(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードと、
アノードと、
前記アノードと前記カソードとの間に配置されたゲートと、
前記ゲートと前記アノードとの間に配置されたサプレッサーと、
前記カソードと前記アノードとの間に配置されたガスを含む少なくとも１つの領域と、を含み、
前記アノードおよび前記カソードは第１電源を受けて、カソード電位より高いアノード電位を生成し、
前記ゲートは、第２電源を受けて、第１閾値エネルギー以上のエネルギーを有する第１セットの電子のための前記カソードから電子放出を誘導するために選択されたゲート電位を生成し、
前記サプレッサーは、第３電源を受けて、前記アノードによって前記第１セットの電子が受け取られることを可能にするために選択されたサプレッサー電位を生成し、
さらに、前記カソードから前記ゲートを通り、ガスを含む前記領域を通り、前記サプレッサーを通り、前記アノードまで延在する、第１セットの電子の第１部分が通る少なくとも１つの経路を含む、装置。
【請求項２】
前記第１閾値エネルギーは、カルノー効率のエネルギーに実質的に等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
サプレッサー電位は、第２閾値エネルギー以下のエネルギーを有する第２セットの電子のためのアノードからの電子放出をブロックするように選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１閾値エネルギーは、前記第２閾値エネルギーに実質的に等しい、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ゲートを支持し、前記カソードによって支持された誘電体層をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記カソードおよび前記アノードは、１０−１０００ｎｍの距離離れている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記カソードおよび前記ゲートは、１−１００ｎｍの距離離れている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記アノードおよび前記サプレッサーは、１−１００ｎｍの距離離れている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ゲートと前記サプレッサーとの間に配置されたスクリーングリッドを含み、
前記スクリーングリッドは、第４電源を受けて、スクリーングリッド電位を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記カソードは、少なくとも１つの電界放出強化機能を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
第１、第２及び第３電源の少なくとも１つに接続され、前記カソード電位を基準に、前記アノード電位、前記ゲート電位および前記サプレッサー電位の少なくとも１つを変化させる回路をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記回路は、前記装置の相対的な熱力学的効率を決定し、前記決定された相対的な熱力学的効率に応答して前記アノード電位、前記ゲート電位および前記サプレッサー電位の少なくとも１つを動的に変化させるための信号を受け取る、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記回路は、前記装置の相対的な電力密度を決定し、前記決定された相対的な電力密度に応答して前記アノード電位、前記ゲート電位および前記サプレッサー電位の少なくとも１つを動的に変化させるための信号を受け取る、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記カソード、前記アノード、前記ゲートおよび前記サプレッサーを支持するよう配置される容積を有し、大気圧より低い内圧を支持するハウジングをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記内圧を変化するよう前記ハウジングに動作可能に結合されたポンプをさらに含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
ゲート電位を印加して、第１領域において結合状態から、第１閾値エネルギー以上のエネルギーを有する第１セットの電子を選択的に解放するステップと、
サプレッサー電位を印加して、前記第１領域のカソード電位より大きいアノード電位を有する、前記第１領域と異なる第２領域において、第２閾値エネルギー以下のエネルギーを有する第２セットの電子の放出をブロックするステップと、
前記第１セットの電子の一部をガス充填領域に通過させ、前記第２領域において該通過した第１セットの電子の一部を結合させるステップと、を含む方法。
【請求項１７】
前記結合され、通過した前記第２領域における前記第１セットの電子の一部は、電流を形成し、
前記電流の特性を測定するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記結合され、通過した前記第２領域における前記第１セットの電子の一部は、電流を形成し、
前記電流で装置に電力を供給するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１領域の温度を測定するステップと、
前記測定された前記第１領域の温度に応じて、前記ゲート電位、前記サプレッサー電位および前記アノード電位の少なくとも１つを変化させるステップとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２領域の温度を測定するステップと、
前記測定された第２領域の温度に応じて、前記ゲート電位、前記サプレッサー電位および前記アノード電位の少なくとも１つを変化させるステップとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
相対的な熱力学的効率を決定するステップと、
前記決定された相対的な熱力学的効率に応答して、前記ゲート電位および前記サプレッサー電位の少なくとも１つを変化させるステップとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
相対的な熱力学的効率を決定するステップは、前記第２領域における電流、前記第２領域における温度および前記第１領域における温度の少なくとも１つを計測するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１領域を加熱するステップと、
前記第１領域の温度における変化に応じて、前記ゲート電位を変化させるステップとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２領域を冷却するステップと、
前記第２領域の温度における変化に応じて、前記ゲート電位を変化させるステップとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記ゲート電位、前記サプレッサー電位および前記アノード電位の少なくとも１つを時間関数として変化させるステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
前記ゲート電位および前記サプレッサー電位で前記第１セットの電子を加速させるステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記サプレッサー電位を印加して、前記第１セットの電子の一部を前記第２領域へと通過させるステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２セットの電子の一部をガス充填領域に通過させ、前記第１領域において該通過した第２セットの電子の一部を結合させるステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２９】
第１温度を有するカソードと、
前記第１温度より低い第２温度を有するアノードと、
前記アノードと前記カソードとの間に配置されたゲートと、
前記ゲートと前記アノードとの間に配置されたサプレッサーと、
前記カソードと前記アノードとの間に位置するガスを含む少なくとも１つの領域と、を含み、
前記アノードおよび前記カソードは、第１電源を受けて、カソード電位より高いアノード電位を生成し、
前記ゲートは、第２電源を受けて、第１閾値エネルギー以上のエネルギーを有する第１セットの電子のための前記カソードからの電子放出を誘導するよう選択されたゲート電位を生成し、
前記サプレッサーは、第３電源を受けて、前記アノードによって前記第１セットの電子が受け取られることを可能にするために選択されたサプレッサー電位を生成し、
さらに、前記カソードから、前記ゲートを通り、ガスを含む前記領域を通り、前記サプレッサーを通り、前記アノードまで延在する、前記第１セットの電子の一部が通る少なくとも１つの経路を含む、熱機関。
【請求項３０】
カソードと、
アノードと、
前記アノードと前記カソードとの間に配置されたゲートと、
前記ゲートと前記アノードとの間に配置されたサプレッサーと、
前記カソードと前記アノードとの間に位置するガスを含む少なくとも１つの領域と、を含み、
前記アノードおよび前記アノードは、第１電源を受けて、カソード電位より高いアノード電位を生成し、
前記ゲートは、第２電源を受けて、第１閾値エネルギー以上のエネルギーを有する第１セットの電子のための前記カソードからの電子放出を誘導するよう選択されたゲート電位を生成し、
前記サプレッサーは、第３電源を受けて、前記アノード電位とアノードの仕事関数に対応する電圧との和より少なくなるよう選択されるサプレッサー電位を生成し、
さらに、前記カソードから、前記ゲートを通り、ガスを含む前記領域を通り、前記サプレッサーを通り、前記アノードまで延在する、前記第１セットの電子の第１部分が通る少なくとも１つの経路を含む、装置。
【請求項３１】
カソードと、
アノードと、
前記アノードと前記カソードとの間に配置されたゲートと、
前記ゲートと前記アノードとの間に配置されたサプレッサーと、
前記カソードと前記アノードとの間に配置されたガスを含む少なくとも１つの領域と、を含み、
前記アノードおよび前記カソードは第１電源を受けて、カソード電位より高いアノード電位を生成し、
前記ゲートは、第２電源を受けて、第１閾値エネルギー以上のエネルギーを有する第１セットの電子のための前記カソードから電子放出を誘導するために選択されたゲート電位を生成し、
前記サプレッサーは、第３電源を受けて、前記カソード電位を有する第１領域と異なる、前記アノード電位を有する第２領域において、第２閾値エネルギー以下のエネルギーを有する第２セットの電子の放出をブロックするために選択されたサプレッサー電位を生成し、
さらに、前記カソードから前記ゲートを通り、ガスを含む前記領域を通り、前記サプレッサーを通り、前記アノードまで延在する、第１セットの電子の第１部分が通る少なくとも１つの経路を含む、装置。
【請求項３２】
第１温度を有するカソードと、
前記第１温度より低い第２温度を有するアノードと、
前記アノードと前記カソードとの間に配置されたゲートと、
前記ゲートと前記アノードとの間に配置されたサプレッサーと、
前記カソードと前記アノードとの間に位置するガスを含む少なくとも１つの領域と、を含み、
前記アノードおよび前記カソードは、第１電源を受けて、カソード電位より高いアノード電位を生成し、
前記ゲートは、第２電源を受けて、第１閾値エネルギー以上のエネルギーを有する第１セットの電子のための前記カソードからの電子放出を誘導するよう選択されたゲート電位を生成し、
前記サプレッサーは、第３電源を受けて、前記カソード電位を有する第１領域と異なる、前記アノード電位を有する第２領域において、第２閾値エネルギー以下のエネルギーを有する第２セットの電子の放出をブロックするよう選択されたサプレッサー電位を生成し、
さらに、前記カソードから、前記ゲートを通り、ガスを含む前記領域を通り、前記サプレッサーを通り、前記アノードまで延在する、前記第１セットの電子の一部が通る少なくとも１つの経路を含む、熱機関。
【請求項３３】
前記アノード、カソード、ゲートおよびサプレッサーに対応する第１信号を受け取るよう構成された回路と、
アノード電位、ゲート電位、サプレッサー電位の機能として、第１電源出力を決定するための前記第１信号を処理するよう構成された回路と、
前記第１電源出力より大きい第２電源出力に基づいて、第２信号を生成するよう構成された回路と、
前記第２電源出力に対応する前記第２信号を送信するよう構成された回路とを含む、請求項１−１５、３０−３１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
前記第２信号を生成するよう構成された回路は、前記アノード、前記ゲートおよび前記サプレッサー電位の少なくとも１つにおける変化を決定するよう構成された回路を含む、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記アノード電位、前記ゲート電位および前記サプレッサー電位の少なくとも１つを変化させるよう構成された回路をさらに含む、請求項３４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は、以下にリストされた出願（関連出願）（例えば、仮特許出願以外の最も早い可能な優先日を主張するか、親、親の親、親の親の親のための分割出願等についての３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）における履歴を主張する）から最も早く利用可能な有効出願日の利益を主張する。任意の優先権主張を含む関連出願、任意およびすべての親、祖父母、曽祖父母は、そのような主題が明細書に矛盾しない程度に参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
〔関連出願〕
本出願は、電界放出デバイスというタイトルの米国特許出願６１／６３１，２７０（発明者：RODERICK A.HYDE JORDIN T.KARE、NATHAN P.MYHRVOLD、TONY S.PAN、LOWELL L.WOOD,JR、２０１１年１２月２９日出願、米国特許出願６１／６３１，２７０は、現在同時係属中であり、現在同時係属中の出願が、出願日の利益を受ける権利を有する出願である。）についての３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）に基づく優先権を主張する。米国特許出願６１／６３１，２７０は、現在同時係属中であるか、現在同時係属中の出願が出願日の利益を受ける権利を有する出願である。
【０００３】
本出願は、電界放出デバイスというタイトルの米国特許出願１３／３７４，５４５（発明者：RODERICK A.HYDE JORDIN T.KARE、NATHAN P.MYHRVOLD、TONY S.PAN、LOWELL L.WOOD,JR、２０１１年１１月３０日出願、米国特許出願１３／３７４，５４５は、現在同時係属中であるか、現在同時係属中の出願が出願日の利益を受ける権利を有する出願である。）についての３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）に基づく優先権を主張する。
【０００４】
本出願は、電界放出デバイスというタイトルの米国特許出願６１／６３８，９８６（発明者：RODERICK A.HYDE JORDIN T.KARE、NATHAN P.MYHRVOLD、TONY S.PAN、LOWELL L.WOOD,JR、２０１２年４月２６日出願、米国特許出願１３／３７４，５４５は、現在同時係属中であるか、現在同時係属中の出願が出願日の利益を受ける権利を有する出願である。）についての３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）に基づく優先権を主張する。
【０００５】
本出願は、電界放出デバイスの性能最適化というタイトルの米国特許出願１３／５４５，５０４（発明者：RODERICK A.HYDE JORDIN T.KARE、NATHAN P.MYHRVOLD、TONY S.PAN、LOWELL L.WOOD,JR、２０１２年７月１０日出願、米国特許出願１３／５４５，５０４は、現在同時係属中であるか、現在同時係属中の出願が出願日の利益を受ける権利を有する出願である。）の一部継続出願である。
【０００６】
本出願は、電界放出デバイスの物質および構成というタイトルの米国特許出願１３／５８７，７６２（発明者：JESSE R.CHEATHAM,III、PHILIP ANDREW ECKHOFF、WILLIAM GATES、RODERICK A.HYDE、MURIEL Y.ISHIKAWA、JORDIN T.KARE、NATHAN P.MYHRVOLD、TONY S.PAN、ROBERT C.PETROSKI、CLARENCE T.TEGREENE、DAVID B.TUCKERMAN、CHARLES WHITMER、LOWELL L.WOOD,JR.、VICTORIA Y.H.WOOD、２０１２年８月１６日出願、米国特許出願１３／５８７，７６２は、現在同時係属中であるか、現在同時係属中の出願が出願日の利益を受ける権利を有する出願である。）の一部継続出願である。
【０００７】
本出願は、電子デバイスグラフェングリッドというタイトルの米国特許出願１３／６１２，１２９（発明者：RODERICK A.HYDE JORDIN T.KARE、NATHAN P.MYHRVOLD、TONY S.PAN、LOWELL L.WOOD,JR、２０１１年１１月３０日出願、米国特許出願１３／６１２，１２９は、現在同時係属中であるか、現在同時係属中の出願が出願日の利益を受ける権利を有する出願である。）についての３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）に基づく優先権を主張する。
【０００８】
本出願は、を有したアノードというタイトルの米国特許出願１３／６６６，７５９（発明者：JESSE R.CHEATHAM,III、PHILIP ANDREW ECKHOFF、WILLIAM GATES、RODERICK A.HYDE、MURIEL Y.ISHIKAWA、JORDIN T.KARE、NATHAN P.MYHRVOLD、TONY S.PAN、ROBERT C.PETROSKI、CLARENCE T.TEGREENE、DAVID B.TUCKERMAN、CHARLES WHITMER、LOWELL L.WOOD,JR.、VICTORIA Y.H.WOOD、２０１２年８月１６日出願、米国特許出願１３／５８７，７６２は、現在同時係属中であるか、現在同時係属中の出願が出願日の利益を受ける権利を有する出願である。）の一部継続出願である。
【０００９】
米国特許庁（ＵＳＰＴＯ）は、特許出願人がシリアル番号を参照し、出願が継続、一部継続または分割であるかを示すことをＵＳＰＴＯのコンピュータプログラムが要求する旨の通知を公開している。Stephen G.Kunin、以前は出願の利益、米国特許商標庁官２００３年３月１８日。本願出願エンティティ（以下「出願人」）は、法律によって記載の優先権が主張されているアプリケーション（複数可）に具体的な番号の上方に設けられている。出願人は、法律がその特定の基準言語において曖昧であり、そのような「継続」または「一部継続」、米国特許出願の優先権を主張するためのシリアル番号または任意の特徴付けのいずれかを必要としないことを理解する。上記にかかわらず、本出願人は、ＵＳＰＴＯのコンピュータプログラムが特定のデータ入力要求を有することを理解し、したがって、本出願人は、上記のように、本出願とその親出願（単数または複数）との関係（複数可）の指定を提供し、そのような指定（複数可）が、その親出願（単数または複数）の問題に加えて、任意の新規事項が含まれているか否かについて解説および/または認可の任意のタイプとして、任意の方法で解釈されるべきではないと明示的に指摘する。
【００１０】
〔要約〕
ある実施形態において、装置は、カソードと、アノードと、前記アノードおよび前記カソードは第１電源を受けて、カソード電位より高いアノード電位を生成し、前記アノードと前記カソードとの間に配置されたゲートと、前記ゲートは、第２電源を受けて、第１閾値エネルギー以上のエネルギーを有する第１セットの電子のための前記カソードから電子放出を誘導するために選択されたゲート電位を生成し、前記ゲートと前記アノードとの間に配置されたサプレッサーと、前記サプレッサーは、第３電源を受けて、前記アノードから電子放出を誘導するために選択されたサプレッサー電位を生成し、前記カソードと前記アノードとの間に配置されたガスを含む少なくとも１つの領域と、前記カソードから前記ゲートを通り、ガスを含む前記領域を通り、前記サプレッサーを通り、前記アノードまで延在する、第１セットの電子の第１部分が通る少なくとも１つの経路とを含む。
【００１１】
ある実施形態において、方法は、ゲート電位を印加して、第１領域において結合状態から第１セットの電子を選択的に解放するステップと、サプレッサー電位を印加して、前記第１領域と異なる第２領域における結合状態から放出から第２セットの電子を選択的に解放するステップと、前記第２領域は、前記第１領域のカソード電位より大きいアノード電位を有し、前記第１セットの電子の一部をガス充填領域に通過させ、前記第２領域において該通過した第１セットの電子の一部を結合させるステップとを含む。
【００１２】
ある実施形態において、方法は、アノード、カソード、ガス充填領域、ゲートおよびサプレッサーを含む熱機関に対応する第１信号を受け取るステップと、アノード電位、ゲート電位、サプレッサー電位の機能（関数）として、前記熱機関の第１の相対的な電源出力を決定するための前記第１信号を処理するステップと、前記第１電源出力より大きい第２電源出力に基づいて、第２信号を生成するステップと、前記第２電源出力に対応する前記第２信号を送信するステップとを含む。
【００１３】
ある実施形態において、アノード、カソード、ガス充填領域、ゲートおよびサプレッサーを含む熱機関に対応する第１信号を受け取るよう構成された回路と、アノード電位、ゲート電位、サプレッサー電位の機能として、前記熱機関の第１の相対的な電源出力を決定するための前記第１信号を処理するよう構成された回路と、前記第１電源出力より大きい第２電源出力に基づいて、第２信号を生成するよう構成された回路と、前記第２電源出力に対応する前記第２信号を送信するよう構成された回路とを含む。
【００１４】
ある実施形態において、方法は、アノード、カソード、ガス充填領域、ゲートおよびサプレッサーを含む熱機関に対応する第１信号を受け取るステップと、アノード電位、ゲート電位、サプレッサー電位の機能（関数）として、前記熱機関の第１の相対的な熱力学的効率を決定するための前記第１信号を処理するステップと、前記第１熱力学的効率より大きい第２熱力学的効率に基づいて、第２信号を生成するステップと、前記第２熱力学的効率に対応する前記第２信号を送信するステップとを含む。
【００１５】
ある実施形態において、装置は、アノード、カソード、ガス充填領域、ゲートおよびサプレッサーを含む熱機関に対応する第１信号を受け取るよう構成された回路と、アノード電位、ゲート電位、サプレッサー電位の機能（関数）として、前記熱機関の第１の相対的な熱力学的効率を決定するための前記第１信号を処理するよう構成された回路と、前記第１熱力学的効率より大きい第２熱力学的効率に基づいて、第２信号を生成するよう構成された回路と、前記第２熱力学的効率に対応する前記第２信号を送信するよう構成された回路とを含む。
【００１６】
ある実施形態において、熱機関は、第１温度を有するカソードと、前記第１温度より低い第２温度を有するアノードと、前記アノードおよび前記カソードは、第１電源を受けて、カソード電位より高いアノード電位を生成し、前記アノードと前記カソードとの間に配置されたゲートと、前記ゲートは、第２電源を受けて、第１エネルギー以上のエネルギーを有する第１セットの電子のための前記カソードからの電子放出を誘導するよう選択されたゲート電位を生成し、前記ゲートと前記アノードとの間に配置されたサプレッサーと、前記サプレッサーは、第３電源を受けて、前記アノードからの電子放出を誘導するよう選択されたサプレッサー電位を生成し、前記カソードと前記アノードとの間に位置するガスを含む少なくとも１つの領域と、前記カソードから、前記ゲートを通り、ガスを含む前記領域を通り、前記サプレッサーを通り、前記アノードまで延在する、前記第１セットの電子の一部が通る少なくとも１つの経路とを含む。
【００１７】
ある実施形態において、装置は、カソードと、アノードと、前記アノードおよび前記アノードは、第１電源を受けて、カソード電位より高いアノード電位を生成し、前記アノードと前記カソードとの間に配置されたゲートと、前記ゲートは、第２電源を受けて、第１閾値エネルギー以上のエネルギーを有する第１セットの電子のための前記カソードからの電子放出を誘導するよう選択されたゲート電位を生成し、前記ゲートと前記アノードとの間に配置されたサプレッサーと、前記サプレッサーは、第３電源を受けて、前記アノード電位とアノードの仕事関数との和より少なくなるよう選択されるサプレッサー電位を生成し、前記カソードと前記アノードとの間に位置するガスを含む少なくとも１つの領域と、前記カソードから、前記ゲートを通り、ガスを含む前記領域を通り、前記サプレッサーを通り、前記アノードまで延在する、前記第１セットの電子の第１部分が通る少なくとも１つの経路とを含む。
【００１８】
ある実施形態において、方法は、ゲート電位を印加して、第１温度を有する第１領域において結合状態から第１セットの電子を選択的に解放するステップと、サプレッサー電位を印加して、前記第１領域と異なる第２領域における結合状態から放出から第２セットの電子を選択的に解放するステップと、前記第２領域は、前記第１領域のカソード電位より大きいアノード電位を有し、前記第１温度より低い第２温度を有し、前記第１セットの電子の一部をガス充填領域に通過させ、前記第２領域において該通過した第１セットの電子の一部を結合させるステップとを含む。
【００１９】
上記は概要であり、したがって、単純化、一般化、介在物、および/または詳細の省略を含むことができる。その結果、当業者は、概要は例示であり、いかなる方法においても限定することを意図していないことを理解するであろう。他の態様、特徴、およびデバイスおよび/またはプロセスおよび/または本明細書に記載の他の主題の利点は、本明細書に記載の教示によって明らかになるであろう。
【００２０】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、カソード、ゲート、サプレッサーおよびアノードを含む装置の概略を示す。
図２は、図１の装置に対応するエネルギーレベルの概略を示す。
図３は、カソード、ゲート、サプレッサー、アノードおよびスクリーングリッドを含む装置の概略を示す。
図４は、カソード、ゲート、サプレッサー、アノードおよび回路を含む装置の概略を示す。
図５−６は、方法を示すフローチャートである。
【００２１】
異なる図における同じ記号の使用は、一般的に類似または同一の部材を示す。
【００２２】
〔詳細な説明〕
次の詳細に説明において、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図において、類似の記号は、文脈上別段の指示がない限り、一般的に類似の要素として特定する。詳細な説明に記載の例示の実施形態、図およびクレームは、限定的に解釈されるものではない。ここに提示される主題の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてよく、他の変更が行われてもよい。
【００２３】
ある実施形態では、図１に示されるように、装置１００は、カソード１０２、カソード１０２に実質的に平行に配置されたアノード１０８を含む。アノード１０８およびカソード１０２は、第１電源１１０を受けて、カソード電位よりも高いアノード電位２０２を生成する。カソード電位の値に関連する電位を基準にすることは従来であり、そのような状況において、ゼロとして扱われる。アノード電位２０２および図１の装置に対応する他の電位は、熱機関に対応する図１の実施形態についての図２に示される。装置１００は、さらに、アノード１０８とカソード１０２との間に配置されたゲート１０４を含む。ゲート１０４は、第２電源１１２を受けて、ゲート電位２０４を生成する。ゲート電位２０４は、第１閾値エネルギー２０８より上のエネルギーを有する第１セットの電子２０６のためにカソード１０２から電子放出を誘導するよう選択される。装置１００は、ゲート１０４とアノード１０８との間に配置されたサプレッサー１０６を含む。サプレッサー１０６は、第３電源１１４を受けて、第１セットの電子２０６の少なくとも一部を通過させながら、第２閾値エネルギー２０９より下のエネルギーを有する第２セットの電子２０７のためにアノード１０８から電子放出をブロックするよう選択されたサプレッサー電位２１０を生成する。この実施形態において、アノード１０８は、第１セットの電子２０６の通過した部分を受けるよう配置される。ある実施形態において、アノード出力１２４は、電気的に接続され、装置に電力を供給する。
【００２４】
従来、カソードが電子エミッタと見なされ、アノードが電子受容と見なされるが、本明細書に提示の実施形態では、カソードおよびアノードは一般的に電子の放出と、電子の受け取りの両方と見なされる。ここに記載の実施形態において、正味の電流と熱の流れは、カソード１０２およびアノード１０８の温度、アノード電位２０２、ゲートおよびサプレッサー電位２０４，２１０によって決定される。実施形態において、高温から低温に熱を移動させる電気生成用熱機関が記載され、正味の電子流と熱流がカソード１０２からアノード１０８に移動する。他の実施形態において、低温から高温に熱を移動させる電気消費熱機関が記載されている。さらに、実施形態において、カソード１０２およびアノード１０８は、電子放出素子であり、カソード１０２および／またはアノード１０８のいずれかまたは両方は、電界放出強化機能１０３を備えてもよい。
【００２５】
図１は、電界放出強化機能１０３を有するカソード１０２を示すが、いくつかの実施形態において、カソードは、実質的に平坦であり、電界放出強化機能１０３を有していない。１以上の電界放出強化機能１０３を含むいくつかの実施形態において、電界放出境界機能１０３は、幾何学的チップおよび／またはカーボンナノチューブを含む。
【００２６】
装置１００は、第１セットの電子２０６の少なくとも第１部分が通過するガスを含む少なくとも１つの領域を含む。通常、カソード１０２とアノード１０８との間の領域は、第１セットの電子２０６の少なくとも一部が通過するガス充填領域である。ガスは、少なくとも１つの原子または分子種、部分的にイオン化されたプラズマ、完全にイオン化されたプラズマ、またはそれらの混合物から構成されてもよい。ガスの組成および密度は、電子の通過を助長するように選択することができる。ガスの密度は、大気密度より下であってもよく、効果的に真空になるように十分に低くすることができる。
【００２７】
装置１００内のｘ方向１２６におけるカソードからの距離の関数として得られた電位２１５が熱機関に対応する図１の実施形態のための図２に示されている。電位２１５は、カソードとアノードとの間の放出電子によって空間電荷電位を考慮していない。平板（すなわち、カソードとアノード）の画像電荷効果によって画像電荷電位を考慮していない。カソードとアノードとの間の電子によって経験される正味の電位２１６は、空間電荷電位と像帯電電位を含め、電子に作用する全電位の関数である。また、図２に示されるような電位は、高いポテンシャルから低いポテンシャルに移動するときに電子が運動エネルギーを得るようなフランクリン−従来の正のテスト帯電の代わりに、負に帯電した電子のためにここに規定される。
【００２８】
上記の説明および後の説明において、電子が量子力学の法則に従うことが理解されるべきであり、カソードとゲートとの間に形成されるようなポテンシャル障壁が与えられている。ポテンシャル障壁の底部と上部の間のエネルギーを有する電子が障壁を通じてトンネリングの可能性を有する。例えば、閾値エネルギー２０８より上のエネルギーを有するいくつかの電子は、カソード１０２から放出されない。また、カソードから放出される第１セットの電子２０６について、エネルギーおよびサプレッサー電位２１０に基づいて、サプレッサーとアノードとの間に形成されるポテンシャル障壁を通って進む可能性がある（すなわち、サプレッサーとアノードとの間のポテンシャル２１６の部分）。
【００２９】
第１，第２，第３電源１１０，１１２，１１４は、異なるものとして図１に示されており、いくつかの実施形態において、電源１１０，１１２，１１４は、いくつかのユニットに含まれてもよい。電源１１０，１１２，１１４が構成要素１０２，１０４，１０６，１０８に対して構成することができ、当業者は用途に応じて構成を決定する。
【００３０】
また、図２に、ポテンシャル２１５，２１６のグラフの左側および右側において、カソード１０２およびアノード１０８についてのフェルミ・ディラック分布Ｆ（Ｅ、Ｔ）のグラフが示されている。
【００３１】
カソードＦｃ（Ｅｃ、Ｔｃ）（２２２）に対応するフェルミ・ディラック分布のグラフは、電子エネルギーＥｃ（２２１）の関数として左側に示されている。また、カソードのフェルミエネルギーμｃ（２１４）およびカソードの仕事関数φｃ（２１３）が示されている。
【００３２】
アノードＦａ（Ｅａ、Ｔａ）（２２６）に対応するフェルミ・ディラック分布のグラフは、電子エネルギーＥａ（２２５）の関数として右側に示されている。また、アノードフェルミエネルギーμａ（２２０）およびアノードの仕事関数φａ（２１９）が示されている。
【００３３】
リザーバ内の電子（例えば、カソード１０２とアノード１０８）は、フェルミ・ディラック分布に従う：
【００３４】
【数１】
0006278897.tif 000002
【００３５】
μはフェルミエネルギー、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度である。カソードＦｃ（Ｅｃ、Ｔｃ）のフェルミ占有がアノードＦａ（Ｅａ、Ｔａ）に等しいエネルギーは、カルノー効率エネルギーＥｃａｒｎｏｔである。
【００３６】
【数２】
0006278897.tif 000003
【００３７】
図２に示されるように、μｃは、カソードのフェルミエネルギー２１４、μａはアノードのフェルミエネルギー２２０であり、カソード１０２の伝導帯の底部から測定される。Ｔｃはカソードの温度であり、Ｔａはアノードの温度である。
【００３８】
カソード１０２およびアノード１０８が同じ物質である場合、カルノー効率のエネルギーＥｃａｒｎｏｔは、カソード１０２およびアノード１０８のフェルミ占有が等しいエネルギーであり、理論的に両者の間を流れる電子はエントロピーにおいて変化が無く生じる。任意の熱いプレートの多くの電子が存在するＥｃａｒｎｏｔより上の所定の電子エネルギーにおいて、ポテンシャル障壁２１６は存在せず、そのようにこれらのエネルギーの電子の正味の流れはホットプレートからコールドプレートに移動する。逆に、Ｅｃａｒｎｏｔより下の所定の電子エネルギーにおいて、コールドプレートに多くの電子が存在し、これらのエネルギーの電子の正味の流れは、コールドプレートからホットプレートに移動する。
【００３９】
熱機関に対応する図１の実施形態において、カソード１０２は、アノード１０８より高温であり（Ｔｃ＞Ｔａ）、アノード１０８は、図２に示されるように、カソード１０２の上にバイアスされている。この実施形態において、μａ=μｃ+Ｖ０であり、Ｖ０は、アノード電位２０２である。そして、カルノー効率エネルギーは、数３に等しくなる。
【００４０】
【数３】
0006278897.tif 000004
【００４１】
【数４】
0006278897.tif 000005
【００４２】
数４は、カルノー効率である。ポテンシャルバイアスＶ０によって、カソード１０２からアノード１０８に移動するすべての電子は、仕事をするために使用される効果的なポテンシャルエネルギーＶ０を得て、アノード１０８からカソード１０２に移動するすべての電子は、ポテンシャルエネルギーＶ０を消費して、代わりに熱を輸送する。
【００４３】
ポテンシャル障壁がなければ、Ｅｃａｒｎｏｔ以下の所定の電子エネルギーにおいて、正味の電子の流れは、アノード１０８からカソード１０２に移動し、熱を輸送するために、電子当たりポテンシャルエネルギーＶ０を消費する。したがって、装置が電気を生成する熱機関である実施形態において、Ｅｃａｒｎｏｔ以下のエネルギーを有するアノードからの電子は、サプレッサー１０６によって遮断され、熱力学的効率の損失を低減する。
【００４４】
Ｅｃａｒｎｏｔにおける電子は、放出の際に、熱カソード１０２からＥｃａｒｎｏｔを奪い、平均エネルギーμｃを有する電子に置き換えられる。このため、ホットプレートにおけるこの電子の放出による正味の熱損失は、Ｖ０／ηｃａｒｎｏｔである。したがって、熱損失に対して得られる有用なエネルギーの比率は、ηｃａｒｎｏｔであり、Ｅｃａｒｎｏｔの放出された電子は、カルノー効率であると結論付ける。
【００４５】
第１セットの電子２０６は、ｘ方向と同様にｙ，ｚ方向（１２８，１３０）において運動量を有するので、カルノー効率エネルギーＥｃａｒｎｏｔ以下のカソード１０２からの電子の流れが遮断される実施形態において、ゲート電位Ｅｇ（２０４）は、カルノー効率エネルギーＥｃａｒｎｏｔを僅かに下回る。
【００４６】
【数５】
0006278897.tif 000006
【００４７】
または、
【００４８】
【数６】
0006278897.tif 000007
【００４９】
ｋＴｃは、ｙ，ｚ方向において電子の平均エネルギーを示す。サプレッサー電位Ｅｓ（２１０）は、ゲート電位Ｅｇ（２０４）と同様に選択することができる。
【００５０】
いくつかの実施形態において、ゲート電位２０４およびサプレッサー電位２１０は、他の値を有していてもよい。例えば、ゲート電位２０４および／またはサプレッサー電位２１０は、前述よりも低くてもよい。ある実施形態において、装置は、カソード１０２とゲート１０４との間に存在する電位２１６のピークがカルノー効率エネルギーＥｃａｒｎｏｔ程度になり、サプレッサー１０６とアノード１０８との間に存在する電位２１６のピークがカルノー効率エネルギーＥｃａｒｎｏｔ程度にするよう構成される。そのような実施形態において、装置の効率は、前述とは異なっている。ゲート１０４および／またはサプレッサー１０６に印加されてもよい電位の数例であり、ゲート１０４およびサプレッサー１０６における実際の電位は、特定の用途および電子放出の選択されたエネルギー範囲に依存し、カソード１０２およびアノード１０８から遮断される。一般的に、正味の電子担持熱流量の符号が正味の電子電流と一致するが、いくつかの実施形態において、異なる部分の電子分布の異なるエネルギーの重みは、電子担持熱と電子電流の反対の正味の流れをもたらす。
【００５１】
異なる素子１０２，１０４，１０６，１０８の間の分離は、特定の実施形態に依存する。例えば、いくつかの実施形態において、装置１００は、ナノスケール装置である。この実施形態において、カソード１０２およびアノード１０８は、１０〜１０００ｎｍの間隔１２２離間し、カソード１０２およびゲート１０４は、１〜１００ｎｍの間隔１１６離間し、アノード１０８およびサプレッサー１０６は、１〜１００ｎｍの間隔１２０離間している。これら範囲は、例示的な実施形態であり、限定されるものではない。装置１００がナノスケール装置である場合、距離１１６，１１８，１２０，１２２の下限値は、製造技術によって少なくとも部分的に決定される。小さな間隔を生成するための既存の技術を例示するために、１ｎｍオーダーにおいて、カソード−ゲートおよびサプレッサー−アノードの間隔１１６，１２０は、カソード１０２および／またはアノード１０８において、ナノメートルスケールの誘電体層を積層し、その誘電体層上にゲート１０４および／またはサプレッサー１０６を積層することによって達成される。さらに、カソード１０２が１以上の電界放出強化機能１０３を含む場合、カソード−ゲートの間隔１１６は、ｘ方向１２６における機能１０３の長さによって少なくとも部分的に決定される。例えば、ｘ方向１２６における機能１０３の長さが５ｎｍの場合、カソード−ゲートの間隔１１６は、少なくとも５ｎｍである。
【００５２】
他の実施形態において、装置は、ナノスケールより大きく、一般的な間隔１１６，１１８，１２０，１２２は、ナノメーターとミリメータとの間の範囲である。しかしながら、このスケールは、一般的であって、限定されるものではない。長さのスケール１１６，１１８，１２０，１２２は、真空管のような他のグリッドの電子放出装置の動作パラメータに基づいて、少なくとも部分的に選択されてもよい。
【００５３】
カソードおよびアノードの機能２１３，２１９は、カソード１０２およびアノード１０８の材料によって決定され、可能な限り小さくなるよう選択することができる。カソードおよびアノードは異なる材料を含んでも良い。一方または両方の材料は、金属および／または半導体であり、カソード１０２および／またはアノード１０８の材料は、カソードまたはアノード面に対して優先フェルミ面配向を有する非対称フェルミ面を有してもよい。配向非対称フェルミ面は、表面に通常放出された電子の割合を増加させ、電子の横方向の運動量と関連するエネルギーを減少させるのに有用である。いくつかの実施形態において、（例えば、電気生成熱機関において、アノード放出電流を軽減する、または、電気消費熱機関においてカソードの放出電流を軽減するような）一方の面から放出される電子電流を減少させるのに有用である。この軽減は、面に垂直な運動量成分を軽減する非対称フェルミ面を利用する。この軽減は、デバイスの動作に関係する選択された電子のエネルギーにおける（例えば、半導体のバンドギャップ等）状態の材料の密度の最小化を含むことができる。
【００５４】
図２に記載された実施形態は熱機関に対応するが、図１に示される装置は、例えばヒートポンプまたは冷凍機として構成される。図１の装置がヒートポンプとして構成される場合、バイアスＶ０は、図２に示されるアノード１０８に代えてカソード１０２に印加される。図１の装置がアノード１０８を冷却するための冷凍機として構成される場合、バイアスＶ０（２０２）は、アノードに印加され、アノードおよびサプレッサー電位２１０およびゲート電位２０４は、実質的にカルノー効率のエネルギーＥｃａｒｎｏｔ以下になるよう選択される。この場合、正味の電流の流れと熱輸送がアノードからカソードまでである。
【００５５】
いくつかの実施形態において、装置１００は、ゲート１０４とサプレッサー１０６との間に配置されたスクリーングリッド３０２を含み、スクリーングリッド３０２は、第４電源３０４を受けて、スクリーングリッドの電位を生成する。スクリーングリッドの電位は、ゲート１０４とサプレッサー１０６との間の電位２１６を変化し、他の空間領域に電子を加速するよう選択され、カソードおよび／またはアノードの電界放出領域において空間電荷電位の影響を軽減する。
【００５６】
図４に示される実施形態において、装置１００は、さらに、第１，第２，第３電源１１０，１１２，１１４のうち少なくとも１つに接続された回路４０２を含み、アノード，ゲート，サプレッサーの電位２０２，２０４，２１０のうち少なくとも１つを変化させる。回路４０２は、相対的な電力出力および／または装置１００の熱力学的効率を決定し、決定された相対的な電力出力および／または熱力学的効率に応答して、第１，ゲート，サプレッサーの電位２０２，２０４，２１０のうち少なくとも１つを変化させる。装置１００は、アノード１０８における電流を計測するよう構成されたメーター４０４を含み、回路４０２は、計測された電流に応答して、アノード，ゲート，サプレッサーの電位２０２，２０４，２１０のうち少なくとも１つを変化させる。装置１００は、カソード１０２における温度を計測するよう構成されたメーター４０８を含み、回路４０２は、計測された温度に応答して、アノード，ゲート，サプレッサーの電位２０２，２０４，２１０のうち少なくとも１つを変化させる。
【００５７】
いくつかの実施形態において、回路４０２は、最適なアノード、ゲートおよびサプレッサー電位２０２，２０４，２１０を反復的に決定するよう構成されてもよい。例えば、回路４０２は、アノード１０８における電流を計測するよう構成されたメーター４０４に接続され、アノード、ゲートおよびサプレッサーのいずれかの電位を反復的に変更して、アノードにおける電流を最大にする。
【００５８】
さらに、回路４０２は、最適なカソード１０２およびアノード１０８の温度を反復的に決定するよう構成されてもよい。例えば、電位に関して上述したように、回路４０２は、アノード１０８における電流を計測するよう構成されたメーター４０４に接続され、カソード１０２およびアノード１０８のいずれかの温度を変更して、アノード１０８における電流を最大にする。
【００５９】
いくつかの実施形態において、ゲートおよびサプレッサー電位２０４，２１０は、時間の関数として変化される。例えば、ゲート電位２０４は、アノードから第１セットの電子２０６を解放するためにスイッチオンし、第１セットの電子２０６がゲート１０４を通過するとスイッチオフしてもよい。サプレッサー電位２１０は、スイッチオンし、アノード１０８に向かう第１セットの電子２０６を加速させる。そのような実施形態は、高いスイッチング速度を前提としている。いくつかの実施形態において、上述のようなスイッチングは、回路４０２について周期的に発生し、応答する。
【００６０】
図５のフローチャートに記載された実施形態において、方法は、ゲート電位２０４を印加して、選択的に第１セットの電子２０６を第１領域における結合状態から解放するステップ（５０２）を含む。サプレッサー電位２１０を印加して、選択的に第２セットの電子を、第１領域と異なる第２領域における結合状態から放出から解放するステップ（５０４）を含む。第２領域は、第１領域のカソード電位よりも大きいアノード電位を有する（ある実施形態において、第２領域はアノード１０８に対応する）。第２領域は、第１領域のカソード電位より大きいアノード電位２０２を有する。また、第１セットの電子２０６の一部をガス充填領域に通過させ、第２領域における第１セットの電子２０６の通過した一部を結合させるステップ（５０６）を含む。
【００６１】
様々な方法は、図１〜４に記載されており、図５のフローチャートに記載された方法に適用してもよい。例えば、回路４０２に関する方法および図４に示される他の装置は、図５の方法に適用する。第１領域は、カソード１０２の少なくとも一部を含み、第２領域は、アノード１０８の少なくとも一部を含む。
【００６２】
図６のフローチャートに記載される、ある実施形態において、方法は、熱機関に対応する第１信号を受け取るステップ（６０２）を含む。熱機関は、アノード、カソード、ガス充填領域、ゲートおよびサプレッサーを含む。また、第１電源の出力および／またはアノード電位、ゲート電位、サプレッサー電位の機能として、熱機関の相対的な熱力学的効率を決定するための第１信号を処理するステップ（６０４）を含む。第２電源の出力および／または第１電源の出力より大きい熱力学的効率および／または熱力学的効率に基づいて第２信号を生成するステップ（６０６）を含む。また、第２電源の出力および／または熱力学的効率に対応する第２信号を送信するステップ（６０８）を含む。
【００６３】
図６の方法は、例えば図１に示される装置が収容され、熱機関のための最適なパラメータが決定される実施形態において、適用可能である。
【００６４】
ある実施形態において、第１信号は、既知の寸法、材料、カソードおよびアノードの温度を含むユーザ入力を含む。この実施形態において、既知のパラメータは、アノード１０８、ゲート１０４およびサプレッサー１０６に印加される最適な電位を計算するために使用される。
【００６５】
他の実施形態において、第１信号は、アノード１０８における電流のような計測されたパラメータを含む。その電位は、アノードにおける電流を最適化するために変化される。そのようなシナリオは、図４に示される回路４０２について説明される。
【００６６】
ある実施形態において、第２信号を生成するステップは、アノード、ゲートおよびサプレッサーの電位の少なくともいずれかにおける変更を決定するステップを含む。方法は、決定された変更に応答して、アノード、ゲートおよびサプレッサーの電位の少なくともいずれかを変化させるステップをさらに含む。
【００６７】
他の実施形態において、第２信号を生成するステップは、カソードおよびアノードの温度の少なくともいずれかにおける変更を決定するステップを含む。方法は、決定された変更に応答して、アノード、ゲートおよびサプレッサーの電位の少なくともいずれかを変化させるステップをさらに含む。
【００６８】
ある実施形態において、アノード、カソード、ゲートおよびサプレッサーは、カソード−ゲート、ゲート−サプレッサーおよびサプレッサー−アノード分離によって分離され、第２信号を生成するステップは、カソード−ゲート、ゲート−サプレッサーおよびサプレッサー−アノード分離の少なくともいずれかにおける変更を決定するステップを含み、方法は、決定された変更に応答して、カソード−ゲート、ゲート−サプレッサー、ゲート−サプレッサーおよびサプレッサー−アノード分離の少なくともいずれかを変化させるステップをさらに含む。例えば、いくつかの実施形態において、カソード−ゲート、ゲート−サプレッサーおよびサプレッサー−アノード分離（１１６，１１８，１２０）の１以上は、（カソード１０２、ゲート１０４、サプレッサー１０６およびアノード１０８の１以上がＭＥＭＳに搭載されるように）可変であり、装置の効率を最適化するために変化する。
【００６９】
ある実施形態において、受信した第１信号は、アノードの電流に対応し、アノード電位、ゲート電位およびサプレッサー電位の機能として熱機関の第１の相対的な熱力学的効率を決定するために第１信号を処理するステップは、アノードの電流に基づいて相対的な熱力学的効率を決定するステップを含む。
【００７０】
「相対電力出力」および／または「相対熱力学的効率」は、実際の電力出力および／または熱力学的効率であってもよいし、例えばアノードにおける電流のような、電力出力および／または熱力学的効率を示す量であってもよい。
【００７１】
当業者は、上記の特定の例示的なプロセスおよび/または装置および/または技術は、本明細書及び/又は他の場所に出願された特許請求の範囲のような、より一般的なプロセスおよび/またはデバイスおよび/または本明細書の他の箇所で示された技術の典型であることを理解するであろう。
【００７２】
当業者は、当該技術分野の状態が、ハードウェア、ソフトウェア、および/またはファームウェアのシステムの態様の実装との間にほとんど区別がない点まで進歩したことを認識するだろう。ハードウェア、ソフトウェアおよび/またはファームウェアの使用は、一般に（常にではなく、特定の状況においてハードウェアとソフトウェアの間の選択が重要になる）効率のトレードオフ対コストを表す設計上の選択である。当該技術分野の当業者は、本明細書に記載の処理および/またはシステムおよび/または他の技術（例えば、ハードウェア、ソフトウェアおよび/またはファームウェア）が達成することが可能な種々の車両が存在することを理解し、好ましい車両は、プロセスおよび/またはシステムおよび/または他の技術が効果的に配置される状況で変化する。例えば、実装者は、速度と精度が最も重要であると判断した場合、実装者は主にハードウェアおよび/またはファームウェアの媒体を選択することができる。柔軟性が最重要である場合には、実装者は主にソフトウェア実装を選択することができる。あるいは、実施者は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアのいくつかの組み合わせを選択することができる。したがって、プロセスおよび/またはデバイスおよび/または本明細書に記載の他の技術を実現し得るいくつかの可能な車両が存在し、利用される任意の車両は、車両が配備される状況に依存した選択である点で、他のものより本質的に優れていない。実装者の具体的な懸念（例えば、スピード、柔軟性、または予測可能性）は、変わる可能性がある。当業者は、実装の光学的側面は、典型的には、光学指向のハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアを使用することを認識するであろう。
【００７３】
本明細書に記載のいくつかの実施形態では、論理および類似の実装は、ソフトウェアまたはその他の制御構造を含んでもよい。電子回路は、例えば、電気回路が１以上の経路を有するよう構成され、本明細書に記載されるように様々な機能を実装するために配置される。いくつかの実装において、１以上のメディアは、メディアが本明細書に記載されるように、動作するよう装置が検出可能な指示を保持または送信する際に、装置が検出可能な実装を有するように構成されてもよい。いくつかの変形形態において、例えば、実装は、既存のソフトウェアまたはファームウェアの更新または改変を含む、あるいは、１以上の操作に関連する１以上の指示の送信の受付を行うことにより、ゲートアレイやプログラム可能なハードウェアの更新または改変を含む。
【００７４】
代替的にまたは付加的に、いくつかの変形において、実装は、専用ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアコンポーネントおよび/または実行する汎用のコンポーネントまたは他の特殊目的コンポーネントの呼出とを含むことができる。本明細書に記載されるような仕様または他の実装は、１以上の例示の有形の伝送媒体によって、必要に応じてパケットの送信によって、または、種々の時間における分散媒体を通過することによって送信することができる。
【００７５】
代替的に又は付加的に、実装は、専用命令シーケンスを実行するか、本明細書に記載の実質的に任意の機能的動作の１回以上の繰り返しを可能にし、誘発させ、調整し、要求し、引き起こすことを含む。いくつかの変形形態では、論理演算または他の説明は、本明細書ソースコードとして表現され、コンパイルされる或いは実行可能な命令シーケンスとして呼び出されてもよい。いくつかの状況において、例えば、実装では、Ｃ＋＋、または他のコード配列として、ソースコードによって、全体的または部分的に設けてもよい。他の実装では、商業的に入手可能および/または当該分野の技術を使用して、ソースまたは他のコード実装は、高レベル記述言語（最初はＣまたはＣ＋＋プログラミング言語に記述された言語を実装し、その後、論理合成可能な言語の実装、ハードウェア記述言語の実装、ハードウェア設計シミュレーションの実装および/または他のそのような同様のモードをプログラミング言語の実装に変換する）にコンパイル/実装/翻訳／変換してもよい。例えば、論理的表現（例えば、コンピュータプログラミング言語実装）の一部または全部は、Verilogのタイプのハードウェア記述（ハードウェア記述言語（ＨＤＬ）および／または、超高速集積回路ハードウェア記述言語（ＶＨＤＬ）を介する）またはハードウェアを有する物理的な実装を作成するために使用され得る他の回路モデル（特定用途集積回路）として明示されてもよい。当業者であれば、これらの教示に照らして、切な伝送又は計算要素、材料供給、アクチュエータ、又は他の構造を取得、構成、最適化する方法を認識するだろう。
【００７６】
前述の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート及び/又は例の使用を介して、デバイス及び/又はプロセスの様々な実施形態を記載している。このようなブロック図、フローチャート、および/または例が１つ以上の機能および/または操作を含むような、そのようなブロック図、フローチャート、または実施例内の各機能および/または動作が実施され、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの実質的に任意の組み合わせの広い範囲によって、個々におよび/または集合的に実施されることができることが、当技術分野内には理解されるであろう。ある実施形態において、本明細書に記載の主題のいくつかの部分は、集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、又は他の集積フォーマットを介して実施することができる。しかしながら、当業者は、本明細書に開示された実施形態のいくつかの態様が、全体的に又は部分的に、１以上のコンピュータ上で実行される１以上のコンピュータプログラム（１以上のコンピュータシステム上で実行されている１以上のプログラムとして）、１以上のプロセッサで実行される１以上のプログラム（１以上のマイクロプロセッサ上で実行される１以上のプログラム）、ファームウェア、又は実質的に任意の組み合わせとして、集積回路に実装することができることを認識するであろう。また、ソフトウェアおよびまたはファームウェア用のコードを書くことは、十分に本開示に照らして当業者の技術範囲内であろう。
【００７７】
さらに、当業者は、本明細書に記載する主題のメカニズムは、様々な形態でプログラム製品として配布可能であること、および、本明細書に記載する主題の例示的な実施形態は、配信を実際に実行するために使用される特定の種類の信号担持媒体に関係なく、適用することを認識するだろう。信号担持媒体の例としては、以下のものを含むが、以下に限定されない。フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）などの記録可能型媒体、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリ等。ならびに、例えば、デジタルおよび/またはアナログ通信媒体などの伝送タイプの媒体（光ファイバケーブル、導波路、有線通信リンク、無線通信リンク（送信機、受信機、送信ロジック、受信ロジック等））。
【００７８】
一般的な意味において、当業者は、本明細書に記載の様々な実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア等の電気部品の広い範囲を有する電気機械システムの様々なタイプおよび/または実質それらの任意の組合せ、剛体、ばね又はねじり体、油圧、電磁的駆動装置、及び/又は、実質それらの任意の組み合わせのような機械的力または運動を与えることができる幅広い構成要素によって、個々におよび/または集合的に実施することができることを認識するであろう。従って、本明細書で使用される「電気機械システム」は、限定はしないが、作動可能トランスデューサと結合された電気回路（例えば、アクチュエータ、モータ、圧電性結晶、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）など）、少なくとも１つの個別の電気回路、少なくとも１つの集積回路と、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成される汎用コンピューティングデバイスを形成する電気回路（例えば、本明細書に記載されるプロセスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムおよび／またはデバイスによって構成される汎用コンピュータ、本明細書に記載されるプロセスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムおよび／またはデバイスによって構成されるマイクロプロセッサ）、記憶装置を形成する電気回路（メモリの形態（例えば、ランダムアクセス、フラッシュ、読み出し専用等））、電気通信デバイスを形成する電気回路（例えば、モデム、通信スイッチ、光-電気装置など）および／または光学または他のアナログのような任意の非電気アナログを含む。当業者は、電気機械システムの例とし、民生用電子システム、医療機器、並びにこのような電動輸送システム、工場自動化システム、セキュリティシステムおよび／または通信/コンピューティングシステムなどの他の様々なシステムに限定されるものではないことを理解するだろう。当業者は、本明細書で使用される電気機械が、コンテキストに記載されていることを例外として、電気的及び機械的動作の両方を有するシステムに必ずしも限定されるものではないことを認識するであろう。
【００７９】
一般的な意味において、当業者は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアおよび/または任意の組み合わせの広い範囲によって、個々および/または集合的に実装することができる様々な局面が様々なタイプの電気回路から構成されるとして見ることができることを認識するであろう。
【００８０】
従って、本明細書で使用される「電気回路」は、限定はしないが、少なくとも１つの個別の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成される汎用コンピューティングデバイスを有する電気回路（例えば、本明細書に記載される少なくとも部分的にプロセスを実行するコンピュータプログラムおよび/またはデバイスによって構成される汎用コンピュータ、本願明細書に記載されるプロセスを実行するコンピュータプログラムおよび／またはデバイスによって構成されるマイクロプロセッサ）、記憶装置を形成する電気回路（メモリなどの形態（例えば、ランダムアクセス、フラッシュ、読み出し専用等））および／または通信装置を形成する電気回路（例えば、モデム、通信スイッチ、光-電気装置など）を含む。当該技術分野の当業者は、本明細書に記載の主題が、アナログ形式、デジタル形式、またはそれらの何らかの組み合わせで実装されてもよいことを認識するであろう。
【００８１】
当業者は、本明細書に記載されるデバイスおよび/またはプロセスの少なくとも一部は画像処理システムに統合することができることを認識するであろう。当業者は、一般的な画像処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオ表示装置、揮発性又は不揮発性メモリ、マイクロプロセッサやデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステム、ドライバ、アプリケーションプログラム、１つ以上の相互作用装置のような計算媒体（例えば、タッチパッド、タッチスクリーン、アンテナ等）、フィードバックループおよび制御モータを含む制御システム（例えば、を含む制御システム、撮像レンズの位置および/または速度を感知するためのフィードバック、所望の焦点を与えるためのレンズを移動／変形する制御モータ）を含むことを認識するであろう。画像処理システムは、典型的には、デジタル・スチル・システムおよび/またはデジタル動画システムに見られるもののような適切な市販の部品を利用して実施することができる。
【００８２】
当業者は、本明細書に記載されるデバイスおよび/またはプロセスの少なくとも一部が、データ処理システムに統合することができることを認識するであろう。当業者は、データ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオ表示装置、例えば揮発性または不揮発性メモリのようなメモリ、マイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサのようなプロセッサ、オペレーティングシステム、ドライバ、グラフィカルユーザインタフェースのような計算エンティティ、１以上の相互作用装置（例えばタッチパッド、タッチスクリーン、アンテナ等）および／またはフィードバックループ及び制御モータを含む制御システム（例えば、位置および/または速度を検知するためのフィードバック、構成要素および/または量を移動／調整するための制御モータ）を含むことを認識するだろう。データ処理システムは、典型的には、データ計算/通信および/またはネットワーク計算/通信システムに見られるもののような適切な市販の部品を利用して実施することができる。
【００８３】
当業者は、デバイスおよび/またはプロセスおよび/またはシステムを実装するために当技術分野内で共通であることを認識し、エンジニアリング及び/又は他の慣習を使用して、そのような実装された装置および/またはプロセスおよび/またはシステムを総合的なデバイスおよび/またはプロセスおよび/またはシステムに統合する。すなわち、本明細書に記載のデバイスおよび/またはプロセスおよび/またはシステムの少なくとも一部が妥当な量の実験を介して他の装置および/またはプロセスおよび/またはシステムに統合することができる。状況および適用上適切となるように（ａ）空輸（例えば、飛行機、ロケット、ヘリコプターなど）のそのような他の装置および／またはプロセスおよび／またはシステムの例、（ｂ）地上搬送（例えば、車、トラック、機関車、戦車、装甲兵員輸送車など）、（ｃ）建物（例えば、家、倉庫、事務所など）、（ｄ）アプライアンス（例えば、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機等）、（ｅ）通信システム（例えば、ネットワークシステム、電話システム、ボイスオーバーＩＰシステムなど）、（ｆ）企業体（例えば、Ｃｏｍｃａｓｔケーブル、Ｑｗｅｓｔ、Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ  Ｂｅｌｌなどのようなインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）エンティティ）または（ｇ）有線/無線サービスエンティティ（例えば、Ｓｐｒｉｎｔ、Ｃｉｎｇｕｌａｒ、Ｎｅｘｔｅｌなど）などを含んでも良いと、当業者は認識するだろう。
【００８４】
特定の場合には、システム又は方法の使用は、構成要素が領域外に配置されていても、その領域で起こり得る。例えば、分散コンピューティングに関連して、分散コンピューティングシステムの使用は、システムのどの部分が領域の外側に位置されているとしても領域内において生じる（例えば、領域外に配置されたリレー、サーバ、プロセッサ、信号担持媒体は、送信コンピュータ、受信コンピュータ等）。
【００８５】
システムまたは方法のコンポーネントが領域外で配置され、使用されている場合でも、システムまたは方法の販売も同様に領域で発生する可能性がある。
【００８６】
さらに、ある領域で方法を実行するためのシステムの少なくとも一部の実装では、別の領域におけるシステムの使用を排除するものではない。
【００８７】
本明細書および/または任意のアプリケーションデータシートに記載されている米国特許、米国特許出願刊行物、米国特許出願、外国特許、外国特許出願およびにいう非特許刊行物は、本明細書に矛盾しない程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８８】
当業者は、本明細書に記載の構成要素（例えば、動作）、デバイス、オブジェクト、およびそれらに付随する議論は、概念的明確にするために例として使用されていることを認識し、種々の構成変更が考慮されることを認識するだろう。従って、本明細書で使用されるように、特定の例は記載され、添付の議論は、より一般的なクラスの典型であることを意図している。一般的に、任意の特定の例の使用は、そのクラスの典型であり、特定のコンポーネント（例えば、動作）、デバイス、およびオブジェクトの非包含は、非限定的に解釈されるべきであることが意図されている。
【００８９】
ここに実質的に任意の複数および/または単数の用語の使用に関しては、当業者は、コンテキストおよび/またはアプリケーションに適するように、複数から単数および／または単数から複数に変換することができる。様々な単数/複数の置き換えは、明瞭にすることを目的として本明細書に記載されていない。
【００９０】
本明細書に記載された主題は、時には異なる構成要素が他の構成要素に含まれる、または、異なる他の構成要素と接続されることを示している。そのように記載された構造は単なる例示であることが理解されるべきであり、実際には他の多くのアーキテクチャは、同じ機能を実現するために実装することができることが理解されるべきである。概念的な意味において、同じ機能を達成する構成要素の任意の構成は、所望の機能が達成されるように効果的に「関連する」。従って、本明細書に特定の機能を達成するために合わせた任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたはintermedial（媒介）要素に関係なく、所望の機能が達成されるよう互いに関連していると見ることができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素は、所望の機能を達成するために、互いに「動作可能に接続」されている、または、「動作可能に結合」されていると見ることができ、任意の２つの構成要素は、所望の機能を達成するために、互いに「動作可能に結合可能」と見なすことが可能である。動作可能に結合可能の特定の例としては、物理的に嵌合可能および/または物理的に相互作用する構成要素、および/または無線で相互作用可能、および/または無線で相互作用する成分、および/または論理的に相互作用する、および/または論理的に相互作用可能な構成要素に限定されない。
【００９１】
いくつかの例では、1つ以上の構成要素は、「構成された」、「によって構成された」、「構成可能」または「動作可能に構成された」、「適応された／適応可能」、「可能」、「適合可能/適合」ことができる。特に断りのない限り、当業者は、そのような用語は、（例えば、「構成された」）は、一般に、アクティブ状態のコンポーネントおよび/または非アクティブ状態のコンポーネントおよび/またはスタンバイ状態の構成要素を包含できることを認識するであろう。
【００９２】
本明細書に記載の本主題の特定の態様を示して説明したが、それは本明細書の教示に基づいて、当業者には明らかであり、変更および修正は、本明細書に記載された主題およびその広い態様から逸脱することなく行うことができ、したがって、添付の特許請求の範囲は、本明細書に記載の主題の真の精神および範囲内にあるように、その範囲内にそのようなすべての変更及び修正を包含する。これは、当技術分野内には理解されるであろう、一般的に、本明細書で使用される用語は、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体）は、一般的に「広い」用語（例えば、「含んでいる」という用語は、「含んでいるが、限定するものではない」として解釈されるべきであり、「有する」という用語は「少なくとも有する」として解釈されるべきであり、「含む」という用語は、「含むが、限定するものではない」と解釈されるべきである）を意図している。さらに、導入されたクレーム記載において特定の数が意図される場合、そのような意図は請求項に明示的に記載され、そのような列挙の非存在下ではそのような意図は存在しないことを、当技術分野内には理解されるであろう。例えば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲は、導入句を使用し、クレーム記載を導入するために「少なくとも一つ」および「一つ以上」を含み得る。しかしながら、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」によるクレーム記載の導入は、同じ請求項が導入句「１つ以上」又は「少なくとも１つ」ならびに「ａ」または「ａｎ」（例えば、「ａ」および/または「ａｎ」は、典型的に意味すると解釈されるべきである」におけるよう定冠詞を含むときでも、少なくとも１つの」又は「１つ以上」）唯一のそのような列挙を含む特許請求の範囲をそのような導入クレーム記載を含むあらゆる特定の請求項を制限することを意味すると解釈されるべきではない。請求項の列挙を導入するために使用される定冠詞の使用についても同様である。また、導入されたクレーム記載において特定の数が明示的に列挙されている場合でも、当業者は、そのような記載が、典型的には、少なくとも記載された数（例えば、「２つの記載事項」の列挙は、少なくとも２つの記載事項、又は２つ以上の記載事項を意味する。）を意味すると認識する。さらに、「Ａ、Ｂ、Ｃの少なくとも１つ等」に類似した慣例が使用される例において、一般的に、そのような構成は、当業者が慣例で理解する意味において意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかを少なくとも有するシステム」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、Ａ，Ｂとともに、Ａ，Ｃとともに、Ｂ，Ｃとともに、および／または、Ａ，Ｂ，Ｃとともに等を有するシステムを含むが、これに限定されない。）。これらの例においてここに「Ａ、Ｂ、Ｃの少なくとも１つ等」に類似の慣例が使用される例において、このような構成は、当業者が慣例で理解する意味において意図されている（「Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかを少なくとも有するシステム」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、Ａ，Ｂとともに、Ａ，Ｃとともに、Ｂ，Ｃとともに、および／または、Ａ，Ｂ，Ｃとともに等を有するシステムを含むが、これに限定しない）。さらに、明細書、特許請求の範囲又は図面において、用語の１つを含む可��性、いずれかの用語、両方の用語を考慮するよう理解されるべきかどうかは、文脈に記載されていない限り、典型的には離接語および/または２つ以上の代替の用語を示すフレーズによって理解されるだろう。例えば、語句「Ａ又はＢ」は、典型的には「Ａ」の可能性または「Ｂ」または「Ａ及びＢ」を含むことが理解されよう。
【００９３】
添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、列挙された動作が一般に、その中に任意の順序で実行されてもよいことを理解するであろう。種々の動作フローは配列（単数または複数）に示されているが、また、様々な動作が示されているもの以外の順序で行ってもよいし、同時に行ってもよいことが理解されるべきである。そのような代替の順序の例は、重複インターリーブ、中断、再順序付け、増分、予備、補足的、同時、逆、またはその他の変異体の順序付けは、コンテキストに指示しない限り含むことができる。さらに、「応答する」、「関連する」のような用語または他の過去時制形容詞のような用語は、一般に文脈が指示しない限り、そのような変異体を除外するものではない。
【００９４】
様々な態様および実施形態が本明細書に開示したが、他の態様および実施形態は、当業者には明らかであろう。本明細書で開示される様々な態様および実施形態は、例示の目的のためであり、特許請求の範囲によって示される真の範囲および精神は、限定を意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】カソード、ゲート、サプレッサーおよびアノードを含む装置の概略を示す。
【図２】図１の装置に対応するエネルギーレベルの概略を示す。
【図３】カソード、ゲート、サプレッサー、アノードおよびスクリーングリッドを含む装置の概略を示す。
【図４】カソード、ゲート、サプレッサー、アノードおよび回路を含む装置の概略を示す。
【図５】方法を示すフローチャートである。
【図６】方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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