本发明中，为了解决所述的波耳光子(photon)发生论所带有的如上问题，在卢瑟福(Rutherford)原子模型中应用高斯定律(Gauss's law)的结果，证明了即使在原子中大量存在质子和电子，也分别构成对，并动员拥有的全部电力线，构成相互紧抱的质子-电子对(P⁰>0)，然后，利用该质子-电子对理论，对正确计算氢气等中辐射的氢光谱的波长的里德伯公式(Rydberg>H(1/n²-1/j²)}中的定量j与n的意义进行解释，结果：

(1)在氢气等的阳极与阴极之间接入的数千伏(volts)的DC电压，使存在于氢气等内的作为质子-电子对(P⁰>0)(6)的氢原子被离子化，生成质子离子(P⁺)(10)与电子离子(e^-)(11)，因而从氢气等辐射光谱，是在质子离子(P⁺)(10)与电子离子(e^-)(11)之间出现的现象，

(2)就里德伯公式中的定量j而言，当质子离子(P⁺)(10)至电子离子(e^-)(11)的距离(r_j)乘以电子离子速度(v_j)的速度距离积(v_jr_j)(13)，为在氢原子壳层轨道上旋转时至电子的距离(r₁)乘以电子速度(v₁)的壳层轨道速度距离积(v₁r₁)(16)的j倍(v_jr_j＝jv₁r₁)时，俘获该电子离子(e^-)(11)，构成质子-电子对(P⁰←e⁰)(12)。{如果质子离子(P⁺)(10)俘获电子离子(e^-)(11)，那么，质子离子(P⁺)(10)动员所有电力线而俘获电子离子(e^-)(11)，因此，在俘获的瞬间成为质子(P⁰)与电子(e⁰)并构成对，但在电子(e⁰)未进入壳层轨道的状态下，处于质子(P⁰)俘获电子(e⁰)并拉入壳层轨道的状态，因而虽然构成对，但未构成完全的质子-电子对(P⁰>0)，为质子(P⁰)俘获电子(e⁰)并拉入的状态，因此，为了对此进行标识，标记为质子-电子对(P⁰←e⁰)(12)}

(3)里德伯公式中的定量n意味着，在质子-电子对(P⁰←-e⁰)(12)中，在质子(P⁰)把电子(e⁰)拉至壳层轨道途中，当质子至电子的距离(r_n)乘以电子速度(v_n)的速度距离积(v_nr_n)(14)为氢原子的壳层轨道速度距离积(v₁r₁)(16)的n倍(v_nr_n＝nv₁r₁)时，重新被离子化，

(4)在电子离子(e^-)从被质子离子(P^＋)俘获的距离(r_j)拉至重新被离子化的距离(r_n)的期间，辐射从质子获得的动能，成为光谱。

下面使用该结果，计算了氢气等辐射的光谱的波长。

在n＝1位置(壳轨道0.05nm)，以恒定电压13.6伏特进行离子化时的λ与v

nj1/nn-1/jjW_(jn)kκλvLYman(1，6)160.97224.237E-181.066E+071.066E+0793.783.199E+15Lyman(1，5)150.96004.184E-181.053E+071.053E+0794.983.159E+15Lyman(1，4)140.93754.085E-181.028E+071.028E+0797.253.085E+15Lyman(1，3)130.88893.874E-189.749E+069.749E+06102.572.925E+15Lyman(1，2)120.75003.268E-188.226E+068.226E+06121.572.468E+15

在n＝2位置(距质子0.206nm)，以恒定电压3.499伏特进行离子化时的λ与v

nj1/nn-1/jjW_(jn)kκλvBalmer(2，7)270.22961.001E-182.518E+062.518E+06397.127.554E+14Balmer(2，6)260.22229.684E-192.437E+062.437E+06410.297.312E+14Balmer(2，5)250.21009.152E-192.303E+062.303E+06434.376.910E+14Balmer(2，4)240.18758.171E-192.0566+062.056E+06486.276.169E+14Balmer(2，3)230.13896.053E-191.523E+061.523E+08656.474.570E+14

在n＝3位置(距质子0.463nm)，以恒定电压1.555伏特进行离子化时的λ与v

nj1/nn-1/jjW_(jn)kκλvPaschen(3，8)380.09554.161E-191.047E+061.047E+06954.863.142E+14Paschen(3.7)370.09073.953E-199.948E+059.948E+031005.222.984E+14Paschen(3，6)360.08333.632E-199.140E+059.140E+051094.122.742E+14Paschen(3，5)350.07113.099E-197.799E+057.799E+051282.172.340E+14Paschen(3，4)340.04862.118E-195.331E+055.332E+051875.631.599E+14

在n＝4位置(距质子0.823nm)，以恒定电压0.875伏特进行离子化时

的λ与v

nj1/nn-1/jjW_(jn)kκλvBrackett(4，9)490.05022.186E-195.501E+055.501E+051817.921.650E+14Brackett(4，8)480.04692.043E-195.141E+055.141E+051945.101.542E+14Brackett(4，7)470.04211.834E-194.616E+054.617E+052166.131.385E+14Brackett(4，6)460.03471.513E-193.808E+053.808E+052625.881.142E+14Brackett(4，5)450.02259.805E-202.468E+052.468E+054052.287.403E+13

在n＝5位置(距质子1.286nm)，以恒定电压0.56伏特进行离子化时的λ与v

nj1/nn-1/jjW_(jn)kκλvPfund(5，10)5100.03001.307E-193.290E+053.290E+053039.219.871E+13Pfund(5，9)590.02771.205E-193.033E+053.033E+053297.009.099E+13Pfund(5，8)580.02441.062E-192.673E+052.673E+053740.578.020E+13Pfund(5，7)570.01968.538E-202.149E+052.149E+054653.796.446E+13Pfund(5，6)560.01225.326E-201.340E+051.341E+057459.884.022E+13

在n＝6位置(距质子1.852nm)，以恒定电压0.389伏特进行离子化时的λ与v

nj1/nn-1/ijW_(jn)kκλvHumphrey(6，11)6110.01958.504E-202.140E+052.140E+054672.526.421E+13Humphrey(6，10)6100.01787.747E-201.950E+051.950E+055128.675.849E+13Humphrey(6，9)690.01546.725E-201.693E+051.693E+055908.235.078E+13Humphrey(6，8)680.01225.296E-201.333E+051.333E+057502.513.999E+13Humphrey(6，7)670.00743.212E－208.083E+048.083E+0412371.932.425E+13

上表成为新发现的质子-电子对理论与壳层轨道速度距离积法则，以科学的方法准确计算经实验验证的氢气等辐射的光谱的证据，因而证明了质子-电子对理论与壳层轨道速度距离积法则的真实性。

因此，本发明要实现的技术课题是把准确计算氢气等中氢原子辐射的光谱的质子-电子对理论与壳层轨道速度距离积法则，用于设计制造使用其它原子的光谱发生器具，使得容易进行所需的光谱发生器具的开发，提高其性能与品质，节省制造成本。

发明的效果

本发明着眼于带隙理论的局限是因为构成其根据的波耳(Bohr)的光子(photon)发生论先天性矛盾的事实，找出波耳的光子发生论的矛盾，把纠正的结果反映于使原子发生光谱的器具的设计与制造。

在此过程中，把作为新原子模型的质子-电子对理论，应用于计算氢气等辐射的光谱的里德伯公式(Rydberg>H(1/n²-1/j²)}，分析该公式中的定量n、j是何意义，结果，科学且准确地查明了电子实际上在何处、如何获得能量以及在何种条件下辐射光谱，因而能够设计制造使得从任意原子发生光谱的器具。

下面，在下表中，对应用了基于作为新发现的原子模型的质子-电子对理论的光谱发生理论的壳层轨道速度距离积法则的情形与应用以往光谱发生理论的带隙(Band Gap)理论的情形进行了逐项比较。

带隙理论与壳层轨道速度距离积法则比较

带隙理论壳轨道速度距离积法则的应用波长计算不能能设计参数无法提供提供可辐射光谱数极有限多品质管理理论无可提供性能改善理论无可提供制造成本管理无可实践

在上表中，使用壳层轨道速度距离积法则的本发明的效果，可以确认比依存于带隙(Band Gap)理论的以往技术更出色。

如果更具体地说明，作为带隙理论，事先无法预测原子能够发生何种波长的光谱，无法科学地查明光谱发生的条件，因而即使要设计光谱发生器具，也无法提供设计相关具体参数，所以能发生的光谱的数量极为有限，不能提供品质管理与改善性能及节省制造成本所需的理论。

与此相比，使用壳层轨道速度距离积法则的本发明，计算能够使原子发生的光谱，可以预先获知如要发生各个光谱需要形成何种条件，找出了设计制造一种器具的方法，所述器具使得不论何种原子，在该原子能够发生的无数多光谱中选定所需波长的光谱，使该原子发生该光谱；能够应用于设计和制造工序，因而取得的成果是，不仅容易进行新制品的开发，而且当应用于原有生产工序时，提供品质管理与改善性能及节省制造成本所需的科学性理论。

因此，本发明完全消除以往理论与技术具有的局限，有望获得的效果是，使得合理地设计制造光谱发生器具，在容易进行新制品的开发的同时，改善其性能与品质，节省制造成本。

特别是作为本发明的一个实施例而在上面举例的波长为250nm以下的远紫外线发光二极管，当只使用Ga一种原子设计时，只不过具有4个非常单纯的半导体层，可以在一个Ga原子中发生波长为211.2～275.6nm的光谱。当用以往技术设计制造时，精密地堆积足足17层的半导体层进行制造，与此相比，证明了本发明的效果可以说是革命性的。

附图标记说明

图1是本发明一个实施例的光谱发生器具设计工序的流程图，

图2是本发明一个实施例的远紫外线辐射器具结构的概略图，

图3是处于阳极与阴极之间的4个半导体层的功能说明图

具体实施方式

[发明的构成]

根据旨在达成所述目的的本发明的第一特征，把使本发明成为可能的新发现[即使在构成原子的质子与电子数量众多的情况下，也象氢原子一样，质子与电子构成对，以动员各自具有的所有电力线而相互俘获的质子-电子对构成，如果原子的离子化电压(V_ion)接入该原子，则使处于该原子的外壳上的质子-电子对(P⁰>0)(6)离子化，成为质子离子(P⁺)(10)与电子离子(e^-)(11)，将此应用于对准确预测氢气等辐射的光谱的波长的里德伯公式(Rydberg>

根据本发明的第二特征，其特征在于，提供一种方法，使用使本发明成为可能的新发现[使用原子的离子化电压(V_ion)，曾在处于该原子外壳上的辐射光谱的质子-电子对(P⁰e⁰)(6)的壳层轨道旋转的电子(e⁰)的速度(v₁)在式中计算，距质子的距离(r₁)在式(r₁＝q/8πε₀V_ion)中计算]，算出在质子-电子对(P⁰>0)(6)的壳层轨道旋转的电子的速度(v₁)与距质子的距离(r₁)。

根据本发明的第三特征，其特征在于，利用了使本发明成为可能的新发现[原子被离子化后，遵守壳层轨道速度距离积法则：感知生成的质子离子(P⁺)(10)被拉向阴极期间距相撞的电子离子(e^-)(11)的距离(r)与电子离子(e^-)(11)的速度(v)，判断把两者相乘的电子速度距离积(vr)是否达成壳层轨道中的电子速度(v₁)与距质子距离(r₁)相乘的壳层轨道速度距离积(v₁r₁)(16)的定量倍，只俘获达到定量倍的电子离子(e^-)(11)]的事实。

根据本发明的第四特征，其特征在于，利用了使本发明成为可能的新发现[质子离子(P⁺)(10)俘获电子离子(e^-)(11)而使其进入壳层轨道时，把成为壳层轨道速度距离积(v₁r₁)(16)的定量倍的位置确定为跃迁路径]的事实。

根据本发明的第五特征，其特征在于，把使本发明成为可能的新发现[原子外壳中的质子-电子对(P⁰>0)(6)被离子化，生成由生成的质子离子(P⁺)(10)与电子离子(e^-)(11)及处于质子离子(P⁺)俘获电子离子(e^-)而使其进入壳层轨道的过程中的质子-电子对(P⁰←e⁰)(12)共存的等离子体区域(5)]的事实用于设计制造使原子发生光谱的器具的方法。

根据本发明的第六特征，其特征在于，利用使本发明成为可能的新发现[在等离子体区域(5)内部形成的静电场的分布，对使原子发生所需波长的光谱产生影响]，优化等离子体区域(5)内部的静电场分布，提高光谱发生器具的效果。

根据本发明的第七特征，本发明的特征在于，为了在所述等离子体区域(5)优化静电场分布，从与阴极的接触面到与阳极的接触面，使光谱发生器具中的发光原子的分布密度不同。

根据本发明的第八特征，本发明的特征在于，包括在实际着手制品的试验制造之前，在图上实施模拟运转而减少开发过程中的失误的方法

其特征在于，本发明的光谱发生器具的设计与制造方法是根据科学地掌握了经实验验证的氢气等中发生光谱的原理的事实，因而不仅能够使设计工序合理化，而且能够谋求制品性能与品质的稳定化及高级化。

下面参照图1，详细说明体现所述本发明的特征的一个实施例。

首先，把Ga原子选择为发生光谱的原子。

然后，利用Ga原子的离子化电压(V_ion)为5.999volts的事实，把在Ga原子最外层壳层轨道旋转的电子的速度(v₁)与距质子的距离(r₁)，代入式与式(r₁＝q/8πε₀V_ion)进行计算(S1)。

然后，在为壳层轨道速度距离积(v₁r₁)的n(1≤n≤7)倍的位置，如下表所示，计算电子的速度(v_n)与距质子的距离(r_n)、速度距离积(v_nr_n)及离子化电压(V_ion)(S2)。

nv₁r₁v_nG_tV_ion11.740E-041.452E+061.199E-105.99923.480E-047.258E+054.795E-101.50035.220E-044.839E+051.079E-090.66746.960E-043.629E+051.938E-090.37558.700E-042.903E+052.997E-090.24061.044E-032.419E+054.315E-090.16771.218E-032.074E+055.873E-090.122

上表是应用壳层轨道速度距离积法则而制作的表，所述壳层轨道速度距离积法则为：质子-电子对(P⁰>0)(6)被离子化，分离成质子离子(P⁺)(10)与电子离子(e^-)(11)后，质子离子(P⁺)(10)重新俘获电子离子(e^-)(11)，具有形成本来的质子-电子对(P⁰>0)的意图，感知相撞的电子离子(e^-)(11)的速度(v)与距离(r)相乘的速度距离积(vr)，只有在达到本来壳层轨道中的电子的速度距离积，即壳韧劲轨道速度距离积(v₁r₁)(16)的定量倍的情况下，才俘获该电子离子(e^-)。

在上表中，左侧第三列中的各位置的电子速度(v_n)值使用式(v_n＝v₁/n)计算，第四列中的电子距离(r_n)值根据式(r_n＝n²r₁)计算。

例如，质子离子(P⁺)(10)俘获电子离子(e^-)(11)的位置的n值如果为3，那么，电子离子(e^-)的速度(v₃)在式(v₃＝v₁/3)中决定，距离(r₃)根据式(r₃＝3²r₁)计算。换句话说，质子离子(P⁺)(10)在n＝3位置俘获了电子离子(e^-)(11)，这意味着在电子离子(e^-)(11)的速度为壳层轨道中电子速度(v₁)的1/3、达到壳层轨道至电子的距离(r₁)的9倍的瞬间俘获。

然后，如下表所示，计算Ga原子能发生的光谱的波长(λ)、频率(v)、质子离子(P⁺)俘获电子离子(e^-)的位置r_j、在质子电子对(P⁰←e⁰)中质子拉动电子的距离(j²-n²)r₁、质子离子(P⁺)俘获的电子离子(e^-)的速度(S3)。

在n＝1(距P⁰为0.1199nm)处，V＝5.999，被离子化时的λ、v、俘获位置、拉动距离、俘获时电子离子速度

nj1/nn-1/jjW(j，n)κλvr_j(jj-on)r₁v_e120.75001.440E-183.625E+06275.91.088E+154.795E-103.597E-107.258E+05130.88891.707E-184.296E+06232.81.289E+151.079E-099.592E-104.839E+05140.93751.801E-184.531E+06220.71.359E+151.918E-091.799E-093.629E+05150.96001.844E-184.640E+06215.51.392E+152.997E-092.878E-092.903E+05160.97221.867E-184.699E+06212.81.410E+154.315E-094.197E-092.419E+05170.97961.881E-184.735E+06211.21.420E+155.873E-095.755E+092.074E+05

在n＝2(距P⁰为0.4795nm)处，V＝1.5，被离子化时的λ、v、俘获位置、拉动距离、俘获时电子离子速度

nj1/nn-1/jjW(j，n)κλvr_j(jj-nn)r₁v_e230.13892.667E-196.713E+051，489.62.014E+141.079E-095.995E-104.839E+05240.18753.601E-199.063E+051，103.42.719E+141.918E-091.439E-093.629E+05250.21004.033E-191.015E+06985.23.045E+142.997E-092.518E-092.903E+05260.22224.268E-191074E+06931.03.222E+144.315E-093.837E-092.419E+05270.22964.409E-191.110E+06901.13.329E+145.873E-095.396E-092.074E+05

在n＝3(距P⁰为1.079nm)处，V＝0.667，被离子化时的λ、v、俘获位置、拉动距离、俘获时电子离子速度

nj1/nn-l/jjW(j，n)κλvrj(jj-nn)r1v_e340.04869.336E-202.350E+054.256.07.049E+131.918E-098.393E-103.629E+05350.07111.366E-193.437E+052，909.41.031E+142.997E091.918E-092.903E+05360.08331.600E-194.028E+052，482.71.208E+144.315E-093.237E-092.419E+05370.09071.242E-194.384E+052，281.01.315E+145.873E-094.796E-092.074E+05

在n＝4(距P⁰为1.918nm)处，V＝0.375，被离子化时的λ、v、俘获位置、拉动距离、俘获时电子离子速度

nj1/nn-1/jjW(j，n)κλvr_j(jj-nn)r₁v_e450.02254.321E-201.088E+059，195.13.263E+132.997E-091.079E-092.903E+05460.03476.669E-201.678E+055，958.45.035E+134.315E-092.398E-092.419E+05470.04218.084E-202.035E+054，915.26104E+135.873E-093.957E-092.074E+05

在n＝5(距P⁰为2.997nm)处，V＝0.24，被离子化时的λ、v、俘获位置、拉动距离、俘获时电子离子速度

nj1/nn·1/jjW(j，n)kλvr_j(jj·nn)r₁v_e560.01222.347E－205.9088E+0416，927.41.772E+134.315E-091.319E-092.419E+051570.01963.763-209.470E+0410，560.02.841E+135.873E－092.878E－092.074E+05

在n＝6(距P0为4.315nm)处，V＝0.16，被离子化时的λ、v、俘获位置、拉动距离、俘获时电子离子速度⁰

nj1/nn·1/jjW（j，n)pλvr_j(jj-nn)r₁v_e670.00741.415E-203.562E+0418.07341.069E+135.873E-091.559E-09207.4E+05

例如，假定在前页的表中，选择了Ga原子能够发生的多种光谱中波长为232.8nm的光谱，那么，在前页的表中，读取了质子离子(P⁺)(10)应在距离为1.079nm的j＝3位置，俘获速度v_e＝4.839×10⁺⁵m/sec的电子离子(e^-)并拉至壳层轨道(n＝1)(S4)，调整接入电压(V_α)与p^-型半导体的厚度及离子化的质子-电子对(P⁰>0)的位置，使得n-型半导体释放的电子离子(e^-)(11)的速度(v_e)如上表所示，在距离质子离子(P⁺)为r₃＝1.079nm的位置，达到v_e＝4.839×10⁺⁵m/sec(S5)。

质子离子(P⁺)(10)在距离为1.079nm的j＝3位置，俘获速度v_e＝4.839×10⁺⁵m/sec的电子离子(e^-)，构成质子-电子对(P⁰←e⁰)(12)后，为了不使电子(e⁰)被离子化而拉至壳层轨道(n＝1)，调整静电场分布，决定使得构成光谱发生器具的最佳结构的设计与制造方法，以便在等离子体区域(5)内，不向质子-电子对(P⁰←e⁰)(12)施加1.5volts以上的电压(S6)。

图2利用图说明了如下过程，即，在光谱发生器具中，发生光谱的质子-电子对(P⁰e⁰)(6)被离子化后，质子离子(P⁺)(10)被拉向阴极(2)，从n^-型半导体基板(4)释放的电子离子(e^-)(11)借助于接入阳极(1)与阴极(2)之间的电压(19)而加速，当达到速度(v_j)，距离质子离子(P⁺)(10)达到距离(r_j)时，被质子离子(P⁺)(10)俘获而构成质子-电子对(P⁰←e⁰)(12)后，质子(P⁰)把电子拉至n位置并重新离子化，辐射光谱(20)。

特别是说明了：质子离子(P⁺)(10)在电子离子(e^-)(11)的速度距离积(v_jr_j)达到壳层轨道速度距离积(v₁r₁)的定量(j)倍(v_jr_j＝jv₁r₁)(13)的瞬间俘获电子离子(e^-)(11)，及在质子电子对(P⁰←e⁰)(12)重新被离子化的n位置，也在电子的速度距离积(v_nr_n)达到壳层轨道速度距离积(v₁r₁)的定量(n)倍(v_nr_n＝nv₁r₁)(14)的瞬间被离子化，曾被质子(P⁰)俘获的电子(e⁰)释放，在成为电子离子(e^-)(11)的同时辐射光谱(20)；另外，用虚线标识出在n-型半导体基板(4)近处形成等离子体(5)的区域。

在图3中，把包含发生光谱的质子-电子对(P⁰>0)(6)的半导体基板(7)插入于两个硅基板(3-1)与(3-2)之间，使得可以调整在质子离子(P⁺)(10)与电子离子(e^-)(11)及质子-电子对(12)共存的等离子体区域(5)中的静电场分布，以便静电场的分布一方面使得发光质子-电子对(P⁰>0)(6)被离子化，另一方面使得质子-电子对(P0←e⁰)(12)在需要的位置(n)重新被离子化。

由于n-型半导体(4)释放的电子离子距阴极越远则运动速度越快，因而使n-型半导体(4)的厚度较薄，使得不发生电子离子(e^-)(11)的速度因受到接入到阳极的电压(19)加速影响而过快，导致质子离子(P⁺)(10)无法俘获电子离子(e^-)(11)的事态。

另外，为了使处于Ga原子价带的质子-电子对(P⁰>0)所集中的半导体基板(7)从n^-型半导体(4)离开适当距离，将硅(Silicon)基板(3-2)插入于其间，一方面使得在等离子体区域(5)减小发光质子-电子对(P⁰>0)(6)的密度，另一方面在等离子体区域(5)内调整静电场分布，以便质子离子(P⁺)(10)在所需的位置俘获电子离子(e^-)(11)，使得质子-电子对(P⁰←e⁰)(12)在所需的位置重新被离子化。