CN111919074B - 用于建立温度梯度的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于建立温度梯度的设备(1)，所述设备(1)具有至少一个气密工作空间(5)，至少一个气密工作空间(5)具有连接到第一电极(2)的第一边界表面(6)和连接到第二电极(3)的第二边界表面(7)，其中当电压被施加于第一电极(2)和第二电极(3)之间时，电场可以在第一边界表面(6)和第二边界表面(7)之间被生成于工作空间(5)中，并且其中第一边界表面(6)和第二边界表面(7)之间的距离小于5000nm。为了以高效的方式建立温度梯度，根据本发明提供第一边界表面(6)具有至少一个场增强装置(特别是尖端(8))，以使得当电压被施加于电极(2、3)时，场增强装置的区域中的电场的场强度大于工作空间(5)中的电场的平均场强度。本发明还涉及一种用于利用具有气密工作空间(5)的设备(1)使用工作空间(5)内部的并且被施加电场的工作气体来建立温度梯度的方法，气密工作空间(5)具有第一边界表面(6)和第二边界表面(7)。

Description

用于建立温度梯度的设备和方法

本发明涉及一种用于建立温度梯度的设备，所述设备包括至少一个气密工作空间，所述至少一个气密工作空间具有连接到第一电极的第一边界表面和连接到第二电极的第二边界表面，其中当电压在工作空间中被施加于第一电极和第二电极之间时，电场可以在第一边界表面和第二边界表面之间被生成，并且其中第一边界表面和第二边界表面之间的距离小于5000nm。

另外，本发明涉及一种用于利用包括气密工作空间的设备借助于位于工作空间中的工作气体来建立温度梯度的方法，所述气密工作空间具有第一边界表面和第二边界表面，电场被施加于所述工作气体。

本发明还涉及一种用于传输电能的方法。

一开始命名的类型的用于建立温度梯度的设备和方法从现有技术已经变得为人所知。文档AT 512 577 A1具体地公开了用于建立温度梯度的方法以及用于该目的的设备，其中工作气体的分子或原子在工作空间中的阳极和阴极之间振荡，其中在与电场反向的移动中，分子在它们到达阳极之前冷却。热能因此被传送到阳极处的分子，随之分子在阴极的方向上被移动，其中它们经由电场吸收到达阴极的路径上的能量，以使得分子在一与阴极接触时就可以对阴极释放能量。

就该方法而言，只有非常少量的能量可以在阳极和阴极之间被传输已经证明是不利的。

这通过本发明来解决。本发明的目的是指定一开始命名的类型的设备，利用所述设备，更多能量可以被传输，或者更大的温度梯度可以被生成。

此外，一开始命名的类型的方法将被指定，利用所述方法，更多能量可以被传输，或者更大的温度梯度可以被生成。

另外，一种用于特别高效地传输电能的方法将被指定。

第一个目的使用一开始命名的类型的设备来达成，在所述设备中，第一边界表面包括至少一个场增强装置(特别是尖端)，以使得当电压被施加于电极时，场增强装置的区域中的电场的场强度大于工作空间中的电场的平均场强度。

在本发明的背景下，认识到如果不仅分子的自然分子运动被利用，而是位于工作空间中的气体的分子被离子化以使得电场中的离子化的分子被电场加速，则改进的能量传输、因此更大的温度梯度的建立可以被实现。工作气体的离子化从而在通常被实施为尖端的场增强装置处发生，在场增强装置处，场强度大于工作空间中的电场的平均场强度，场增强装置通常被实施为布置在包括边界表面的板之间的腔体。

为了建立温度梯度，在场增强装置处离子化的分子因此被作用于电场中的离子化的分子的力朝向第二边界表面加速，在所述第二边界表面处，分子释放能量，随之分子被第二边界表面反射。分子然后在第一边界表面的方向上移动，其中分子在与电场反向的移动期间损耗能量，并且在所述过程中冷却以使得它们可以吸收第一边界表面处的能量，其中第一边界表面冷却。分子随后被电场朝向第二边界表面加速，在第二边界表面处，它们对第二边界表面释放能量，其中第二边界表面被加热。在这些移动中的一个中，分子在统计学上重新进入场增强装置的区域，以使得分子的离子化被保持。

如果例如第一电极相对于第二电极带正电，则由于场增强装置的区域中的场强度高，电子在场增强装置处被从位于场增强装置的区域中的分子移除，以使得带正电的离子(被称为阳离子)从先前不带电的分子形成。该离子化的分子被电场朝向带负电的第二边界表面加速，在所述第二边界表面处，分子可以释放能量，随之它被朝向第一边界表面反射，在第一边界表面处，分子吸收能量。以这种方式，能量可以从第一边界表面被传输到第二边界表面，其中相比于第一边界表面，第二边界表面具有较高的温度或者较温热(warmer)，以使得温度梯度在第二边界表面和第一边界表面之间发展。

如果场增强装置处的电场强度比工作空间中的平均电场强度大至少10倍(优选地100倍，特别是1000倍)，则是有益的。因此，工作气体的分子仅在第一边界表面的一个或多个场增强装置处被离子化，而基本上均匀的电场在工作空间的剩余部分中普遍存在。

场增强装置原则上可以具有利用其、场增强装置的区域中的比工作空间中的电场的平均场强度大的场强度可以被达成的任何期望的形式。通常，场增强装置被实施为至少在端侧为大致锥形，并且具有优选地小于30°的锥角。特别有益的场扩大因此被实现。通常，场增强装置被实施为在其从第一边界表面的平坦区段开始的整个长度上大致为锥形，以便实现有益的离子化。

场增强装置与第二边界表面的距离小于第一边界表面和第二边界表面之间的最大边界表面间隔的90％(优选地小于80％)已经证明是有效的。工作气体的有益的离子化因此被实现。场增强装置因此通常从第一边界表面伸到工作空间中边界表面间隔的至少10％，优选地至少20％。如果场增强装置从第一边界表面伸到工作空间中边界表面间隔的小于90％，则是有益的。边界表面间隔通常小于5000nm，以使得第一边界表面和第二边界表面之间的分子或原子的移动也可以由于自然分子运动而发生。

通常，多个场增强装置被提供在第一边界表面处，通常均匀地分布在第一边界表面上。场增强装置之间的距离于是通常为第一边界表面和第二边界表面之间的边界表面间隔的10％到500％。

优选地提供工作空间被实施为使得当电压被施加于电极之间时，电场在工作空间中被获得，所述电场在工作空间的大于50％以上(优选地工作空间的大于70％以上，特别是工作空间的大于90％以上)基本上是均匀的。工作空间中的有益的分子移动因此被获得。

如果工作空间被实施为使得当电压被施加时、电场在工作空间中被形成，所述电场在与至少一个场增强装置间隔小于1000nm(特别是小于500nm、优选地小于200nm)的区域的外部基本上是均匀的，则小空间中的大量能量的传输以特别简单的方式是可能的。

为了利用在工作空间中同时尽可能均匀的电场来使工作气体离子化，如果场增强装置被实施为尖端，并且在一端处具有小于10nm²(特别是小于5nm²)的面积，则是有益的。场增强装置的这个面积通常是大致平行于第一边界表面布置的。因此，即使利用少数场增强装置，有利的离子化也可以被实现。为了实现第一边界表面和第二边界表面之间的有益的能量传输，工作空间中的较少的尖端是有利的。使用的尖端越多，工作气体的分子可以被更好地离子化。利用对应地实施的场增强装置，合适的能量传输和气体离子化因此同时被实现。

如果第一边界表面和第二边界表面被实施为基本上平坦的，则设备的紧凑的、同时高效的安装空间被实现。通常，第一边界表面(除了从该边界表面伸出的场增强装置之外)被实施为完全平坦的，并且第二边界表面被实施为完全平坦的。

为了能够以有效的方式在边界表面之间传输能量，如果气体被布置在工作空间中，所述气体具有小于5000nm(特别是小于1000nm、优选地大约500nm)的自由路径长度，则是有益的。因此，在边界表面之间的移动期间，工作空间中的分子仅很少地与其他分子碰撞，使得工作空间中的分子之间的能量交换的可能性仅有非常有限的程度，由此能量传送出现在边界表面之间，并且在工作气体的原子或分子之间不会发生，或者仅非常有限程度地发生。

通常，具有低离子化能量的气体(特别是氩、氙、C₆₀、C₆₀F₆₀、碘、SF₆或UF₆)被布置在工作空间中。这种类型的气体已经证明是有效的，因为它们容易离子化，并且具有对于传输能量有益的质量。

通常，设备被实施为使得在尖端处达到以下场强度：确切地说为了使所用的工作气体离子化，所述场强度足以在工作空间中实现最均匀的可能的电场，同时实现气体的离子化。

如果电子气体被布置在工作空间中，则是有益的。例如，如果第一电极相对于第二电极带负电，使得电子在场增强装置处被发射，则这可以被实现。构成电子气体的这些电子然后可以被用来以特别低的阻力传输电能，以使得设备可以被用作超导体。由于场增强装置，即使当单个的电子通过第二边界表面退出工作空间时，电子气体也被保持。当然，电流流动然后在大约90°或者垂直于第一边界表面和第二边界表面之间的正常间隔的方向或平面上发生。

容易离子化的气体(特别是锂、钠、钾、铷和/或铯)被布置在工作空间中，优选地以等离子体状态，已经被证明是有效的。这样的等离子体还可以被用来传输电能、或者以特别低的阻力传导电流，以使得设备可以利用即使在低于100℃的温度(特别是在室温)也可以利用根据本发明的设备得以保持的对应的等离子体而被用作超导体。在这种情况下，电流流动还在横向于边界表面之间的正常间隔的电流流动方向上发生。对于在工作空间中供应对应的等离子体，如果第一电极相对于第二电极带正电，以使得在通常被实施为尖端的场增强装置处，分子(例如，铯分子)可以对场增强装置释放电子以使得铯分子变为带正电并且可用于传导电能，则是有益的。由于场增强装置，因此发生工作空间中布置的分子(特别是铯分子)的正向充电，以使得它们然后可用于传导电流。此外，即使电子通过第二边界表面进入工作空间并且使单个的分子中和，工作空间中的分子或等离子体的正向充电也通过场增强装置而得以保持。等离子体的传导性因此被维持。

为了保持适合于在工作空间中、在横向于边界表面之间的正常间隔的方向上传输电能的等离子体或电子气体，如果场增强装置包括具有小于50nm(优选地小于20nm、特别是大约12nm)的尖端半径的尖端，并且场增强装置的尖端与第一边界表面间隔小于1000nm(特别是大约450nm)，则是特别有益的。施加于工作空间的10伏特的电压然后可以足以供应对应的等离子体，并且施加于工作空间的1伏特的电压可以足以供应对应的电子气体。为了这个目的，工作空间中的中性粒子的分压强可以为例如10^-8巴到10^-5巴。这种情况下的中性粒子是指尚未被离子化的那些分子。工作空间中的总压强可以为例如10^-3巴。

在等离子体被布置在工作空间中或者电子气体被相应地形成的情况下，电导体可以在横向于边界表面之间的正常间隔的方向上被创建，在所述导体中，电导在金属中高大约1万倍。传输损耗因此可以减小10⁵倍。因为等离子体或电子气体的保持对于保持该传导性是必要的，所以传导性可以通过在电极之间施加电压而被容易地启动和停用。因此，由于电子进入和退出场增强装置，泄漏电流分别被第二边界表面抵消，所述泄漏电流否则将导致工作空间的中和或工作空间的分子的中和，使得进一步的传导性将不会存在。根据本发明的设备因此可以在室温被用作可电切换的超导体，利用所述超导体，电能可以以特别低的损耗被传输，如果必要，还在很大的距离上被传输。

为了能够以特别低的能量耗费进行所述方法，如果第二边界表面由电介质(特别是玻璃)形成，则是有利的。因此，第二电极和工作空间之间的电子的扩散被减小或者被阻止。

有利地，第二边界表面仅经由电介质连接到第二电极。以这种方式，通常是平面的且由金属制成的电极之间的电流流动基本上被避免，所述电流流动可以再次使离子化的分子置于不带电的状态。因此，尖端处的分子的离子化只有在电子通过电介质从第二电极扩散到工作空间中时、或者在如果极性反过来、则电子通过电介质从工作空间扩散到第二电极、并且分子再一次被置于不带电的状态时，才是必要的。

为了实现尖端处的电场相对于工作空间中的电场的平均场强度的有利的增强，如果至少一个场增强装置以导电的方式连接到第一电极，则是有利的。因此，尖端的区域中的分子可以容易地吸收电子，或者根据第一边界表面的极性，在第二边界表面中释放电子，以便实现工作气体的简单的离子化。为了这个目的，第一边界表面可以由金属均匀地形成，并且可以经由金属连接到第一电极。第一电极和第二电极通常被实施为平面的且大致平行于第一边界表面和第二边界表面。

根据本发明，另一个目的利用一开始命名的类型的方法来达成，在所述方法中，工作气体的分子在工作空间中、在布置在第一边界表面处的场增强装置处被离子化，随之离子化的分子在被加热的同时被电场移动到第二边界表面，在所述第二边界表面处，分子释放能量，此后，分子在被冷却的同时被移动到第一边界表面，随之分子吸收第一边界表面处的能量。通过在电场中使用离子化的分子或原子，即使第一边界表面具有比第二边界表面低的温度，相对较多的能量也可以在第一边界表面和第二边界表面之间被传送。因此，利用根据本发明的方法，热能可以从较冷的本体被传送到较温热的本体。

当然，术语分子和原子在这种情况下被同义地使用。施加的电场的极性与根据本发明的方法的效果是无关的。不管第一边界表面是充当阳极、还是阴极，不管第二边界表面是充当阴极、还是阳极，当电压被施加于电极之间时，第一边界表面和第二边界表面之间的温度梯度都被生成，其中第二边界表面通常比第一边界表面较温热。

通常，方法基本上是在没有能量输入的情况下执行的。因此，温度梯度的生成在没有能量输入的情况下完全可以人工实现，使得根据本发明的方法可以例如被用来操作制冷机或者如文档AT 514110 A1中描述的从温度梯度获得电能。

根据本发明，另一个目的利用用于传输电能的方法来达成，在所述方法中，电压被施加于包括气密工作空间的设备的工作空间(特别是根据本发明的设备的工作空间)，随之等离子体或电子气体借助于电场被形成在工作空间中，此后，电能被等离子体或者被电子气体沿着一个方向输送，所述气密工作空间具有第一边界表面和第二边界表面，在第一边界表面处布置有场增强装置。

已知表明，利用根据本发明的方法，对应的等离子体或电子气体可以被以特别简单的方式、根据施加于工作空间的电压的极化、形成在工作空间中，利用所述等离子体或电子气体，电能可以被以特别低的损耗的方式输送。

通常，包含锂、钠、钾、铷和/或铯的等离子体在10^-8巴到10^-5巴的压强下、并且在20℃到100℃、在0.1伏特到100伏特(特别是大约10伏特)的电压被施加于边界表面之间的工作空间的情况下被使用，以使得在室温获得超导体。当然，电流流动通过横向于边界表面之间的正常间隔、通常是在大致垂直于边界表面之间的正常间隔对齐的平面上的等离子体或电子气体，以特别低的阻力发生。等离子体或电子气体因此在工作空间中以特别高的传导性形成导电层。

根据本发明的设备被用作电导体(特别是超导体)已经证明是有效的。通常，电流流动从而在大致垂直于第一边界表面和第二边界表面之间的正常间隔的平面上发生。

本发明的另外的特征、益处和效果从下面描述的示例性实施方案得出。由此被引用的附图示出以下：

图1和图2示意图中的穿过根据本发明的设备的截面。

图1在示意图中示出穿过根据本发明的设备1的截面，其中工作空间5是可见的，工作空间5在底侧上以第一边界表面6为边界，在顶侧以第二边界表面7为边界。第一电极2以导电的方式连接到第一边界表面6，第一边界表面6通常由金属组成。

第一边界表面6包括被实施为锥形尖端8的场增强装置，所述场增强装置被布置为使得它们如所示那样均匀地分布在第一边界表面6上，也就是，使得它们通常还垂直于图示说明的截面平面。尖端8具有小于30°的锥角，以便实现有益的场增强和由此的工作气体的有利的离子化。

第二边界表面7经由诸如玻璃的电介质、以电绝缘的方式连接到第二电极3，例如以使得当电压被施加于工作空间5中的第一电极2和第二电极3之间时，电场被生成，所述电场在尖端8的区域中被增强。

在工作空间5中，以工作气体的分子之间的自由路径长度大于表面边界间隔10的这样的稀释的方式布置在工作空间5中的容易离子化的气体(诸如氩气等)被使用，表面边界间隔10被定义为第一边界表面6和第二边界表面7之间的最大距离。在这种情况下，边界表面间隔10小于5000nm，以使得自然分子运动可以被利用，以便在第一边界表面6和第二边界表面7之间传输能量。当然，为了建立大的温度梯度，图1中示意性地图示说明的多个设备1可以被串联连接。这些然后可以经由基板4(优选地硅基板)被连接，以平面方式实施的电极2、3被布置在基板4上。

因此，当电压被施加时，工作气体的分子在尖端8处被离子化，在尖端8处，电场强度可以为例如10⁸V/m，随之这些分子被电场朝向第二边界表面7加速。在朝向第二边界表面7的移动中，分子从电场吸收能量，其结果是它们被加热。当分子一撞击在第二边界表面7上时，分子然后就对第二边界表面7释放能量，由此第二边界表面7被加热。同时，分子从第二边界表面7反弹，并且通过自然分子运动在工作空间5中被移动，其中分子很快或者稍后与第一边界表面6接触。在该接触之前，分子由于与电场反向的移动而损耗能量，使得分子在移动期间冷却，并且当一到达第一边界表面6时，就比它们从第二边界表面7反弹时更冷。因此，在第一边界表面6处，分子也可以从第一边界表面6吸收能量，其中分子被加热。分子然后通过电场与自然分子运动的组合被朝向第二边界表面7移动，在所述第二边界表面7处，分子再一次释放能量。

在第二电极3和第二边界表面7之间，电介质(特别是诸如玻璃的绝缘体9)被布置为使得从第二电极3流到工作空间5中的电流流动可以基本上被避免。经常地，电子通过电介质的扩散不能完全被避免。如果电子从第二电极3扩散到工作空间5中，或者，如果极性被反过来，则电子从工作空间5通过第二边界表面7扩散到第二电极3，这可以使工作气体的分子再一次被置于不带电荷的状态。然而，由于自然分子运动，这种类型的分子也很快或稍后接触尖端8的区域，以使得即使由于电子扩散而放电的分子被离子化，以便保持所述过程。利用所述方法，因此基本上可以在没有外部能量输入的情况下将热能从较冷的第一边界表面6传送到较温热的第二边界表面7。

图2示出根据本发明的设备1，所述设备1被用作超导体。可以看出，导电层11由此被形成在边界表面6、7之间。该导电层11可以由等离子体(特别是包含锂、钠、钾、铷和/或铯的等离子体)在10^-8巴到10^-5巴的分压强下、在20℃到100℃形成，或者由电子气体形成。

如果导电层11由电子气体形成，则第一电极2或第一边界表面6相对于第二边界表面7通常带负电。通过第二边界表面7退出工作空间5的电子的泄漏电流然后被退出场增强装置的电子抵消。场增强装置于是通常包括具有小于50nm(特别是大约1nm到12nm)的尖端半径的尖端8，并且第二边界表面7和第一边界表面6之间的电压则为例如大约1伏特。如果导电层11被实施为电子气体，则工作空间5通常完全被排空，或者在工作空间5中存在真空。

如果导电层11由等离子体形成，则第一电极2或第一边界表面6(由此，场增强装置)相对于第二边界表面7通常带正电。通过第二边界表面7进入工作空间5的电子的泄漏电流然后被进入场增强装置的电子抵消。场增强装置于是通常包括具有小于50nm(特别是大约1nm到12nm)的尖端半径的尖端8，并且第一边界表面6和第二边界表面7之间的电压则为例如大约10伏特。如果导电层11被实施为等离子体，则在工作空间5中通常存在大约10^-3巴的总压强和10^-8巴到10^-5巴的中性粒子的分压强。

在图2所示的实施方案中，电功率的传输沿着导电层11发生，导电层11大致在大致垂直于第一边界表面6和第二边界表面7之间的正常间隔、例如在图2所示的电流流动方向12上对齐的平面上延展。由根据本发明的设备1形成的超导体然后可以沿着导电层11被实施为任何期望的长度，并且同时具有垂直于图1和图2所示的图像平面的小的延伸部分，以使得长且薄的导体可以被形成。这种类型的超导体可以通过在边界表面6、7之间施加电压而被容易地启动和停用，在大约20℃的室温已经表现出超传导性质，并且既可以被用于传输大的负载，而且又可以被用于传输小的负载，例如，在高电压工程中以及在微电子学中。由于启动和停用传导性的能力，设备1于是还可以在没有可机械移动的部件的情况下被实施为电路断路器。

当然，附图将被理解为示意图。因此，第一边界表面6也可以由与第一电极2相同的材料制成，或者可以与第一电极2合并。因此，尖端8也可以由与第一电极2相同的材料制成。导电层11可以被实施为如图示的薄层，但是它也可以一直延伸到第二边界表面7和/或延伸到第一边界表面6的附近。

利用根据本发明的设备1，人工温度梯度的生成以特别节能的方式、在小空间中是可能的。与来自现有技术的方法相比，显著更大量的能量从而可以被传输，并且更大的温度梯度可以被生成。

Claims (33)

1.一种用于建立温度梯度的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)具有至少一个气密工作空间(5)，所述工作空间(5)具有连接到第一电极(2)的第一边界层(6)和连接到第二电极(3)的第二边界层(7)，气体被布置在所述工作空间(5)中，其中当电压在所述工作空间(5)中被施加于所述第一电极(2)和所述第二电极(3)之间时，电场可以在所述第一边界表面(6)和所述第二边界表面(7)之间被生成，并且其中所述第一边界表面(6)和所述第二边界表面(7)之间的距离小于5000nm，所述第一边界表面(6)包括至少一个场增强装置，以使得如果电压被施加于所述电极(2、3)，则所述场增强装置的区域中的电场的场强度大于所述工作空间(5)中的电场的平均场强度。

2.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述场增强装置处的电场强度比所述工作空间(5)中的平均电场强度大至少10倍。

3.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述场增强装置被实施为至少在端侧为大致锥形，并且具有小于30°的锥角。

4.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述场增强装置与所述第二边界表面(7)的距离小于所述第一边界表面(6)和所述第二边界表面(7)之间的最大边界表面间隔(10)的90％。

5.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述工作空间(5)被实施为使得当电压被施加于所述电极(2、3)之间时，电场在所述工作空间(5)中被获得，所述电场在所述工作空间(5)的大于50％以上是均匀的。

6.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述工作空间(5)被实施为使得当电压被施加时，电场在所述工作空间(5)中被形成，所述电场在与所述至少一个场增强装置间隔小于1000nm的区域的外部是均匀的。

7.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述场增强装置被实施为尖端(8)，并且在一端处具有小于10nm²的面积。

8.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述第一边界表面(6)和所述第二边界表面(7)被实施为平坦的。

9.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述气体具有小于5000nm的自由路径长度。

10.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述气体是具有低离子化能量的气体。

11.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述气体是电子气体。

12.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述气体是包含锂、钠、钾、铷和/或铯的等离子体。

13.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述第二边界表面(7)由电介质形成。

14.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述第二边界表面(7)仅经由电介质连接到所述第二电极(3)。

15.如权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，所述尖端(8)以导电的方式连接到所述第一电极(2)。

16.如权利要求2所述的设备(1)，所述场增强装置处的所述电场强度比所述工作空间(5)中的所述平均电场强度大至少100倍。

17.如权利要求2所述的设备(1)，所述场增强装置处的所述电场强度比所述工作空间(5)中的所述平均电场强度大至少1000倍。

18.如权利要求4所述的设备(1)，所述场增强装置与所述第二边界表面(7)的距离小于所述第一边界表面(6)和所述第二边界表面(7)之间的最大边界表面间隔(10)的80％。

19.如权利要求5所述的设备(1)，所述电场在所述工作空间(5)的大于70％以上是均匀的。

20.如权利要求5所述的设备(1)，所述电场在所述工作空间(5)的大于90％以上是均匀的。

21.如权利要求6所述的设备(1)，所述电场在与所述至少一个场增强装置间隔小于500nm的区域的外部是均匀的。

22.如权利要求6所述的设备(1)，所述电场在与所述至少一个场增强装置间隔小于200nm的区域的外部是均匀的。

23.如权利要求7所述的设备(1)，所述场增强装置被实施为尖端(8)，并且在一端处具有小于5nm²的面积。

24.如权利要求9所述的设备(1)，所述气体具有小于1000nm的自由路径长度。

25.如权利要求9所述的设备(1)，所述气体具有大约500nm的自由路径长度。

26.如权利要求10所述的设备(1)，所述低离子化能量的气体是氩、氙、C₆₀、C₆₀F₆₀、碘、SF₆或UF₆。

27.如权利要求13所述的设备(1)，所述第二边界表面(7)由玻璃形成。

28.一种用于利用根据权利要求1至27之一所述的设备(1)借助于位于所述工作空间(5)中的工作气体来建立温度梯度的方法，所述工作空间(5)具有第一边界表面(6)和第二边界表面(7)，电场被施加于所述工作气体，其特征在于，所述工作气体的分子在所述工作空间(5)中、在布置在所述第一边界表面(6)处的场增强装置处被离子化，随之离子化的分子在被加热的同时被所述电场移动到所述第二边界表面(7)，在所述第二边界表面(7)处，所述分子释放能量，此后，所述分子在被冷却的同时被移动到所述第一边界表面(6)，随之所述分子吸收所述第一边界表面(6)处的能量。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述方法是在没有能量输入的情况下执行的。

30.一种用于传输电能的方法，其特征在于，电压被施加于如权利要求1至27之一所述的设备的工作空间(5)，所述设备(1)包括气密工作空间(5)，所述工作空间(5)具有第一边界表面(6)和第二边界表面(7)，在所述第一边界表面(6)处布置有场增强装置，随之等离子体或电子气体借助于电场被形成在所述工作空间(5)中，此后，电能通过所述等离子体或者通过所述电子气体被输送。

31.如权利要求1至27之一所述的设备(1)用作电导体的应用。

32.如权利要求31所述的应用，其特征在于，电流流动出现在大致垂直于所述第一边界表面(6)和所述第二边界表面(7)之间的正常间隔的平面上。

33.如权利要求31所述的应用，其中所述电导体是超导体。

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