[发明专利]场发射装置

权利要求书

1.一种被构造为热机的装置，其包括：

阴极；

阳极，其中所述阳极和阴极接受第一功率源以产生高于阴极电势的阳极电势；

栅极，其位于所述阳极和所述阴极之间，所述栅极接受第二功率源以产生被选择来从所述阴极诱导第一成组的电子的电子发射的栅极电势，该第一成组的电子具有高于第一阈值能量的能量；

位于所述栅极与所述阳极之间的抑制器，所述抑制器接受第三功率源以产生被选择来从所述阳极诱导电子发射的抑制器电势；

位于所述阴极和所述阳极之间的至少一个包括气体的区域；

能让所述第一成组的电子的第一部分通过的至少一个路径，其从所述阴极延伸穿过所述栅极、穿过所述包括气体的区域、穿过所述抑制器并延伸到所述阳极；以及

电路，其操作性地连接到所述第一、第二和第三功率源中的至少一者以改变相对于所述阴极电势的所述阳极电势、栅极电势和抑制器电势中的至少一者，其中所述电路接收信号以确定所述装置的相对热力学效率以及响应于所确定的相对热力学效率动态地改变所述阳极电势、栅极电势和抑制器电势中的至少一者。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一阈值能量实质上等于卡诺效率能。

3.如权利要求1所述的装置，其中抑制器电势进一步被选择来阻止具有低于第二阈值能量的能量的第二成组的电子自阳极的电子发射。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述第一阈值能量实质上等于所述第二阈值能量。

5.如权利要求1所述的装置，其还包括：

由所述阴极支撑的介电层，所述介电层支撑所述栅极。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述阴极和阳极被分开10-1000nm的距离。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述阴极和所述栅极被分开1-100nm的距离。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述阳极和所述抑制器被分开1-100nm的距离。

9.如权利要求1所述的装置，其还包括位于所述栅极和所述抑制器之间的屏栅，所述屏栅接受第四功率源以产生屏栅电势。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述阴极包括至少一个场发射增强特征。

11.如权利要求1所述的装置，其中所述电路接收信号以确定所述装置的相对功率密度以及响应于所确定的相对功率密度动态地改变所述阳极电势、栅极电势和抑制器电势中的至少一者。

12.如权利要求1所述的装置，其还包括：

具有容积的壳体，其被设置来支撑所述阴极、阳极、栅极和抑制器，并支持低于大气压强的内部压强。

13.如权利要求12所述的装置，其还包括：

操作性地连接到所述壳体以改变所述内部压强的泵。

14.一种在热机中执行的方法，其包括：

施加栅极电势以选择性地释放第一区域中的束缚态的第一成组的电子，其中所述第一区域对应于阴极；

施加抑制器电势以选择性地将不同于所述第一区域的第二区域中的束缚态的第二成组的电子的发射释放，其中所述第二区域对应于阳极，所述第二区域具有大于所述第一区域的阴极电势的阳极电势；

使所述第一成组的电子的一部分穿过充气区且将所述第一成组的电子的所通过部分约束在所述第二区域中；

确定相对热力学效率；以及

响应于所确定的相对热力学效率改变所述栅极电势和抑制器电势中的至少一者。

15.如权利要求14所述的方法，其中在所述第二区域中的、受束缚的、所述第一成组的电子的所通过部分形成电流，且进一步包括：

测量所述电流的属性；以及

根据所述电流的测定属性改变所述栅极电势、抑制器电势和阳极电势中的至少一者。

16.如权利要求14所述的方法，其中在所述第二区域中的、受束缚的、所述第一成组的电子的所通过部分形成电流，且进一步包括：

用所述电流驱动装置。

17.如权利要求14所述的方法，其还包括：

测量所述第一区域的温度；以及

根据所述第一区域的测定温度改变所述栅极电势、抑制器电势和阳极电势中的至少一者。