JP2017175155A - Electrical device, mechanical device, computer device, and/or other device formed of extremely low resistance material - Google Patents

Electrical device, mechanical device, computer device, and/or other device formed of extremely low resistance material Download PDF

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ダグラス, ジェイ. ギルバート,
J Gilbert Douglas
ダグラス, ジェイ. ギルバート,
エフゲニー, ユージン シテイン,
Eugene Shteyn Yevgeniy
エフゲニー, ユージン シテイン,
マイケル, ジェイ. スミス,
J Smith Michael
マイケル, ジェイ. スミス,
ジョエル, パトリック ハンナ,
Patrick Hanna Joel
ジョエル, パトリック ハンナ,
ポール グリーンランド,
Greenland Paul
ポール グリーンランド,
ブライアン コッパ,
J Coppa Brian
ブライアン コッパ,
フォレスト ノース,
J North Forrest
フォレスト ノース,
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide electrical devices, mechanical devices, computer devices, and/or other devices, which are formed of extremely low resistance materials.SOLUTION: A Josephson junction includes a first ELR conductor including a modified ELR material, a second ELR conductor including the modified ELR material, and a barrier material disposed between the first ELR conductor and the second ELR conductor. The modified ELR material includes a first layer of an ELR material and a second layer of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer. The modified ELR material has improved operating characteristics over those of the ELR material alone.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

関連出願に対する相互参照
本出願は、"非常に低い抵抗のナノワイヤ"と題する米国仮特許出願第61/469,283号、第
61/469,567号、第61/469,571号、第61/469,573号、第61/469,576号、"非常に低い抵抗材
料で形成されたインダクタ"と題する米国仮特許出願第61/469,293号、第61/469,580号、
第61/469,584号、第61/469,585号、第61/469,586号、第61/469,589号、第61/469,590号、
第61/469,592号、"非常に低い抵抗材料で形成されたコンデンサ"と題する米国仮特許出願
第61/469,313号、第61/469,591号、第61/469,595号、第61/469,600号、第61/469,602号、
第61/469,605号、第61/469,609号、第61/469,613号、第61/469,618号、第61/469,652号、
"非常に低い抵抗材料で形成されたトランジスタ"と題する米国仮特許出願第61/469,313号
、第61/469,622号、第61/469,627号、第61/469,630号、第61/469,632号、第61/469,635号
、第61/469,640号、第61/469,645号、"非常に低い抵抗材料で形成され回転機"と題する米
国仮特許出願第61/469,318号、第61/469,599号、第61/469,604号、第61/469,608号、第61
/469,612号、第61/469,617号、第61/469,619号、第61/469,624号、第61/469,628号、"非
常に低い抵抗材料で形成されたベアリングアセンブリ"と題する米国仮特許出願第61/469,
324号、第61/469,637号、第61/469,641号、第61/469,644号、"非常に低い抵抗材料で形成
された変圧器"と題する米国仮特許出願第61/469,331号、第61/469,650号、"非常に低い抵
抗材料で形成された動力伝達部品"と題する米国仮特許出願第61/469,335号、第61/469,65
6号、第61/469,658号、第61/469,659号、第61/469,662号、"非常に低い抵抗材料で形成さ
れたフォルト電流リミッタ"と題する米国仮特許出願、第61/469,342号、第61/469,667号
、第61/469,684号、第61/469,769号、"非常に低い抵抗材料を使用するMRI部品および装置
"と;題する米国仮特許出願第61/469,358号、第61/469,603号、第61/469,606号、第61/469
,610号、第61/469,615号、第61/469,621号、第61/469,625号、第61/469,633号、第61/469
,639号、第61/469,642号、第61/469,653号、第61/469,657号、第61/469,665号、第61/469
,668号、"非常に低い抵抗のジョセフソン接合"と題する米国仮特許出願第61/469,361号、
第61/469,623号、第61/469,634号、第61/469,643号、第61/469,648号、"非常に低い抵抗
の量子干渉デバイス"と題する米国仮特許出願第61/469,363号、第61/469,655号、第61/46
9,660号、第61/469,666号、第61/469,671号、第61/469,675号、第61/469,678号、第61/46
9,685号、第61/469,691号、"非常に低い抵抗材料で形成されたアンテナ"と題する米国仮
特許出願第61/469,367号、第61/469,697号、第61/469,700号、第61/469,703号、第61/469
,704号、第61/469,710号、"非常に低い抵抗材料で形成されたフィルタ"と題する米国仮特
許出願第61/469,371号、第61/469,717号、第61/469,721号、第61/469,727号、第61/469,7
31号、第61/469,735号、第61/469,740号、第61/469,756号、"非常に低い抵抗材料で形成
されたセンサー"と題する米国仮特許出願第61/469,398号、第61/469,654号、第61/469,67
3号、第61/469,683号、第61/469,687号、第61/469,692号、第61/469,711号、第61/469,71
6号、第61/469,723号、第61/469,638号、第61/469,646号、第61/469,728号、第61/469,73
7号、第61/469,743号、第61/469,745号、第61/469,751号、第61/469,754号、第61/469,76
1号、第61/469,766号、第61/469,770号、第61/469,772号、第61/469,774、第61/469,775
号、"非常に低い抵抗材料で形成されたアクチュエータ"と題する米国仮特許出願第61/469
,401号、第61/469,672号、第61/469,674号、第61/469,676号、第61/469,681号、"非常に
低い抵抗材料で形成されたアクチュエータ"と題する米国仮特許出願第61/469,401号、第6
1/469,672号、第61/469,674号、第61/469,676号、第61/469,681号、"パッケージシステム
(SIP)に応用するための非常に低い抵抗のインターコネクト(ELRI)"と題する米国仮特
許出願第61/469,392号,第61/469,707号、第61/469,709号、第61/469,712号、"半導体ICの
回路にMEMSを接続する非常に低い抵抗インターコネクト(ELRI)"と題する米国仮特許出
願第61/469,424号、第61/469,714号、第61/469,718号、第61/469,720号、第61/469,724号
、第61/469,726号、第61/469,730号、"半導体集積回路のRF回路のための非常に低い抵抗
のインターコネクト(ELRI)"と題する米国仮特許出願第61/469,732号、第61/469,736号
、第61/469,739号、"非常に低い抵抗材料で形成された集積回路デバイス"と題する米国仮
特許出願第61/469,554号、第61/469,742号、第61/469,744号、第61/469,747号、第61/469
,749号,第61/469,750号、"非常に低い抵抗材料で形成されたエネルギー貯蔵装置"と題す
る米国特許出願第61/469,560号、第61/469,753号、第61/469,755号、第61/469,757号,第6
1/469,758号、第61/469,759号、第61/469,760、第61/469,762号、第61/469,763号及び"非
常に低い抵抗の組成物およびその生成方法"と題する米国特許出願第13/076,18号に対する
優先権を主張する。上記に記載の各出願は、2011年3月30日に出願され、各出願のそれぞ
れは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Cross-reference to related applications This application is related to US Provisional Patent Application No. 61 / 469,283, entitled “Very Low Resistance Nanowires”.
61 / 469,567, 61 / 469,571, 61 / 469,573, 61 / 469,576, US Provisional Patent Applications 61 / 469,293, 61/469, entitled “Inductors Made of Very Low Resistance Material” 469,580,
61 / 469,584, 61 / 469,585, 61 / 469,586, 61 / 469,589, 61 / 469,590,
61 / 469,592, US Provisional Patent Applications 61 / 469,313, 61 / 469,591, 61 / 469,595, 61 / 469,600, 61, entitled “Capacitors Formed with Very Low Resistance Material” / 469,602,
61 / 469,605, 61 / 469,609, 61 / 469,613, 61 / 469,618, 61 / 469,652,
US Provisional Patent Applications Nos. 61 / 469,313, 61 / 469,622, 61 / 469,627, 61 / 469,630, 61 / 469,632, 61, entitled “Transistors Made of Very Low Resistance Materials” No./469,635, 61 / 469,640, 61 / 469,645, U.S. Provisional Patent Applications 61 / 469,318, 61 / 469,599, 61 / 469,604, entitled “Rotating Machines Made of Very Low Resistance Material” No. 61 / 469,608, No. 61
No./469,612, 61 / 469,617, 61 / 469,619, 61 / 469,624, 61 / 469,628, US Provisional Patent Application No. 61 / entitled “Bearing Assembly Formed from Very Low Resistance Material” 469,
No. 324, 61 / 469,637, 61 / 469,641, 61 / 469,644, U.S. Provisional Patent Applications 61 / 469,331, 61 / 469,650 entitled "Transformers Formed with Very Low Resistance Material" No. 61, US Provisional Patent Applications Nos. 61 / 469,335 and 61 / 469,65 entitled “Power Transmission Parts Formed of Very Low Resistance Material”
No. 6, 61 / 469,658, 61 / 469,659, 61 / 469,662, US provisional patent application entitled “Fault Current Limiter Formed with Very Low Resistance Material”, 61 / 469,342, 61 / 469,667, 61 / 469,684, 61 / 469,769, "MRI parts and equipment using very low resistance materials
US Provisional Patent Applications 61 / 469,358, 61 / 469,603, 61 / 469,606, 61/469
610, 61 / 469,615, 61 / 469,621, 61 / 469,625, 61 / 469,633, 61/469
, 639, 61 / 469,642, 61 / 469,653, 61 / 469,657, 61 / 469,665, 61/469
No. 668, US Provisional Patent Application No. 61 / 469,361 entitled "Very Low Resistance Josephson Junction",
61 / 469,623, 61 / 469,634, 61 / 469,643, 61 / 469,648, U.S. Provisional Patent Applications 61 / 469,363 and 61 / 469,655 entitled "Very Low Resistance Quantum Interference Devices" No. 61/46
9,660, 61 / 469,666, 61 / 469,671, 61 / 469,675, 61 / 469,678, 61/46
No. 9,685, 61 / 469,691, U.S. provisional patent applications 61 / 469,367, 61 / 469,697, 61 / 469,700, 61 / 469,703 entitled "Antennas made of very low resistance material" , 61/469
, 704, 61 / 469,710, U.S. Provisional Patent Applications 61 / 469,371, 61 / 469,717, 61 / 469,721, 61 / 469,727, entitled “Filters Made of Very Low Resistance Materials” No. 61 / 469,7
No. 31, 61 / 469,735, 61 / 469,740, 61 / 469,756, US Provisional Patent Applications 61 / 469,398, 61 / 469,654 entitled “Sensors Made of Very Low Resistance Materials” , 61 / 469,67
3, 61 / 469,683, 61 / 469,687, 61 / 469,692, 61 / 469,711, 61 / 469,71
6, 61 / 469,723, 61 / 469,638, 61 / 469,646, 61 / 469,728, 61 / 469,73
7, 61 / 469,743, 61 / 469,745, 61 / 469,751, 61 / 469,754, 61 / 469,76
1, 61 / 469,766, 61 / 469,770, 61 / 469,772, 61 / 469,774, 61 / 469,775
No. 61/469, US Provisional Patent Application No. 61/469 entitled “Actuators Made of Very Low Resistance Materials”
, 401, 61 / 469,672, 61 / 469,674, 61 / 469,676, 61 / 469,681, US Provisional Patent Application No. 61 / 469,401 entitled "Actuators Made of Very Low Resistance Material" No. 6
1 / 469,672, 61 / 469,674, 61 / 469,676, 61 / 469,681, US Provisional Patent Applications entitled "Very Low Resistance Interconnect (ELRI) for Package System (SIP) Applications" 61 / 469,392, 61 / 469,707, 61 / 469,709, 61 / 469,712, US provisional patent application entitled "Very Low Resistance Interconnect (ELRI) for Connecting MEMS to Semiconductor IC Circuits" 61 / 469,424, 61 / 469,714, 61 / 469,718, 61 / 469,720, 61 / 469,724, 61 / 469,726, 61 / 469,730, "For RF circuits in semiconductor integrated circuits US Provisional Patent Applications Nos. 61 / 469,732, 61 / 469,736, 61 / 469,739 entitled "Very Low Resistance Interconnect (ELRI)" and "Integrated Circuit Devices Formed with Very Low Resistance Materials" U.S. provisional patent applications 61 / 469,554, 61 / 469,742, 61 / 469,744, 61 / 469,747, 61/469
No. 6,749, No. 61 / 469,750, U.S. Patent Application Nos. 61 / 469,560, 61 / 469,753, 61 / 469,755, 61/469, entitled “Energy Storage Devices Formed with Very Low Resistance Materials”. No.469,757, No.6
1 / 469,758, 61 / 469,759, 61 / 469,760, 61 / 469,762, 61 / 469,763 and U.S. Patent Application Nos. 13/076 entitled "Very Low Resistance Composition and Method for Producing the Same" , Claim priority to No. 18. Each of the applications described above is filed on March 30, 2011, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる2012年1月6日に出願された"
非常に低い抵抗を示す組成物などの層状組成物"と題する米国仮特許出願第61/583,855号
に対して優先権を主張する。
This application was filed on January 6, 2012, the entirety of which is incorporated herein by reference.
Claims priority to US Provisional Patent Application No. 61 / 583,855 entitled "Layered Compositions such as Compositions Showing Very Low Resistance".

従来の超伝導エレメントを使用して動作する、電気的デバイス、機械的デバイス、コン
ピュータデバイス、および/または他のデバイスは、超伝導状態における超伝導エレメン
トを維持するために高価な冷却システムに依存するなどの様々な欠点に苦しんでいる。例
えば、従来の超電導コンデンサは、電流を最小抵抗またはゼロ抵抗で輸送する能力を有す
る、さまざまな成分の高温超伝導(HTS)材料を利用している。しかしながら、HTS材料は
、非常に低い動作温度(例えば、120K未満の温度)を必要とし、通常は、液体窒素ベース
の冷却システムなどの高価なシステムを使用して、そのような動作温度までコンポーネン
トを冷却することにより実現される。このような冷却システムは、実施コストを増大させ
、広範な商用使用および民生用使用、および/または、これらの材料を用いるコンデンサ
への適用を妨げる。現在のHTSベースのデバイスでは、これらの問題および他の問題が存
在する。
Electrical devices, mechanical devices, computer devices, and / or other devices that operate using conventional superconducting elements rely on expensive cooling systems to maintain the superconducting element in the superconducting state Suffers from various shortcomings. For example, conventional superconducting capacitors utilize various components of high temperature superconducting (HTS) materials that have the ability to transport current with minimal or zero resistance. However, HTS materials require very low operating temperatures (eg, temperatures below 120K) and typically use expensive systems such as liquid nitrogen based cooling systems to bring components to such operating temperatures. Realized by cooling. Such cooling systems increase the cost of implementation and prevent widespread commercial and consumer use and / or application to capacitors using these materials. These and other problems exist with current HTS-based devices.

第1の視点から見た例示のELR材料の結晶構造を示す図である。It is a figure which shows the crystal structure of the example ELR material seen from the 1st viewpoint. 第2の視点から見た例示のELR材料の結晶構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a crystal structure of an exemplary ELR material viewed from a second viewpoint. 第2の視点から見た例示のELR材料の結晶構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a crystal structure of an exemplary ELR material viewed from a second viewpoint. 例示のELR材料の単一ユニットセルを示す図である。FIG. 5 shows an exemplary ELR material single unit cell. 第2の視点から見た例示のELR材料の結晶構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a crystal structure of an exemplary ELR material viewed from a second viewpoint. 第2の視点から見た例示のELR材料の結晶構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a crystal structure of an exemplary ELR material viewed from a second viewpoint. 第2の視点から見た例示のELR材料の結晶構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a crystal structure of an exemplary ELR material viewed from a second viewpoint. 第2の視点から見た例示のELR材料の結晶構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a crystal structure of an exemplary ELR material viewed from a second viewpoint. 第2の視点から見た例示のELR材料の結晶構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a crystal structure of an exemplary ELR material viewed from a second viewpoint. 第2視点から見た本発明の様々な実施例に係るELR材料の変更された結晶構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a modified crystal structure of an ELR material according to various examples of the present invention viewed from a second viewpoint. 第1の視点から見た本発明の様々な実施例に係るELR材料の変更された結晶構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a modified crystal structure of an ELR material according to various embodiments of the present invention viewed from a first viewpoint. 第3の視点から見た例示のELR材料の結晶構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a crystal structure of an exemplary ELR material viewed from a third viewpoint. 本発明の様々な実施例を記述するために有用な基準フレームを示す図である。FIG. 6 illustrates a reference frame useful for describing various embodiments of the present invention. , , , , , , 変更されたELR材料の様々な動作特性を示す試験結果を示す図である。FIG. 6 shows test results showing various operating characteristics of the modified ELR material. 変更する材料としてクロムをELR材料としてYBCOを使用する、変更されたELR材料の試験結果を示す図である。FIG. 6 shows the test results of a modified ELR material using chromium as the material to be modified and YBCO as the ELR material. 変更する材料としてバナジウムとELR材料としてYBCOを使用する、変更されたELR材料の試験結果を示す図である。FIG. 6 shows the test results of a modified ELR material using vanadium as the material to be modified and YBCO as the ELR material. 変更する材料としてビスマスとELR材料としてYBCOを使用する、変更されたELR材料の試験結果を示す図である。FIG. 6 shows the test results of a modified ELR material using bismuth as the material to be modified and YBCO as the ELR material. 変更する材料として銅とELR材料としてYBCOを使用する、変更されたELR材料料の試験結果を示す図である。FIG. 6 shows the test results of a modified ELR material charge using copper as the material to be modified and YBCO as the ELR material. 変更する材料としてコバルトとELR材料としてYBCOを使用する、変更されたELR材料の試験結果を示す図である。FIG. 6 shows the test results of a modified ELR material using cobalt as the material to be modified and YBCO as the ELR material. 変更する材料としてチタンとELR材料としてYBCOを使用する、変更されたELR材料の試験結果を示す図である。FIG. 6 shows the test results of a modified ELR material using titanium as the material to be modified and YBCO as the ELR material. , 変更材料としてクロムとELR材料としてYBCOを使用する、変更されたELR材料の試験結果を示す図である。FIG. 6 shows the test results of a modified ELR material using chromium as the modified material and YBCO as the ELR material. 本発明の様々な実施例に係る電荷を伝播するために有用なELR材料と変更されたELR材料の構成を示す図である。FIG. 4 shows a configuration of ELR materials useful for modifying charge and modified ELR materials according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係る例示の表面が変更されたELR材料の結晶構造の複数の層を示す図である。FIG. 4 illustrates multiple layers of an ELR material crystal structure with an exemplary surface modification according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係るELR材料のc-膜を示す図である。FIG. 4 shows c-films of ELR materials according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係るELR材料の適切な表面を有するc-膜を示す図である。FIG. 3 shows a c-film having a suitable surface of ELR material according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係るELR材料の適切な表面を有するc-膜を示す図である。FIG. 3 shows a c-film having a suitable surface of ELR material according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係るELR材料の適切な表面上に積層された変更する材料を示す図である。FIG. 4 shows a modifying material laminated on a suitable surface of an ELR material according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係るELR材料の適切な表面上に積層された変更材料を示す図である。FIG. 4 shows a modified material laminated on a suitable surface of an ELR material according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係るELR材料の適切な表面を含む、エッチングされた表面を有するc-膜を示す図である。FIG. 3 shows a c-film having an etched surface, including a suitable surface of ELR material, according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係るELR材料の適切な表面を有するc-膜のエッチングされた表面上に積層された変更材料を示す図である。FIG. 6 shows a modified material laminated on an etched surface of a c-film having a suitable surface of ELR material according to various embodiments of the present invention. オプション基板を含み、本発明の様々な実施例に係るELR材料の適切な表面を有するa-b膜を示す図である。FIG. 6 shows an ab film including an optional substrate and having a suitable surface of ELR material according to various embodiments of the invention. 本発明の様々な実施例に係るa-b膜のELR材料の適切な表面上に積層された変更する材料を示す図である。FIG. 4 illustrates a modifying material laminated on a suitable surface of an ab film ELR material according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係るELR材料、変更する材料、バッファ層または絶縁層、および/または基板の層の様々な例示の配置を示す図である。FIG. 4 shows various exemplary arrangements of ELR materials, modifying materials, buffer or insulating layers, and / or substrate layers according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係る変更されたELR材料を形成するためのプロセスを示す図である。FIG. 4 illustrates a process for forming a modified ELR material according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に基づいて実行することができる付加的な処理の一例を示す図である。FIG. 6 illustrates an example of additional processing that can be performed in accordance with various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係る変更されたELR材料を形成するためのプロセスを示す図である。FIG. 4 illustrates a process for forming a modified ELR material according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係る非常に低い抵抗材料と1つの変更する成分とを含む組成物のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a composition comprising a very low resistance material and one modifying component in accordance with various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係る非常に低い抵抗材料と2つまたはそれ以上の変更する成分とを含む組成物のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a composition that includes a very low resistance material and two or more modifying components according to various embodiments of the invention. 本発明の様々な実施例に係る異なる非常に低い抵抗材料の層を含む組成物のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a composition comprising layers of different very low resistance materials according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係る同じ非常に低い抵抗材料で異なる形態の層を含む組成物のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a composition comprising differently shaped layers of the same very low resistance material according to various embodiments of the present invention. 本発明の様々な実施例に係る非常に低い抵抗材料の複数の層を含む組成物のブロック図である。1 is a block diagram of a composition comprising multiple layers of very low resistance materials according to various embodiments of the invention. FIG. 本発明の様々な実施例に係る非常に低い抵抗材料の複数の層を含む例示の組成物のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an exemplary composition that includes multiple layers of very low resistance materials according to various embodiments of the present invention. , , , , , , , , 、図6-Zに示す例示の組成物の種々の動作特性を示す試験結果を含む図である。FIG. 6 includes test results showing various operating characteristics of the exemplary composition shown in FIG. 6-Z. , , , , , , , , , , ELR材料を使用してナノワイヤを形成する図である。FIG. 2 is a diagram of forming nanowires using ELR material. , , , , , , , , , ELR材料を使用してジョセフソン接合(JJS)を形成する図である。It is a figure which forms a Josephson junction (JJS) using ELR material. , , , , , , , , , , , , 図47-A〜図53-Aは、ELR材料を使用してスクイドを形成する図である。FIGS. 47-A to 53-A are diagrams for forming a squid using ELR material. , , , , , , , ELR材料を使用して医療機器を形成する図である。It is a figure which forms a medical device using ELR material. , , , , , , , , , , ELR材料を使用してコンデンサを形成する図である。It is a figure which forms a capacitor | condenser using ELR material. , , , , , , , , ELR材料を使用してインダクタを形成を示す図である。FIG. 6 illustrates forming an inductor using ELR material. , , , , , , , ELR材料を使用してトランジスタを形成する図である。It is a figure which forms a transistor using ELR material. , , , , , , , , ELR材料を使用して集積回路デバイスを形成する図である。FIG. 2 is a diagram of forming an integrated circuit device using ELR material. , , , , , , , , ELR材料を使用して集積回路とMEMSデバイスを形成する図である。FIG. 2 is a diagram of forming an integrated circuit and a MEMS device using ELR material. , , , , ELR材料を使用して集積回路のRFデバイスを形成する図である。FIG. 2 is a diagram of forming an integrated circuit RF device using ELR material. , , , , , , , , ELR材料を使用して集積回路のルーティングコンポーネントとデバイスを形成する図である。FIG. 5 illustrates the use of ELR material to form integrated circuit routing components and devices. , , , , , ELR材料を使用して集積回路のSIPデバイスを形成する図である。FIG. 2 is a diagram of forming an integrated circuit SIP device using ELR material. , , , , , , , , , , , , ELR材料を使用して回転機器を形成する図である。It is a figure which forms a rotating apparatus using ELR material. , , , , , , , , ELR材料を使用してベアリングを形成する図である。It is a figure which forms a bearing using ELR material. , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ELR材料を使用してセンサを形成する図である。FIG. 6 is a diagram of forming a sensor using ELR material. , , , , , , , , , , , , , , , , , ELR材料を使用してアクチュエータを形成する図である。It is a figure which forms an actuator using ELR material. , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ELR材料を使用してフィルタを形成する図である。FIG. 6 is a diagram of forming a filter using ELR material. , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ELR材料を使用してアンテナを形成する図である。It is a figure which forms an antenna using ELR material. , , , , , , , ELR材料を使用してエネルギー貯蔵装置を形成する図である。FIG. 2 is a diagram of forming an energy storage device using ELR material. , , , , , , , , , , , , , , , , ELR材料を使用して限流器を形成する図である。FIG. 6 is a diagram of forming a current limiting device using ELR material. , , , , , , , , , , , , , , , ELR材料を使用して変圧器を形成する図である。FIG. 6 is a diagram of forming a transformer using ELR material. , , , , , ELR材料を使用して輸送ラインを形成する図である。FIG. 4 is a diagram of forming a transport line using ELR material.

変更された、開口された、積層された、および/または、それ以外の、新しい非常に低
い抵抗(ELR)材料で形成された1つまたは複数のコンポーネントを含む、電気的デバイス
、機械的デバイス、コンピュータデバイス、および/または他のデバイス、コンポーネン
ト、システム、および/または、装置が記載される。ELR材料は、通常は現在の高温超伝導
体(HTS)に関連付けられる温度よりも高い温度での電流に対する非常に低い抵抗を提供
し、とりわけ、高温度におけるデバイスの動作特性を向上させる。
Electrical devices, mechanical devices, including one or more components that have been modified, opened, laminated, and / or otherwise formed of new very low resistance (ELR) materials, Computer devices and / or other devices, components, systems, and / or apparatus are described. ELR materials provide a very low resistance to current at temperatures higher than those normally associated with current high temperature superconductors (HTS), and improve, among other things, the operating characteristics of devices at high temperatures.

いくつかの例では、ELR材料は、材料の種類、ELR材料の応用、ELR材料を用いるコンポ
ーネントの大きさ、ELR材料を用いるデバイスまたは装置の動作要件に基づいて製造され
る。このように、デバイスの設計及び製造の間に、ELR材料のベース層として用いられる
材料、および/または、ELR材料の1種又はそれ以上の変更する層として用いられる材料は
、様々な考慮事項、所望の動作特性、および/または所望の製造特性に基づいて選択する
ことができる。
In some examples, the ELR material is manufactured based on the type of material, the application of the ELR material, the size of the component using the ELR material, and the operating requirements of the device or apparatus using the ELR material. Thus, during device design and manufacture, the material used as the base layer of ELR material and / or the material used as one or more modifying layers of ELR material has various considerations, Selection can be based on desired operating characteristics and / or desired manufacturing characteristics.

本明細書には、ELRコンポーネントを用いてもよい様々なデバイス、応用、および/また
はシステムが記載される。これらのデバイス、応用、および/またはシステムは、本出願
の1〜18章でより詳細に説明されるであろう。
Described herein are various devices, applications, and / or systems that may use ELR components. These devices, applications, and / or systems will be described in more detail in chapters 1-18 of this application.

本技術は、様々な実施例および/または実施例に関連して記載されるであろう。以下の
説明は、本システムの実施例の完全な理解のために、及び本システムの実施例の可能な記
載のために、特定の詳細な説明を提供する。しかしながら、当業者であれば、本システム
はこれらの詳細な説明がなくても実施することができることを理解するであろう。他の例
では、周知の構造および機能は、不必要に本システムの実施例の記載を不明瞭にすること
を避けるために、詳細には記載されていない。
The technology will be described in connection with various embodiments and / or examples. The following description provides specific details for a thorough understanding of embodiments of the system and for a possible description of embodiments of the system. However, one of ordinary skill in the art will appreciate that the present system can be implemented without these detailed descriptions. In other instances, well-known structures and functions have not been described in detail in order to avoid unnecessarily obscuring the description of the embodiments of the system.

以下に示す説明で使用する用語は、それが本システムの特定の実施例における詳細な説
明で使用されているにもかかわらず、その最も広い合理的な方法で解釈されることを意図
している。特定の用語は、以下で強調されるかもしれない。しかしながら、限定された方
法で解釈されることを意図する用語は、本詳細な説明の項で明白かつ特別に定義される。
The terminology used in the description below is intended to be interpreted in its broadest reasonable manner, even though it is used in the detailed description of a particular embodiment of the system. . Certain terms may be highlighted below. However, terms intended to be construed in a limited manner are clearly and specifically defined in the Detailed Description section.

本発明の様々な特徴、利点、および実施例は、以下の詳細な説明、図面、および特許請
求の範囲に記載されており、以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲の検討から
明らかになるであろう。詳細な説明および図面は例示であり、特許請求の範囲に記載され
る本発明の範囲を限定することなく、さらなる説明を提供することを意図することを理解
すべきである。
Various features, advantages, and embodiments of the invention are described in the following detailed description, drawings, and claims, and are apparent from a review of the following detailed description, drawings, and claims. It will be. It should be understood that the detailed description and drawings are exemplary and are intended to provide further explanation without limiting the scope of the invention described in the claims.

本説明のために、非常に低い抵抗("ELR")材料は、HTS材料、完全に導電する材料(例
えば、完全導体)、および非常に低い抵抗を有する他の導電性材料を含む超伝導材料を含
み得るが、これだけに限定されるものではない。本明細書に記載されるように、これらの
ELR材料は、変更されたELR材料、開口されたELR材料および/または新しいELR材料、ELR膜
及び/又は他のELR成分材料(例えば、ナノワイヤ、ワイヤ、テープなど)を形成するため
に使用することができるものとして記載される。これらのELR材料は、電子に対して非常
に低い抵抗を示す、及び/又は、150K以上の温度などの高温で、環境圧力または標準圧力
で、極めて高い電子のコンダクタンスを示す。本章では、とりわけ、本ELR材料の構造と
動作特性を説明する。
For purposes of this description, a very low resistance ("ELR") material is a superconducting material that includes HTS materials, fully conductive materials (eg, full conductors), and other conductive materials that have very low resistance. However, it is not limited to this. As described herein, these
ELR materials should be used to form modified ELR materials, apertured ELR materials and / or new ELR materials, ELR films and / or other ELR component materials (eg, nanowires, wires, tapes, etc.) Is described as being possible. These ELR materials exhibit very low resistance to electrons and / or very high conductance of electrons at high temperatures, such as temperatures above 150K, at ambient or standard pressure. This chapter describes, among other things, the structure and operating characteristics of this ELR material.

一般的に言えば、本発明の様々な実施例は、改善された動作特性、または本明細書に記
載された改善された動作特性の一部または全部を有するELR材料(例えば、変更されたELR
材料、新しいELR材など)を組み込むことに関する。本発明の様々な実施例は、ELR膜、EL
Rテープ、ELRナノワイヤ、ELRワイヤ、ELR材料の他の構成の形態で、そのようなELR材料
を含むことができる。
Generally speaking, various embodiments of the present invention may include ELR materials having improved operating characteristics, or some or all of the improved operating characteristics described herein (eg, modified ELRs).
Materials, new ELR materials, etc.). Various embodiments of the present invention include ELR membranes, EL
Such ELR materials can be included in the form of R tapes, ELR nanowires, ELR wires, other configurations of ELR materials.

本説明のために、ELR材料の動作特性、および/または、本発明の様々な実施例は、ELR
状態におけるELR材料の抵抗(例えば、超伝導体、超電導状態に関する)、ELR状態に対す
るELR材料の転移温度、ELR状態におけるELR材料の電荷を伝播する容量、ELRの材料の1つ
またはそれ以上の磁気特性、ELR材料の一つまたはそれ以上の機械的性質、および/または
、ELR材の材料、他の動作特性を含むことができるが、これらに限定されるものではない
。さらに、本説明のために、改良された動作特性は、高温でのELR状態(例えば、超電導
状態を含む)における動作、その同じ温度(またはより高い温度)で増加した電荷伝播容
量での動作を含むことができる。
For purposes of this description, the operating characteristics of ELR materials and / or various embodiments of the present invention are
The resistance of the ELR material in the state (eg with respect to the superconductor, superconducting state), the transition temperature of the ELR material relative to the ELR state, the capacity to propagate the charge of the ELR material in the ELR state, one or more magnets of the ELR material It may include, but is not limited to, characteristics, one or more mechanical properties of the ELR material, and / or the material of the ELR material, other operating characteristics. In addition, for purposes of this description, improved operating characteristics include operation in ELR states at high temperatures (eg, including superconducting states), operation with increased charge propagation capacity at that same temperature (or higher temperature). Can be included.

この説明のために、"非常に低い抵抗"は、超伝導材料タイプIIの超伝導状態での磁束流
抵抗の大きさと同じような抵抗であり、一般に、0Ω−cmから293Kでの実質的に純粋な銅
の抵抗率の50分の1(1/50)の範囲の抵抗率で表現することができる。例えば、本明細書
で使用されるような、実質的に純粋な銅は99.999%の銅である。本発明の様々な実施例で
は、ELR材料の部分は0Ω・cmから3.36x10-8Ω−cmの範囲の抵抗率を有する。
For the purposes of this description, “very low resistance” is a resistance similar to the magnitude of the flux flow resistance in the superconducting state of superconducting material type II, and is generally substantially from 0Ω-cm to 293K. It can be expressed as a resistivity in the range of 1/50 (1/50) that of pure copper. For example, substantially pure copper as used herein is 99.999% copper. In various embodiments of the present invention, the portion of ELR material has a resistivity in the range of 0 Ω · cm to 3.36 × 10 −8 Ω-cm.

一般的に理解されるように、転移温度は、ELR材料が非常に低い抵抗で"動作する"又は
、非常に低い抵抗を示す(又は示し始める)温度、および/または、ELR材料と関連する他
の現象を示す温度である。非常に低い温度で動作するとき、このELR材料は、ELR状態にあ
ると呼ばれる。転移温度より高い温度で、ELR材料は、非常に低い抵抗を示さなくなり、E
LR材料は、非ELR状態又は通常の状態にあると呼ばれる。換言すれば、転移温度は、ELR材
料が非ELR状態とELR状態との間で変化する温度である。理解されるように、いくつかのEL
R材料に対して転移温度は、非ELR状態とELR状態との間でELR材料が変化する温度範囲とす
ることができる。また、理解されるように、ELR材料は、転移温度のヒステリシスを持ち
、ELR材料が温かいときの転移温度とELR材料が冷たいときの転移温度とを有する。
As generally understood, the transition temperature is the temperature at which the ELR material "operates" with very low resistance or exhibits (or begins to exhibit) very low resistance, and / or others associated with the ELR material. It is the temperature that shows the phenomenon. When operating at very low temperatures, this ELR material is said to be in the ELR state. At temperatures above the transition temperature, ELR materials no longer exhibit very low resistance and E
LR material is said to be in a non-ELR state or a normal state. In other words, the transition temperature is the temperature at which the ELR material changes between a non-ELR state and an ELR state. As you can see, some EL
The transition temperature for the R material can be a temperature range in which the ELR material changes between a non-ELR state and an ELR state. It will also be appreciated that the ELR material has a transition temperature hysteresis and has a transition temperature when the ELR material is warm and a transition temperature when the ELR material is cold.

図13は、本発明の様々な実施例を記述するために使用され得る基準フレーム1300を示す
。基準フレーム1300は、a軸、b軸、c軸と称される軸の組を備えている。この説明のため
に、a軸への言及は、a軸及びa軸に平行な他の軸を含み、b軸への言及は、b軸、b軸に平行
な他の軸を含み、c軸への言及は、c軸及びc軸に平行な他の軸を含む。基準フレーム1300
中の平面の組を形成する様々な軸のペアをa面、b面、及びc面と呼ぶ。ここで、a面は、b
軸とc軸によって形成され、a軸に垂直であり、b面は、a軸とc軸によって形成され、b軸に
垂直であり、c面はa軸とb軸によって形成されc軸に垂直である。この説明のために、a面
への参照は、a面およびa面に平行な平面を含み、b面への参照は、b面およびb面に平行な
平面を含み、c面への参照は、c面およびc面に平行な平面を含む。さらに、本明細書に記
載の結晶構造の様々な"面"または"表面"に関して、a面に平行な面を"b-c"面と呼び、b面
に平行な面を、"a-c面"と呼び、c面に平行な面を"a-b面"と呼ぶ。
FIG. 13 shows a reference frame 1300 that can be used to describe various embodiments of the invention. The reference frame 1300 includes a set of axes called a-axis, b-axis, and c-axis. For the purposes of this description, reference to the a axis includes the a axis and other axes parallel to the a axis, reference to the b axis includes b axis, other axes parallel to the b axis, and c axis. Reference to includes the c-axis and other axes parallel to the c-axis. Reference frame 1300
The various pairs of axes that form the middle plane set are called a-plane, b-plane, and c-plane. Where a-plane is b
Formed by axis and c axis, perpendicular to a axis, b surface is formed by a axis and c axis, perpendicular to b axis, c surface is formed by a axis and b axis and perpendicular to c axis It is. For the purposes of this description, a reference to the a-plane includes the a-plane and a plane parallel to the a-plane, a reference to the b-plane includes a b-plane and a plane parallel to the b-plane, and a reference to the c-plane is , C-plane and plane parallel to c-plane. Furthermore, regarding the various “planes” or “surfaces” of the crystal structures described herein, the plane parallel to the a plane is called the “bc” plane, and the plane parallel to the b plane is called the “ac plane”. The plane parallel to the c-plane is called the “ab-plane”.

図1は、第1の視点、即ち、結晶構造100の"a-b面"に垂直でありかつc軸に平行な視点か
ら見た例示のELR材料100を示す。図2は、第2の視点、すなわち、結晶構造100の"b-c"面
に垂直でありかつa軸に平行な視点から見た結晶構造100を示す。この説明のために、図1
および図2に示す例示のELR材料は、一般的に様々なELR材料の代表である。本発明のいく
つかの実施例では、例示の材料は、混合原子価銅酸化物ペロブスカイトと呼ばれる超伝導
材料のファミリーの代表であり得る。混合原子価銅酸化物ペロブスカイト材料は、LaBaCu
Ox、LSCO(例えば、La2-xSrxCuO4など)、YBCO(例えば、YBa2Cu3O7など)、BSCCO(例え
ば、Bi2Sr2Ca2Cu3O10など)、TBCCO(例えば、TI2Ba2Ca2Cu3O10またはTlmBa2Can-1CunO2n
+m+2+δ)、HgBa2Ca2Cu3Ox、および他の混合原子価銅酸化物ペロブスカイト材料を含むが
、これらに限定されるものではない。他の混合原子価銅酸化物ペロブスカイト材料は、理
解されるようなカチオンの様々な置換を含むが、これらに限定されるものではない。また
理解されるように、上記の混合原子価銅酸化物ペロブスカイト材料は、多くの異なる化学
式が存在する材料の汎用クラスを指すことができる。本発明のいくつかの実施例では、例
示のELR材料は、混合原子価銅酸化物ペロブスカイト材料のファミリー外のHTS材料("非
ペロブスカイト材料")を含むことができる。このような非ペロブスカイト材料は、鉄ニ
クタイド、二ホウ化マグネシウム(MgB2)、および他の非ペロブスカイトを含むが、これ
らに限定されるものではない。本発明のいくつかの実施例では、例示のELR材料は、他の
超伝導材料であってもよい。
FIG. 1 shows an exemplary ELR material 100 viewed from a first perspective, a perspective that is perpendicular to the “ab-plane” of the crystal structure 100 and parallel to the c-axis. FIG. 2 shows the crystal structure 100 as viewed from a second viewpoint, that is, from a viewpoint perpendicular to the “bc” plane of the crystal structure 100 and parallel to the a-axis. For this explanation, FIG.
The exemplary ELR materials shown in FIG. 2 and are typically representative of various ELR materials. In some embodiments of the present invention, exemplary materials may be representative of a family of superconducting materials called mixed valence copper oxide perovskites. Mixed valence copper oxide perovskite material is LaBaCu
Ox, LSCO (such as La2-xSrxCuO4), YBCO (such as YBa2Cu3O7), BSCCO (such as Bi2Sr2Ca2Cu3O10), TBCCO (such as TI2Ba2Ca2Cu3O10 or TlmBa2Can-1CunO2n)
+ m + 2 + δ), HgBa2Ca2Cu3Ox, and other mixed valence copper oxide perovskite materials, but are not limited to these. Other mixed valence copper oxide perovskite materials include, but are not limited to, various substitutions of cations as understood. As will also be appreciated, the mixed valence copper oxide perovskite material described above can refer to a general class of materials in which many different chemical formulas exist. In some embodiments of the present invention, exemplary ELR materials may include HTS materials outside the family of mixed valence copper oxide perovskite materials (“non-perovskite materials”). Such non-perovskite materials include, but are not limited to, iron pnictides, magnesium diboride (MgB2), and other non-perovskites. In some embodiments of the present invention, the exemplary ELR material may be other superconducting materials.

多くのELR材料は、理解されるように、異なる原子、原子の組み合わせ、および/または
、格子配置を有する結晶構造100の構造と類似の構造(必ずしも同一ではないが)を有す
る。図2に示すように、結晶構造100は、基準線110の上方に一つの単位セルを持ち、基準
線110下方に一つの単位セルを持つ、例示のELR材料の2つの完全な単位セルを備えて記載
されている。図4は、例示のELR材料の1つの単位セル400を示す。
Many ELR materials have structures similar to, but not necessarily identical to, the structure of the crystalline structure 100 having different atoms, combinations of atoms, and / or lattice arrangements, as will be appreciated. As shown in FIG. 2, the crystal structure 100 comprises two complete unit cells of the illustrated ELR material with one unit cell above the reference line 110 and one unit cell below the reference line 110. It is described. FIG. 4 shows one unit cell 400 of an exemplary ELR material.

一般的に理解されるように、例示のELR材料の単位セル400は、c面に平行な2つの"a-b
面"、b面に平行な2つの"a-c面"、a面に平行な2つの"b-c面"(例えば、図13参照)を含
む6つの"面"を含む。また、理解されるように、マクロ的な意味でELR材料の"表面"は、複
数(例えば、数百、数千又はそれ以上)の単位セル400から構成されてもよい。この説明
において特定の平面(例えば、a面、b面又はc面)に平行なELR材料の"表面"または"面"の
参照は、その表面が主に特定の平面に実質的に平行な単位セル400の面に形成されている
(すなわち、大部分)ことを示している。また、この説明においてa面、b面、又はc面(
例えば、後述するようなab面)以外の面に平行なELR材料の"表面"または"面"への言及は
、単位セル400の面のいくつかの混合物から形成される表面が、凝集するマクロな意味に
おいて、そのような他の平面に対して実質的に平行な表面を形成することを示している。
As generally understood, an exemplary ELR material unit cell 400 includes two "abs" parallel to the c-plane.
It includes six "planes" including "plane", two "ac planes" parallel to the b plane, and two "bc planes" (see, eg, Fig. 13) parallel to the a plane. In a macroscopic sense, a “surface” of ELR material may be composed of a plurality (eg, hundreds, thousands or more) of unit cells 400. In this description, a particular plane (eg, a-plane, A reference to a “surface” or “plane” of ELR material parallel to the b-plane or c-plane is formed in the plane of the unit cell 400 whose surface is substantially parallel to a particular plane (ie, In this description, a-plane, b-plane, or c-plane (
For example, a reference to a “surface” or “surface” of an ELR material parallel to a surface other than the ab surface (as described below) refers to a macroscopic aggregation of surfaces formed from some mixture of unit cell 400 surfaces. In this sense, it is shown to form a surface substantially parallel to such other planes.

研究によると、いくつかのELR材料が抵抗現象の異方性(すなわち、方向性)を示すこ
とを示している。換言すれば、所与の温度と電流密度での抵抗は、結晶構造100に対する
方向に依存する。例えば、ELR状態において、いくつかのELR材料は、c軸方向に電流を運
ぶような材料よりもa軸方向に、及び/又は、b軸方向に、非常に低い抵抗で、より多くの
電流を運ぶことができる。理解されるように、様々なELR材料は、上記の説明したもの、
または上記説明したものの組合せ以外の方向における抵抗現象を含む、様々な性能現象に
おける異方性を示す。この説明のために、第1の方向への抵抗現象(及び同様の用語)を
示す材料への言及は、そのような材料が第1の方向への抵抗現象をサポートすることを示
している。そして、第2の方向への抵抗現象(及び同様の用語)を示さない材料への言及
は、そのような材料が第2の方向への抵抗現象をサポートしないこと、または、他の方向
よりも低い抵抗現象を示すことを示している。
Studies have shown that some ELR materials exhibit anisotropy (ie, directionality) of the resistance phenomenon. In other words, the resistance at a given temperature and current density depends on the orientation relative to the crystal structure 100. For example, in the ELR state, some ELR materials deliver more current with very low resistance in the a-axis direction and / or in the b-axis direction than materials that carry current in the c-axis direction. Can carry. As will be appreciated, the various ELR materials are those described above,
Or anisotropy in various performance phenomena, including resistance phenomena in directions other than combinations of those described above. For purposes of this description, reference to a material that exhibits a resistance phenomenon in a first direction (and similar terms) indicates that such material supports a resistance phenomenon in the first direction. And a reference to a material that does not exhibit a resistance phenomenon in the second direction (and similar terms) refers to the fact that such a material does not support a resistance phenomenon in the second direction or more than the other direction. It shows a low resistance phenomenon.

図2を参照すると、公知のELR材料の従来の理解では、抵抗現象を担うものとして複数の
開口原子250によって、結晶構造100内に形成された開口210を認めることができなかった
。(例えば、開口が単一の単位セル400の描写において容易に明らかではない図4が参照さ
れる。)ある意味では、開口原子250は、開口210の周りの離散的な原子的"境界"または"
境界"を形成すると考えることができる。本発明のいくつかの実施例では、本発明のいく
つかの実施例及び図2に示すように、開口210は、結晶構造230の第1の部分220と第2の部
分100の間に現れるが、本発明のいくつかの実施例では、開口210は種々の他の結晶構造の
他の部分に現れるかもしれない。開口210は図2において、単純な"球体"としての原子の記
載に基づいて示されており、そのような開口は、開口250を含む結晶構造100中の種々の原
子に関連する電子密度(図示せず)とその形状に関連することが理解される。
Referring to FIG. 2, in the conventional understanding of known ELR materials, the opening 210 formed in the crystal structure 100 by a plurality of opening atoms 250 could not be recognized as responsible for the resistance phenomenon. (See, eg, FIG. 4 where the aperture is not readily apparent in the depiction of a single unit cell 400.) In a sense, the aperture atom 250 is a discrete atomic “boundary” around the aperture 210 or "
In some embodiments of the present invention, as shown in some embodiments of the present invention and in FIG. Although appearing during the second portion 100, in some embodiments of the present invention, the opening 210 may appear in other portions of a variety of other crystal structures. The opening is related to the electron density (not shown) associated with the various atoms in the crystal structure 100 including the opening 250 and its shape. Is understood.

本発明の種々の態様によれば、開口210は、結晶構造100を通る電荷の伝播を促進し、開
口210が結晶構造100を通る電荷の伝播を促進するとき、ELR材料はELR状態で動作する。こ
の説明のために、(それぞれの形態に沿って)"伝播する"および/または"伝播を促進する
"とは、一般に、"伝導する"、および/または"伝導を促進する"、およびその各形態、およ
び、"輸送"、および/または"輸送を促進する、"、およびその各形態、および、"ガイドす
る"、および/または"ガイドを促進する"、およびその各形態、および/または、"運ぶ"、"
容易に運ぶ""、およびその各形態を指す。この説明のために、電荷は、正電荷又は負電荷
、および/または、そのような電荷のペアまたは他の組み合わせを含むことができ、さら
に、そのような電荷は、1つまたは複数の粒子の形態で、または、1つまたは複数の波ま
たは波束の形態で結晶構造100を通って伝播する。
According to various aspects of the invention, the aperture 210 facilitates charge propagation through the crystal structure 100, and the ELR material operates in an ELR state when the aperture 210 facilitates charge propagation through the crystal structure 100. . For the purposes of this description, "propagating" and / or "promoting" (along with their respective forms)
“In general,“ conduct ”and / or“ enhance conduction ”and their respective forms, and“ transport ”and / or“ enhance transport ”, and their respective forms, and “Guide” and / or “Promote Guide” and its respective forms and / or “Transport”, “
"Easy to carry" refers to each form. For purposes of this description, a charge may include a positive or negative charge, and / or a pair or other combination of such charges, and such charge may be of one or more particles. Propagates through the crystal structure 100 in the form or in the form of one or more waves or wave packets.

本発明のいくつかの実施例では、結晶構造100を通る電荷の伝播は、導波路に類似する
方法であってもよい。本発明のいくつかの実施例では、開口210は、結晶構造100を通過す
る電荷を伝播する導波路であってもよい。導波路とその操作は、一般的によく理解されて
いる。特に、導波管の内部を取り囲む壁は、開口210の周りの開口原子250の境界または外
辺部と対応することができる。導波路とその操作に関連する一態様は、その断面である。
原子レベルで、開口210および/またはその断面は、ELR材料の温度変化で実質的に変更す
ることができる。例えば、本発明のいくつかの実施例では、ELR材料の温度変化は、開口2
10の変化を引き起こすことができる。その変化は、次に、ELR材料をELR状態から非ELR状
態へ遷移させるかもしれない。例えば、ELR材料の温度が上昇すると、開口210は、結晶構
造100を通過する電荷の伝播を制限し又は妨げ、対応するELR材料は、ELR状態から非ELR状
態へ遷移するかもしれない。同様に、例えば、ELR材料の温度が低下すると、開口210は、
結晶構造100を通過する電荷の伝播を容易にし(制限又は妨害するのとは対照的に)、対
応するELR材料は、非ELR状態からELR状態へ遷移するかもしれない。
In some embodiments of the present invention, charge propagation through the crystal structure 100 may be in a manner similar to a waveguide. In some embodiments of the present invention, the opening 210 may be a waveguide that propagates charge through the crystal structure 100. Waveguides and their operation are generally well understood. In particular, the wall surrounding the interior of the waveguide can correspond to the boundary or perimeter of the opening atom 250 around the opening 210. One aspect related to the waveguide and its operation is its cross section.
At the atomic level, the opening 210 and / or its cross-section can be substantially altered by changes in temperature of the ELR material. For example, in some embodiments of the present invention, the temperature change of the ELR material may be caused by the opening 2
Can cause 10 changes. That change may then cause the ELR material to transition from the ELR state to the non-ELR state. For example, as the temperature of the ELR material increases, the opening 210 limits or prevents charge propagation through the crystal structure 100, and the corresponding ELR material may transition from an ELR state to a non-ELR state. Similarly, for example, when the temperature of the ELR material decreases, the opening 210 becomes
Facilitating charge propagation through the crystal structure 100 (as opposed to limiting or hindering), the corresponding ELR material may transition from a non-ELR state to an ELR state.

図2の開口210のような開口は、図3及び図5-9および以下に記載するELR材料などのELR材
料中に存在するが、それらに限定されるものではない。図示されたように、そのような開
口は、いくつかのまたはすべてのELR材料の結晶構造に固有のものである。この記載の観
点から理解されるように、様々な形態、形状、大きさ、および数を有する開口210は、結
晶構造の正確な構成、原子の組成、ELR材料の結晶構造内の原子の配置に応じてELR材料中
に存在する。
An opening, such as opening 210 in FIG. 2, is present in ELR materials such as, but not limited to, FIGS. 3 and 5-9 and the ELR materials described below. As illustrated, such openings are inherent in the crystal structure of some or all ELR materials. As will be understood from the perspective of this description, apertures 210 having various forms, shapes, sizes, and numbers can be used to accurately configure the crystal structure, the composition of the atoms, and the arrangement of atoms within the crystal structure of the ELR material. Correspondingly present in ELR material.

様々なELR材料の結晶構造100を通過する様々な軸の方向に延びている開口210の有無は
、そのようなELR材料によって示される異方性と一致している。たとえば、図3、図11、お
よび図12に示されるELR材料360は、a軸及びb軸方向に抵抗現象を示すが、c軸方向に抵抗
現象を示さない傾向を有するYBCO-123である。YBCO-123によって示される抵抗現象の異方
性と一致して、図3は、開口310が結晶構造300を通ってa軸方向に延びていることを示して
いる。図12は、開口310および開口1210が結晶構造300を通ってb軸の方向に延びているこ
とを示しており、図11は、c軸方向に結晶構造300を通って適切な開口が延びていないこと
を示している。
The presence or absence of openings 210 extending in various axial directions through the crystal structure 100 of various ELR materials is consistent with the anisotropy exhibited by such ELR materials. For example, the ELR material 360 shown in FIG. 3, FIG. 11, and FIG. 12 is YBCO-123 that exhibits a resistance phenomenon in the a-axis and b-axis directions but does not show a resistance phenomenon in the c-axis direction. Consistent with the anisotropy of the resistance phenomenon shown by YBCO-123, FIG. 3 shows that the opening 310 extends through the crystal structure 300 in the a-axis direction. FIG. 12 shows that openings 310 and 1210 extend through the crystal structure 300 in the direction of the b-axis, and FIG. 11 shows that appropriate openings extend through the crystal structure 300 in the direction of the c-axis. It shows no.

開口210および/またはその断面は、開口原子250および/または"非開口原子"(すなわち
、開口原子250以外の結晶構造中の原子100)の様々な原子特性に依存しているかもしれな
い。そのような原子特性は、原子の大きさ、原子の重さ、電子数、電子構造、結合数、結
合の種類、異なる結合、多重結合、結合長さ、結合強度、開口原子間の結合角、開口原子
と非開口原子の結合角、および/または、同位体数を含むが、これらに限定されるもので
はない。開口原子250及び非開口原子は、結晶構造および/または結晶構造中の原子に関連
する大きさ、形状、剛性、および振動モード(振幅、周波数、および方向に関して)によ
って開口210を最適化するために、対応する原子の特性に基づいて選択することができる
The opening 210 and / or its cross-section may depend on various atomic properties of the opening atoms 250 and / or “non-opening atoms” (ie, atoms 100 in a crystal structure other than the opening atoms 250). Such atomic properties include atomic size, atomic weight, number of electrons, electronic structure, number of bonds, types of bonds, different bonds, multiple bonds, bond lengths, bond strengths, bond angles between open atoms, It includes, but is not limited to, bond angles between open and non-open atoms and / or isotope numbers. Aperture atoms 250 and non-aperture atoms are used to optimize aperture 210 according to crystal structure and / or size, shape, stiffness, and vibration modes (in terms of amplitude, frequency, and direction) associated with atoms in the crystal structure , Can be selected based on the characteristics of the corresponding atom.

本発明の様々な実施例によると、形状の変化および/または断面の大きさ、および/また
は開口原子205の形状や大きさの変化を含む開口210の物理的構造の変化は、抵抗現象に影
響するかもしれない。例えば、結晶構造100の温度が上昇すると、開口210の断面は、結晶
構造100中の原子のエネルギー状態、またはそれらの占有量における変化と同様に、結晶
構造100内の種々の原子の振動により、変更されるかもしれない。結晶構造100の物理的な
たわみ、引張りや圧縮もまた、結晶構造100と、開口210の断面内の種々の原子の位置に影
響を及ぼすことがある。結晶構造100に曝された磁場は、また、結晶構造100と、開口210
の断面内の種々の原子の位置に影響を及ぼすことがある。
According to various embodiments of the present invention, changes in the physical structure of the aperture 210, including changes in shape and / or cross-sectional size, and / or changes in the shape and size of the aperture atom 205 may affect the resistance phenomenon. Might do. For example, as the temperature of the crystal structure 100 increases, the cross section of the opening 210 is caused by vibrations of various atoms in the crystal structure 100, as well as changes in the energy states of the atoms in the crystal structure 100, or their occupancy. May be changed. Physical deflection, tension and compression of the crystal structure 100 can also affect the crystal structure 100 and the location of various atoms within the cross section of the opening 210. The magnetic field exposed to the crystal structure 100 also causes the crystal structure 100 and the opening 210 to
May affect the position of various atoms in the cross section.

フォノンは結晶構造100内の振動の様々なモードに対応する。結晶構造100中のフォノン
は結晶構造100を通過して伝播する電荷と相互作用する。より具体的には、結晶構造100中
のフォノンは、結晶構造100中の原子(例えば、開口原子250、非開口原子など)と結晶構
造100を通過して伝播する電荷とを相互作用させる。高い温度は、高いフォノン振幅をも
たらし、フォノンと結晶構造100中の原子と電荷の間の相互作用が増加する可能性がある
。本発明の種々の実施例では、フォノン、結晶構造中の原子100、および結晶構造100内の
電荷の間での相互作用を低減するまたは変更することができる。
Phonons correspond to various modes of vibration within the crystal structure 100. Phonons in the crystal structure 100 interact with charges propagating through the crystal structure 100. More specifically, phonons in the crystal structure 100 interact with atoms in the crystal structure 100 (eg, opening atoms 250, non-opening atoms, etc.) and charges propagating through the crystal structure 100. High temperatures can result in high phonon amplitudes, which can increase the interaction between phonons and atoms and charges in the crystal structure 100. In various embodiments of the invention, the interaction between phonons, atoms 100 in the crystal structure, and charges in the crystal structure 100 can be reduced or altered.

図3は、第2の観点から見た例示のELR材料360の結晶構造300を示す。例示のELR材料360
は、一般的に"YBCO"と呼ばれる超電導材料であり、特定の化学式において、約90Kの転移
温度を有する。特に、図3に示す例示のELR材料360は、YBCO-123である。例示のELR材料36
0の結晶構造300は、様々なイットリウム原子("Y")、バリウム("Ba")、銅("Cu")と
酸素("O")を含む。図3に示すように、開口310は、開口原子350、すなわち、イットリウ
ム、銅、および酸素原子によって結晶構造300内に形成される。開口310中のイットリウム
開口原子間の断面距離は、約0.389nmであり、開口310中の酸素開口原子間の断面距離は約
0.285nmであり、開口310中の銅開口原子間の断面距離約0.339nmである。
FIG. 3 shows a crystal structure 300 of an exemplary ELR material 360 viewed from a second perspective. Exemplary ELR material 360
Is a superconducting material commonly referred to as "YBCO" and has a transition temperature of about 90K in a specific chemical formula. In particular, the exemplary ELR material 360 shown in FIG. 3 is YBCO-123. Exemplary ELR material 36
The zero crystal structure 300 includes various yttrium atoms ("Y"), barium ("Ba"), copper ("Cu") and oxygen ("O"). As shown in FIG. 3, the opening 310 is formed in the crystal structure 300 by opening atoms 350, ie, yttrium, copper, and oxygen atoms. The cross-sectional distance between yttrium open atoms in the opening 310 is about 0.389 nm, and the cross-sectional distance between oxygen open atoms in the opening 310 is about
The cross-sectional distance between copper opening atoms in the opening 310 is about 0.339 nm.

図12は、第3の観点から見た例示のELR材料360の結晶構造300を示す。図3に関して上述
したのと同様に、例示のELR材料360は、YBCO-123であり、開口310は開口原子350、すなわ
ち、イットリウム、銅、および酸素原子によって結晶構造300内に形成されている。この
配置では、開口310内のイットリウム開口原子間の断面距離は約0.382nmであり、開口310
中の酸素開口原子間の断面距離は約0.288nmであり、開口310中の銅開口原子間の断面距離
は、約0.339nmである。この配置では、例示のELR材料360の結晶構造300は、開口310に加
えて開口1210を含む。開口1210は、結晶構造300のb軸方向に発生する。より具体的には、
開口1210は、結晶構造300中の例示のELR材料360の各単位セル間で発生する。開口1210は
、開口原子1250、すなわち、バリウム、銅及び酸素の原子によって結晶構造300内に形成
される。開口1210中のバリウム開口原子1250間の断面距離は約0.430nmであり、開口1210
中の酸素開口原子1250間の断面距離は約0.382nmであり、開口1210中の銅開口原子1250間
の断面距離は約0.382nmである。本発明のいくつかの実施例では、開口1210は、開口310に
対して本明細書に記載したのと同じに動作する。この説明のために、それぞれの開口原子
350、1250の組成物に基づいて、YBCO中の開口310は、"イットリウム開口"と呼ばれ、YBCO
の開口1210は"バリウム開口"と呼ばれることがある。
FIG. 12 shows a crystal structure 300 of an exemplary ELR material 360 viewed from a third perspective. Similar to that described above with respect to FIG. 3, an exemplary ELR material 360 is YBCO-123, and the opening 310 is formed in the crystal structure 300 by opening atoms 350, ie, yttrium, copper, and oxygen atoms. In this arrangement, the cross-sectional distance between yttrium opening atoms in opening 310 is about 0.382 nm, and opening 310
The cross-sectional distance between oxygen open atoms in the opening is about 0.288 nm, and the cross-sectional distance between copper open atoms in the opening 310 is about 0.339 nm. In this arrangement, the crystalline structure 300 of the exemplary ELR material 360 includes an opening 1210 in addition to the opening 310. The opening 1210 is generated in the b-axis direction of the crystal structure 300. More specifically,
Openings 1210 occur between each unit cell of the exemplary ELR material 360 in the crystal structure 300. The opening 1210 is formed in the crystal structure 300 by opening atoms 1250, ie, barium, copper and oxygen atoms. The cross-sectional distance between barium opening atoms 1250 in the opening 1210 is about 0.430 nm, and the opening 1210
The cross-sectional distance between oxygen open atoms 1250 in the inside is about 0.382 nm, and the cross-sectional distance between copper open atoms 1250 in the opening 1210 is about 0.382 nm. In some embodiments of the invention, aperture 1210 operates in the same manner as described herein for aperture 310. For this explanation, each open atom
Based on the composition of 350, 1250, the opening 310 in YBCO is called "yttrium opening", YBCO
The opening 1210 is sometimes referred to as a “barium opening”.

図5は、第2の視点から見た例示のELR材料560の結晶構造500を示す。例示のELR材料560
は、一般に、"HgBa2Cu04"と呼ばれ、約94Kの転移温度を有するHTS材料である。例示のELR
材料560の結晶構造500は、様々な水銀("Hg")、バリウム("Ba")、銅("Cu")、及び酸
素("O")の原子を含む。図5に示すように、開口510は、バリウム、銅、および酸素の原
子を含む開口原子によって結晶構造500内に形成される。
FIG. 5 shows a crystal structure 500 of an exemplary ELR material 560 viewed from a second perspective. Exemplary ELR material 560
Is generally referred to as "HgBa2Cu04" and is an HTS material having a transition temperature of about 94K. Example ELR
The crystal structure 500 of the material 560 includes various mercury (“Hg”), barium (“Ba”), copper (“Cu”), and oxygen (“O”) atoms. As shown in FIG. 5, the opening 510 is formed in the crystal structure 500 by opening atoms including atoms of barium, copper, and oxygen.

図6は、第2の視点から見た例示のELR材料660の結晶構造600を示す。例示のELR材料660
は、一般に"TI2Ca2Ba2Cu3O10"と呼ばれ、約128Kの転移温度を有するHTS材料である。例示
のELR材料660の結晶構造600は、様々なタリウム("Tl")、カルシウム("Ca")、バリウ
ム("Ba")、銅("Cu)、及び酸素("O")の原子を含む。図6に示すように、開口610は、
カルシウム、バリウム、銅及び酸素の原子を含む開口原子によって結晶構造600内に形成
される。また、図6に示すように、第2の開口620は、カルシウム、銅及び酸素の原子を含
む第2開口原子によって結晶構造600内に形成されてもよい。第2の開口620は、開口610
と同様な方法で動作することができる。
FIG. 6 shows a crystal structure 600 of an exemplary ELR material 660 viewed from a second perspective. Exemplary ELR material 660
Is generally referred to as “TI2Ca2Ba2Cu3O10” and is an HTS material having a transition temperature of about 128K. The crystalline structure 600 of the exemplary ELR material 660 includes various thallium ("Tl"), calcium ("Ca"), barium ("Ba"), copper ("Cu), and oxygen (" O ") atoms. As shown in FIG.
Formed within the crystal structure 600 by open atoms including calcium, barium, copper and oxygen atoms. Also, as shown in FIG. 6, the second opening 620 may be formed in the crystal structure 600 by second opening atoms including calcium, copper and oxygen atoms. Second aperture 620 is aperture 610.
Can be operated in a similar manner.

図7は、第2の視点から見た例示のELR材料760の結晶構造700を示す。例示のELR材料760
は、一般に、"La2Cu04"と呼ばれ、約39Kの転移温度を有するHTS材料である。例示のELR材
料760の結晶構造700は、様々なランタン("La")、銅("Cu")、及び酸素("O")の原子
を含む。図7に示すように、開口710は、ランタンと酸素の原子を含む開口原子によって結
晶構造700内に形成される。
FIG. 7 shows a crystal structure 700 of an exemplary ELR material 760 viewed from a second perspective. Exemplary ELR material 760
Is generally referred to as “La2Cu04” and is an HTS material having a transition temperature of about 39K. The crystal structure 700 of the exemplary ELR material 760 includes various lanthanum (“La”), copper (“Cu”), and oxygen (“O”) atoms. As shown in FIG. 7, the opening 710 is formed in the crystal structure 700 by opening atoms including lanthanum and oxygen atoms.

図8は、第2の視点から見た例示のELR材料860の結晶構造800を示す。例示のELR材料860
は、一般に、"As2Ba0.34Fe2K0.66"と呼ばれ、約38Kの転移温度を有するHTS材料である。
例示のELR材860は、"鉄のニクタイド"と呼ばれるELR材料のファミリーの代表である。例
示のELR材料860の結晶構造800は、様々なヒ素("As")、バリウム("Ba")、鉄("Fe")
、およびカリウム("K")の原子を含む。図8に示すように、開口810は、カリウムとヒ素
の原子を含む開口原子によって結晶構造800内に形成される。
FIG. 8 shows a crystal structure 800 of an exemplary ELR material 860 viewed from a second perspective. Exemplary ELR material 860
Is generally referred to as “As2Ba0.34Fe2K0.66” and is an HTS material having a transition temperature of about 38K.
The exemplary ELR material 860 is representative of a family of ELR materials called “iron pnictides”. The crystal structure 800 of the exemplary ELR material 860 includes various arsenic ("As"), barium ("Ba"), and iron ("Fe").
, And potassium ("K") atoms. As shown in FIG. 8, the opening 810 is formed in the crystal structure 800 by opening atoms including potassium and arsenic atoms.

図9は、第2の視点から見た例示のELR材料960の結晶構造900を示す。例示のELR材料960
は、一般に、"MgB2"と呼ばれ、約39Kの転移温度を有するHTS材料である。例示のELR材料9
60の結晶構造900は、様々なマグネシウム("Mg")およびホウ素("B")の原子を含む。図
9に示すように、開口910は、マグネシウムとホウ素の原子を含む開口原子によって結晶構
造900内に形成される。
FIG. 9 shows a crystal structure 900 of an exemplary ELR material 960 viewed from a second perspective. Exemplary ELR material 960
Is an HTS material commonly referred to as “MgB2” and having a transition temperature of about 39K. Example ELR material 9
The crystalline structure 900 of 60 includes various magnesium (“Mg”) and boron (“B”) atoms. Figure
As shown in FIG. 9, the opening 910 is formed in the crystal structure 900 by opening atoms including magnesium and boron atoms.

図3、図5-9、および図12に示される上記の例示のELR材料のそれぞれは、そのような材
料内に様々な開口が存在することを示している。様々な他のELR材料は、同様の開口を有
している。いったん抵抗現象が起きると、開口とそれに対応する結晶構造は、既存のELR
材料から改善されたELR材料を導出するために、および/または、新しいELR材料を設計し
て製造するために、既存のELR材料の動作特性を改善するために、利用することができる
。説明の便宜上、ELR材料360(およびそれに付随する特性および構造)は、一般的に、EL
R材料560、ELR材料660、ELR材料760、および、図3を参照して説明されたELR材料ではない
図示されるその他のELR材料を含む種々のELR材料を指すが、これらに限定されるものでは
ない。
Each of the above exemplary ELR materials shown in FIGS. 3, 5-9, and 12 show that there are various openings in such materials. Various other ELR materials have similar openings. Once the resistance phenomenon occurs, the opening and the corresponding crystal structure are
It can be used to derive improved ELR materials from materials and / or to design and manufacture new ELR materials to improve the operating characteristics of existing ELR materials. For convenience of explanation, ELR material 360 (and its accompanying properties and structures) is generally EL
Refers to various ELR materials including, but not limited to, R material 560, ELR material 660, ELR material 760, and other ELR materials illustrated that are not the ELR materials described with reference to FIG. is not.

本発明の様々な実施例によれば、種々の公知のELR材料の結晶構造は、公知のELR材料お
よび/または変更されていないELR材料に対して、改善された動作特性で動作するように変
更することができる。理解されるように、本発明のいくつかの実施例では、改善された動
作特性は、例えば、結晶構造100の上に、材料の原子が第1の部分220と第2の部分230の
間に一つまたは複数の結合を形成することによって、開口210を橋渡しするように材料を
積層することによって実現することができる。結晶構造100の上に材料を積層する変更例
は、種々の実験による試験結果と関連して以下でさらに詳細に記載される。
According to various embodiments of the present invention, the crystal structure of various known ELR materials is modified to operate with improved operating characteristics relative to known and / or unchanged ELR materials. can do. As will be appreciated, in some embodiments of the present invention, improved operational characteristics may be achieved, for example, by placing a material atom between the first portion 220 and the second portion 230 on the crystal structure 100. This can be accomplished by stacking materials to bridge the opening 210 by forming one or more bonds. Variations of depositing material on the crystalline structure 100 are described in further detail below in connection with test results from various experiments.

図10は、第2視点から見たときの本発明の様々な実施例の変更されたELR材料1060の変
更された結晶構造1010を示す図である。図11は、第1の視点から見たときの本発明の様々
な実施例の変更されたELR材料1060の変更された結晶構造1010示す。ELR材料360(例えば
、図3などに示される)は、変更されたELR材料1060を形成するために変更される。変更す
る材料1020は、図11に示すように、変更されたELR材料1060の変更された結晶構造1010を
形成するように、ELR材料360の結晶構造300の原子(図3)と結合する。図示されるように
、変更する材料1020は、第1の部分320と第2の部分330との間の隙間を橋渡し、それによっ
て、とりわけ、特に、開口310の領域における変更された結晶構造1010の振動特性を変化
させる。そうすることで、変更する材料1020は、高い温度で開口310を維持する。したが
って、本発明のいくつかの実施例では、変更する材料1020は、結晶構造300中の適切な原
子と適合して結合するように選択される。
FIG. 10 is a diagram illustrating a modified crystal structure 1010 of a modified ELR material 1060 of various embodiments of the present invention when viewed from a second perspective. FIG. 11 shows a modified crystal structure 1010 of a modified ELR material 1060 of various embodiments of the present invention when viewed from a first perspective. The ELR material 360 (eg, shown in FIG. 3 etc.) is modified to form a modified ELR material 1060. The modifying material 1020 combines with the atoms (FIG. 3) of the crystal structure 300 of the ELR material 360 to form a modified crystal structure 1010 of the modified ELR material 1060, as shown in FIG. As shown, the modifying material 1020 bridges the gap between the first portion 320 and the second portion 330, thereby providing, among other things, the modified crystal structure 1010, particularly in the region of the opening 310. Change the vibration characteristics. In doing so, the changing material 1020 maintains the opening 310 at an elevated temperature. Thus, in some embodiments of the invention, the modifying material 1020 is selected to match and bond with the appropriate atoms in the crystal structure 300.

本発明のいくつかの実施例及び図10に示されているように、変更する材料1020は、b-平
面(例えば、"a-c"面)に平行である結晶構造300の表面に結合する。変更する材料1020が
"a-c"面と結合する実施例では、a軸の方向に延びる開口310とa平面に横たわる断面が維持
される。そのような実施例では、電荷キャリアは、a軸の方向に開口310を通過して流れる
As shown in some embodiments of the present invention and in FIG. 10, the modifying material 1020 binds to the surface of the crystal structure 300 that is parallel to the b-plane (eg, the “ac” plane). Material 1020 to change
In the embodiment coupled with the “ac” plane, an opening 310 extending in the direction of the a axis and a cross section lying on the a plane are maintained. In such an embodiment, charge carriers flow through opening 310 in the direction of the a-axis.

本発明のいくつかの実施例において、変更する材料1020は、a平面(例えば、"b-c"面)
に平行である結晶構造300の表面と結合する。変更する材料1020が"b-c"面と結合するよう
な実施例では、b軸の方向に延びる開口310とb平面に横たわる断面が維持される。そのよ
うな実施例では、電荷キャリアは、b軸の方向に開口310を通過して流れる。
In some embodiments of the present invention, the modifying material 1020 is an a-plane (eg, a “bc” plane)
To the surface of the crystal structure 300 that is parallel to the surface. In embodiments where the changing material 1020 is coupled to the “bc” plane, an opening 310 extending in the direction of the b axis and a cross section lying in the b plane are maintained. In such an embodiment, charge carriers flow through opening 310 in the direction of the b-axis.

本発明の種々の実施例では、変更する材料1020を有するELR材料360の特定の面に積層す
ることを含む(すなわち、ELR材料360の特定の表面を変更する材料1020で変更すること)
。この説明から理解されるように、ELR材料360の"表面を変更すること"への言及は、最終
的に、ELR材料360の一つまたは複数の単位セル400の面(場合によっては一面以上)を変
更することを含む。すなわち、変更する材料1020は、実際にELR材料360の単位セル400内
の原子に結合する。
Various embodiments of the present invention include laminating a specific surface of ELR material 360 with material 1020 to be modified (ie, modifying a specific surface of ELR material 360 with material 1020 to be modified).
. As will be understood from this description, a reference to “changing the surface” of ELR material 360 will ultimately result in one or more unit cell 400 faces (possibly one or more faces) of ELR material 360. Including changing. That is, the material 1020 to be modified actually binds to the atoms in the unit cell 400 of the ELR material 360.

たとえば、a平面に平行なELR材料360の表面を変更することは、単位セル400の"b-c"面
を変更することを含む。同様に、b-平面に平行なELR材料360の表面を変更することは、単
位セル400の"a-c"面を変更することを含む。本発明のいくつかの実施例では、変更する材
料1020は、c軸に平行な平面に対して実質的に平行であるELR材料360の表面に結合される
。この説明のために、c軸に平行な平面は、一般にab平面と呼ばれ、理解されるように、a
面およびb面を含む。理解されるように、ab面に平行なELR材料の表面360は、単位セル400
の"a-c"面と"b-c""面の混合物から形成される。変更する材料1020がab面に平行な表面と
結合するような実施例では、a軸の方向に延びる開口310とb軸方向に延びる開口310が維持
される。
For example, changing the surface of ELR material 360 parallel to the a plane includes changing the “bc” plane of unit cell 400. Similarly, changing the surface of the ELR material 360 parallel to the b-plane includes changing the “ac” plane of the unit cell 400. In some embodiments of the present invention, the modifying material 1020 is coupled to the surface of the ELR material 360 that is substantially parallel to a plane parallel to the c-axis. For purposes of this description, the plane parallel to the c-axis is commonly referred to as the ab plane and, as will be understood, a
Including side and b side. As can be seen, the surface 360 of the ELR material parallel to the ab plane is the unit cell 400
In an embodiment in which the material to be modified 1020 is bonded to a surface parallel to the ab plane, an opening 310 extending in the direction of the a axis and the b axis direction is formed. An opening 310 extending to is maintained.

本発明のいくつかの実施例において、変更する材料102は導電性材料であってもよい。
本発明のいくつかの実施例では、変更する材料102は、高い酸素親和性材料であるかもし
れない。(すなわち、酸素と容易に結合する材料)("酸素結合材料")。本発明のいくつ
かの実施例では、変更する材料1020は、酸素と容易に結合する導電性材料("酸素結合導
電材料")であってもよい。このような酸素結合導電材料は、クロム、銅、ビスマス、コ
バルト、バナジウム、チタンを含むが、それだけには限定されない。このような酸素結合
導電材料は、ロジウムまたはベリリウムもまた含むことができるが、それだけには限定さ
れない。他の変更する材料は、ガリウム又はセレンを含むことができる。他の変更する材
料は、銀を含んでもよい。さらに他の変更する材料を用いることもできる。
In some embodiments of the present invention, the modifying material 102 may be a conductive material.
In some embodiments of the present invention, the modifying material 102 may be a high oxygen affinity material. (Ie, materials that readily bind to oxygen) ("oxygen binding materials"). In some embodiments of the present invention, the modifying material 1020 may be a conductive material that readily bonds to oxygen ("oxygen bonded conductive material"). Such oxygen bonded conductive materials include, but are not limited to, chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium. Such oxygen bonded conductive materials can also include, but are not limited to, rhodium or beryllium. Other modifying materials can include gallium or selenium. Other modifying materials may include silver. Still other changing materials can be used.

本発明のいくつかの実施例では、変更する材料1020の酸化物は、ELR材料360を変更する
材料1020で変更するときの様々な操作の間に形成するかもしれない。したがって、本発明
のいくつかの実施例では、変更する材料1020は、変更する材料1020の実質的に純粋な形態
および/または変更する材料1020の種々の酸化物をを含むことができる。換言すれば、本
発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、変更する材料1020および/または変更する
材料1020の種々の酸化物を含む。一例として、本発明のいくつかの実施例では、変更する
材料1020は、クロム及び/又は酸化クロムを(CrxOy)を含んでもよいが、それに限定され
るものではない。
In some embodiments of the present invention, the oxide of modifying material 1020 may form during various operations when modifying ELR material 360 with modifying material 1020. Thus, in some embodiments of the present invention, the modifying material 1020 can include a substantially pure form of the modifying material 1020 and / or various oxides of the modifying material 1020. In other words, in some embodiments of the present invention, the ELR material 360 includes the modifying material 1020 and / or various oxides of the modifying material 1020. By way of example, in some embodiments of the present invention, the modifying material 1020 may include, but is not limited to, chromium and / or chromium oxide (CrxOy).

本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、YBCOであり、変更する材料1020は、酸
素結合導電材料であってもよい。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、YBCOで
あり、変更する材料1020は、クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロ
ジウム、またはベリリウムを含む群から選択されるが、これらに限定されない。本発明の
実施例では、ELR材料360は、YBCOであり、変更する材料1020は、クロム、銅、ビスマス、
コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、及びベリリウムからなる群から選択され得る
。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、YBCOであり、変更する材料1020は他の
変更する材料であってもよい。
In some embodiments of the present invention, the ELR material 360 may be YBCO and the modifying material 1020 may be an oxygen bonded conductive material. In some embodiments of the invention, the ELR material 360 is YBCO and the modifying material 1020 is selected from the group comprising chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, or beryllium, It is not limited to these. In an embodiment of the invention, the ELR material 360 is YBCO, and the modifying material 1020 is chromium, copper, bismuth,
It can be selected from the group consisting of cobalt, vanadium, titanium, rhodium, and beryllium. In some embodiments of the present invention, the ELR material 360 is YBCO and the modifying material 1020 may be other modifying materials.

本発明のいくつかの実施例では、混合原子価銅酸化物ペロブスカイト材料および酸素結
合導電材料の様々な他の組み合わせを用いることができる。例えば、本発明のいくつかの
実施例では、ELR材料360は、一般に"BSCCO"と呼ばれる混合原子価銅酸化物ペロブスカイ
ト材料に対応する。BSCCOはビスマス("Bi")、ストロンチウム("Sr")、カルシウム("
Ca")、銅("Cu")と酸素("O")の種々の原子を含む。BSCCOは、それ自体では、約100K
の転移温度を有する。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、BSCCOであり、変
更する材料1020は、酸素結合導電性材料であってもよい。本発明のいくつかの実施例では
、ELR材料360は、BSCCOであり、変更する材料1020は、クロム、銅、ビスマス、コバルト
、バナジウム、チタン、ロジウム、またはベリリウムを含む群から選択することができる
が、これらに限定されものではない。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、BS
CCOであり、変更する材料1020は、クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタ
ン、ロジウム、及びベリリウムからなる群から選択され得る。本発明のいくつかの実例で
は、ELR材料360は、BSCCOであり、変更する材料1020は、他の変更する材料であってもよ
い。
In some embodiments of the present invention, various other combinations of mixed valence copper oxide perovskite materials and oxygen bonded conductive materials can be used. For example, in some embodiments of the present invention, ELR material 360 corresponds to a mixed valence copper oxide perovskite material commonly referred to as “BSCCO”. BSCCO is bismuth ("Bi"), strontium ("Sr"), calcium ("
Ca "), copper (" Cu ") and oxygen (" O ") various atoms.BSCCO by itself is about 100K
Having a transition temperature of In some embodiments of the present invention, the ELR material 360 may be BSCCO and the modifying material 1020 may be an oxygen bonded conductive material. In some embodiments of the invention, the ELR material 360 is BSCCO and the modifying material 1020 can be selected from the group comprising chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, or beryllium. However, it is not limited to these. In some embodiments of the present invention, ELR material 360 is made of BS.
The material 1020 that is CCO and is modified may be selected from the group consisting of chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, and beryllium. In some examples of the invention, the ELR material 360 is BSCCO and the modifying material 1020 may be other modifying materials.

本発明のいくつかの実施例では、他のELR材料及び変更する材料の様々な組み合わせを
用いることができる。例えば、本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、鉄プニク
タイド材である。鉄ニクタイドは、それだけで、約25-60Kの範囲の転移温度を有する。本
発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、鉄プニクタイドであり、変更する材料1020
は、酸素結合導電性材料であってもよい。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は
、鉄プニクタイドであり、変更する材料1020は、クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナ
ジウム、チタン、ロジウム、またはベリリウムを含む群から選択することができるが、こ
れらに限定されるものではない。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、鉄プニ
クタイドであり、変更する材料1020は、クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、
チタン、ロジウム、及びベリリウムからなる群から選択され得る。本発明のいくつかの実
施例では、ELR材料360は、鉄プニクタイドであり、変更する材料1020は、他の変更する材
料であってもよい。
In some embodiments of the present invention, various combinations of other ELR materials and changing materials may be used. For example, in some embodiments of the present invention, ELR material 360 is an iron pnictide material. Iron pnictide by itself has a transition temperature in the range of about 25-60K. In some embodiments of the present invention, the ELR material 360 is an iron pnictide and the modifying material 1020
May be an oxygen bonded conductive material. In some embodiments of the invention, the ELR material 360 is an iron pnictide and the modifying material 1020 may be selected from the group comprising chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, or beryllium. However, it is not limited to these. In some embodiments of the invention, the ELR material 360 is an iron pnictide and the modifying material 1020 is chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium,
It can be selected from the group consisting of titanium, rhodium, and beryllium. In some embodiments of the present invention, the ELR material 360 is an iron pnictide and the modifying material 1020 may be other modifying materials.

本発明のいくつかの実施例では、他のELR材料及び変更する材料の様々な組み合わせを
用いることができる。例えば、本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、二ホウ化
マグネシウム("MgB2")であってもよい。二ホウ化マグネシウムは、それ自体で約39Kの
転移温度を有する。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、二ホウ化マグネシウ
ムであり、変更する材料1020は、酸素結合導電材料であってもよい。本発明のいくつかの
実施例では、ELR材料360は、二ホウ化マグネシウムであり、変更する材料1020は、クロム
、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、またはベリリウムを含む群
から選択することができるが、これらに限定されるものではない。本発明のいくつかの実
施例では、ELR材料360は、二ホウ化マグネシウムであり、変更する材料1020は、クロム、
銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、及びベリリウムからなる群か
ら選択され得る。本発明のいくとかの実施例では、ELR材料360は、二ホウ化マグネシウム
であり、変更する材料1020は、他の変更する材料であってもよい。
In some embodiments of the present invention, various combinations of other ELR materials and changing materials may be used. For example, in some embodiments of the present invention, the ELR material 360 may be magnesium diboride ("MgB2"). Magnesium diboride itself has a transition temperature of about 39K. In some embodiments of the invention, the ELR material 360 may be magnesium diboride and the modifying material 1020 may be an oxygen bonded conductive material. In some embodiments of the present invention, the ELR material 360 is magnesium diboride and the modifying material 1020 is selected from the group comprising chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, or beryllium. However, it is not limited to these. In some embodiments of the invention, the ELR material 360 is magnesium diboride and the modifying material 1020 is chromium,
It can be selected from the group consisting of copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, and beryllium. In some embodiments of the present invention, the ELR material 360 is magnesium diboride and the modifying material 1020 may be other modifying materials.

本発明のいくつかの実施例において、変更する材料1020は、理解されるように、別の組
成物上に1つの組成物を積層するための様々な技術を用いてELR材料360の試料上に積層す
ることができる。例えば、そのような積層技術は、パルスレーザ蒸着法、共蒸着、電子ビ
ーム蒸着および活性化反応性蒸着などの蒸着法、マグネトロンスパッタリング、イオンビ
ームスパッタリング法、イオンアシストスパッタリングなどのスパッタリング法、陰極ア
ーク蒸着法、CVD法、有機金属CVD法、プラズマCVD法、分子線エピタキシー法、ゾル-ゲル
法、液相エピタキシー法及び/又は他の積層技術が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料360は、1つの組成物を別の組成物
上に積層するための様々な技術を用いて、変更する材料1020の試料の上に積層することが
できる。本発明のいくつかの実施例では、変更する材料1020の単一原子層(すなわち、変
更する材料1020の単一原子または分子と実質的に等しい厚さを有する、変更する材料1020
の層)をELR材料360の試料の上に積層してもよい。本発明のいくつかの実施例では、変更
する材料の単一ユニット層(すなわち、変更する材料の単一ユニット(例えば、原子、分
子、結晶、または他のユニット)に実質的に等しい厚さを有する変更する材料の層))を
ELR材料の試料の上に積層してもよい。本発明のいくつかの実施例では、変更する材料の
単一ユニット層をELR材料の上に積層してもよい。本発明のいくつかの実施例では、変更
する材料の2つまたはそれ以上の単一ユニット層をELR材料の上に積層してもよい。本発明
のいくつかの実施例では、ELR材料を、変更する材料の2つまたはそれ以上の単一ユニット
層の上に積層してもよい。
In some embodiments of the present invention, the modifying material 1020 is, as will be appreciated, applied to a sample of ELR material 360 using a variety of techniques for laminating one composition on another composition. Can be stacked. For example, such lamination techniques include pulsed laser deposition, co-evaporation, electron beam deposition and activated reactive deposition and other deposition methods, magnetron sputtering, ion beam sputtering, ion assisted sputtering and other sputtering methods, cathodic arc deposition. Methods, CVD methods, metalorganic CVD methods, plasma CVD methods, molecular beam epitaxy methods, sol-gel methods, liquid phase epitaxy methods and / or other lamination techniques, but are not limited thereto. In some embodiments of the present invention, ELR material 360 may be laminated over a sample of material 1020 to be modified using a variety of techniques for laminating one composition onto another composition. it can. In some embodiments of the invention, the modifying material 1020 has a single atomic layer (ie, the modifying material 1020 having a thickness substantially equal to a single atom or molecule of the modifying material 1020).
Of the ELR material 360 may be laminated on the ELR material 360 sample. In some embodiments of the present invention, a single unit layer of changing material (ie, a thickness substantially equal to a single unit of changing material (eg, an atom, molecule, crystal, or other unit) is provided. Having a layer of material to change))
It may be laminated on a sample of ELR material. In some embodiments of the invention, a single unit layer of the material to be modified may be laminated over the ELR material. In some embodiments of the invention, two or more single unit layers of the material to be modified may be laminated over the ELR material. In some embodiments of the present invention, the ELR material may be laminated on two or more single unit layers of the material to be modified.

本発明のいくつかの実施例では、変更する材料1020を含む変更するELR材料360は、窒素
のほぼ沸点の温度で、または、窒素の沸点以上の温度で変更するELR材料1060内に開口310
を維持する。本発明のいくつかの実施例では、開口310は、二酸化炭素のほぼ沸点の温度
でまたは、二酸化炭素の沸点以上の温度で維持される。本発明のいくつかの実施例では、
開口310は、アンモニアのほぼ沸点の温度でまたは、アンモニアの沸点以上の温度で維持
される。本発明のいくつかの実施例では、開口310は、フロンのほぼ沸点の温度でまたは
、フロンの沸点以上の温度で維持される。本発明のいくつかの実施例では、開口310は、
水のほぼ沸点の温度でまたは、水の沸点以上の温度で維持される。本発明のいくつかの実
施例では、開口310は、水と不凍液の溶液の融点温度でまたは、水と不凍液の溶液の融点
以上の温度で維持される。本発明のいくつかの実施例では、開口310は、ほぼ室温(例え
ば、21℃)、または、室温以上の温度で維持される。本発明のいくつかの実施例では、開
口310は、150K、160K、170K、180K、190K、200K、210K、220K、230K、240K、250K、260K
、270K、280K、290K、300K、310Kの温度の組から選択された温度またはそれ以上の温度で
維持される。本発明のいくつかの実施例では、開口310は150Kから315Kの範囲内の温度で
維持される。
In some embodiments of the present invention, the modified ELR material 360, including the modifying material 1020, has an opening 310 in the ELR material 1060 that changes at a temperature near or above the boiling point of nitrogen.
To maintain. In some embodiments of the present invention, the opening 310 is maintained at a temperature approximately equal to or higher than the boiling point of carbon dioxide. In some embodiments of the invention,
Opening 310 is maintained at a temperature near the boiling point of ammonia or at a temperature above the boiling point of ammonia. In some embodiments of the present invention, the opening 310 is maintained at a temperature approximately at or above the boiling point of freon. In some embodiments of the invention, the opening 310 is
It is maintained at a temperature near the boiling point of water or at a temperature above the boiling point of water. In some embodiments of the invention, the opening 310 is maintained at a melting temperature of the water and antifreeze solution or above a melting point of the water and antifreeze solution. In some embodiments of the invention, opening 310 is maintained at about room temperature (eg, 21 ° C.) or at a temperature above room temperature. In some embodiments of the invention, the aperture 310 is 150K, 160K, 170K, 180K, 190K, 200K, 210K, 220K, 230K, 240K, 250K, 260K.
, 270K, 280K, 290K, 300K, 310K maintained at a temperature selected from a set of temperatures or higher. In some embodiments of the present invention, opening 310 is maintained at a temperature in the range of 150K to 315K.

図14A-14Gは、上記記載されたようにして得られた試験結果1400を示す。試験試験結果1
400は温度の関数(K)として変更したELR素材1060の抵抗のプロットを含んでいる。より
具体的には、試験試験結果1400は、変更されたELR素材1060であり、変更する材料1020は
クロムであり、ELR材料360はYBCOである。図14Aは、変更されたELR材料1060の抵抗が測定
された温度の全範囲、すなわち、84K〜286Kである試験結果1400を含んでいる。より詳細
に示すために、試験結果1400は、様々な温度範囲に分割されて図示されている。図14Bは
、240K〜280Kまでの温度範囲内の試験結果1400を示し、図14Cは、21K〜250Kまでの温度範
囲内の試験結果1400を示し、図14Dは、180K〜220Kまでの温度範囲内の試験結果1400を示
し、図14Eは、150K〜190Kまでの温度範囲内の試験結果1400を示し、図14Fは、120K〜160K
までの温度範囲内の試験結果1400を示し、図14Gは、84.5K〜124.5Kまでの温度範囲内の試
験結果1400を示している。
FIGS. 14A-14G show the test results 1400 obtained as described above. Test result 1
400 contains a plot of the resistance of ELR material 1060 as a function of temperature (K). More specifically, the test result 1400 is a modified ELR material 1060, the material 1020 to be modified is chromium, and the ELR material 360 is YBCO. FIG. 14A includes a test result 1400 where the resistance of the modified ELR material 1060 is the entire temperature range measured, ie, 84K-286K. To show in more detail, test results 1400 are shown divided into various temperature ranges. 14B shows the test result 1400 in the temperature range from 240K to 280K, FIG. 14C shows the test result 1400 in the temperature range from 21K to 250K, and FIG.14D shows the test result in the temperature range from 180K to 220K. 14E shows the test result 1400 in the temperature range from 150K to 190K, and FIG.14F shows the test result from 120K to 160K.
FIG. 14G shows the test result 1400 in the temperature range from 84.5K to 124.5K.

試験結果1400は、変更されたELR材料1060の様々な部分がELR材料360に比べて、より高
い温度においてELR状態で動作することを示している。6つの試料の分析試験が行われた
。各試料分析試験では、変更されたELR材料1060はゆっくりと約286Kから83Kまで冷却され
た。冷却しながら、DCオフセットおよび/または熱電対効果の影響を低減するために、電
流源は、デルタモードの構成で+60nAと−60nAの電流を流した。一定の時間間隔で、変更
されたELR材1060の電圧を電圧計で測定した。各試料分析試験では、電圧測定の時系列は
、512点の高速フーリエ変換("FFT")を用いてフィルタ処理された。フィルタリ処理され
たデータのうちFFTの最も低い44の周波数はデータから除外され、残りのデータは時間領
域に戻された。各試料分析試験でフィルタ処理されたデータは、その後、試験結果1400を
生成するために統合された。より具体的には、6つの試料の分析試験のすべての抵抗の測
定は、"ビニング"と呼ばれる方法で温度範囲(例えば、80K〜80.25K、80.25K〜80.50K、8
0.5K〜80.75K、等)の系列に整理された。次に、各温度範囲の平均抵抗測定を求めるため
に各温度範囲で測定された抵抗測定は、平均化された。これらの平均抵抗測定により試験
結果1400が得られた。
Test results 1400 show that various portions of the modified ELR material 1060 operate in the ELR state at higher temperatures compared to the ELR material 360. Six samples were analyzed. In each sample analysis test, the modified ELR material 1060 was slowly cooled from about 286K to 83K. In order to reduce the effects of DC offset and / or thermocouple effects while cooling, the current source passed + 60nA and -60nA in a delta mode configuration. At a certain time interval, the voltage of the changed ELR material 1060 was measured with a voltmeter. In each sample analysis test, the time series of voltage measurements was filtered using a 512-point fast Fourier transform ("FFT"). Of the filtered data, 44 frequencies with the lowest FFT were excluded from the data, and the rest of the data was returned to the time domain. The data filtered in each sample analysis test was then integrated to produce a test result 1400. More specifically, all resistance measurements in an analytical test of six samples are measured in a temperature range (e.g. 80K-80.25K, 80.25K-80.50K, 8
From 0.5K to 80.75K, etc.). The resistance measurements measured at each temperature range were then averaged to determine the average resistance measurement at each temperature range. The test result 1400 was obtained by measuring these average resistances.

試験結果1400は、温度に対する抵抗のプロットである種々の離散ステップ1410を含んで
おり、各離散ステップ1410は、比較的狭い温度範囲での抵抗の急激な変化を示している。
各離散ステップ1410では、変更されたELR材料1060の離散部分は、各温度でそのような部
分の電荷伝播容量に電荷を伝播し始める。非常に小さなスケールで、変更されているELR
材360の表面は、完全に平滑ではないので、ELR材料360の表面に露出された開口310は、通
常は、変更されたELR材1060試料の全幅または全長にわたって延びていない。したがって
、本発明のいくつかの実施例では、変更する材料1020は、ELR材料360の表面全体を覆い、
開口310の間で電荷を運ぶ導体として作用することができる。
Test result 1400 includes various discrete steps 1410 that are plots of resistance against temperature, each discrete step 1410 showing a rapid change in resistance over a relatively narrow temperature range.
At each discrete step 1410, the discrete portion of the modified ELR material 1060 begins to propagate charge to the charge propagation capacity of such portion at each temperature. ELR has changed on a very small scale
Since the surface of the material 360 is not completely smooth, the opening 310 exposed on the surface of the ELR material 360 typically does not extend across the entire width or length of the modified ELR material 1060 sample. Thus, in some embodiments of the invention, the modifying material 1020 covers the entire surface of the ELR material 360,
It can act as a conductor that carries charge between the apertures 310.

試験結果1400の詳細を説明する前に、ELR材料360と変更する材料1020の様々な特性を説
明する。これらの材料の抵抗対温度("R−T")の個別のプロファイルは、一般によく知ら
れている。これらの材料の個々のR−Tプロファイルは、試験結果1400に見られる離散ステ
ップ1410と同様の特徴を含むとは考えられない。実際、ELR材料360の変更されていない試
料と変更する材料1020は、同じであり、しばしば同一の試験方法と測定装置でそれぞれ試
験された。各例では、ELR材料360の変更されていない試料のR−Tプロファイルと変更する
材料のRTプロファイルは、単独では離散ステップ1410と同様の機能を含んでいなかった。
従って、離散ステップ1410は、変更する材料1020と変更するELR材料360の結果であり、温
度上昇時に開口310を維持し、それによって、変更する材料1060が、本発明の様々な実施
例の高い温度において、ELR状態のままでいられることが可能となる。
Before describing the details of the test result 1400, various characteristics of the ELR material 360 and the material 1020 to be modified will be described. The individual profiles of resistance versus temperature ("R-T") for these materials are generally well known. The individual RT profiles of these materials are not considered to include features similar to the discrete step 1410 found in the test results 1400. In fact, the unmodified sample of ELR material 360 and the modified material 1020 were the same and were often tested with the same test method and measurement equipment, respectively. In each example, the RT profile of the unmodified sample of ELR material 360 and the RT profile of the material to be modified alone did not include functions similar to discrete step 1410.
Thus, the discrete step 1410 is the result of the changing material 1020 and the changing ELR material 360, maintaining the opening 310 as the temperature rises, so that the changing material 1060 is a high temperature in various embodiments of the present invention. In this case, the ELR state can be maintained.

各離散ステップ1410では、変更されたELR材料1060内の開口310の様々な開口が、各開口
310の電荷伝播容量に電荷の伝播を開始する。電圧計で測定した結果、各電荷伝播開口310
は、変更されたELR材料1060の試料を通過する見かけの電圧が少しだけ低下する、短絡と
して現れる。見かけの電圧は、開口310の追加の開口が電荷の伝播を開始すると、変更さ
れたELR材料1060の試料温度がELR材料360の転移温度(すなわち、変更していないELR材料
がYBCOの場合の転移温度は、約90Kである)に達するまで低下し続ける。
In each discrete step 1410, the various openings of openings 310 in the modified ELR material 1060 are replaced with each opening.
Charge propagation starts in the charge propagation capacity of 310. As a result of measurement with a voltmeter, each charge propagation aperture 310
Appears as a short circuit, with a slight drop in the apparent voltage across the sample of modified ELR material 1060. The apparent voltage is that when the additional aperture in aperture 310 begins to propagate charge, the sample temperature of the modified ELR material 1060 is the transition temperature of the ELR material 360 (ie, the transition when the unmodified ELR material is YBCO) The temperature continues to drop until it reaches about 90K).

試験結果1400は、変更されたELR材料1060内の開口310が、約97K、100K、103K、113K、1
26K、140K、146K、179K、183.5K、200.5K、237.5K、および250Kで、電荷を伝播すること
を示している。理解されるように、変更されたELR材料1060内の開口310は、全温度範囲内
の他の温度で電荷を伝播することができる。
Test result 1400 shows that the aperture 310 in the modified ELR material 1060 is approximately 97K, 100K, 103K, 113K, 1
It has been shown to propagate charge at 26K, 140K, 146K, 179K, 183.5K, 200.5K, 237.5K, and 250K. As will be appreciated, the openings 310 in the modified ELR material 1060 can propagate charge at other temperatures within the full temperature range.

試験結果1400は、離散ステップ1410として識別されていない比較的狭い温度範囲での抵
抗の比較的急激な変化を含んでいる。これらの他の変化のいくつかは、試験(例えば、FF
T、フィルタリング、等)中に得られる測定値に使用されるデータ処理技術からのアーテ
ィファクトであるかもしれない。これらの他の変化のいくつかは、様々な温度で開口310
に影響を与える変更された結晶構造1010中の共振周波数に起因する抵抗の変化であるかも
しれない。これらの他の変化のいくつかは、追加の離散ステップ1410であるかもしれない
。また、270〜274Kの温度範囲における抵抗の変化は、変更されたELR材1060中に存在する
水と関連付けられる可能性があり、この水の一部は変更されたELR材料1060の試料調製中
に導入された可能性がある。
Test result 1400 includes a relatively abrupt change in resistance over a relatively narrow temperature range that has not been identified as discrete step 1410. Some of these other changes have been tested (eg FF
T, filtering, etc.) may be an artifact from the data processing technique used for the measurements obtained during. Some of these other changes may cause the aperture 310 to vary at various temperatures.
There may be a change in resistance due to the resonant frequency in the modified crystal structure 1010 that affects the. Some of these other changes may be additional discrete steps 1410. Also, resistance changes in the temperature range of 270-274K may be associated with water present in the modified ELR material 1060, and some of this water may be present during sample preparation of the modified ELR material 1060. It may have been introduced.

変更する材料1020はELR材料360の転移温度以上の温度でよく伝導するの対して、ELR材
料360は通常は伝導しないという点で、試験結果1400は、離散ステップ1410に加えて、ELR
材料360のR−Tプロファイルと異なっている。
The test result 1400 shows that in addition to the discrete step 1410, the ELR material 360 does not conduct normally, whereas the changing material 1020 conducts well at temperatures above the transition temperature of the ELR material 360.
It is different from the RT profile of material 360.

図15は、ELR材料360と変更する材料1020の試料に対する追加の試験結果1500を示してい
る。より具体的には、試験結果1500では、変更する材料1020は、クロムであり、ELR材料3
60はYBCOである。試験結果1500では、ELR材料360の試料は、a-平面又はb-平面に平行な結
晶構造300の面を露出させるために、上述した様々な技術を用いて調製された。試験結果1
500は、変更されたELR材料1060にロックインアンプとK6221電流源を用いて24.0Hzで10nA
の電流を流して得られた。試験結果1500は、温度の関数(K)として、変更されたELR材料
1060の抵抗のプロットを含んでいる。図15は、変更されたELR材料1060の抵抗が温度の全
範囲、すなわち80K〜275Kで測定された試験結果1500を含む。試験結果1500は、変更され
たELR材料1060の様々な部分がELR材料360より高い温度でELR状態で動作することを示して
いる。5つの試料の分析試験は、変更されたELR材料1060の試料でなされた。各試料分析試
験では、変更されたELR材料1060の試料をゆっくりと80Kから275Kまで加熱した。加熱しな
がら、変更されたELR材料1060の試料の電圧が一定の時間間隔で測定され、抵抗は、電流
源から算出された。各試料分析試験では、抵抗測定値の時系列は、1024ポイントのFFTを
用いてフィルタ処理した。しかし、すべてのFFTから最も低い15の周波数がデータから除
去され、フィルタ処理された抵抗測定値は、時間領域に戻された。各試料分析試験でフィ
ルタ処理された抵抗測定値は、試験結果1500を生成するために上記説明したビニングプロ
セスを用いて統合された。次に、各温度範囲での抵抗測定値は、各温度範囲での平均抵抗
測定値を得るために一緒に平均化された。これらの平均抵抗測定値は、試験結果1500を形
成する。
FIG. 15 shows additional test results 1500 for a sample of ELR material 360 and modified material 1020. More specifically, in test result 1500, the material 1020 to be changed is chromium and the ELR material 3
60 is YBCO. In test results 1500, a sample of ELR material 360 was prepared using the various techniques described above to expose the plane of the crystal structure 300 parallel to the a-plane or the b-plane. Test result 1
500 10nA at 24.0Hz using lock-in amplifier and K6221 current source on modified ELR material 1060
It was obtained by passing a current of. Test result 1500 shows the modified ELR material as a function of temperature (K)
Includes a plot of 1060 resistance. FIG. 15 includes test results 1500 in which the resistance of the modified ELR material 1060 was measured over the full temperature range, ie, 80K-275K. Test results 1500 show that various portions of the modified ELR material 1060 operate in the ELR state at a higher temperature than the ELR material 360. Five samples of analytical tests were performed on samples of modified ELR material 1060. In each sample analysis test, a sample of the modified ELR material 1060 was slowly heated from 80K to 275K. While heating, the voltage of the modified ELR material 1060 sample was measured at regular time intervals, and the resistance was calculated from the current source. In each sample analysis test, the time series of resistance measurements was filtered using a 1024 point FFT. However, the lowest 15 frequencies from all FFTs were removed from the data and the filtered resistance measurements were returned to the time domain. The resistance measurements filtered in each sample analysis test were integrated using the binning process described above to produce test results 1500. The resistance measurements at each temperature range were then averaged together to obtain an average resistance measurement at each temperature range. These average resistance measurements form test result 1500.

試験結果1500は、抵抗対温度プロットにおいて、種々の離散ステップ1510を含む。各離
散ステップ1510は、図14A〜図14Gで説明した離散ステップ1410と類似する、比較的狭い温
度範囲で抵抗が比較的急激に変化することを示しいる。各離散ステップ1510では、変更さ
れたELR材料1060の離散部分は、各温度での離散部分の電荷伝播容量に電荷を伝播する。
Test result 1500 includes various discrete steps 1510 in the resistance versus temperature plot. Each discrete step 1510 shows that the resistance changes relatively abruptly in a relatively narrow temperature range, similar to the discrete step 1410 described in FIGS. 14A-14G. In each discrete step 1510, a discrete portion of the modified ELR material 1060 propagates charge to the charge propagation capacity of the discrete portion at each temperature.

試験結果1500は、変更されたELR材料1060内の開口310が約120K、145K、175K、225K、お
よび250Kで電荷を伝播することを示している。変更されたELR材料1060内の開口310は、理
解されるように、全温度範囲内の他の温度で、電荷を伝播するかもしれない。
Test results 1500 show that the aperture 310 in the modified ELR material 1060 propagates charge at about 120K, 145K, 175K, 225K, and 250K. The openings 310 in the modified ELR material 1060 may propagate charge at other temperatures within the full temperature range, as will be appreciated.

図16-20は、ELR材料360および各種変更する材料1020の試料に対する追加の試験結果を
示す。これらの追加の試験結果では、ELR材料360の試料は、結晶構造300の表面をa面また
はb面、またはa面またはb面のいくつかの組み合わせに対して実質的に平行となるように
露出させ、これらの露出面上に変更する材料が積層されるように、上述した様々な技術を
用いて調製された。これらの変更された各試料は、ゆっくりと約300Kから80Kまで冷却さ
れた。以下に説明するように、加温しながら、電流源は、電流を変更された試料にデルタ
モード設定で印加した。一定時間毎に、変更された試料の電圧を測定した。各試料の分析
試験では、電圧測定の時系列は、FFTを用いて周波数領域で最低の周波数を除去するフィ
ルタ処理し、フィルタ処理された測定値は、時間領域に戻された。保持された周波数の数
は、一般に、各データ・セットで異なる。各試験からフィルタ処理されたデータは、その
後、ビニングされ、一緒に平均化されて図16-21に示す試験結果を生成した。
FIGS. 16-20 show additional test results for samples of ELR material 360 and various modified materials 1020. FIG. In these additional test results, the sample of ELR material 360 exposes the surface of crystal structure 300 to be substantially parallel to the a-plane or b-plane, or some combination of a-plane or b-plane. And the various materials described above were prepared so that the material to be modified was laminated on these exposed surfaces. Each of these modified samples was slowly cooled from about 300K to 80K. As described below, while warming, the current source applied current to the modified sample in a delta mode setting. The voltage of the changed sample was measured at regular intervals. In the analytical test for each sample, the time series of voltage measurements was filtered using FFT to remove the lowest frequency in the frequency domain, and the filtered measurements were returned to the time domain. The number of frequencies retained is generally different for each data set. The filtered data from each test was then binned and averaged together to produce the test results shown in FIGS. 16-21.

図16は、温度の関数(K)として、変更されたELR材料1060の抵抗のプロットを含む試験
結果1600を示す。試験結果1600では、変更する材料1020はバナジウムであり、ELR材料360
はYBCOである。試験結果1600は、20nA電流源を使用し、1024ポイントのFFTを行い、12個
の最低周波数が除去された全ての情報を用いる11回の試験で得られた。試験結果1600は、
変更されたELR材料1060の様々な部分がELR材料360よりもより高い温度においてELR状態で
動作することを示している。試験結果1600は、図14A-14Gで説明したのと同様に、抵抗−
温度プロットにおいて種々の離散ステップ1610を含む。試験結果1600は、変更されたELR
材料1060内の開口310が約267K、257K、243K、232K、および219Kで電荷を伝播することを
示している。変更されたELR材料1060内の開口310は、他の温度で電荷を伝播するかもしれ
ない。
FIG. 16 shows a test result 1600 that includes a plot of the resistance of the modified ELR material 1060 as a function of temperature (K). In test result 1600, the material 1020 to be changed is vanadium and the ELR material 360
Is YBCO. Test result 1600 was obtained in 11 tests using a 20 nA current source, performing a 1024 point FFT and using all information with the 12 lowest frequencies removed. Test result 1600 is
Various portions of the modified ELR material 1060 are shown to operate in the ELR state at higher temperatures than the ELR material 360. Test result 1600 is similar to that described with reference to FIGS.
Various discrete steps 1610 are included in the temperature plot. Test result 1600 shows modified ELR
It shows that apertures 310 in material 1060 propagate charge at approximately 267K, 257K, 243K, 232K, and 219K. The opening 310 in the modified ELR material 1060 may propagate charge at other temperatures.

図17は、温度の関数(K)として、変更されたELR材料1060の抵抗のプロットを含む試験
結果1700を示す。試験結果1700では、変更する材料1020は、ビスマスでありELR材料360は
YBCOである。試験結果1700は、400nAの電流源を使用し、1024ポイントのFFTを行い、12個
の最低周波数が除去された全ての情報を用いる5回の試験で得られた。試験結果1700は、
変更されたELR材料1060の様々な部分がELR材料360よりも高い温度においてELR状態で動作
することを示している。試験結果1700は、図14A-14Gで説明したのと同様に、抵抗−温度
プロットにおいて種々の離散ステップ1710を含む。試験結果1700は、変更されたELR材料1
060内の開口310が約262K、235K、200K、172K、および141Kで電荷を伝播することを示して
いる。変更されたELR材料1060内の開口310は、他の温度で電荷を伝播するかもしれない。
FIG. 17 shows a test result 1700 including a plot of resistance of the modified ELR material 1060 as a function of temperature (K). In test result 1700, the material 1020 to change is bismuth and the ELR material 360 is
YBCO. Test result 1700 was obtained in 5 tests using a 400 nA current source, performing 1024 point FFTs and using all information with the 12 lowest frequencies removed. Test result 1700 is
Various portions of the modified ELR material 1060 are shown to operate in the ELR state at higher temperatures than the ELR material 360. Test result 1700 includes various discrete steps 1710 in the resistance-temperature plot, similar to that described in FIGS. 14A-14G. Test result 1700 shows modified ELR material 1
It shows that the aperture 310 in 060 propagates charge at approximately 262K, 235K, 200K, 172K, and 141K. The opening 310 in the modified ELR material 1060 may propagate charge at other temperatures.

図18は、温度の関数(K)として、変更されたELR材料1060の抵抗のプロットを含む試験
結果1800を示す。試験結果1800では、変更する材料1020は銅であり、ELR材料360はYBCOで
ある。試験結果1800は、200nAの電流源を使用し、1024ポイントFFTを行い、12個の最低周
波数が除去された全ての情報を用いる5回の試験で得られた。試験結果1800は、変更され
たELR材料1060の様々な部分がELR材料360よりもより高い温度においてELR状態で動作する
ことを示している。試験結果1800は、図14A-14Gで説明したのと同様に、抵抗−温度プロ
ットにおいて種々の離散ステップ1810を含む。試験結果1800は、変更されたELR材料1060
内の開口310が約268K、256K、247K、235K、および223Kで電荷を伝播することを示してい
る。変更されたELR材料1060内の開口310は、他の温度で電荷を伝播するかもしれない。
FIG. 18 shows a test result 1800 including a plot of resistance of the modified ELR material 1060 as a function of temperature (K). In test result 1800, the material to be changed 1020 is copper and the ELR material 360 is YBCO. Test result 1800 was obtained in 5 tests using a 1024 point FFT with a 200 nA current source and using all the information with the 12 lowest frequencies removed. Test result 1800 shows that various portions of the modified ELR material 1060 operate in the ELR state at higher temperatures than the ELR material 360. Test result 1800 includes various discrete steps 1810 in the resistance-temperature plot, similar to that described in FIGS. 14A-14G. Test result 1800 shows modified ELR material 1060
The inner aperture 310 is shown to propagate charge at approximately 268K, 256K, 247K, 235K, and 223K. The opening 310 in the modified ELR material 1060 may propagate charge at other temperatures.

図19は、温度の関数(K)として、変更されたELR材料1060の抵抗のプロットを含む試験
結果1900を示す。試験結果1900では、変更する材料1020はコバルトであり、ELR材料360は
YBCOである。試験結果1900は、420nA電流源を使用し、1024ポイントのFFTを行い、12個の
最低周波数が除去された全ての情報を用いる11回の試験で得られた。試験結果1900は、変
更されたELR材料1060の様々な部分がELR材料360よりもより高い温度においてELR状態で動
作することを示している。試験結果1900は、図14A-14Gで説明したのと同様に、抵抗−温
度プロットにおいて種々の離散ステップ1910を含む。試験結果1900は、変更されたELR材
料1060内の開口310が約265K、236K、205K、174K、および143Kで電荷を伝播することを示
している。変更されたELR材料1060内の開口310は、他の温度で電荷を伝播するかもしれな
い。
FIG. 19 shows a test result 1900 including a plot of resistance of the modified ELR material 1060 as a function of temperature (K). In test result 1900, the material 1020 to change is cobalt and the ELR material 360 is
YBCO. Test result 1900 was obtained in 11 tests using a 420nA current source, performing a 1024 point FFT and using all information with the 12 lowest frequencies removed. Test results 1900 indicate that various portions of the modified ELR material 1060 operate in the ELR state at higher temperatures than the ELR material 360. Test result 1900 includes various discrete steps 1910 in the resistance-temperature plot, similar to that described in FIGS. 14A-14G. Test results 1900 show that the aperture 310 in the modified ELR material 1060 propagates charge at approximately 265K, 236K, 205K, 174K, and 143K. The opening 310 in the modified ELR material 1060 may propagate charge at other temperatures.

図20は、温度の関数(K)として、変更されたELR材料1060の抵抗のプロットを含む試験
結果2000を示す。試験結果2000では、変更する材料1020はチタンであり、ELR材料360はYB
COである。試験結果2000は、100nA電流源を使用し、512ポイントのFFTを行い、11個の最
低周波数が除去された全ての情報を用いる11回の試験で得られた。試験結果2000は、変更
されたELR材料1060の様々な部分がELR材料360よりもより高い温度においてELR状態で動作
することを示している。試験結果2000は、図14A-14Gで説明したのと同様に、抵抗−温度
プロットにおいて種々の離散ステップ2010を含む。試験結果2000は、変更されたELR材料1
060内の開口310が約266K、242K、および217Kで電荷を伝播することを示している。変更さ
れたELR材料1060内の開口310は、他の温度で電荷を伝播するかもしれない。
FIG. 20 shows a test result 2000 including a plot of the resistance of the modified ELR material 1060 as a function of temperature (K). In test result 2000, the material to be changed 1020 is titanium and the ELR material 360 is YB
CO. Test results 2000 were obtained in 11 tests using a 100 nA current source, performing 512 point FFTs and using all information with 11 lowest frequencies removed. Test results 2000 show that various portions of the modified ELR material 1060 operate in the ELR state at higher temperatures than the ELR material 360. Test result 2000 includes various discrete steps 2010 in the resistance-temperature plot, similar to that described in FIGS. 14A-14G. Test result 2000 shows modified ELR material 1
It shows that aperture 310 in 060 propagates charge at about 266K, 242K, and 217K. The opening 310 in the modified ELR material 1060 may propagate charge at other temperatures.

図21A〜21Bは、温度の関数(K)として、変更されたELR材料1060の抵抗のプロットを含
む試験結果2100を示す。試験結果2100では、変更する材料1020はクロムであり、ELR材料3
60はYBCOである。図21Aは、変更されたELR材料1060の抵抗が測定された温度の全範囲、す
なわち80K〜270Kにわたる試験結果2100を含む。さらに詳しく説明するために、試験結果2
100は、図21Bに示すように、150K〜250Kの温度範囲で拡大された。試験結果2100は、図16
〜20で説明したのと同様の方法で得られた。具体的には、試験結果2100は300nAの電流源
を使用して25回の試験で得られた。これらの試験データは、64サイドポイントと4次多項
式を用いて、Savitzy-Golayで平滑化された。試験結果2100は、変更されたELR材料1060の
様々な部分がELR材料360(ここでは、BSSCO)よりも高い温度でELR状態として動作するこ
とを示している。試験結果2100は、図14A-14Gで説明したのと同様に、抵抗−温度プロッ
トにおいて種々の離散ステップ2110を含む。試験結果2100は、変更されたELR材料1060内
の開口310が約184Kと214Kで電荷を伝播することを示している。変更されたELR材料1060内
の開口310は、他の温度で電荷を伝播するかもしれない。
21A-21B show a test result 2100 that includes a plot of the resistance of the modified ELR material 1060 as a function of temperature (K). In test result 2100, the material 1020 to be changed is chromium and the ELR material 3
60 is YBCO. FIG. 21A includes test results 2100 over the entire range of temperatures at which the resistance of the modified ELR material 1060 was measured, ie, 80K-270K. For further explanation, test result 2
100 was expanded in the temperature range of 150K to 250K as shown in FIG. 21B. Test result 2100 is shown in FIG.
It was obtained in the same manner as described in -20. Specifically, test result 2100 was obtained in 25 tests using a 300 nA current source. These test data were smoothed with Savitzy-Golay using 64 side points and a fourth order polynomial. Test result 2100 shows that various portions of the modified ELR material 1060 operate in an ELR state at a higher temperature than ELR material 360 (here, BSSCO). Test result 2100 includes various discrete steps 2110 in the resistance-temperature plot, similar to that described in FIGS. 14A-14G. Test result 2100 shows that the opening 310 in the modified ELR material 1060 propagates charge at approximately 184K and 214K. The opening 310 in the modified ELR material 1060 may propagate charge at other temperatures.

他の実験では、変更する材料1020は、結晶構造300のc面に実質的に平行なELR材料360の
表面上に積層された。これらの試験結果(図示しない)は、c面に平行なELR材料360の表
面を変更する材料1020と積層することが、上記説明したような離散ステップ(例えば、離
散的なステップ1410)を生成しないことを示している。これらの試験結果は、ELR材料360
が、抵抗現象を示さない(またはしない傾向にある)方向に垂直であるELR材360の表面を
変更することは、変更されていないELR材料の動作特性を改善しないことを示している。
言い換えれば、ELR材料360のような表面を変更すると、開口310を維持しないかもしれな
い。本発明の種々の原理によれば、材料を変更することは、ELR材料が抵抗現象を示さな
い(または、しない傾向にある)方向に平行なELR材の表面で積層されるべきである。よ
り具体的には、例えば、ELR材料360(図3に示す)に対して、変更する材料は、開口310を
維持するために、結晶構造300の"a-c"面または"b-c"面でELR材料360に(c軸方向に抵抗現
象を示さない傾向がある)結合されるべきである。
In other experiments, the modifying material 1020 was laminated on the surface of the ELR material 360 substantially parallel to the c-plane of the crystal structure 300. These test results (not shown) show that laminating with a material 1020 that modifies the surface of ELR material 360 parallel to the c-plane does not produce discrete steps as described above (eg, discrete step 1410) It is shown that. These test results show that ELR material 360
However, changing the surface of the ELR material 360 that is perpendicular to a direction that does not (or does not tend to) exhibit resistance does not improve the operating characteristics of the unmodified ELR material.
In other words, changing the surface, such as ELR material 360, may not maintain opening 310. In accordance with the various principles of the present invention, changing the material should be laminated on the surface of the ELR material parallel to the direction in which the ELR material does not (or tends not to exhibit) the resistance phenomenon. More specifically, for example, relative to ELR material 360 (shown in FIG. 3), the modifying material is ELR material on the “ac” or “bc” face of crystal structure 300 to maintain opening 310. Should be coupled to 360 (which tends to show no resistance in the c-axis direction).

図22は、ELR材料360の層および本発明の様々な実施例に基づく追加の電荷を伝播するた
めに有用な変更する材料1020の層の交互層を含む構成2200を示している。このような層は
、様々な堆積技術を用いて互いの上に堆積させることができる。様々な技術がELR材料360
の層内の結晶構造300のアライメントを改善するために使用することができるかもしれな
い。結晶構造300の改良されたアライメントは、結晶構造300を通過する増加した長さの開
口310をもたらし、この開口310は、次に、より高い温度で、および/または、増加した電
荷伝播容量での動作を提供するかもしれない。構成2200は、変更する材料1020とELR材料3
60の隣接する層の間の各界面で変更されたELR材料1060内の開口310の数を増加する。開口
310増加した数は、構成2200の電荷伝播容量を増大させることができる。
FIG. 22 shows a configuration 2200 that includes alternating layers of layers of ELR material 360 and layers of modifying material 1020 useful for propagating additional charges in accordance with various embodiments of the invention. Such layers can be deposited on top of each other using various deposition techniques. Various technologies are ELR material 360
Could be used to improve the alignment of the crystal structure 300 in the layers of the. The improved alignment of the crystal structure 300 results in an increased length aperture 310 that passes through the crystal structure 300, which in turn is at a higher temperature and / or with an increased charge propagation capacity. May provide behavior. Composition 2200 consists of changing material 1020 and ELR material 3
Increase the number of openings 310 in the ELR material 1060 modified at each interface between 60 adjacent layers. Opening
The increased number of 310 can increase the charge propagation capacity of configuration 2200.

本発明のいくつかの実施例では、任意の数の層を使用することができる。本発明のいく
つかの実施例では、他のELR材料および/または他の変更する材料を使用することができる
。本発明のいくつかの実施例では、他の材料の追加の層(例えば、絶縁体、導体、または
他の材料)は、様々な影響(例えば、磁気の影響、材料の移動、又は他の影響)を緩和す
るために、一対のELR材料360層と変更する材料1020層との間に使用することができるし、
あるいは、その一対の層内に形成される変更されたELR材料1060の特性を向上させるため
に使用することができる。本発明のいくつかの実施例では、全ての層は対になっていない
。換言すれば、構成2200は、1つまたは複数の余分な(すなわち、不対の)ELR材料360の
層を有していてもよいし、あるいは、変更する材料1020の一つ以上の余分の層を有してい
てもよい。
In some embodiments of the invention, any number of layers can be used. In some embodiments of the invention, other ELR materials and / or other modifying materials may be used. In some embodiments of the present invention, additional layers of other materials (eg, insulators, conductors, or other materials) can have various effects (eg, magnetic effects, material movement, or other effects). Can be used between a pair of ELR material 360 layers and a changing material 1020 layers to ease)
Alternatively, it can be used to improve the properties of the modified ELR material 1060 formed in the pair of layers. In some embodiments of the invention, not all layers are paired. In other words, configuration 2200 may have one or more layers of extra (ie, unpaired) ELR material 360, or one or more extra layers of material 1020 to be modified. You may have.

図23は、本発明の様々な実施例による変更されたELR材料1060中の変更された結晶構造1
010の追加の層2310(層2310A、層2310B、層2310Cおよび層2310Dとして示す)を示す。図
示されるように、変更されたELR材料1060は、結晶構造300(図3)の原子と結合を形成す
る変更する材料1020から材料1060へ様々な距離の様々な開口310(開口310A、開口310B、
開口310Cとして示す)を含む。開口310Aは、変更する材料1020に最も近く、次に、開口31
0Bが続き、次に、開口310C等が続く。本発明の様々な実施例によれば、変更する材料1020
は、開口310Aが変更する材料1020に近いので、開口310Bまたは開口310Cのいずれよりも開
口310Aをよりよく維持する必要がある。同様に、変更する材料1020は、開口310Bが変更す
る材料1020に近いので開口310Cよりも開口310Bをよりよく維持する必要がある。本発明の
いくつかの実施例によると、変更する材料1020は、開口310Aが変更する材料1020に近いの
で、開口310Bまたは開口310Cの断面のいずれよりも開口310Aの断面をよりよく維持する必
要がある。同様に、変更する材料1020は、開口310Bが変更する材料1020に近いので開口31
0Cの断面よりも開口310Cの断面をよりよく維持する必要がある。本発明のいくつかの実施
例によると、変更する材料1020は、開口310Aが変更する材料1020に近いので、開口310Bま
たは開口310Cの特定の温度での電荷伝播容量のいずれよりも、その特定の温度での開口31
0Aの電荷伝播容量に大きな影響を持つべきである。同様に、変更する材料1020は、開口31
0Bが変更する材料1020に近いので、開口310Cの特定の温度での電荷伝播容量よりも、開口
310Cの特定の温度での電荷伝播容量断面に大きな影響を持つべきである。本発明のいくつ
かの実施例によると、変更する材料1020は、開口310Aが変更する材料1020に近いので、開
口310Bまたは開口310Cを通過する電荷の伝播を促進するよりも、開口310Aを通過する電荷
の伝播を促進すべきである。同様に、変更する材料1020は、開口310Bが変更する材料1020
に近いので、開口310Cを通過する電荷の伝播を促進するよりも、開口310Cを通過する電荷
の伝播を促進すべきである。
FIG. 23 illustrates a modified crystal structure 1 in a modified ELR material 1060 according to various embodiments of the invention.
010 additional layers 2310 (shown as layer 2310A, layer 2310B, layer 2310C and layer 2310D) are shown. As shown, the modified ELR material 1060 comprises various apertures 310 (opening 310A, opening 310B) at various distances from the modifying material 1020 to the material 1060 that form bonds with the atoms of the crystal structure 300 (FIG. 3). ,
Opening 310C). Opening 310A is closest to the material 1020 to be changed, then opening 31
0B follows, followed by the opening 310C and the like. According to various embodiments of the present invention, the changing material 1020
Since the opening 310A is close to the material 1020 to be changed, it is necessary to maintain the opening 310A better than either the opening 310B or the opening 310C. Similarly, the changing material 1020 needs to maintain the opening 310B better than the opening 310C because the opening 310B is close to the changing material 1020. According to some embodiments of the present invention, the changing material 1020 needs to maintain the cross section of the opening 310A better than either the opening 310B or the cross section of the opening 310C because the opening 310A is close to the changing material 1020. is there. Similarly, the changing material 1020 is similar to the changing material 1020 in the opening 310B, so the opening 31
It is necessary to maintain the cross section of the opening 310C better than the cross section of 0C. According to some embodiments of the present invention, the changing material 1020 is closer to the specific material of the opening 310A than the changing material 1020 than the opening 310B or the opening 310C at any particular temperature. Opening at temperature 31
Should have a big impact on the charge propagation capacity of 0A. Similarly, the changing material 1020 has an opening 31.
Since 0B is close to the changing material 1020, the aperture is more than the charge propagation capacity at a certain temperature of the aperture 310C
It should have a great influence on the cross section of charge propagation capacity at a specific temperature of 310C. According to some embodiments of the present invention, the changing material 1020 passes through the opening 310A rather than facilitating charge propagation through the opening 310B or opening 310C because the opening 310A is close to the changing material 1020. Charge propagation should be promoted. Similarly, the material 1020 that changes is the material 1020 that the opening 310B changes.
Therefore, the propagation of charge through the opening 310C should be promoted rather than the propagation of charge through the opening 310C.

上述した種々の試験結果は、とりわけ、開口310上の変更する材料1020の影響が互いに
近接する関係で変化すること示している図14の試験結果1400は、本発明の種々の実施例を
支持している。具体的には、試験結果1400中の各離散ステップ1410は、変更されたELR材
料1060によって運ばれた電荷の変化に対応する。なぜなら、特定の層2310中の開口310(
より適切には、図示のように隣接する層間で形成された開口310)は、そのような開口310
の電荷伝播容量に電荷を伝播するからである。変更する材料1020により近い層2310中の開
口310は、より高い温度の離散ステップに1410に対応するが、変更する材料1020からより
遠い層2310中の開口310は、より低い温度の離散ステップ1410に対応する。離散ステップ1
410は、変更する材料1020に所与の相対距離の開口310(すなわち、層2310Aと層2310B間の
開口310A)が特定の温度で電荷を伝播し、すぐに最大電荷伝播容量に達する、という意味
で"離散"である。別の離散ステップ1410は、変更する材料1020からより離れた距離の開口
310(すなわち、層2310Bと層2310Cの間の開口310B)がより離れた距離の結果として、よ
り低い温度で電荷を伝播し、開口310に対する変更する材料1020の影響を軽減するときに
、達成される。各離散ステップ1410は、変更する材料1020からの距離に基づいて電荷を運
び始める開口310の別の組に対応する。しかしながら変更する材料1020は、ある距離にお
いて、いくつかの開口310に高い温度で電荷を運ばせるような十分な影響を開口310に及ぼ
すことができないので、それ故に、そのような開口310は、ELR材料360の温度と一致する
温度で電荷を伝播する。
The test results 1400 shown in FIG. 14 show, among other things, that the effects of the changing material 1020 on the aperture 310 change in close proximity to each other, supporting the various embodiments of the present invention. ing. Specifically, each discrete step 1410 in test result 1400 corresponds to a change in charge carried by the modified ELR material 1060. Because the opening 310 (in a particular layer 2310
More suitably, openings 310) formed between adjacent layers as shown are such openings 310).
This is because charges are propagated to the charge propagation capacity. The opening 310 in the layer 2310 closer to the changing material 1020 corresponds to a higher temperature discrete step 1410, whereas the opening 310 in the layer 2310 farther from the changing material 1020 corresponds to the lower temperature discrete step 1410. Correspond. Discrete step 1
410 means that the opening 310 of a given relative distance in the material to be modified 1020 (ie, opening 310A between layer 2310A and layer 2310B) propagates charge at a certain temperature and immediately reaches the maximum charge propagation capacity Is "discrete". Another discrete step 1410 is an opening at a further distance from the material 1020 to be modified
This is achieved when 310 (ie, opening 310B between layer 2310B and layer 2310C) propagates charge at a lower temperature as a result of the greater distance and mitigates the effect of changing material 1020 on opening 310. The Each discrete step 1410 corresponds to another set of openings 310 that begin to carry charge based on the distance from the material 1020 to be changed. However, since the changing material 1020 cannot exert a sufficient effect on the aperture 310 at some distance to cause some apertures 310 to carry charge at high temperatures, such apertures 310 are therefore ELR. The charge propagates at a temperature that matches the temperature of the material 360.

本発明のいくつかの実施例では、変更する材料1020と開口310の間の距離は、多くの開
口310に対して変更する材料1020の影響が大きくなるように減らされる。実際には、多く
の開口310は、より高い温度に関連付けられる離散ステップ1410で電荷を伝播すべきであ
る。例えば、本発明の種々の実施例に係る図22の構成において、ELR材料360の層は、ELR
材360中の開口310と変更する材料1020との間の距離を低減するために、少数の単位セルの
厚さに作られるかもしれない。この距離を減らすには、所与の温度で変更する材料1020に
よって影響される開口310の数を増やすべきである。この距離を減らすと、構成2200の所
与の全体厚さ中のELR材料360の交互層の数を増加させ、それによって構成2200の全体的な
電荷伝播容量を電荷を増加させる。
In some embodiments of the present invention, the distance between the changing material 1020 and the opening 310 is reduced so that the effect of the changing material 1020 on many openings 310 is increased. In practice, many openings 310 should propagate charge in discrete steps 1410 associated with higher temperatures. For example, in the configuration of FIG. 22 according to various embodiments of the present invention, the layer of ELR material 360 is ELR.
A small number of unit cell thicknesses may be made to reduce the distance between the aperture 310 in the material 360 and the changing material 1020. To reduce this distance, the number of openings 310 affected by the material 1020 changing at a given temperature should be increased. Reducing this distance increases the number of alternating layers of ELR material 360 in a given overall thickness of configuration 2200, thereby increasing the overall charge propagation capacity of configuration 2200.

図24は、基板2420上に形成されたELR材料の膜2410を示すが、基板2420は、本発明の様
々な実施例では必要でないかもしれない。本発明の様々な実施例では、膜2400は、例えば
、長さが、10cm、1m、1kmまたはそれ以上を有するテープで形成することができる。この
ようなテープは、例えば、ELR導体またはELR線として有用であるかもしれない。理解され
るように、本発明の様々な実施例は、ELR膜を参照して説明されるが、そのような実施例
は、同様にELRテープにも適用される。
Although FIG. 24 shows a film 2410 of ELR material formed on a substrate 2420, the substrate 2420 may not be necessary in various embodiments of the invention. In various embodiments of the present invention, the membrane 2400 can be formed of a tape having, for example, a length of 10 cm, 1 m, 1 km or more. Such a tape may be useful, for example, as an ELR conductor or ELR line. As will be appreciated, although various embodiments of the present invention are described with reference to ELR films, such embodiments are equally applicable to ELR tapes.

この説明のために、図24に示すように、膜2400は、第1表面2430と主軸2440とを有して
いる。主軸2440は、膜2400の長さに沿って延びる軸である(膜2400の幅や膜2400の厚さと
は異なる)。主軸2440は、電荷が膜2400を通過して流れる主方向である。第1表面2430は
、図24に示すように、膜2400の優勢な表面であり、膜2400の長さと幅によって結合された
表面である。膜2400は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な長さ、幅、及び/又
は厚さを有することが理解されるべきである。
For this explanation, as shown in FIG. 24, the membrane 2400 has a first surface 2430 and a main shaft 2440. The main axis 2440 is an axis extending along the length of the film 2400 (different from the width of the film 2400 and the thickness of the film 2400). The main axis 2440 is the main direction in which charges flow through the membrane 2400. As shown in FIG. 24, the first surface 2430 is the dominant surface of the membrane 2400 and is a surface combined by the length and width of the membrane 2400. It should be understood that the membrane 2400 has various lengths, widths, and / or thicknesses without departing from the scope of the present invention.

本発明のいくつかの実施例において、膜2400の製造中に、ELR材料2410の結晶構造は、
結晶構造のc軸が膜2400の第1表面2430に対して実質的に垂直であり、それぞれの結晶構造
のa軸とb軸のいずれかの軸は、主軸2440に実質的に平行となるように配向される。したが
って、図24に示すように、c軸は、名前によって参照され、a軸、b軸は、具体的に、標識
されていないが、本発明の様々な実施例を説明するために、それらの互換性を反映してい
る。膜2400の製造工程において、ELR材料の結晶構造は、c面内の任意の所与のラインが主
軸2440と実質的に平行であるように配向することができる。
In some embodiments of the invention, during the manufacture of membrane 2400, the crystal structure of ELR material 2410 is:
The c-axis of the crystal structure is substantially perpendicular to the first surface 2430 of the film 2400 so that either the a-axis or the b-axis of each crystal structure is substantially parallel to the main axis 2440. Oriented. Thus, as shown in FIG. 24, the c-axis is referred to by name, and the a-axis and b-axis are not specifically labeled, but to illustrate various embodiments of the present invention, Reflects compatibility. In the manufacturing process of film 2400, the crystal structure of the ELR material can be oriented so that any given line in the c-plane is substantially parallel to the major axis 2440.

この説明のために、第1表面2430(図24に示される膜2400を含む)に対して実質的に垂
直に配向されている、それぞれの結晶構造のc軸を有する膜2400は、"c-膜"(すなわちC膜
2400)と呼ばれる。YBCOからなるELR材料2410を有するc-膜2400は、例えば、American Su
perconductorsTM(例えば、344超伝導体タイプ348C)またはTheva Diinnschichttechnik
社(例えば、HTS被覆導体)から市販されている。
For purposes of this description, a film 2400 having a c-axis of each crystal structure that is oriented substantially perpendicular to the first surface 2430 (including the film 2400 shown in FIG. 24) is expressed as “c− Membrane "(ie C membrane
2400). C-membrane 2400 with ELR material 2410 made of YBCO is, for example, American Su
perconductorsTM (eg 344 superconductor type 348C) or Theva Diinnschichttechnik
(Eg HTS coated conductors).

本発明のいくつかの実施例では、基板2420は、MgO、STO、LSGO、金属またはセラミック
、不活性酸化物材料などの多結晶材料、立方晶酸化物材料、希土類酸化物材料、または他
の基板材料を含む基板材料を含むことができるが、これらに限定されるものではないこと
が理解される。
In some embodiments of the present invention, the substrate 2420 may be MgO, STO, LSGO, metal or ceramic, polycrystalline materials such as inert oxide materials, cubic oxide materials, rare earth oxide materials, or other substrates. It will be understood that the substrate material can include, but is not limited to, material.

本発明の(及び、以下に詳細に説明する)様々な実施例によれば、変更する材料1020は
、ELR材料2410の適切な表面上に積層される。ここで、ELR材料2410の適切な表面は、ELR
材料2410の結晶構造のc軸に実質的に垂直でない任意の表面でありえる。すなわち、ELR材
料2410の適当な表面は、第1表面2430に実質的に平行でない任意の表面でありえる。本発
明のいくつかの実施例では、ELR材料2410の適切な表面は、ELR材料2410の結晶構造のc軸
に対して実質的に平行である任意の表面であり得る。本発明のいくつかの実施例では、EL
R材料2410適当な表面は、ELR材料2410の結晶構造のc軸に対して実質的に垂直でない任意
の表面であり得る。c膜2400(その第1表面2430は、ELR材料2410の結晶構造のc軸に実質的
に垂直である)の適切な表面を変更するために、ELR材料2410の適当な表面は、c膜2400の
上または中に形成されていてもよい。本発明のいくつかの実施例では、第1表面2430は、
変更する材料の層上のc膜2400内またはc膜2400上のELR材料2410の適切な表面を露出させ
るために処理することができる。本発明のいくつかの実施例では、第1表面2430は、変更
する材料の層上のc膜2400内またはc膜2400上のELR材料2410の1つまたはそれ以上の開口2
10を露出するように、適切な表面を露出させるために処理することができる。本発明の様
々な実施例において、変更する材料は、上記に記載の適切な面に加えて、第1表面2430上
に積層されてもよいことが、理解される。
According to various embodiments of the present invention (and described in detail below), the modifying material 1020 is laminated onto a suitable surface of the ELR material 2410. Here, the appropriate surface of ELR material 2410 is ELR
It can be any surface that is not substantially perpendicular to the c-axis of the crystal structure of material 2410. That is, a suitable surface of ELR material 2410 can be any surface that is not substantially parallel to first surface 2430. In some embodiments of the present invention, a suitable surface of the ELR material 2410 can be any surface that is substantially parallel to the c-axis of the crystal structure of the ELR material 2410. In some embodiments of the invention, EL
A suitable surface for the R material 2410 can be any surface that is not substantially perpendicular to the c-axis of the crystal structure of the ELR material 2410. In order to modify the appropriate surface of c-film 2400 (its first surface 2430 is substantially perpendicular to the c-axis of the crystal structure of ELR material 2410), the appropriate surface of ELR material 2410 is c-film 2400 It may be formed on or in. In some embodiments of the present invention, the first surface 2430 includes:
It can be processed to expose an appropriate surface of ELR material 2410 in or on c-film 2400 on the layer of material to be modified. In some embodiments of the present invention, the first surface 2430 includes one or more openings 2 of ELR material 2410 in or on the c-film 2400 on the layer of material to be modified.
10 can be treated to expose a suitable surface. It will be appreciated that in various embodiments of the present invention, the modifying material may be laminated onto the first surface 2430 in addition to the appropriate aspects described above.

ELR材料2410の適切な表面および/または開口210を露出させるためにc膜の第1表面2430
の処理は、種々の湿式法または乾式法を含む様々なパターニング技術を含んでもよい。様
々な種々の湿式法は、化学物質を使用し、c膜2400内の様々な他の表面を露出させること
ができる、リフトオフ、化学エッチング、またはその他のプロセスをを含むことができる
。種々の乾式法は、c-膜2400内のELR材料2410の種々の適切な表面および/または開口210
を露出させることができる、イオン又は電子ブリーム照射、レーザ直接描画、レーザブレ
ーションまたはレーザ反応パターニング又は他のプロセスを含むことができる。
First surface 2430 of c-film to expose appropriate surface and / or opening 210 of ELR material 2410
This processing may include various patterning techniques including various wet methods or dry methods. A variety of different wet methods can include lift-off, chemical etching, or other processes that can use chemicals to expose various other surfaces within the c-film 2400. Various dry methods may be used to modify various suitable surfaces and / or openings 210 of ELR material 2410 within c-membrane 2400.
Can be exposed, including ion or electron bream irradiation, laser direct writing, laser ablation or laser reactive patterning or other processes.

図25に示すように、c-膜2400の第1表面2430は、c膜2400内の適切な表面を露出するよう
に処理することができる。例えば、c-膜の2400は、結晶構造100のb平面に対して実質的に
平行なc-膜2400内の面又は、結晶構造100のa面に対して実質的に平行なc-膜2400内の面を
露出するように処理することができる。より一般的には、本発明のいくつかの実施例では
、c-膜2400の第1表面2430は、a/b-c面(即ち、ab面に実質的に平行な面)に対応するc-膜
2400内の適切な表面を露出させるために処理することができる。本発明のいくつかの実施
例では、c-膜の第1表面2430は、第1表面2430と実質的に平行でないc-膜2400内の任意の
面を露出するように処理することができる。本発明のいくつかの実施例では、c-膜の第1
表面2430は、第1表面2430と実質的に平行でなく、主軸2440と実質的に平行であるc-膜240
0内の任意の面を露出するように処理することができる。これらの面の組み合わせを含む
これらの面のいずれかは、c膜2400上又はc膜2400内のELR材料2410の適切な表面である。
本発明の様々な実施例によれば、ELR材料2410の適切な表面は、開口210を維持するために
、ELR材料2410中の開口210へのアクセスを提供する、あるいは、ELR材料2410中の開口210
を"露出する"。
As shown in FIG. 25, the first surface 2430 of the c-film 2400 can be treated to expose an appropriate surface within the c-film 2400. For example, the c-film 2400 is a c-film 2400 that is substantially parallel to the plane in the c-film 2400 that is substantially parallel to the b-plane of the crystal structure 100 or the a-plane of the crystal structure 100. It can be processed to expose the inner surface. More generally, in some embodiments of the present invention, the first surface 2430 of the c-membrane 2400 corresponds to the a / bc plane (ie, a plane substantially parallel to the ab plane).
It can be processed to expose a suitable surface within 2400. In some embodiments of the present invention, the c-film first surface 2430 can be treated to expose any surface within the c-film 2400 that is not substantially parallel to the first surface 2430. In some embodiments of the invention, the c-membrane first
The surface 2430 is not substantially parallel to the first surface 2430 but is substantially parallel to the major axis 2440.
Any surface within 0 can be processed to be exposed. Any of these surfaces, including a combination of these surfaces, is a suitable surface of ELR material 2410 on or in c-film 2400.
According to various embodiments of the present invention, a suitable surface of the ELR material 2410 provides access to the opening 210 in the ELR material 2410 to maintain the opening 210, or an opening in the ELR material 2410. 210
"Expose".

本発明のいくつかの実施例では、図25に示すように、第1表面2430は、第1表面2430内
の1つまたはそれ以上の溝2510を形成するように処理される。溝2510は、変更する材料を
堆積する1つまたはそれ以上の適切な表面(すなわち、第1表面2430に実質的に平行なもの
以外の面)を含む。溝2510は、実質的に矩形形状の断面を有するものとして図25に示され
ているが、他の形状の断面を用いることもできることは、理解されるであろう。本発明の
いくつかの実施例では、溝2510の幅は10nmより大きくてもよい。本発明のいくつかの実施
例では、図25に示すように、溝2510の深さは、c-膜2400のELR材料2410の全厚よりも小さ
いかもしれない。本発明のいくつかの実施例では、図26に示すように、溝2510の深さは、
c-膜2400のELR材料2410の厚さと実質的に等しくてもよい。本発明のいくつかの実施例で
は、溝2510の深さは、c-膜2400のELR材料2410を通過して基板2420内に延びることができ
る(図示せず)。本発明のいくつかの実施例では、溝2510の深さは、ELR材料2410(図示
せず)の1つまたはそれ以上のユニットの厚さであるかもしれない。溝2510は、レーザエ
ッチング又は他の技術のような様々な技術を用いて、第1表面2430中に形成されるが、こ
れらの技術に限定されるものではない。
In some embodiments of the invention, the first surface 2430 is treated to form one or more grooves 2510 in the first surface 2430, as shown in FIG. Groove 2510 includes one or more suitable surfaces (ie, surfaces other than those substantially parallel to first surface 2430) on which the material to be modified is deposited. Although the groove 2510 is shown in FIG. 25 as having a substantially rectangular cross section, it will be appreciated that other cross sections may be used. In some embodiments of the present invention, the width of the groove 2510 may be greater than 10 nm. In some embodiments of the invention, as shown in FIG. 25, the depth of groove 2510 may be less than the total thickness of ELR material 2410 of c-film 2400. In some embodiments of the invention, as shown in FIG.
The thickness of the ELR material 2410 of the c-film 2400 may be substantially equal. In some embodiments of the invention, the depth of the groove 2510 can extend through the ELR material 2410 of the c-film 2400 and into the substrate 2420 (not shown). In some embodiments of the present invention, the depth of the groove 2510 may be the thickness of one or more units of ELR material 2410 (not shown). The trench 2510 is formed in the first surface 2430 using various techniques such as laser etching or other techniques, but is not limited to these techniques.

本発明のいくつかの実施例では、溝2510の長さは、c-膜2400の全長であるかもしれない
。本発明のいくつかの実施例では、溝2510は、互いに実質的に平行であり、かつ主軸2440
に対して実質的に平行である。本発明のいくつかの実施例では、溝2510は、本発明の様々
な態様に従う種々の構成及び/又は、配置を取ることができる。例えば、溝2510は、任意
の方法および/または方向に延びてもよく、溝2510は、その広がりに沿った様々な大きさ
、および/または、形状を持つ断面が直線、曲線、および/または他の幾何学的形状を含む
ことができる。
In some embodiments of the invention, the length of the groove 2510 may be the entire length of the c-membrane 2400. In some embodiments of the present invention, the grooves 2510 are substantially parallel to each other and the major axis 2440.
Is substantially parallel to. In some embodiments of the present invention, the groove 2510 can take a variety of configurations and / or arrangements in accordance with various aspects of the present invention. For example, the groove 2510 may extend in any manner and / or direction, and the groove 2510 may be linear, curved, and / or other in cross-section with various sizes and / or shapes along its extent. Of geometric shapes.

本発明の様々な実施例は、第1表面2430内に溝2510を形成するものとして説明されるが
、ELR材料2410の適切な表面を含むバンプ、角度、または突起が同様の形状を得るために
、基板2420上に形成されてもよいことが理解されるであろう。
While various embodiments of the present invention are described as forming grooves 2510 in the first surface 2430, bumps, angles, or protrusions including appropriate surfaces of the ELR material 2410 may obtain similar shapes. It will be understood that it may be formed on the substrate 2420.

本発明の様々な実施例によれば、c-膜2400は、様々な変更されたc膜を形成するように
変更されてもよい。例えば、図27を参照すると、変更する材料2720(すなわち、変更する
材料1020、変更する材料1020)は、第1表面2430上に、および変更されていないc-膜(例
えば、c-膜2400)内に形成された溝2510中に、積層されていてもよい。適切な表面2710は
上記説明した適切な表面を含むかもしれない。適切な表面2710は、第1表面2430に対して
垂直であるとして図27に示されているが、本記載から理解されるように、これは必要なも
のではない。
According to various embodiments of the present invention, the c-film 2400 may be modified to form various modified c-films. For example, referring to FIG. 27, the modifying material 2720 (ie, modifying material 1020, modifying material 1020) is on the first surface 2430 and an unmodified c-membrane (eg, c-membrane 2400). It may be laminated in the groove 2510 formed therein. A suitable surface 2710 may include the suitable surfaces described above. A suitable surface 2710 is shown in FIG. 27 as being perpendicular to the first surface 2430, but as will be appreciated from this description, this is not necessary.

本発明のいくつかの実施例では、図27に示すように、変更する材料2720は、第1表面243
0上にかつ溝2510内に積層されるかもしれない。いくつかの実施例では、図28に示すよう
に、変更する材料2720は、変更する材料2720が溝2510中に残るような様々な技術(例えば
、様々な研磨技術)を用いて、変更されたc-膜2800を形成するように、第1表面2430から
削除されるかもしれない。いくつかの実施例では変更されたc膜は、溝2510中のみの変更
する材料2720を積層することによって達成することができる。換言すれば、いくつかの実
施例では、変更する材料2720は、溝2510中のみに、および/または、適切な表面2710上に
積層され、変更する材料2720を第1表面2430に積層することなく、または、変更する材料2
720が第1表面2430に結合しないように、または、接着しないように積層される(例えば、
種々のマスキング技術を使用して)。本発明のいくつかの実施例では、種々の選択的な堆
積技術が、適切な表面2710上に直接変更する材料2720を積層するために用いることができ
る。
In some embodiments of the invention, as shown in FIG.
May be stacked on 0 and in groove 2510. In some embodiments, as shown in FIG. 28, the modifying material 2720 has been modified using various techniques (eg, various polishing techniques) such that the modifying material 2720 remains in the groove 2510. May be removed from the first surface 2430 to form a c-membrane 2800. In some embodiments, a modified c-film can be achieved by stacking the modifying material 2720 only in the trench 2510. In other words, in some embodiments, the modifying material 2720 is laminated only in the groove 2510 and / or on the appropriate surface 2710 without the modifying material 2720 being laminated to the first surface 2430. Or material to change 2
Laminated so that 720 does not bond to or adhere to the first surface 2430 (e.g.
Using various masking techniques). In some embodiments of the present invention, various selective deposition techniques can be used to deposit the modifying material 2720 directly on the appropriate surface 2710.

溝2510中および/または第1表面2430上の変更する材料2720の厚みは、本発明の様々な実
施例により異なるかもしれない。本発明のいくつかの実施例では、変更する材料2720の単
一ユニット層(すなわち、変更する材料2720と実質的に等しい厚さを有する層)は、溝25
10中および/または第1表面2430上の適切な表面2710上に積層されてもよい。本発明のいく
つかの実施例では、変更する材料2720を二つまたはそれ以上のユニット層は、溝2510およ
び/または第1表面2430上の適切な表面2710上に積層されてもよい。
The thickness of the changing material 2720 in the groove 2510 and / or on the first surface 2430 may vary according to various embodiments of the invention. In some embodiments of the present invention, a single unit layer of modifying material 2720 (ie, a layer having a thickness substantially equal to modifying material 2720) is provided in groove 25.
10 and / or on a suitable surface 2710 on the first surface 2430. In some embodiments of the present invention, two or more unit layers of material 2720 to be modified may be laminated on the appropriate surface 2710 on the groove 2510 and / or the first surface 2430.

本発明の様々な実施例に係る変更されたc-膜2700、2800(すなわち、変更する材料2720
で変更されたc-膜2400)は、変更されていないc-膜2400の動作特性に対して一つまたはそ
れ以上の改良された動作特性を得るために有用であり得る。
Modified c-membranes 2700, 2800 (ie, changing material 2720) according to various embodiments of the invention
Modified c-membrane 2400) may be useful to obtain one or more improved operating characteristics relative to the unmodified c-membrane 2400 operating characteristics.

図29に示すように、本発明の様々な実施例では、変更されていないc-膜2400の第1表面2
430は、第1表面2430上の利用可能な適切な表面2710を露出させるまたはその面積を増加さ
せるために、化学的エッチングで変更することができる。本発明の様々な実施例では、第
1表面2430内の適切な表面2710の増加した面積を特徴付ける一つの方法は、c-膜2400の第1
表面2430の平方根(RMS)の表面粗さに基づくかもしれない。本発明のいくつかの実施例
では、化学的エッチングの結果として、c-膜2400の第1表面2430は、約約1nm〜50nmの範囲
にある表面粗さを有するエッチングされた表面2910を含むことができる。RMS表面粗さは
、原子間力顕微鏡(AFM)、トンネル顕微鏡(STM)、またはSEMを用いて決定することが
できるし、R範囲の統計的平均値に基づいてもよい、ここで、R範囲は、理解されるように
、粒径の半径(r)の範囲である。化学的エッチングの後のc-膜2900のエッチングされた
表面2910は、ELR材料2410の適切な表面2710である。
As shown in FIG. 29, in various embodiments of the present invention, the first surface 2 of the unmodified c-membrane 2400
430 can be modified with a chemical etch to expose or increase the area of the appropriate surface 2710 available on the first surface 2430. In various embodiments of the present invention,
One way to characterize the increased area of a suitable surface 2710 within one surface 2430 is the first of c-membrane 2400
May be based on the surface roughness of the square root (RMS) of surface 2430. In some embodiments of the present invention, as a result of chemical etching, the first surface 2430 of the c-film 2400 includes an etched surface 2910 having a surface roughness in the range of about 1 nm to 50 nm. Can do. RMS surface roughness can be determined using an atomic force microscope (AFM), tunneling microscope (STM), or SEM and can be based on a statistical average of the R range, where R range Is understood to be in the range of the particle size radius (r). The etched surface 2910 of the c-film 2900 after chemical etching is a suitable surface 2710 of the ELR material 2410.

図30に示すように、化学的エッチングの後で、変更する材料2720は変更されたc-膜3000
を形成するためのc-2900膜のエッチングされた表面2910上に積層することができる。変更
する材料2720は、表面2910の全体を実質的に覆うことができ、変更する材料2720の厚さは
、本発明の様々な実施例に応じて変化し得る。本発明のいくつかの実施例では、変更する
材料2720の単一ユニット層は、エッチングされた表面2910上に積層されてもよい。本発明
のいくつかの実施例では、変更する材料2720の二つ以またはそれ以上のユニット層がエッ
チングされた表面2910上に積層されてもよい。
As shown in FIG. 30, after chemical etching, the modifying material 2720 is modified c-film 3000.
Can be laminated on the etched surface 2910 of the c-2900 film to form. The modifying material 2720 can substantially cover the entire surface 2910, and the thickness of the modifying material 2720 can vary depending on various embodiments of the invention. In some embodiments of the present invention, a single unit layer of the modifying material 2720 may be deposited on the etched surface 2910. In some embodiments of the invention, two or more unit layers of the modifying material 2720 may be stacked on the etched surface 2910.

本発明のいくつかの実施例では、c-2400膜の結晶構造以外のELR材料の結晶構造の配向
を有する膜を用いることができる。例えば、図31を参照すると、本発明の様々な実施例に
よれば、c膜2400と同様に、第1表面2430に垂直に配向されたc軸配向の代わりに、膜3100
は、主軸2440に垂直に配向されたc軸と第1表面2430に垂直に配向されたELR材料3110のb
軸を持つかもしれない。同様に、膜3100は、主軸2440および第1表面2430に垂直に配向さ
れたELR材料3110のa軸に垂直に配向しているc軸を有するかもしれない。本発明のいくつ
かの実施例では、膜3100は、主軸2440および主軸2440に沿って配向されたc面に平行な線
に垂直に配向されたc軸を有するかもしれない。図31に示すように、本発明のこれらの実
施態様では、膜3100は、主軸2440に垂直にかつ第1表面3130に平行に配向された結晶構造
のc軸を有するELR材料3110を含むかもしれない。膜3100は、本明細書中で一般的にa-b膜3
100と呼ばれる。図31は、特定の方向における結晶構造の他の二つの軸を示しているが、
そのような配向は理解されるように必ずしも必要ではない。図示のように、ab膜3100は、
オプションの基板2420(c-膜2400を持つような)を含むことができる。
In some embodiments of the present invention, a film having an orientation of the crystal structure of the ELR material other than the crystal structure of the c-2400 film can be used. For example, referring to FIG. 31, according to various embodiments of the present invention, instead of a c-axis orientation oriented perpendicular to the first surface 2430, as in the c-film 2400, the film 3100
B of ELR material 3110 oriented perpendicular to the principal axis 2440 and c-axis oriented perpendicular to the first surface 2430
May have an axis. Similarly, the film 3100 may have a c-axis oriented perpendicular to the a-axis of the ELR material 3110 oriented perpendicular to the major axis 2440 and the first surface 2430. In some embodiments of the present invention, the membrane 3100 may have a major axis 2440 and a c-axis oriented perpendicular to a line parallel to the c-plane oriented along the major axis 2440. As shown in FIG. 31, in these embodiments of the present invention, the film 3100 may include an ELR material 3110 having a c-axis of a crystalline structure oriented perpendicular to the major axis 2440 and parallel to the first surface 3130. Absent. Membrane 3100 is generally referred to herein as ab membrane 3
Called 100. FIG. 31 shows the other two axes of the crystal structure in a particular direction,
Such orientation is not necessary as will be appreciated. As shown, the ab membrane 3100 is
An optional substrate 2420 (such as having a c-film 2400) can be included.

本発明のいくつかの実施例では、a-b膜3100は、図31に示すように配向されたELR材料31
10の結晶構造のc軸および第1表面3130にに垂直なa軸を有するa-膜である。そのようなa膜
は、Selvamanickam、V.らの"有機金属化学気相成長法とイオンビームアシスト蒸着を用い
る高電流Y-Ba-Cu-0で被覆された導体" Proceedings of the 2000 Applied Superconducti
vity Conference, Virginia Beach, Virginia, September 17-22, 2000,に記載されたも
のを含む様々な技術によって形成することができる。その論文は、その全体が参照により
本明細書に組み込まれる。いくつかの実施例では、a-膜は、LGSO、LaSrAIO4、NdCaAIO4、
Nd2CuO4、またはCaNdAIO4の材料で形成された基板2420上に成長させることができる。他
の基板材料も使用することができることは理解できる。
In some embodiments of the present invention, the ab film 3100 is formed from an ELR material 31 oriented as shown in FIG.
An a-film having a c-axis of 10 crystal structures and an a-axis perpendicular to the first surface 3130; Such a films have been developed by Selvamanickam, V. et al., "Conductors coated with high current Y-Ba-Cu-0 using metalorganic chemical vapor deposition and ion beam assisted deposition" Proceedings of the 2000 Applied Superconducti
vity Conference, Virginia Beach, Virginia, September 17-22, 2000, can be formed by various techniques. The article is hereby incorporated by reference in its entirety. In some embodiments, the a-membrane is LGSO, LaSrAIO4, NdCaAIO4,
It can be grown on a substrate 2420 formed of Nd2CuO4 or CaNdAIO4 material. It will be appreciated that other substrate materials may be used.

本発明のいくつかの実施例では、a-b膜3100は、図31に示すように配向されたELR材料31
10の結晶構造のc軸および第1表面3130に垂直なb軸を有す、b-膜である。
In some embodiments of the present invention, the ab film 3100 is formed from an ELR material 31 oriented as shown in FIG.
A b-film having a c-axis of 10 crystal structures and a b-axis perpendicular to the first surface 3130.

本発明の様々な実施例によると、a-b膜3100の第1表面3130は、適切な表面2710である。
ELR材料3110の適切な表面を形成するab膜3100を用いるいくつかの実施例では、a-b膜3100
を形成することを含むことができる。したがって、a-b膜3100を含む本発明の実施例では
、変更する材料2720は、図32に示すように、変更されたa-b膜3200を生成するために、a-b
膜3100の第1表面3130上に積層されていてもよい。本発明の実施例では、変更する材料272
0は、a-b膜3100の第1表面3130の一部または全部を覆うことができる。本発明のいくつか
の実施例では、変更する材料2720の厚さは、上述のように変化し得る。より詳細には、本
発明のいくつかの実施例では、変更する材料2720の単一ユニット層は、a-b膜3100の第1表
面3130上に積層することができるかもしれない。本発明のいくつかの実施例では、変更す
る材料2720の2つまたはそれ以上のユニット層がa-b膜3100の第1表面3130上に積層されて
もよい。本発明のいくつかの実施例では、例えば、変更する材料2720をその上に積層する
ELR材料3110の適切な表面2710の全体の面積を増加させるために、a-b膜3100は、溝を作ら
れるまたはc-膜2400について上述したように変更されるかもしれない。
According to various embodiments of the present invention, the first surface 3130 of the ab film 3100 is a suitable surface 2710.
In some embodiments using an ab film 3100 that forms a suitable surface of the ELR material 3110, the ab film 3100
Forming. Thus, in an embodiment of the invention that includes an ab film 3100, the modifying material 2720 can be used to generate the modified ab film 3200, as shown in FIG.
It may be laminated on the first surface 3130 of the film 3100. In an embodiment of the invention, the material to be modified 272
0 can cover part or all of the first surface 3130 of the ab film 3100. In some embodiments of the present invention, the thickness of the changing material 2720 may vary as described above. More particularly, in some embodiments of the present invention, a single unit layer of modifying material 2720 may be deposited on the first surface 3130 of the ab film 3100. In some embodiments of the present invention, two or more unit layers of the modifying material 2720 may be stacked on the first surface 3130 of the ab film 3100. In some embodiments of the invention, for example, the material 2720 to be modified is laminated thereon
To increase the overall area of the appropriate surface 2710 of the ELR material 3110, the ab film 3100 may be grooved or modified as described above for the c-film 2400.

理解されるように、本発明の実施例は、a-b膜3100を利用するよりも、a-b膜3100の結晶
構造と同じように配向された結晶構造を有するELR材料2410の層を利用してもよい。
As will be appreciated, embodiments of the present invention may utilize a layer of ELR material 2410 having a crystal structure that is oriented similar to the crystal structure of ab film 3100, rather than utilizing ab film 3100. .

本発明のいくつかの実施例では(それ以外図示せず)、バッファまたは絶縁材料は、続
いて、上記膜の変更する材料2720の上に積層してもよい。これらの実施例では、バッファ
または絶縁材料と基板は、変更するELR材料2410、3110と変更する材料2720と"サンドイッ
チ"構造を形成し、バッファまたは絶縁材料は、理解されるように、変更する材料2720の
上に積層してもよい。
In some embodiments of the present invention (otherwise not shown), a buffer or insulating material may subsequently be deposited over the membrane modifying material 2720. In these embodiments, the buffer or insulating material and the substrate form a “sandwich” structure with the changing ELR material 2410, 3110 and the changing material 2720, and the buffer or insulating material, as understood, the changing material It may be laminated on 2720.

上述した材料のいずれも、他の材料の上に積層することができる。例えば、ELR材料は
、変更する材料の上に積層することができる。同様に、変更する材料は、ELR材料の上に
積層してもよい。さらに、積層することは、理解されるように、一つの材料と他の材料を
結合する、および、一つの材料に他の材料を堆積することを含むことができる。積層する
ことは、パルスレーザ蒸着法、共蒸着、電子ビーム蒸着および活性化反応性蒸着を含む蒸
発法、マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリング法、イオンアシストス
パッタリング、を含むスパッタリング法、陰極アーク蒸着、CVD、有機金属CVD、プラズマ
CVD法、分子線エピタキシー、ゾル-ゲル法、液相エピタキシー及び/又は他の積層技術な
どの一般的に知られている積層技術を使用してもよいが、これらに限定されるものでもな
い。
Any of the materials described above can be laminated on top of other materials. For example, the ELR material can be laminated over the material to be modified. Similarly, the material to be modified may be laminated on the ELR material. Further, laminating can include bonding one material to another material and depositing another material on one material, as will be appreciated. Laminating includes pulsed laser deposition, co-evaporation, evaporation including electron beam deposition and activated reactive deposition, sputtering including magnetron sputtering, ion beam sputtering, ion assisted sputtering, cathodic arc deposition, CVD, Organic metal CVD, plasma
Commonly known lamination techniques such as, but not limited to, CVD, molecular beam epitaxy, sol-gel methods, liquid phase epitaxy and / or other lamination techniques may be used.

ELR材料2410、3110の、変更する材料2720、緩衝液層または絶縁層、および/または、基
板1120からなる複数の層は、本発明の様々な実施例で構成されてもよい。図33は、本発明
の様々な実施例に係るこれらの層の様々の例示的な構成を示す図である。いくつかの実施
例では、所与の層はまた、緩衝層、絶縁層又は基板としても機能する変更する材料2720を
含むことができる。この説明から理解されるように、他の構成または他の構成の組合せを
使用することができる。さらに、本発明のいくつかの実施例では、ELR材料の様々な層は
、所定の配置で互いに異なる向きを有することができる。例えば、構成中のELR材料の一
つの層は、主軸2440に沿って配向された結晶構造のa軸を有していてもよいし、配置中のE
LR材料の別の層は、主軸2440に沿って配向された結晶構造のb軸を有していてもよい。他
の配向は、本発明の様々な実施例の所与の構成内で使用することができる。
Multiple layers of ELR material 2410, 3110, material 2720 to be modified, buffer layer or insulating layer, and / or substrate 1120 may be configured in various embodiments of the invention. FIG. 33 is a diagram illustrating various exemplary configurations of these layers in accordance with various embodiments of the present invention. In some examples, a given layer can also include a modifying material 2720 that also functions as a buffer layer, an insulating layer, or a substrate. As will be appreciated from this description, other configurations or combinations of other configurations may be used. Further, in some embodiments of the present invention, the various layers of ELR material can have different orientations relative to each other in a predetermined arrangement. For example, one layer of ELR material in the composition may have an a-axis of crystal structure oriented along the main axis 2440, or E
Another layer of LR material may have a b-axis of crystal structure oriented along the major axis 2440. Other orientations can be used within a given configuration of various embodiments of the present invention.

図34は、本発明の様々な実施例の変更されたELR材料を作成するためのプロセスを示す
。操作3410において、適切な表面2710は、ELR材料の上または内に形成される。ELR材料が
c膜2400のELR材料2410として存在する本発明のいくつかの実施例では、適切な表面2710は
、c膜2400の第1表面2430上の、または、第1表面内の適切な表面2710を露出させることに
よって形成される。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料2410の適切な表面は、湿式
または乾式処理技術のいずれかを用いて、またはこれらの組み合わせを使用して、第1表
面2430を変更することによって露出される。本発明のいくつかの実施例では、第1表面24
30は、上述の化学エッチングによって変更することができる。
FIG. 34 illustrates a process for making a modified ELR material of various embodiments of the present invention. In operation 3410, a suitable surface 2710 is formed on or in the ELR material. ELR material
In some embodiments of the present invention present as ELR material 2410 of c-film 2400, suitable surface 2710 exposes suitable surface 2710 on or within first surface 2430 of c-film 2400. It is formed by letting. In some embodiments of the present invention, a suitable surface of the ELR material 2410 is exposed by modifying the first surface 2430 using either wet or dry processing techniques, or a combination thereof. Is done. In some embodiments of the present invention, the first surface 24
30 can be changed by the chemical etching described above.

ELR材料がa-b膜3100(基板2420の有無にかかわらず)のELR材料3110として存在する本
発明のいくつかの実施例では、適切な表面2710は、表面上に(上記の正しい向きで)ELR
材料3110を積層することによって形成されるが、表面は基板2420含んでも含まなくてもよ
い。
In some embodiments of the invention where the ELR material is present as ELR material 3110 in ab film 3100 (with or without substrate 2420), a suitable surface 2710 is ELR on the surface (in the correct orientation described above).
Although formed by laminating material 3110, the surface may or may not include substrate 2420.

本発明のいくつかの実施例では、適切な表面2710は、ab面に平行なELR材料の表面を含
む。本発明のいくつかの実施例では、適切な表面2710は、b面に平行なELR材料の面を含む
。本発明のいくつかの実施例では、適切な表面2710は、a面に平行なELR材の面を含む。本
発明のいくつかの実施例では、適切な表面2710は、異なるab平面に平行な1つまたはそれ
以上のELR材料の面を含む。本発明のいくつかの実施例では、適切な表面2710は、ELR材料
のc軸に対して実質的に垂直でない1つまたはそれ以上の面を含む。
In some embodiments of the present invention, a suitable surface 2710 includes a surface of ELR material parallel to the ab plane. In some embodiments of the present invention, a suitable surface 2710 includes a plane of ELR material parallel to the b-plane. In some embodiments of the present invention, a suitable surface 2710 includes a plane of ELR material parallel to the a-plane. In some embodiments of the present invention, a suitable surface 2710 includes one or more planes of ELR material parallel to different ab planes. In some embodiments of the invention, a suitable surface 2710 includes one or more surfaces that are not substantially perpendicular to the c-axis of the ELR material.

本発明のいくつかの実施例では、種々の操作を行うことができる。例えば、本発明のい
くつかの実施例では、適切な表面2710またはELR材料をアニーリングすることができる。
本発明のいくつかの実施例では、アニーリングは、炉アニーリング又は急速熱処理(RTP
)アニーリングプロセスであってもよい。本発明のいくつかの実施例では、そのようなア
ニーリングは、所定の期間、温度範囲、およびその他のパラメータを用いる一つまたはそ
れ以上のアニーリング処理で行ってもよい。さらに、理解されるように、アニーリングは
、化学気相堆積(CVD)チャンバ内で実行されてもよいし、適切な表面2710を増やすこと
ができる所定の時間、温度および圧力の任意の組み合わせに適切な表面を2710を曝すこと
を含むことができる。このようなアニーリングは、ガス雰囲気中で、プラズマ増強物の有
無にかかわらず行われてもよい。
In some embodiments of the invention, various operations can be performed. For example, in some embodiments of the invention, a suitable surface 2710 or ELR material can be annealed.
In some embodiments of the present invention, annealing is performed by furnace annealing or rapid thermal processing (RTP).
) An annealing process may be used. In some embodiments of the present invention, such annealing may be performed with one or more annealing processes using a predetermined period, temperature range, and other parameters. Further, as will be appreciated, annealing may be performed in a chemical vapor deposition (CVD) chamber or appropriate for any combination of predetermined time, temperature and pressure that can increase the appropriate surface 2710. Exposure of 2710 to a rough surface. Such annealing may be performed in a gas atmosphere with or without a plasma enhancer.

操作3420において、変更する材料2720は、一つまたはそれ以上の適切な表面2710に積層
されてもよい。本発明のいくつかの実施例では、変更する材料2720は、上述したものを含
む種々の積層技術を用いて適切な表面2710上に積層されてもよい。
In operation 3420, the modifying material 2720 may be laminated to one or more suitable surfaces 2710. In some embodiments of the present invention, the modifying material 2720 may be laminated onto a suitable surface 2710 using a variety of lamination techniques including those described above.

図35は、本発明の様々な実施例の操作3420中に実行され得る追加の処理の一例を示す図
である。操作3510において、適切な表面2710を研磨することができる。上述したように、
本発明のいくつかの実施例では、一つまたはそれ以上の研磨剤を使用することができる。
FIG. 35 is a diagram illustrating an example of additional processing that may be performed during operation 3420 of various embodiments of the present invention. In operation 3510, a suitable surface 2710 can be polished. As mentioned above,
In some embodiments of the present invention, one or more abrasives can be used.

操作3520において、適切な表面2710以外の様々な面は、公知のマスキング技術を用いて
マスキングすることができる。本発明のいくつかの実施例では、適切な表面を2710以外の
一部またはすべての面がマスクかもしれない。本発明のいくつかの実施例では、適切な表
面2710以外の1つまたはそれ以上の表面をマスクすることができる。
In operation 3520, various surfaces other than the appropriate surface 2710 can be masked using known masking techniques. In some embodiments of the invention, a suitable surface may be a mask on some or all sides except 2710. In some embodiments of the invention, one or more surfaces other than a suitable surface 2710 can be masked.

操作3530において、変更する材料2720は、上述した公知の積層技術を用いて適切な面27
10に積層されてもよい(または、図35に示すように堆積されてもよい)。本発明のいくつ
かの実施例では、変更する材料2720は、MBEを使用して、適切な表面2710上に堆積されて
もよい。本発明のいくつかの実施例では、変更する材料2720は、PLDを使用して、適切な
表面2710上に堆積されてもよい。本発明のいくつかの実施例では、変更する材料2720は、
CVDを使用して、適切な表面2710上に堆積されてもよい。本発明のいくつかの実施例では
、変更する材料2720は、MBEを使用して、適切な表面2710上に堆積されてもよい。本発明
のいくつかの実施例では、変更する材料(例えば、コバルト)の少なくとも1.7nmが試験
されているが、変更する材料2720の約40nmは、適切な表面2710上に堆積されてもよい。本
発明のいくつかの実施例では、より少ない変更する材料を、例えば、数オングストローム
のオーダーで、使用することができる。本発明のいくつかの実施例では、変更する材料27
20は、5×10-6torrまたはそれ以下の圧力を有する真空チャンバ内の適切な表面2710上に
堆積されてもよい。半導体ウエハを処理するために使用されるチャンバを含む様々なチャ
ンバを用いることができる。本発明のいくつかの実施例では、本明細書に記載のCVDプロ
セスは、CVD反応器中で実施されてもよい。そのような、CVD反応器は、Genus, Inc.(サ
ニーベール、カリフォルニア州)から7000の商品名で、アプライドマテリアルズ社(カリ
フォルニア州サンタクララ)から5000の商品名で、またはNovelus社(サンノゼ、カリフ
ォルニア州)からプリズムの商品名で入手可能である。しかし、MBE、PLDまたはCVDで実
施するのに適した任意の反応チャンバーを使用することができる。
In operation 3530, the material 2720 to be modified is applied to the appropriate surface 27 using known lamination techniques described above.
10 (or may be deposited as shown in FIG. 35). In some embodiments of the invention, the modifying material 2720 may be deposited on a suitable surface 2710 using MBE. In some embodiments of the invention, the modifying material 2720 may be deposited on a suitable surface 2710 using PLD. In some embodiments of the invention, the modifying material 2720 is
A CVD may be used to deposit on a suitable surface 2710. In some embodiments of the invention, the modifying material 2720 may be deposited on a suitable surface 2710 using MBE. In some embodiments of the invention, at least 1.7 nm of the modifying material (eg, cobalt) has been tested, but about 40 nm of the modifying material 2720 may be deposited on a suitable surface 2710. In some embodiments of the present invention, fewer modifying materials can be used, for example, on the order of a few angstroms. In some embodiments of the invention, the material to be modified 27
20 may be deposited on a suitable surface 2710 in a vacuum chamber having a pressure of 5 × 10 −6 torr or less. Various chambers can be used, including chambers used for processing semiconductor wafers. In some embodiments of the present invention, the CVD process described herein may be performed in a CVD reactor. Such CVD reactors are named 7000 from Genus, Inc. (Sunnyvale, Calif.), 5000 from Applied Materials (Santa Clara, Calif.), Or Novellus (San Jose, Available under the trade name Prism from California. However, any reaction chamber suitable for carrying out by MBE, PLD or CVD can be used.

図36に、本発明の様々な実施例の変更されたELR材料を形成するためのプロセスを示す
。具体的には、図36は、a-b膜の形成および/または変更するためのプロセスを示す。任意
の操作3610では、緩衝層は、基板2420上に堆積される。本発明のいくつかの実施例では、
緩衝層は、PBCOまたは他の適切な緩衝物質を含む。本発明のいくつかの実施例では、基板
2420はLSGOまたは他の適切な基板材料を含む。操作3620では、ELR材料3110は、図31で上
述したような適切な配向を有する基板2420上に積層される。理解されるように、任意の操
作3610に応じて、ELR材料3110は、基板2420またはバッファ層上に積層される。本発明の
いくつかの実施例では、ELR材料3110の層は、2つまたはそれ以上のユニット層の厚さで
ある。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料3110の層は、いくつかのユニット層の厚
さである。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料3110の層は、複数のユニット層の厚
さである。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料3110の層は多数のユニット層の厚さ
である。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料3110は、IBADプロセスを用いて基板242
0上に積層される。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料3110は、ELR材料3110中の結
晶構造の配向を向上させるために、磁場に曝されるながら、基板2420上に積層される。
FIG. 36 illustrates a process for forming a modified ELR material of various embodiments of the present invention. Specifically, FIG. 36 shows a process for forming and / or modifying an ab film. In optional operation 3610, a buffer layer is deposited on the substrate 2420. In some embodiments of the invention,
The buffer layer includes PBCO or other suitable buffer material. In some embodiments of the invention, a substrate
2420 includes LSGO or other suitable substrate material. In operation 3620, ELR material 3110 is laminated onto a substrate 2420 having a suitable orientation as described above in FIG. As will be appreciated, depending on the optional operation 3610, the ELR material 3110 is deposited on the substrate 2420 or buffer layer. In some embodiments of the present invention, the layer of ELR material 3110 is two or more unit layer thicknesses. In some embodiments of the present invention, the layer of ELR material 3110 is several unit layers thick. In some embodiments of the present invention, the layer of ELR material 3110 is a thickness of a plurality of unit layers. In some embodiments of the present invention, the layer of ELR material 3110 is a number of unit layer thicknesses. In some embodiments of the present invention, the ELR material 3110 is formed on the substrate 242 using an IBAD process.
Laminated on top of 0. In some embodiments of the present invention, ELR material 3110 is laminated onto substrate 2420 while exposed to a magnetic field to improve the orientation of the crystalline structure in ELR material 3110.

任意のオペレーション3630において、ELR材料の適切な表面2710(ab膜3100に対して第1
表面3130に相当)は、上述の様々な技術を用いて研磨される。本発明のいくつかの実施例
では、研磨は、ELR材料3110の適切な表面2710上に不純物を導入することなく達成される
。本発明のいくつかの実施例では、研磨は、清浄室を汚すことなく達成される。操作3640
において、変更する材料2720は、適切な表面2710上に積層される。任意の操作3650では、
銀などの被覆材が変更材料2720の全体に積層されるが、被覆材は銀に限定されるものでは
ない。
In any operation 3630, a suitable surface 2710 of ELR material (first relative to ab film 3100)
The surface 3130) is polished using the various techniques described above. In some embodiments of the present invention, polishing is accomplished without introducing impurities onto a suitable surface 2710 of ELR material 3110. In some embodiments of the invention, polishing is accomplished without contaminating the clean room. Operation 3640
In, the modifying material 2720 is laminated onto a suitable surface 2710. In any operation 3650,
Although a covering material such as silver is laminated on the entire change material 2720, the covering material is not limited to silver.

本発明のいくつかの実施例では、バルクで使用されるか、膜(例えば、c-膜2400中のEL
R材料2410、a-b膜3100中のELR材料3110、または他の膜やテープ)中に組み込まれるか、
又は、他の方法(例えば、ワイヤ、ホイル、ナノワイヤ等)で使用される、変更されたEL
R材料106は、本明細書に記載のように、様々な製品、システムおよび/またはデバイスに
組み込むことができる。
Some embodiments of the invention may be used in bulk or in a membrane (eg, EL in c-membrane 2400).
R material 2410, ELR material 3110 in ab membrane 3100, or other membrane or tape)
Or modified EL used in other methods (eg wire, foil, nanowire, etc.)
R material 106 can be incorporated into a variety of products, systems and / or devices as described herein.

本発明の様々な実施例は、理解されるように、"変更された"ELR材料の観点から以下に
記載されるが、様々な実施例は、本発明の範囲から逸脱することなく、改良された動作特
性を持つ新しいELR材料を含むことができる。さらに、様々な実施例は理解されるように
、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の改良された動作特性の一部また
は全部を示す任意の材料を含むことができる。すなわち、様々な実施例は、本明細書に記
載されている改良された動作特性の一部または全部を示す、変更されたELR材料、開口さ
れたELR材料、汎用のものでないELR材料、および/または、他の材料を含んでもよい。様
々な実施例では、変更されたELR材料及び/又は開口されたELR材料のような本明細書に記
載のELR材料は、膜/テープ、ワイヤ、ナノワイヤなどの多くの異なる電流を運ぶコンポー
ネントの一部であるか、またはその中に形成され、本発明のデバイス、システム、および
他の実施例で使用される。以下に例示の電流を運ぶコンポーネントを示すが、当業者は、
他のものにも使用できることを理解するであろう。
Various embodiments of the present invention will be described below in terms of "modified" ELR materials, as will be understood, but the various embodiments can be improved without departing from the scope of the present invention. New ELR materials with different operating characteristics can be included. Further, as will be appreciated, various embodiments can include any material that exhibits some or all of the improved operational characteristics described herein without departing from the scope of the invention. That is, the various embodiments may be modified ELR materials, apertured ELR materials, non-generic ELR materials, and / or exhibiting some or all of the improved operational characteristics described herein. Alternatively, other materials may be included. In various embodiments, the ELR materials described herein, such as modified ELR materials and / or apertured ELR materials, are one of many different current carrying components such as films / tapes, wires, nanowires, etc. Or are formed therein and used in the devices, systems, and other embodiments of the present invention. The following are examples of components that carry current, but those skilled in the art
It will be appreciated that it can be used for others.

数十ナノメートル以下のオーダーの幅と直径と、一般に、決められていない長さとを有
するナノワイヤナノ構造体は、非常に低い抵抗で電流をある点から別の点に運ぶことがで
きるセグメント、輪郭、コイル、および/または他の構造を形成するために使用される。
ナノ構造体は、個別の構造、基板上または基板中に集積化されたもの、支持構造体上にま
たは支持構造体に設置されたもの、およびその他のナノワイヤ構造体を含む様々なナノワ
イヤ構造体中に形成することができる。
Nanowire nanostructures with widths and diameters on the order of tens of nanometers or less, and generally unspecified lengths, segments, contours that can carry current from one point to another with very low resistance Used to form coils, and / or other structures.
Nanostructures can be found in a variety of nanowire structures, including individual structures, integrated on or in a substrate, mounted on or in a support structure, and other nanowire structures. Can be formed.

金属テープのような可撓性膜/テープ上または可撓性膜/テープ中のELR材料を構成する
箔は、金属テープ、任意の金属のコーティング物、および/または、金属酸化物バッファ
を有するELR材料などであるが、それに限定されるものではない。テクスチャは、圧延ア
シスト、二軸テクスチャ基板(RABiTS)プロセスなどを用いてテープ中に導入することが
できる。あるいは、その代わりに、テクスチャされたセラミック緩衝層がテクスチャされ
ていない合金基板上にイオンビームアシスト蒸着(IBAD)プロセスを使用するなどのイオ
ンビームを用いて、堆積されてもよい。ELRテープを製造するために、化学蒸着CVD法、物
理蒸着(PVD)法、分子線エピタキシー(MBE)、アトミックレイヤーバイレイヤー分子線
エピタキシー(ALL-MBE)、および他の溶液堆積技術などの他の技法を利用してもよい。
The foil comprising the ELR material on or in the flexible membrane / tape, such as a metal tape, is an ELR with a metal tape, an optional metal coating, and / or a metal oxide buffer Although it is a material etc., it is not limited to it. Texture can be introduced into the tape using rolling assist, biaxial textured substrate (RABiTS) processes, and the like. Alternatively, a textured ceramic buffer layer may be deposited using an ion beam, such as using an ion beam assisted deposition (IBAD) process, on an untextured alloy substrate. Others such as chemical vapor deposition CVD, physical vapor deposition (PVD), molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer bilayer molecular beam epitaxy (ALL-MBE), and other solution deposition techniques to produce ELR tapes Techniques may be used.

複数のワイヤと1つまたはそれ以上のELRコンポーネントは、マクロスケールのワイヤ
を他の電流を運ぶコンポーネントと形成するために、サンドイッチ構造にされてもよい。
The plurality of wires and one or more ELR components may be sandwiched to form a macroscale wire with other current carrying components.

このように、いくつかの実施例では、本明細書に記載されたELR材料を様々な電流を流
すコンポーネント中に形成、および/または、コンポーネントと統合することは、ELR材料
を、電流のような電気的エネルギーを利用、生成、形質変換、および/または、輸送する
デバイスおよびシステム中に組み込むことを容易にする。これらのデバイスおよびシステ
ムは、従来の装置及びシステムと比較してより効率的に動作させること、従来の装置及び
システムと比較してより低コストで動作させること、および、従来の装置及びシステムと
比較してより無駄が少なくく動作させることによって、改善された動作特性および、改良
された他の動作特性により利益を得ることができる。
Thus, in some embodiments, forming and / or integrating the ELR materials described herein into components that carry various currents can cause the ELR materials to be Facilitates incorporation into devices and systems that utilize, generate, transform, and / or transport electrical energy. These devices and systems operate more efficiently compared to conventional devices and systems, operate at lower costs compared to conventional devices and systems, and compare to conventional devices and systems Thus, operating with less waste can benefit from improved operating characteristics and other improved operating characteristics.

非常に低い抵抗を示す積層された組成物
本章の記載は、図1-Z〜図7-Zを参照する。従って、本章に含まれるすべての参照番号
は、図1-Z〜図7-Zに記載された構成要素を参照する。
Laminated composition showing very low resistance The description in this section refers to FIGS. 1-Z to 7-Z. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to the components described in FIGS. 1-Z through 7-Z.

この説明のために、本発明の様々な実施例に係る組成物は、ペロブスカイト材料(例え
ば、YBCO等などのELR材料と変更する材料または変更する成分(互換的に参照される)を
含む。例えば、ELR材料は、一般に、外部からELR材料に適用される変更する成分の1つま
たはそれ以上の層、ELR材料内にひずみを容易に与える1つ又はそれ以上の変更する成分、
異なるELR材料の1つまたはそれ以上の層、別の層のELR材料内に歪みの適用を容易にする
一つまたはそれ以上の層、異なる結晶配向を有するELR材料の1つまたはそれ以上の層、他
の層のELR材料内にひずみの適用を容易にする1つまたはそれ以上の変更する成分、上述の
ような1種又はそれ以上の変更する成分、および/または他の変更する成分を含むが、これ
らに限定されるものではない。
For purposes of this description, compositions according to various embodiments of the present invention include perovskite materials (eg, ELR materials such as YBCO, etc., or materials that change or components (referred to interchangeably). ELR materials generally have one or more layers of modifying components applied to the ELR material from the outside, one or more modifying components that readily impart strain within the ELR material,
One or more layers of different ELR materials, one or more layers that facilitate the application of strain in another layer of ELR materials, one or more layers of ELR materials having different crystal orientations Including one or more modifying components that facilitate the application of strain in other layers of ELR materials, one or more modifying components as described above, and / or other modifying components However, it is not limited to these.

いくつかの実施例では、組成物は、ELR材料の電荷面および/または電荷貯蔵部の近接部
内のELR材料上に付けられる、または形成される1つまたはそれ以上の変更する成分を含ん
でいてもよい。例えば、組成物は、YBCO層の適切な表面に付けられるまたは形成される、
YBCO層と変更する材料の層を含んでもよい。いくつかの実施例では、この表面は、YBCOの
c軸に対して実質的に平行である。いくつかの実施例では、この表面は、YBCOのa軸に対し
て実質的に垂直である。いくつかの実施例では、この表面は、YBCOのb軸に対して実質的
に垂直である。いくつかの実施例では、他の適切な表面が使用されてもよい。
In some embodiments, the composition includes one or more modifying components that are applied to or formed on the ELR material within the charge surface of the ELR material and / or the proximity of the charge reservoir. Also good. For example, the composition is applied or formed on a suitable surface of the YBCO layer,
A YBCO layer and a layer of changing material may be included. In some embodiments, this surface is YBCO
substantially parallel to the c-axis. In some embodiments, this surface is substantially perpendicular to the YBCO a-axis. In some embodiments, this surface is substantially perpendicular to the Y axis of the YBCO. In some embodiments, other suitable surfaces may be used.

いくつかの実施例では、ELR材料に変更する成分を適用することは、ELR材料の結晶構造
内の1つまたはそれ以上の酸素原子をELR材料内に移動させ、ELR材料の結晶構造を引っ張
る酸素濃度勾配を形成するかもしれない。いくつかの実施例では、クロムなどの変更する
成分は、ELR材内の酸素原子の"ゲッター"として作用し、それによって、酸素原子を変更
する成分に向かって移動させ、次に、ELR材料の結晶構造内または、その一部の領域を引
っ張るかもしれない。
In some embodiments, applying the modifying component to the ELR material can cause one or more oxygen atoms in the crystal structure of the ELR material to move into the ELR material and oxygen to pull the crystal structure of the ELR material. May form a concentration gradient. In some embodiments, the modifying component, such as chromium, acts as a “getter” for the oxygen atoms in the ELR material, thereby moving the oxygen atoms toward the modifying component, and then the ELR material. It may pull in the crystal structure or a part of it.

いくつかの実施例では、組成物は異なるELR材料の複数の層を含んでもよい。そのよう
な異なるELR材料は、異なる原子を含む、および/または、異なる希土類金属原子(例えば
、YBCOとDyBCO、YBCOとNBCO、DyBCOとNBCO、等)、および/または、互いに異なる結晶構
造内の酸素含有量(例えば、YBCO中のOsとO7との間の化学量論/フラクション7)を含む
、および/または、異なる結晶配向(例えば、a軸YBCOとb軸YBCO等)を含むが、これらに
限定されるものではない。このような組成物は、ELR材料の異なる層が組成物内のまたは
組成物の一部の領域を歪ませるように積層することができる。
In some embodiments, the composition may include multiple layers of different ELR materials. Such different ELR materials may contain different atoms and / or different rare earth metal atoms (eg, YBCO and DyBCO, YBCO and NBCO, DyBCO and NBCO, etc.) and / or oxygen in different crystal structures. Containing the content (eg, stoichiometry / fraction 7 between Os and O7 in YBCO) and / or including different crystal orientations (eg, a-axis YBCO and b-axis YBCO, etc.) It is not limited. Such compositions can be laminated so that different layers of ELR material distort the regions within the composition or some regions of the composition.

本発明のいくつかの実施例では、組成物の種々の領域または部分にある歪みは、ELR材
料の動作特性(例えば、動作温度、電流容量など)を向上させるように、ELR材の結晶構
造中の開口に影響を与える。
In some embodiments of the invention, strains in various regions or portions of the composition may cause the ELR material's crystalline structure to improve operating characteristics (eg, operating temperature, current capacity, etc.) of the ELR material. Affects the opening of the.

結晶構造を有する材料の変更は、その材料が期待される温度よりも高い温度で材料に電
流を流すように、非常に低い抵抗のような低い抵抗を示すさせることができる。いくつか
の実施例では、変更は、上述したように、適切な表面上に変更する材料の層を付けるまた
は形成する工程を含むことができる。変更する材料が付けられた、または形成された層は
、歪みを発生させるか、あるいは材料の結晶構造を作る原子、および/または、結合の一
部またはすべてに力をかけることができる。この力または歪みは、材料が低い抵抗又は非
常に低い抵抗なのような異なる抵抗特性を示すように、この材料を変更するかもしれない
。すなわち、材料内で力や歪みが発生すると、材料は、材料内の特定の場所、および/ま
たは、特定の領域で、酸素拡散勾配を発生させる、および/または、維持させる、および/
または、材料の結晶構造を、ねじれさせる、歪ませる、開かせる、閉じさせる、硬くする
、または、1つの場所から別の場所に電子の輸送を容易にする材料内の開口の幾何学的配
置を維持するまたは変更するなど、配向および/または幾何学的配置を維持するか変更す
るかもしれない。
Changing a material having a crystalline structure can cause a low resistance, such as a very low resistance, to cause a current to flow through the material at a temperature higher than the temperature at which the material is expected. In some examples, the modification can include applying or forming a layer of modifying material on a suitable surface, as described above. A layer with or formed of a modifying material can generate strain or exert a force on some or all of the atoms and / or bonds that make up the material's crystal structure. This force or strain may change the material so that the material exhibits different resistance characteristics such as low resistance or very low resistance. That is, when a force or strain occurs in the material, the material generates and / or maintains an oxygen diffusion gradient at a specific location and / or a specific region within the material, and / or
Or make the crystal structure of the material twist, distort, open, close, harden, or open geometry in the material that facilitates the transport of electrons from one place to another The orientation and / or geometry may be maintained or changed, such as maintained or changed.

本発明の様々な実施例は、ELR材料に力または張力の適用を容易にすることができる。
いくつかの実施例では、力は、外部、および/または、非侵襲的にELR材料の様々な部分に
適用されてもよい。いくつかの実施例では、力は、内部応力、ひずみ、またはELR材料の
様々な部分にかかる他の力をもたらすことができる。たとえば、その部分は、酸素原子を
含むELR材料の一部、原子の銅-酸素面を含むELR材料の部分、電荷リザーバを含むELR材料
の部分、ELR材料の結晶構造内の開口を含むELR材料の部分、材料のa面に対応する(すな
わち、実質的に平行な)ELR材料の部分、材料のb面に対応する(すなわち、実質的に平行
な)ELR材料の部分、材料のc軸と実質的に平行な平面に対応するELR材料の部分、材料の
表面に近いまたは近接して配置されているELR材料の部分またはELR材料の他の部分、を含
むELR材料の部分であってもよい。
Various embodiments of the present invention can facilitate the application of force or tension to the ELR material.
In some examples, the force may be applied externally and / or non-invasively to various portions of the ELR material. In some examples, the force can cause internal stress, strain, or other forces on various portions of the ELR material. For example, the portion may be a portion of an ELR material that includes oxygen atoms, a portion of an ELR material that includes the copper-oxygen surface of the atom, a portion of ELR material that includes a charge reservoir, and an ELR material that includes an opening in the crystal structure of the ELR material. A portion of ELR material corresponding to the a-plane of material (ie substantially parallel), a portion of ELR material corresponding to the b-plane of material (ie substantially parallel), and the c-axis of the material May be a portion of ELR material, including a portion of ELR material corresponding to a substantially parallel plane, a portion of ELR material disposed near or in proximity to the surface of the material, or other portion of ELR material .

本明細書に記載された様々な情報を用いて、本発明の様々な実施例は、以下に詳細に記
載される様々な組成物として理解されてもよい。
Using various information described herein, various embodiments of the present invention may be understood as various compositions described in detail below.

本発明の様々な実施例は、ある場所から別の場所へ電流を流すように設定および/また
は適合された、ELR材料と変更する材料を有する組成物などの様々な組成物を含むことが
できる。すなわち、このような組成物は、ある場所から別の場所に電子を伝導する。
Various embodiments of the present invention can include various compositions, such as compositions having ELR materials and changing materials that are set and / or adapted to carry current from one location to another. . That is, such a composition conducts electrons from one place to another.

いくつかの実施例では、種々の組成物は、ELR材料の適切な表面上に付けられた、また
は形成された、1つまたはそれ以上の変更する材料を含む。図1-Zは、ELR材料110(本明細
書では変更されていないELR材料110と呼ぶ)とELR材料110の表面に付けられた変更する材
料120を有する、変更されたELR材料の組成物100(本明細書では変更されたELR材料100と
呼ぶ)を示している。
In some embodiments, the various compositions include one or more modifying materials applied or formed on a suitable surface of the ELR material. FIG. 1-Z illustrates a modified ELR material composition 100 having an ELR material 110 (referred to herein as an unmodified ELR material 110) and a modifying material 120 applied to the surface of the ELR material 110. (Referred to herein as a modified ELR material 100).

いくつかの実施例では、ELR材料110は、上述のように、一般に、混合原子価銅酸化物ペ
ロブスカイトと呼ばれる超伝導材料のファミリーの代表であるかもしれない。混合原子価
銅酸化物ペロブスカイト材料は、材料のカチオンの様々な置換を含んでいてもよいが、こ
れらに限定されるものではない。上記命名された混合原子価銅酸化物ペロブスカイト材料
は、希土類金属(Re)、バリウム(Ba)、銅(Cu)及び酸素(O)、又は"REBCO"を含むペ
ロブスカイト材料のクラスのような、多くの異なる化学式が存在する材料の一般的なクラ
スを指すことができる。例示のREBCO材料は、YBCO、NBCO、HoBCO、GdBCO、DyBCO、適切な
1-2-3化学量論を有する他のものを含むことができる。
In some embodiments, ELR material 110 may be representative of a family of superconducting materials commonly referred to as mixed valence copper oxide perovskites, as described above. Mixed valence copper oxide perovskite materials may include, but are not limited to, various substitutions of the material's cations. The above named mixed valence copper oxide perovskite materials are many, such as rare earth metals (Re), barium (Ba), copper (Cu) and oxygen (O), or a class of perovskite materials including "REBCO" Can refer to a general class of materials where different chemical formulas exist. Exemplary REBCO materials are YBCO, NBCO, HoBCO, GdBCO, DyBCO, suitable
Others with 1-2-3 stoichiometry can be included.

いくつかの実施例では、ELR材料110は、混合原子価銅酸化物ペロブスカイト材料("非
ペロブスカイト材料")のファミリーから外れるHTS材料を含むことができる。このような
非ペロブスカイト材料は、鉄ニクタイド、二ホウ化マグネシウム(MgB2)およびその他の
非ペロブスカイトを含むが、これらに限定されるわけではない。いくつかの実施例では、
ELR材料110は、他の超電導材料または非超電導材料であってもよい。
In some examples, the ELR material 110 can include HTS materials that fall outside the family of mixed valence copper oxide perovskite materials (“non-perovskite materials”). Such non-perovskite materials include, but are not limited to, iron pnictides, magnesium diboride (MgB2), and other non-perovskites. In some embodiments,
The ELR material 110 may be other superconducting materials or non-superconducting materials.

いくつかの実施例では、変更する材料120は、例えば、クロム、銅、ビスマス、コバル
ト、バナジウム、チタン、ロジウム、またはベリリウムなどの金属、または金属などの金
属酸化物であってもよい。いくつかの実施例では、変更する材料120は、ELR材料110内に
歪みを与えることができる、高い酸素親和性のある材料、"ゲッター"材料、ELR材料110の
格子定数と異なる1つまたはそれ以上の格子定数を有する材料(別のELR材料を含む)であ
るかもしれない。例えば、いくつかの実施例では、変更する材料120は、ELR材料110内に
歪みを引き起こすために、容易に酸素と結合する、酸素を引きつける、または、酸素を捕
まえる材料、または、酸素含有量および/またはELR材料内の酸素分布を変更する強い酸素
親和性を有するかもしれない。いくつかの実施例では、変更する材料120は、ELR材110内
に歪みを引き起こすために、ELR材料110の格子定数と一致しない1つまたはそれ以上の格
子定数を有するかもしれない。
In some embodiments, the modifying material 120 may be a metal such as, for example, chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, or beryllium, or a metal oxide such as a metal. In some embodiments, the modifying material 120 is one or more of a high oxygen affinity material, a “getter” material, a lattice constant that is different from that of the ELR material 110, which can strain the ELR material 110. It may be a material (including another ELR material) having the above lattice constant. For example, in some embodiments, the modifying material 120 can easily combine with, attract, or trap oxygen to cause strain in the ELR material 110, or the oxygen content and May have a strong oxygen affinity that alters the oxygen distribution within the ELR material. In some embodiments, the modifying material 120 may have one or more lattice constants that do not match the lattice constant of the ELR material 110 to cause distortion in the ELR material 110.

たとえば、ELR材料110の表面にクロムの変更する材料120を堆積させる1つの効果は、E
LR材110の表面近傍に酸素勾配を形成することかもしれない。いくつかの実施例では、変
更する層120は、ELR材料のa軸またはb軸に実質的に垂直な、ELR材の表面上に配置されて
おり、変更する層120は、ELR材料内に酸素濃度勾配の生成をもたらすかもしれない。いく
つかの実施例では、変更する層120は、ELR材料内の酸素濃度勾配の生成をもたらすことが
できるELR材料のc軸に対して実質的に平行なELR材の表面上に配置される。
For example, one effect of depositing chrome-changing material 120 on the surface of ELR material 110 is E
An oxygen gradient may be formed near the surface of the LR material 110. In some embodiments, the modifying layer 120 is disposed on the surface of the ELR material substantially perpendicular to the a-axis or b-axis of the ELR material, and the modifying layer 120 is oxygenated within the ELR material. May result in the creation of a concentration gradient. In some embodiments, the modifying layer 120 is disposed on the surface of the ELR material that is substantially parallel to the c-axis of the ELR material that can result in the creation of an oxygen concentration gradient in the ELR material.

いくつかの実施例では、ELR材料110は、部分的に開口を形成する1つまたはそれ以上の
原子を含む電荷面を有している。例えば、YBCOは、様々なイットリウム("Y")、バリウ
ム("Ba")、銅("Cu")と酸素("O")原子から形成されている。YBCO内の開口は、開口
原子、すなわちイットリウム、銅、酸素の原子によって形成され、YBCO内の電荷面は、種
々の銅原子("Cu")と酸素("O")原子によって形成される。
In some embodiments, ELR material 110 has a charged surface that includes one or more atoms that partially form an opening. For example, YBCO is formed from various yttrium ("Y"), barium ("Ba"), copper ("Cu") and oxygen ("O") atoms. Openings in YBCO are formed by open atoms, ie, yttrium, copper, and oxygen atoms, and charge surfaces in YBCO are formed by various copper (“Cu”) and oxygen (“O”) atoms.

図2-Zは、基板230、二つまたはそれ以上の変更する成分210,215及び変更する成分210,2
15の間に配置されたELR材料220を含む組成物200を示す。特に、変更する成分210,215は、
ELR材料220の上面及び下面に結合している、あるいは形成されている。本発明のいくつか
の実施例では、ELR材料220の上面及び下面は、ELR材料220の適切な表面(例えば、ELR材
料220のa軸に実質的に垂直表面)である。したがって、組成物220は、変更する材料210に
よってELR材料220の上面に近接して歪み、かつ基板230上に配置された変更する材料215に
よってELR材料220の下面に近接して歪むかもしれない。
FIG. 2-Z shows the substrate 230, two or more modifying components 210, 215 and modifying components 210, 2
A composition 200 comprising ELR material 220 disposed between 15 is shown. In particular, the changing components 210, 215
Bonded or formed to the upper and lower surfaces of ELR material 220. In some embodiments of the present invention, the top and bottom surfaces of ELR material 220 are suitable surfaces of ELR material 220 (eg, surfaces that are substantially perpendicular to the a-axis of ELR material 220). Accordingly, the composition 220 may be distorted proximate to the top surface of the ELR material 220 by the modifying material 210 and distorted proximate to the bottom surface of the ELR material 220 by the modifying material 215 disposed on the substrate 230.

ELR材料の1つまたはそれ以上の表面に変更する材料を適用することにより、本発明の様
々な実施例は、歪みの適用と、ELR材料の様々な位置でのELR材料の歪みを制御することが
できる。例えば、帯電面を有する1つまたはそれ以上の位置、ELRの材料の1つまたはそれ
以上の単位セル、1つまたはそれ以上のELR材料の開口、および/または他の場所において
、ELR材料の歪みを制御することができる。
By applying a modifying material to one or more surfaces of the ELR material, various embodiments of the present invention control the application of strain and the strain of the ELR material at various locations of the ELR material. Can do. For example, the strain of the ELR material at one or more locations with charged surfaces, one or more unit cells of the ELR material, one or more ELR material openings, and / or elsewhere Can be controlled.

本発明のいくつかの実施例では、ELR材料の超格子の層のうちの1つまたはそれ以上の特
性を強化するように作用するELR材料の超格子の層を備えてもよい。
Some embodiments of the present invention may comprise a superlattice layer of ELR material that acts to enhance the properties of one or more of the superlattice layers of ELR material.

図3-Zは、本発明の様々な実施例に係る異なるELR材料の層を含む組成物300のブロック
図である。より具体的には、組成物300は、"ELR-X"として参照されるELR材料の第1層310
と、"ELR-Y"として参照されるELR材料の第2層320を含む。図3-Zに示されるように、第1
層310は、基板330の上に形成されるか、または、付けられ、第2層320は、第1層310の上
に形成されるか、または、付けられる。理解されるように、本発明のいくつかの実施例で
は、基板330は任意である。組成物300は第1層310と第2層320を持つものとして例示され
ているが、組成物300は、第1層310と第2層320が交互に形成されているような、第1層31
0と第2層320のペアを任意の数だけ含んでいてもよい。いくつかの実施例では、ELR-Xは
、第1ELR材料であり、ELR-Yは、第1ELR材料とは異なる第2ELR材料である。例えば、本
発明のいくつかの実施例では、ELR-XはYBCOであり、ELR-YはNBCOであるかもしれない。理
解されるように、他のELR材料を用いることができる。
FIG. 3-Z is a block diagram of a composition 300 that includes layers of different ELR materials according to various embodiments of the present invention. More specifically, the composition 300 comprises a first layer 310 of ELR material referred to as “ELR-X”.
And a second layer 320 of ELR material referred to as “ELR-Y”. As shown in Figure 3-Z, the first
Layer 310 is formed or applied over substrate 330 and second layer 320 is formed or applied over first layer 310. As will be appreciated, in some embodiments of the present invention, the substrate 330 is optional. Although the composition 300 is illustrated as having a first layer 310 and a second layer 320, the composition 300 has a first layer such that the first layer 310 and the second layer 320 are alternately formed. 31
Any number of 0 and second layer 320 pairs may be included. In some embodiments, ELR-X is a first ELR material and ELR-Y is a second ELR material that is different from the first ELR material. For example, in some embodiments of the invention, ELR-X may be YBCO and ELR-Y may be NBCO. As will be appreciated, other ELR materials can be used.

図4-Zは、本発明の様々な実施例の、同じELR材料の異なる形態の層を含む組成物400の
ブロック図である。具体的には、この組成物400は、"ELR-X形態1"として参照されるELR材
料の第1の形態の第1層410と"ELR-X形態2"として参照されるELR材料の第2の形態の第2
層420を含む。いくつかの実施例では、同じ基本的なELR材料は、異なる結晶配向、異なる
酸素化学量論量/分率(例えば、YBCO中のO6、O7等)、異なる変形物、および他の異なる
形態などの異なる形態を有するが、これらに限定されるものではない。理解されるように
、同じELR材料の他の形態を使用することができる。図示のように、第1層410は、基板43
0上に形成または付けられ、第2層420は、第1層410上に形成または付けられる。理解さ
れるように、本発明のいくつかの実施例において、基板430は任意である。組成物400は第
1層410と第2層420とを有するものとしてのみ例示されているが、組成物400は、第1層4
10と第2層420が交互に形成されている第1層410と第2の層420のペアを任意の数だけ含む
ことができる。
FIG. 4-Z is a block diagram of a composition 400 that includes layers of different forms of the same ELR material in various embodiments of the invention. Specifically, the composition 400 includes a first layer 410 of a first form of ELR material referred to as “ELR-X Form 1” and a first layer of ELR material referred to as “ELR-X Form 2”. 2nd form of 2
Including layer 420; In some embodiments, the same basic ELR material can have different crystal orientations, different oxygen stoichiometry / fractions (eg, O 6 , O 7, etc. in YBCO), different variants, and other different Although it has different forms, such as a form, it is not limited to these. As will be appreciated, other forms of the same ELR material can be used. As shown, the first layer 410 is a substrate 43.
Formed or applied on 0, the second layer 420 is formed or applied on the first layer 410. As will be appreciated, in some embodiments of the present invention, the substrate 430 is optional. Although the composition 400 is illustrated only as having a first layer 410 and a second layer 420, the composition 400 is a first layer 4.
Any number of pairs of first layer 410 and second layer 420 in which 10 and second layer 420 are alternately formed may be included.

説明したように、組成物400は、同じELR材料の(例えば、REBCO)の異なる形態または
変異体の複数の層を含み、これらの同じELR材料の異なる形態はELR材料の1つまたはそれ
以上に歪みを引き起こすかもしれない。例えば、層間の酸素含有量を変える(例えば、YB
CO中のOsとO7との間の酸素化学量論/分率を変化させる)と、層内のELR材料の結晶構造の
結合を歪ませる、層間の格子不整合を引き起こすかもしれない。また、例えば、層間のEL
R材料の結晶配向を変える(例えば、ELR材料の一つの層はa軸配向を有し、別の層は、b軸
配向性を有する)と、層間の格子不整合を引き起こし、それにより同じような歪みを引き
起こすかもしれない。
As described, composition 400 includes multiple layers of different forms or variants of the same ELR material (e.g., REBCO), where different forms of these same ELR materials are in one or more of the ELR materials. May cause distortion. For example, changing the oxygen content between layers (eg YB
Varying the oxygen stoichiometry / fraction between Os and O7 in CO) may cause inter-layer lattice mismatch that distorts the bonding of the crystal structure of the ELR material in the layer. Also, for example, between layers EL
Changing the crystal orientation of the R material (eg, one layer of ELR material has an a-axis orientation and another layer has a b-axis orientation) causes lattice mismatch between the layers, and so on May cause serious distortion.

図5-Zは、異なるELR材料の複数の層を含む組成物500を示している。図示のように、組
成物500は、"ELR-X"として参照されるELR材料の第1層510と、"ELR-Y"として参照されるE
LR材料の第2層520と、"ELR-Z"として参照されるELR材料の第3層530を含む。図示のように
、第1層530は、基板540上に形成されるか、または付着され、第2層510は、第1層530上
に形成されるか、または付着され、第3層520は、第2層510上に形成されるか、または付
着される。理解されるように、本発明のいくつかの実施例において、基板530は任意であ
る。本発明のいくつかの実施例では、組成物500の層に含まれる複数のELR材料は、異なる
ELR材料である(上述の図3-Zを参照)、または同じELR材料の異なる形態(上述の図4-Z参
照)である。
FIG. 5-Z shows a composition 500 that includes multiple layers of different ELR materials. As shown, composition 500 includes a first layer 510 of ELR material referred to as “ELR-X” and E referred to as “ELR-Y”.
It includes a second layer 520 of LR material and a third layer 530 of ELR material referred to as “ELR-Z”. As shown, the first layer 530 is formed or deposited on the substrate 540, the second layer 510 is formed or deposited on the first layer 530, and the third layer 520 is , Formed on or attached to the second layer 510. As will be appreciated, in some embodiments of the invention, the substrate 530 is optional. In some embodiments of the invention, the plurality of ELR materials included in the layer of composition 500 are different.
Either an ELR material (see Fig. 3-Z above) or a different form of the same ELR material (see Fig. 4-Z above).

図3-Z〜図5-Zには示されていないが、非ELR材料の様々な他の層は、図5-Zに示される1
つまたはそれ以上の層の間に散在された層を含む組成物300、400、500(または本明細書
に記載される他の組成物)中に含まれていてもよい。
Although not shown in FIGS. 3-Z to 5-Z, various other layers of non-ELR material are shown in FIG.
It may be included in a composition 300, 400, 500 (or other composition described herein) that includes a layer interspersed between one or more layers.

別のELR材料またはELR材料の異なる形態の層で形成されている組成物300、400、500を
生成すると、本発明の様々な実施例を、種々のREBCO材料の間の格子不整合(例えば、YBC
OとNBCO)、または、類似の格子定数(例えば、BSCCOなど)を有する他の材料に利用して
、ELR材料の層の種々の層に応力をかける/歪ませることを可能にする。いくつかの実施例
では、追加された歪みは、ELR材料の結晶構造中の開口の周りのフォノン周波数、および/
または、分布及び/又は、振幅を変更し、ELR材料の抵抗の低下を可能にし、より高い温度
においてELR状態で動作するなどの改良された動作特性およびその他の利点を可能にする
が、これらに限定されるものではない。
Generating compositions 300, 400, 500 that are formed of different ELR materials or layers of different forms of ELR materials, various embodiments of the present invention can produce lattice mismatches between various REBCO materials (e.g., YBC
O and NBCO), or other materials with similar lattice constants (eg, BSCCO, etc.) can be used to stress / distort various layers of the ELR material layer. In some embodiments, the added strain is the phonon frequency around the opening in the crystal structure of the ELR material, and / or
Or, change the distribution and / or amplitude, allowing for a reduction in the resistance of the ELR material, allowing improved operating characteristics and other benefits such as operating in ELR conditions at higher temperatures, It is not limited.

本発明のいくつかの実施例では、組成物300、400、500の超格子の層は、層中のELR材料
の適切な表面(例えば、ELR材料のa軸に実質的に垂直な表面、ELR材料のb軸実質的に垂直
な表面、ELR材料のc軸に実質的に平行な表面など)がELR材料の間の境界面であるように
形成されている。換言すれば、例えば、図5-Zの層510、520の間の界面を形成する表面は
、ELR-YとELR-Xの両方のa軸に対して実質的に垂直である表面、ELR-YとELR-Xの両方のb軸
に垂直である表面、またはELR-XとELR-Yの両方のc軸に対して実質的に平行である表面で
ある。
In some embodiments of the present invention, the superlattice layer of the composition 300, 400, 500 is a suitable surface of the ELR material in the layer (eg, a surface substantially perpendicular to the a-axis of the ELR material, ELR The material's b-axis substantially perpendicular surface, the surface substantially parallel to the ELR material's c-axis, etc.) are formed to be the interface between the ELR materials. In other words, for example, the surface forming the interface between layers 510, 520 in FIG. 5-Z is a surface that is substantially perpendicular to the a-axis of both ELR-Y and ELR-X, ELR- A surface that is perpendicular to the b-axis of both Y and ELR-X, or a surface that is substantially parallel to the c-axis of both ELR-X and ELR-Y.

もちろん、本発明の様々な実施例の組成物中に、同じ、及び/又は、異なるELR材料の多
くの層があってもよい。いくつかの実施例では、組成物500は、REBCO材料の第1厚さを有
する層を堆積し、次に、REBCO材料の第2厚さを有する層を堆積することにより形成され
、次に、REBCO材料の第3厚さを有する層を堆積してもよい。ここで、第2層のREBCO材料
は、第1材料及び第3層材料の格子定数と異なる、1つまたはそれ以上の格子定数を有す
る。さらに、第1、第2および第3厚さは、互いに全く異なる、互いに同じ、またはいく
つかが同じでいくつかが異なってもよい。組成物の種々の温度、抵抗、及び/又は、電流
搬送容量などの組成物の動作特性を改善するために、異なる数のREBCO層、および/または
、異なるREBCO層の厚さが堆積されるが、これらに限定されるわけではない。
Of course, there may be many layers of the same and / or different ELR materials in the compositions of the various embodiments of the present invention. In some embodiments, composition 500 is formed by depositing a layer having a first thickness of REBCO material, and then depositing a layer having a second thickness of REBCO material, then A layer having a third thickness of REBCO material may be deposited. Here, the REBCO material of the second layer has one or more lattice constants different from the lattice constants of the first material and the third layer material. Furthermore, the first, second and third thicknesses may be completely different from each other, the same as each other, or some may be the same and some may be different. Different numbers of REBCO layers and / or different REBCO layer thicknesses may be deposited to improve the operational characteristics of the composition such as various temperature, resistance, and / or current carrying capacity of the composition. However, it is not limited to these.

本発明のいくつかの実施例では、組成物は、以下(下から上)のように積層してもよい

ELR1:ELR2:ELR1:ELR2:ELR1:ELR2:ELR1:ELR2:など。
In some embodiments of the invention, the composition may be laminated as follows (from bottom to top).
ELR 1: ELR 2: ELR 1 : ELR 2: ELR 1: ELR 2: ELR 1: ELR 2: such as.

本発明のいくつかの実施例では、組成物は、以下(下から上)のように積層してもよい

ELR1:ELR2:ELR3:ELR4:ELR3:ELR2:ELR1:ELR2:ELR3:など。
In some embodiments of the invention, the composition may be laminated as follows (from bottom to top).
ELR 1 : ELR 2 : ELR 3 : ELR 4 : ELR 3 : ELR 2 : ELR 1 : ELR 1 : ELR 2 : ELR 3 : etc.

本発明のいくつかの実施例では、組成物は、以下(下から上)のように積層してもよい

ELR1:ELR2:ELR3:ELR4:ELR3:ELR4:ELR3:ELR4:ELR3:など。
In some embodiments of the invention, the composition may be laminated as follows (from bottom to top).
ELR 1: ELR 2: ELR 3 : ELR 4: ELR 3: ELR 4: ELR 3: ELR 4: ELR 3: such as.

本発明のいくつかの実施例では、組成物500は、以下(下から上)のように積層しても
よい。
ELR1:ELR2:ELR3:ELR2:ELR3:ELR2:ELR3:ELR2:ELR3:など。
In some embodiments of the invention, the composition 500 may be laminated as follows (from bottom to top).
ELR 1: ELR 2: ELR 3 : ELR 2: ELR 3: ELR 2: ELR 3: ELR 2: ELR 3: such as.

したがって、これらの層は、以下の様々な理由により選択することができる。例えば、
格子定数の不整合を改善するために、1つまたはそれ以上の層内で制御された歪みを生成
するために、組成物の通電容量を増大させるために、組成物の生成工程を改善するために
、別の層の上に層を生成するのを改善するために、選択することができる。また、層当た
りの単位セルの数などの層の厚さは、電流搬送容量などを増加させるために、層上の歪み
を調整するように選択されてもよい。
Thus, these layers can be selected for various reasons: For example,
To improve the composition generation process, to increase the current carrying capacity of the composition, to generate controlled strain in one or more layers, to improve lattice constant mismatch In order to improve the creation of a layer on top of another layer, it can be selected. Also, the thickness of the layer, such as the number of unit cells per layer, may be selected to adjust the strain on the layer in order to increase current carrying capacity and the like.

本発明のいくつかの実施例では、組成物の所望の特性を得るために、又は、組成物を生
成するために、層の数、1つまたはそれ以上の層内のELR材料の種類、1つまたはそれ以上
の層内の他の非ELR材料の種類、1つ又はそれ以上の層の厚さ、1つまたはそれ以上の層の
配向、1つまたはそれ以上の層の順序、および/または、組成物の他のパラメータは、変更
され、定義され、および/または、選択されることができる。
In some embodiments of the present invention, the number of layers, the type of ELR material in one or more layers, 1 to obtain the desired properties of the composition or to produce the composition, 1 Other non-ELR material types in one or more layers, the thickness of one or more layers, the orientation of one or more layers, the order of one or more layers, and / or The other parameters of the composition can be varied, defined and / or selected.

図6-Zは、本発明のいくつかの実施例の様々なELR材料の複数の層を含む超格子で形成さ
れた例示的な組成物600を示している。図6-Zに示すように、組成物600は、基板のa軸に対
して実質的に垂直な上面を有する、LaSrGa04(LSGO)基板610を備える。他の基材として
、例えば、チタン酸ストロンチウム(STO)または酸化マグネシウム(MgO)などを使用す
ることができるが、これらに限定されるものではない。YBCOの層620が基板610上に形成さ
れ、続いてYBCOの層632とNBCOの層634が交互に形成される。一例として、組成物600は、2
00nmの厚さで形成されたYBCOの層620と、YBCO層620上に形成されているNBCO及びYBCOの層
634、632の交互のペアの層を10層とを含むことができる。ここで、各層の厚さ10nm、(
すなわち、10nmのYBCOと10nmのNBCOの交互層)である。図示しないが、組成物600は、他
の層を含むことができる。例えば、緩衝材料の層、追加のまたはいくつかのペアの交互層
、他のELR材料の追加の層、追加のまたは他の基板層、他の又は異なる厚さの層のような
層などを含むことができる。
FIG. 6-Z illustrates an exemplary composition 600 formed of a superlattice that includes multiple layers of various ELR materials according to some embodiments of the present invention. As shown in FIG. 6-Z, the composition 600 comprises a LaSrGa04 (LSGO) substrate 610 having a top surface that is substantially perpendicular to the a-axis of the substrate. Examples of other substrates that can be used include, but are not limited to, strontium titanate (STO) or magnesium oxide (MgO). YBCO layers 620 are formed on the substrate 610, followed by alternating YBCO layers 632 and NBCO layers 634. As an example, composition 600 has 2
YBCO layer 620 formed with a thickness of 00 nm, and NBCO and YBCO layers formed on YBCO layer 620
634, 632 alternating pairs of layers can be included. Where the thickness of each layer is 10nm, (
That is, 10 nm YBCO and 10 nm NBCO alternating layers). Although not shown, the composition 600 can include other layers. For example, including layers of buffer material, additional or several pairs of alternating layers, additional layers of other ELR materials, additional or other substrate layers, layers such as other or different thickness layers, etc. be able to.

本発明のいくつかの実施例では、バリア材料は、上述の様々な組成物を実質的に包むた
めに使用することができる。バリア材料は、ELR材料の結晶構造中の酸素が組成物から拡
散をするのを実質的に防止するために使用することができる。いくつかの実施例では、金
は、実質的に組成物を包むために組成物の全表面上に堆積させることができる。二酸化ケ
イ素又は酸化インジウムスズ(ITO)などの他のバリア材料を使用することができる。い
くつかの実施例では、5〜10nmの金が、組成物の全表面上に堆積されるが、これに限られ
たものではなく、他の厚さも使用することができる。
In some embodiments of the present invention, the barrier material can be used to substantially encase the various compositions described above. The barrier material can be used to substantially prevent oxygen in the crystal structure of the ELR material from diffusing from the composition. In some examples, gold can be deposited on the entire surface of the composition to substantially encapsulate the composition. Other barrier materials such as silicon dioxide or indium tin oxide (ITO) can be used. In some examples, 5-10 nm of gold is deposited on the entire surface of the composition, but is not limited to this, and other thicknesses can be used.

図7A-Z - 7I-ZはLSGO基板と、その上に、LSGO基板上のa軸配向(例えば、YBCOのa軸)
で形成された約200nmのYBCOと、その上に、約10nmのNBCOの層と約10nmのYBCOの層が交互
に積層された10組の層であり、10組の層のそれぞれは、前の層の上にa軸配向で形成され
ている層と、その上に、試料を包むバリア材料として約8.5nmの金が形成されている組成
物の試料の試験結果を示す図である。
Figure 7A-Z-7I-Z is an LSGO substrate and an a-axis orientation on the LSGO substrate (eg, YBCO a-axis)
About 10 nm YBCO formed thereon, and about 10 nm NBCO layer and about 10 nm YBCO layer alternately stacked thereon, each of the 10 sets of layers It is a figure which shows the test result of the sample of the composition in which about 8.5 nm gold | metal | money is formed on the layer formed in the a-axis orientation on the layer, and the barrier material which wraps a sample on it.

図7A-Z〜図7I-Zの試験結果は、下記に記載のように、種々の実験条件下での試料の温度
関数(ケルビン)としての抵抗プロットの関連部分を含む。具体的には、プロットは180K
-270Kの温度範囲での試料の抵抗の測定値である。詳細に試験結果を説明する前に、検査
装置とセットアップの簡単な説明をする。
The test results of FIGS. 7A-Z to 7I-Z include the relevant portion of the resistance plot as a temperature function (Kelvin) of the sample under various experimental conditions, as described below. Specifically, the plot is 180K
This is a measurement of the resistance of the sample in the temperature range of -270K. Before describing the test results in detail, a brief description of the inspection equipment and setup is given.

試料は両面テープを用いてPCB基板上に取り付けられた。直径0.004"の錫メッキ銅線が
、インジウムはんだを用いて、試料の金表面の上面に取り付けられた。これらのワイヤの
両端部は、PCB基板上のパッドに取り付けた。このアセンブリは、クライオスタットに入
れた。ケースレー6221電源が試料に直流電流を提供した。一方、ケースレー2182a電圧計
が"デルタモード"の抵抗測定(例えば、R =((V+) - (V-))/ 2))をするために、
試料を横切る電圧降下を測定した。熱抵抗デバイス("RTD")は、温度を測定するために
使用された。
The sample was mounted on a PCB substrate using double-sided tape. A 0.004 "diameter tinned copper wire was attached to the top of the gold surface of the sample using indium solder. Both ends of these wires were attached to pads on the PCB substrate. This assembly was attached to the cryostat. The Keithley 6221 power supply provided DC current to the sample, while the Keithley 2182a voltmeter makes "delta mode" resistance measurements (eg, R = (((V +)-(V-)) / 2)) for,
The voltage drop across the sample was measured. A thermal resistance device ("RTD") was used to measure temperature.

いくつかの試験では、試料は最初にYBCOの転移温度より低い温度まで冷却され、そして
加温された。他の試験では(時間やクーラントを節約するために、また、不必要に熱的ス
トレスを試料かけないように)、試料は、160K以下に冷却され、そして加温された。いず
れの場合でも、試料が暖められると、試料の両端の電圧測定は、試料の温度を測定と共に
得られた。電圧測定から、デルタモードの抵抗が決定され、次いで、抵抗対温度またはR
(T)曲線(またはRTプロファイルと呼ぶ)としてプロットされた。図7A-Z〜図7I-Zは、
試験結果を示す。
In some tests, the sample was first cooled to a temperature below the YBCO transition temperature and warmed. In other tests (to save time and coolant, and to avoid unnecessarily applying thermal stress), the samples were cooled below 160K and warmed. In either case, when the sample was warmed, a voltage measurement across the sample was obtained along with measuring the temperature of the sample. From the voltage measurement, the resistance in delta mode is determined, then resistance vs. temperature or R
(T) Plotted as a curve (or called RT profile). 7A-Z to 7I-Z
The test results are shown.

図7A-Z〜図7H-Zは、試験が実行された順序での試料の8つの試験の個々のR(T)曲線で
ある(すなわち、図7A-Zは最初の試験のR(T)曲線であり、図7B-Zは、2番目の試のR(T
)曲線である)。図7A-Z〜7D-Zと図7H-Zは、試料が200nAの直流によって駆動された試験
でのR(T)曲線である。図7E-Z〜7G-Zは、試料が100nAの直流によって駆動された試験で
のR(T)曲線である。デルタモードの抵抗形態電圧測定、他の平滑化判定以外に、平均化
またはその他のデータ処理が使用された。
FIGS. 7A-Z to 7H-Z are individual R (T) curves of 8 tests of samples in the order in which the tests were performed (ie, FIGS. 7A-Z are R (T) of the first test) Figure 7B-Z shows the second trial R (T
) Is a curve). 7A-Z to 7D-Z and FIG. 7H-Z are R (T) curves in a test in which the sample was driven by a direct current of 200 nA. FIGS. 7E-Z-7G-Z are R (T) curves in tests where the sample was driven by 100 nA DC. In addition to delta mode resistance form voltage measurements, other smoothing decisions, averaging or other data processing was used.

図7I-Zは、異なる試験ベッドおよび図7A-Z〜図7H-Zと異なる条件下での試料のる単一試
験結果のR(T)曲線である。特に、この試験では、SR830ロックインアンプ(LIA)が採用
され、試料は1秒の時定数を用いて、24Hzで200nAの交流電流によるものであった。
FIGS. 7I-Z are R (T) curves of single test results for different test beds and samples under different conditions than FIGS. 7A-Z-7H-Z. In particular, in this test, an SR830 lock-in amplifier (LIA) was employed, and the sample was based on an alternating current of 200 nA at 24 Hz with a time constant of 1 second.

図に示すように、試験のすべては、210K-240Kのほぼ範囲内で、それぞれ、R(T)曲線
中に1つまたはそれ以上の変化が含まれている。これらのR(T)曲線の傾きにおける変化
は、試料の一部が低減された抵抗すなわちELR状態に入るのと一致すると考えられている
。理解されるように、同様の変化はYBCO又はNBCOのR(T)曲線のいずれにも観察されない
As shown in the figure, all of the tests included one or more changes in the R (T) curve, approximately within the range of 210K-240K. These changes in the slope of the R (T) curve are believed to be consistent with a portion of the sample entering a reduced resistance or ELR state. As can be seen, similar changes are not observed in either the YBCO or NBCO R (T) curves.

本発明のいくつかの実施例は、図6-Zに対して上記説明した厚さよりも小さい厚さを有
する交互の層を含むことができる。本発明のいくつかの実施例では、超格子内の層の少な
くとも1つは、1つ、2つ、3つ、またはそれ以上の単位セルの厚さであってもよい。本発
明のいくつかの実施例では、超格子内の交互層のペアの層の各層は、1つ、2つ、3つ、ま
たはそれ以上の単位セルの厚さであってもよい。本発明のいくつかの実施例では、交互層
のペア(または他のグループ分け)の層の一方の層の厚さは、ペアの層のうちの他方の層
の厚さと異なっている。本発明のいくつかの実施例では、超格子の交互層のペアの層の一
方の層の厚さは、超格子の交互層の他方の層の厚さとは異なる。理解されるように、本明
細書で記載されたような様々な動作特性を達成するために、他の厚さを使用してもよい。
Some embodiments of the present invention may include alternating layers having thicknesses less than those described above for FIG. 6-Z. In some embodiments of the present invention, at least one of the layers in the superlattice may be one, two, three, or more unit cell thicknesses. In some embodiments of the present invention, each layer of the alternating pair of layers in the superlattice may be one, two, three, or more unit cell thicknesses. In some embodiments of the present invention, the thickness of one layer of a pair of alternating layers (or other grouping) is different from the thickness of the other layer of the pair. In some embodiments of the invention, the thickness of one of the layers of the superlattice alternating layer pair is different from the thickness of the other layer of the superlattice alternating layer. As will be appreciated, other thicknesses may be used to achieve various operational characteristics as described herein.

本発明のいくつかの実施例は、例えば、互いに異なる大きさを持つ複数のRe原子を有す
る層などの単一層内に複数のRe原子を含んでもよい。たとえば、REBCO層は格子構造を有
してもよい、ここで、5Reごとの4つはY原子であり、毎5番目の原子はDy原子である。その
結晶構造内に2つまたはそれ以上の希土類原子を含むような層は、オーダリング効果、局
所化された格子不整合、追加の振動定数などにより、組成物内に追加の歪力を導入するこ
とができる。
Some embodiments of the present invention may include multiple Re atoms in a single layer, such as, for example, a layer having multiple Re atoms having different sizes. For example, the REBCO layer may have a lattice structure, where every four 5Re are Y atoms and every fifth atom is a Dy atom. Layers that contain two or more rare earth atoms in their crystal structure may introduce additional strain forces into the composition due to ordering effects, localized lattice mismatch, additional vibration constants, etc. Can do.

本発明のいくつかの実施例は、酸化状態に基づいて選択されるRe原子を含んでもよい。
例えば、Y及びNdは1つの酸化状態(3)を持つが、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(
Eu)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、及びイッテルビウム(Yb)は2つの酸化状態
と2をもつことができる。セシウム(Ce)及びテルビウム(Tb)は、2つの酸化状
態3と4をもつことができる。理解されるように、他の酸化状態を有するRe原子を選
択することもできる。このような実施例では、組成物のELR層中にいろいろな酸化状態を
有するRe原子は、結晶構造または結晶構造の開口内の酸素サイトおよび/またはキャリア
欠陥を固定するのに役立つ、および/または、層中の多少の局所酸素量を安定化させるこ
とができる。例えば、超格子内のELR材料の層は、Re原子として、層内の酸素/キャリア欠
陥を制御するために使用されるわずかのCe3原子とわずかのCe4原子と共に、主にY原
子を含んでもよい。
Some embodiments of the invention may include Re atoms that are selected based on the oxidation state.
For example, Y and Nd have one oxidation state (3 + ), but samarium (Sm), europium (
Eu), erbium (Er), thulium (Tm), and ytterbium (Yb) can have two oxidation states 3 + and 2+ . Cesium (Ce) and terbium (Tb) can have two oxidation states 3 + and 4 +. As will be appreciated, Re atoms having other oxidation states can also be selected. In such embodiments, Re atoms having various oxidation states in the ELR layer of the composition help to fix oxygen sites and / or carrier defects within the crystal structure or openings in the crystal structure, and / or The amount of local oxygen in the layer can be stabilized. For example, a layer of ELR material in the superlattice, as Re atom, with little Ce4 + atoms and slight Ce @ 3 + atoms which is used to control the oxygen / carrier defects in the layer mainly containing the Y atom But you can.

本発明のいくつかの実施例では、非常に低い酸素親和性を有する材料(例えば、金)の
層は、酸素が超格子の層からまたは超格子の層の中に拡散する速度を減少させるために、
超格子の最外層に形成される。本発明のいくつかの実施例では、非常に低い酸素親和性を
有する材料(例えば、金)の層は、酸素が超格子の層からまたは超格子の層の中に拡散す
る速度を減少させるために、超格子の全ての最外層に形成される。
In some embodiments of the present invention, a layer of material having a very low oxygen affinity (eg, gold) reduces the rate at which oxygen diffuses from or into the superlattice layer. In addition,
It is formed on the outermost layer of the superlattice. In some embodiments of the present invention, a layer of material having a very low oxygen affinity (eg, gold) reduces the rate at which oxygen diffuses from or into the superlattice layer. And formed on all outermost layers of the superlattice.

本発明のいくつかの実施例では、ELR材料の層の超格子を生成する際に使用される様々
な製造プロセスは、材料中に所望の歪みを導入することができる。例えば、基板上にELR
材料の層を堆積する場合に、基板の温度、および/または、堆積時の酸素分圧を変化させ
ることは、その材料が"通常の"温度で堆積されることを可能にし、歪みは、材料が堆積温
度以下に冷却されるときに導入されるであろう。
In some embodiments of the present invention, various manufacturing processes used in creating a superlattice of a layer of ELR material can introduce the desired strain into the material. For example, ELR on the board
When depositing a layer of material, changing the temperature of the substrate and / or the partial pressure of oxygen during deposition allows the material to be deposited at "normal" temperatures, and the strain Will be introduced as it cools below the deposition temperature.

したがって、本発明のいくつかの実施例は、超格子を含むことができる。ここで、実際
には、超格子内の各層は、隣接する層を変更するように作用する。言い換えれば、層は、
ELR物質それ自体とELR材料の別の層に対する変更する層の両方であり、超格子内の層は一
緒となって変更されたELR材料を形成する。本発明のいくつかの実施例によると、ELR材料
の異なる層の組成物、変化する種類、酸素含有量、レニウム原子タイプ、配向などは、組
成物の1つまたはそれ以上の層に十分な歪みを提供し、層は、層内または間で運ばれる電
流に対して、低い、または非常に低い抵抗値を示すことができる。
Thus, some embodiments of the invention can include a superlattice. Here, in practice, each layer in the superlattice acts to change the adjacent layer. In other words, the layer
Both the ELR material itself and the modifying layer relative to another layer of ELR material, the layers in the superlattice together form the modified ELR material. According to some embodiments of the present invention, the composition of different layers of ELR material, varying types, oxygen content, rhenium atom type, orientation, etc. may be sufficient to strain one or more layers of the composition. And the layers can exhibit a low or very low resistance to current carried in or between the layers.

本発明のいくつかの実施例によると、本章の組成物100、200、300、400、500、および/
または600は、バルクで使用されても、膜又はテープに組み込まれても、又は他の方法(
例えば、ワイヤ、ホイル、ナノワイヤなど)で使用されても、本明細書に記載のような種
々の装置および関連装置に組み込むことができる。例えば、本組成物は、コンデンサ、イ
ンダクタ、トランジスタ、導体及び導電性素子、集積回路、アンテナ、フィルタ、センサ
、磁石、医療機器、電源ケーブル、エネルギー蓄積装置、変圧器、電気器具、モバイルデ
バイス、コンピュータ装置、情報記憶装置、使用時に電子および/または情報を輸送する
他の装置及びシステムに利用および/または組み込むことができる。
According to some embodiments of the present invention, the compositions 100, 200, 300, 400, 500, and / or
Or 600 can be used in bulk, incorporated into membranes or tapes, or other methods (
(E.g., wires, foils, nanowires, etc.) can be incorporated into various devices and related devices as described herein. For example, the composition can be a capacitor, inductor, transistor, conductor and conductive element, integrated circuit, antenna, filter, sensor, magnet, medical device, power cable, energy storage device, transformer, appliance, mobile device, computer. It can be utilized and / or incorporated into devices, information storage devices, other devices and systems that transport electronic and / or information in use.

従って、いくつかの実施例では、本明細書に記載の変更されたELR材料を形成する、お
よび/または、様々の電流を運ぶコンポーネントに統合することは、変更されたELR材料の
実施例を、電流などの電気エネルギーを利用、生成、変換、および/または、移送するデ
バイスおよびシステムに組み込むことを可能および/または容易にする。これらのデバイ
ス及びシステムは、従来の装置及びシステムと比較して、より効率的に動作することによ
って、従来の装置及びシステムと比較して、より低コストで動作することによって、従来
の装置及びシステムと比較して無駄なく動作することによって、得られる改善された動作
特性から利益を得ることができる。
Thus, in some embodiments, forming the modified ELR material described herein and / or integrating it into a component carrying various currents may include an example of the modified ELR material, Allows and / or facilitates incorporation into devices and systems that utilize, generate, convert, and / or transfer electrical energy, such as electrical current. These devices and systems operate more efficiently compared to conventional devices and systems, and operate at lower costs compared to conventional devices and systems. By operating without waste, it is possible to benefit from the improved operating characteristics obtained.

いくつかの実施例では、本組成物は、結晶構造を有するELR材料の第1層を含み、第1
層上に形成された材料の第2層を含む。ここで、第2層は、ELRの結晶構造の少なくとも
一部にひずみをかける。いくつかの実施例では、材料の第2層は、ELR材料の結晶構造の少
なくとも一部分内に制御された歪みをかける。いくつかの実施例では、材料の第2層は、
電荷面を含むELR材料の結晶構造の局部に歪みをかける。いくつかの実施例では、材料の
第2層は、結晶構造の開口を含むELR材料の結晶構造のある位置に歪みをかける。
In some embodiments, the composition includes a first layer of ELR material having a crystalline structure,
A second layer of material formed on the layer is included. Here, the second layer applies strain to at least part of the ELR crystal structure. In some embodiments, the second layer of material applies a controlled strain within at least a portion of the crystal structure of the ELR material. In some embodiments, the second layer of material is
Distorts the local crystal structure of the ELR material, including the charge surface. In some embodiments, the second layer of material distorts a location in the crystal structure of the ELR material that includes the opening in the crystal structure.

いくつかの実施例では、電流を伝導する組成物は、酸化銅の電荷面を有するELR材料の
第1層と、第1層上に形成された材料の第2層を含む。第2層は、酸化銅の電荷面を含む
ELR材料の第1層の少なくとも一部に歪みを誘導する。いくつかの実施例では、材料の第2
層はELR材料の第1層の少なくとも外部に歪みを誘導する。いくつかの実施例では、材料
の第2層は、少なくともELR材料の第1層の内部に歪みを誘導する。いくつかの実施例で
は、材料の第2層はELR材料の第1層内に酸素原子の拡散を誘導する。いくつかの実施例で
は、材料の第2層はELR材料の第1層内に酸素原子の拡散勾配を誘導する。
In some embodiments, the current conducting composition includes a first layer of ELR material having a copper oxide charge surface and a second layer of material formed on the first layer. The second layer includes a charge surface of copper oxide
Strain is induced in at least a portion of the first layer of ELR material. In some embodiments, the second of the material
The layer induces strain at least outside the first layer of ELR material. In some embodiments, the second layer of material induces strain at least within the first layer of ELR material. In some embodiments, the second layer of material induces oxygen atom diffusion into the first layer of ELR material. In some embodiments, the second layer of material induces a diffusion gradient of oxygen atoms within the first layer of ELR material.

いくつかの実施例では、組成物は、結晶構造を有する導電性材料と、導電性材料上に形
成された材料を含む。この材料は、導電性材料の結晶構造の部分内にかかる力を発生させ
る。いくつかの実施例では、導電性材料は、希土類酸化銅材料であり、導電性材料の結晶
構造の部分に適用される力を発生するこの材料は、高い酸素親和性を有する金属である。
In some embodiments, the composition includes a conductive material having a crystalline structure and a material formed on the conductive material. This material generates a force that is applied within a portion of the crystalline structure of the conductive material. In some embodiments, the conductive material is a rare earth copper oxide material, and the material that generates the force applied to the crystalline structure portion of the conductive material is a metal having a high oxygen affinity.

いくつかの実施例では、組成物は、結晶構造を有する第1ELR材料と、第1ELR材料上に
形成された第2ELR材料を含む。第2ELR材料は第1ELR材料の結晶構造の一部に力を生じ
させる。
In some embodiments, the composition includes a first ELR material having a crystalline structure and a second ELR material formed on the first ELR material. The second ELR material creates a force on a portion of the crystal structure of the first ELR material.

いくつかの実施例では、組成物は、第1ELR材料と、第1ELR材料上に形成された結晶構
造を有する第2ELR材料とを含む。第1ELR材料は、第2ELR材料の結晶構造の一部に力を
かける。
In some embodiments, the composition includes a first ELR material and a second ELR material having a crystalline structure formed on the first ELR material. The first ELR material exerts a force on part of the crystal structure of the second ELR material.

いくつかの実施例では、組成物は、結晶構造を有する第1ELR材料と、第1ELR材料上に
形成された、結晶構造を有する第2ELR材料を含む。第2ELR材料は、第1ELR材料の結晶
構造の一部に力をかけ、第1ELR材料は、第2ELR材料の結晶構造の一部に力をかける。
In some embodiments, the composition includes a first ELR material having a crystalline structure and a second ELR material having a crystalline structure formed on the first ELR material. The second ELR material applies a force to a part of the crystal structure of the first ELR material, and the first ELR material applies a force to a part of the crystal structure of the second ELR material.

いくつかの実施例では、組成物は、第1形態を有するELR材料の第1層と、第1ELR材料
上に形成された、第2形態を有するELR材料の第2層と、第2層上に形成された、ELR材料
の第1形態を有する第3ELR材料とを含む。
In some embodiments, the composition comprises a first layer of ELR material having a first form, a second layer of ELR material having a second form formed on the first ELR material, and on the second layer. And a third ELR material having a first form of ELR material.

いくつかの実施例では、組成物は、YBCOの第1層と、YBCOの上面に形成された複数の層
とを含む。複数の層は、NBCOとYBCOの交互層のペアを含む。いくつかの実施例では、YBCO
の第1層の厚さは約200ナノメートルであり、複数の層内の各層の厚さは約10ナノメート
ルである。いくつかの実施例では、複数の層は、NBCOとYBCOの交互層の10ペアを含む。い
くつかの実施例では、複数の層は、NBCOとYBCOの交互層のうちの少なくとも2つのペアを
含む。
In some embodiments, the composition includes a first layer of YBCO and a plurality of layers formed on the top surface of the YBCO. The plurality of layers includes a pair of alternating layers of NBCO and YBCO. In some embodiments, YBCO
The first layer has a thickness of about 200 nanometers, and each layer in the plurality of layers has a thickness of about 10 nanometers. In some embodiments, the plurality of layers includes 10 pairs of alternating layers of NBCO and YBCO. In some embodiments, the plurality of layers includes at least two pairs of alternating layers of NBCO and YBCO.

いくつかの実施例では、電流伝播するための組成物は、NBCOとYBCOの交互層の少なくと
も一つのペアを含む複数の層を備える。いくつかの実施例では、層の組は、NBCOとYBCOの
交互層の少なくとも10ペアを含む。いくつかの実施例では、基板のa軸に対して実質的に
垂直な表面を有する基板と、基板の表面に適用され、YBCOのa軸に対して実質的に垂直な
表面を有するYBCOの層とを含む。層のグループは、YBCOの表面に適用される。
In some embodiments, the composition for current propagation comprises a plurality of layers comprising at least one pair of alternating layers of NBCO and YBCO. In some embodiments, the layer set includes at least 10 pairs of alternating layers of NBCO and YBCO. In some embodiments, a substrate having a surface substantially perpendicular to the a-axis of the substrate and a layer of YBCO applied to the surface of the substrate and having a surface substantially perpendicular to the a-axis of YBCO Including. A group of layers is applied to the surface of YBCO.

いくつかの実施例では、組成物は、YBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するYBC
Oの基層と、YBCOの基層の表面に形成されたNBCOの第1層であって、NBCOのc軸に対して実
質的に平行な表面を有するNBCOの第1の層と、NBCOの第1層の表面に形成されたYBCOの第1
層であって、YBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するYBCOの第1の層と、YBCOの第
1層の表面に形成されたNBCOの第2層であって、NBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を
有するNBCOの第2の層と、NBCOの第2層の表面に形成されたYBCOの第2層であって、YBCO
のc軸に対して実質的に平行な表面を有するYBCOの第2の層と、YBCOの第2層の表面に形
成されたNBCOの第3層であって、NBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するNBCOの
第3の層と、NBCOの第3層の表面に形成されたYBCOの第3層であって、YBCOのc軸に対し
て実質的に平行な表面を有するYBCOの第3の層と、YBCOの第3層の表面に形成されたNBCO
の第4層であって、NBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するNBCOの第4の層と、N
BCOの第4層の表面に形成されたYBCOの第4層であって、YBCOのc軸に対して実質的に平行
な表面を有するYBCOの第4の層と、YBCOの第4層の表面に形成されたNBCOの第5層であっ
て、NBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するNBCOの第5の層と、NBCOの第5層の
表面に形成されたYBCOの第5層であって、YBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有す
るYBCOの第5の層と、YBCOの第5層の表面に形成されたNBCOの第6層であって、NBCOのc
軸に対して実質的に平行な表面を有するNBCOの第6の層と、NBCOの第6層の表面に形成さ
れたYBCOの第6層であって、YBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するYBCOの第6
の層と、YBCOの第6層の表面に形成されたNBCOの第7層であって、NBCOのc軸に対して実
質的に平行な表面を有するNBCOの第7の層と、NBCOの第7層の表面に形成されたYBCOの第
7層であって、YBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するYBCOの第7の層と、YBCO
の第7層の表面に形成されたNBCOの第8層であって、NBCOのc軸に対して実質的に平行な
表面を有するNBCOの第8の層と、NBCOの第8層の表面に形成されたYBCOの第8層であって
、YBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するYBCOの第8の層と、YBCOの第8層の表
面に形成されたNBCOの第9層であって、NBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するN
BCOの第9の層と、NBCOの第9層の表面に形成されたYBCOの第9層であって、YBCOのc軸に
対して実質的に平行な表面を有するYBCOの第9の層と、YBCOの第9層の表面に形成された
NBCOの第10層であって、NBCOのc軸に対して実質的に平行な表面を有するNBCOの第10
の層と、NBCOの第10層の表面に形成されたYBCOの第10層であって、YBCOのc軸に対し
て実質的に平行な表面を有するYBCOの第10の層と、を含む。いくつかの実施例では、組
成物は、さらに、YBCOの第10層の表面に形成された金の層を含む。いくつかの実施例で
は、組成物はさらに、組成物を実質的に包む金の層を備える。
In some embodiments, the composition comprises a YBC having a surface substantially parallel to the c-axis of YBCO.
A first layer of NBCO formed on the surface of the base layer of O and the base layer of YBCO, the first layer of NBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of NBCO, and the first layer of NBCO YBCO first formed on the surface of the layer
A first layer of YBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of YBCO, and a second layer of YBCO
A second layer of NBCO formed on the surface of one layer, the second layer of NBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of NBCO, and the surface of the second layer of NBCO YBCO's second layer, YBCO
A second layer of YBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of the second layer, and a third layer of NBCO formed on the surface of the second layer of YBCO, the second layer of NBCO substantially A third layer of NBCO having a generally parallel surface and a third layer of YBCO formed on the surface of the third layer of NBCO, the surface having a surface substantially parallel to the c-axis of YBCO NBCO formed on the surface of the third layer of YBCO and the third layer of YBCO
A fourth layer of NBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of NBCO, and N
A fourth layer of YBCO formed on the surface of the fourth layer of BCO, the fourth layer of YBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of YBCO, and the surface of the fourth layer of YBCO A fifth layer of NBCO formed on the surface of the fifth layer of NBCO and a fifth layer of NBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of NBCO A fifth layer of YBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of YBCO, and a sixth layer of NBCO formed on the surface of the fifth layer of YBCO, C
A sixth layer of NBCO having a surface substantially parallel to the axis, and a sixth layer of YBCO formed on the surface of the sixth layer of NBCO, wherein the sixth layer is substantially parallel to the c-axis of YBCO. 6th of YBCO with parallel surface
A seventh layer of NBCO formed on the surface of the sixth layer of YBCO, the seventh layer of NBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of NBCO, and the seventh layer of NBCO A seventh layer of YBCO formed on the surface of the seven layers, the seventh layer of YBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of YBCO;
NBCO's eighth layer formed on the surface of the seventh layer of NBCO, which has a surface substantially parallel to the c-axis of NBCO, and the surface of the eighth layer of NBCO An eighth layer of YBCO formed, which has a surface substantially parallel to the c-axis of YBCO, an eighth layer of YBCO, and a ninth layer of NBCO formed on the surface of the eighth layer of YBCO. N with a surface substantially parallel to the c-axis of NBCO
A ninth layer of BCO, and a ninth layer of YBCO formed on the surface of the ninth layer of NBCO, the ninth layer of YBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of YBCO; , Formed on the surface of the 9th layer of YBCO
10th layer of NBCO, the 10th layer of NBCO having a surface substantially parallel to the c-axis of NBCO
And a YBCO tenth layer formed on the surface of the NBCO tenth layer, the YBCO tenth layer having a surface substantially parallel to the c-axis of YBCO. In some embodiments, the composition further comprises a gold layer formed on the surface of the tenth layer of YBCO. In some embodiments, the composition further comprises a layer of gold that substantially encloses the composition.

ELR材料で形成されたデバイスおよび/またはELR材料を組み込むデバイス
種々のデバイス、アプリケーション、コンポーネント、装置、および/またはシステム
は、本明細書に記載されたELR材料を用いることができる。これらのデバイス、アプリケ
ーション、コンポーネント、装置、および/またはシステムは、以下でより詳細に記載さ
れる。
Devices formed from ELR materials and / or devices incorporating ELR materials Various devices, applications, components, apparatus, and / or systems can use the ELR materials described herein. These devices, applications, components, apparatuses, and / or systems are described in more detail below.

第1章 ELR材料で形成されナノワイヤ
本章の説明は、図1-36と図37-A〜図45B-Aを参照する。したがって、本章に含まれるす
べての参照番号は、それらの図に見られる構成要素を参照する。
Chapter 1 Nanowires Made of ELR Material Refer to Figures 1-36 and Figures 37-A to 45B-A for an explanation of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in those figures.

本発明の様々な実施例においては、ELR材料は、以下にさらに詳細に記載される種々の
ナノワイヤ及びナノワイヤのコンポーネントを形成するために使用され得る。従って、本
発明のいくつかの実施例では、これらのELR材料は、様々なナノワイヤ成分に形成され、
電流は、主にELR材料のb軸に沿って伝導するかもしれない。これらの実施例では、図39-A
に示すように、ELR材料は、b軸を基準長さ、c軸を基準幅、a軸を基準深さ(または厚さ)
を持って形成されてもよいが、ELR材料に他の参照フレーム、配向、及び、構成を使用し
てもよいことは、本説明から明らかになるであろう。図39-Aに示された基準フレームは、
以下の説明に使用される。
In various embodiments of the present invention, ELR materials can be used to form various nanowires and nanowire components described in more detail below. Thus, in some embodiments of the invention, these ELR materials are formed into various nanowire components,
The current may be conducted mainly along the b-axis of the ELR material. In these examples, FIG. 39-A
As shown in the ELR material, the b-axis is the reference length, the c-axis is the reference width, and the a-axis is the reference depth (or thickness)
It will be apparent from this description that other reference frames, orientations, and configurations may be used for the ELR material. The reference frame shown in Figure 39-A is
Used in the following description.

本発明のいくつかの実施例では、種々のELR材料は、ナノワイヤを形成するために使用
することができる。従来の用語では、ナノワイヤは、幅又は直径が数十ナノメートル以下
のオーダーであり、一般的に歪んだ長さを有するナノ構造である。本発明のいくつかの実
施例では、各種変更されたELR材料1060は、50ナノメートルの幅および/または深さを有す
るナノワイヤに形成することができる。本発明のいくつかの実施例では、各種変更された
ELR材料1060は、40ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成するこ
とができる。本発明のいくつかの実施例では、各種変更されたELR材料1060は、30ナノメ
ートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。本発明のい
くつかの実施例では、各種変更されたELR材料1060は、20ナノメートルの幅および/または
深さを有するナノワイヤに形成することができる。本発明のいくつかの実施例では、各種
変更されたELR材料1060は、10ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに
形成することができる。本発明のいくつかの実施例では、各種変更されたELR材料1060は
、5ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。本
発明のいくつかの実施例では、上記のように設計された様々な新ELR材料は、40ナノメー
トルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。本発明のいく
つかの実施例では、上記のように設計された様々な新ELR材料は、30ナノメートルの幅お
よび/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。本発明のいくつかの実施
例では、上記のように設計された様々な新ELR材料は、20ナノメートルの幅および/または
深さを有するナノワイヤに形成することができる。本発明のいくつかの実施例では、上記
のように設計された様々な新ELR材料は、10ナノメートルの幅および/または深さを有する
ナノワイヤに形成することができる。本発明のいくつかの実施例では、上記のように設計
された様々な新ELR材料は、5ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに
形成することができる。本発明のいくつかの実施例では、上記のように設計された様々な
新ELR材料は、5ナノメートル未満の幅および/または深さを有するナノワイヤに形成する
ことができる。
In some embodiments of the present invention, various ELR materials can be used to form nanowires. In conventional terms, a nanowire is a nanostructure with a width or diameter on the order of tens of nanometers or less and generally having a distorted length. In some embodiments of the invention, various modified ELR materials 1060 can be formed into nanowires having a width and / or depth of 50 nanometers. In some embodiments of the invention, various changes were made.
The ELR material 1060 can be formed into nanowires having a width and / or depth of 40 nanometers. In some embodiments of the present invention, the various modified ELR materials 1060 can be formed into nanowires having a width and / or depth of 30 nanometers. In some embodiments of the present invention, the various modified ELR materials 1060 can be formed into nanowires having a width and / or depth of 20 nanometers. In some embodiments of the invention, various modified ELR materials 1060 can be formed into nanowires having a width and / or depth of 10 nanometers. In some embodiments of the present invention, the various modified ELR materials 1060 can be formed into nanowires having a width and / or depth of 5 nanometers. In some embodiments of the present invention, various new ELR materials designed as described above can be formed into nanowires having a width and / or depth of 40 nanometers. In some embodiments of the present invention, various new ELR materials designed as described above can be formed into nanowires having a width and / or depth of 30 nanometers. In some embodiments of the present invention, various new ELR materials designed as described above can be formed into nanowires having a width and / or depth of 20 nanometers. In some embodiments of the present invention, various new ELR materials designed as described above can be formed into nanowires having a width and / or depth of 10 nanometers. In some embodiments of the present invention, various new ELR materials designed as described above can be formed into nanowires having a width and / or depth of 5 nanometers. In some embodiments of the present invention, various new ELR materials designed as described above can be formed into nanowires having a width and / or depth of less than 5 nanometers.

本発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤは、積層されたナノワイヤを形成するため
に、その間に配置された緩衝層および/または基板層を持って、互いの上に積層してもよ
い。各層に配置された各ナノワイヤは、上記説明されたような新しいELR材料又は変更さ
れたELR材料1060から形成することができ、上記説明された幅および/または深さを有すこ
とができる。
In some embodiments of the invention, the nanowires may be stacked on top of each other with a buffer layer and / or a substrate layer disposed therebetween to form stacked nanowires. Each nanowire disposed in each layer can be formed from a new or modified ELR material 1060 as described above and can have the width and / or depth described above.

本発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤは、第1端部から第2端部に電荷を運ぶた
めに使用することができる。これらの端部のそれぞれは、別のナノワイヤ、ワイヤ、トレ
ース、鉛、配線、電子機器、電子回路、半導体素子、トランジスタ、メモライザ、抵抗器
、コンデンサ、インダクタ、MEMデバイス、パッド、電圧源、電流源、アース、または他
の電気部品を含む電気部品に接続されているかもしれないが、これらに限定されるもので
はない。本発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤは、ナノワイヤのELR材料を介して
、1つまたはそれ以上の電気的コンポーネントに接続または直接結合することができる。
本発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤは、別の種類のELR材料(すなわち、変更さ
れた、変更されていないELR材料、同じファミリーまたはクラスのELR材料)を介して、こ
れらの電気的コンポーネントに間接的に結合することができる。本発明のいくつかの実施
例では、ナノワイヤは、導電性金属を含む導電性材料を介して、これらの電気部品に間接
的に結合されてもよいが、これらに限定されるわけではない。
In some embodiments of the invention, nanowires can be used to carry charge from the first end to the second end. Each of these ends is a separate nanowire, wire, trace, lead, wiring, electronics, electronic circuit, semiconductor element, transistor, memoryizer, resistor, capacitor, inductor, MEM device, pad, voltage source, current source May be connected to electrical components including, but not limited to, ground, or other electrical components. In some embodiments of the present invention, the nanowire can be connected or directly coupled to one or more electrical components via the nanowire ELR material.
In some embodiments of the present invention, the nanowires are connected to these electrical components via another type of ELR material (ie, modified, unmodified ELR material, same family or class of ELR materials). Can be bound indirectly. In some embodiments of the present invention, the nanowires may be indirectly coupled to these electrical components via a conductive material including a conductive metal, but are not limited thereto.

図37-Aは、本発明の様々な実施例のELR材料3700中に形成される開口3710のc面に平行で
あり、開口3710の中心を通過する例示のELR材料3700の断面を示す。以下の説明では、本
発明の実施例に係るELR材料3700は、従来のELR材料(例えば変更されていない超電導材料
および/またはHTS材料(すなわち、変更されていないYBCO等))、種々の変更されたELR
材料1060及び新規のELR材料、上述の様々な実施例である。図37-Aは、a軸開口3710A、b軸
開口3710B、およびab軸開口3710Cを含むELR材料3700を通る様々な開口3710を示す。a軸開
口3710Aはa軸に実質的に平行であるELR材料3700を通る開口3710であり、b軸開口3710Bは
、b軸に実質的に平行であるELR材料3700を通る開口3710であり、ab軸開口3710Cは、例え
ば角度3720などの角度でa軸(又はb軸)からオフセットされているc面の軸に実質的に平
行であるELR材3700を通る開口3710である。理解されるように、ELR材料3700を通るすべて
の開口3710は図37-Aに示されていないが、多くは説明の明確化さと容易さのために図示さ
れていない。
FIG. 37-A shows a cross-section of an exemplary ELR material 3700 that is parallel to the c-plane of the opening 3710 formed in the ELR material 3700 of various embodiments of the present invention and passes through the center of the opening 3710. In the following description, an ELR material 3700 according to an embodiment of the present invention is a conventional ELR material (eg, unmodified superconducting material and / or HTS material (ie, unmodified YBCO, etc.)), variously modified ELR
Material 1060 and novel ELR material, various embodiments described above. FIG. 37-A shows various openings 3710 through ELR material 3700 including an a-axis opening 3710A, a b-axis opening 3710B, and an ab-axis opening 3710C. a-axis opening 3710A is an opening 3710 through ELR material 3700 that is substantially parallel to the a-axis, and b-axis opening 3710B is an opening 3710 through ELR material 3700 that is substantially parallel to the b-axis, ab The axial opening 3710C is an opening 3710 through the ELR material 3700 that is substantially parallel to the c-plane axis that is offset from the a-axis (or b-axis) at an angle such as the angle 3720, for example. As will be appreciated, not all apertures 3710 through ELR material 3700 are shown in FIG. 37-A, but many are not shown for clarity and ease of explanation.

理解されるようには、開口3710は、ELR材料3700の結晶構造に依存する。例えば、図に
示さ37-Aに示されるように、ELR材料3700(この例ではYBCO)のab軸開口3710Cは、a軸か
ら+/-45°の角度で存在する。さらなる例として、図38-Aは、例示のELR材料3700中のab軸
開口3710Cに対してELR材料3700中のb軸開口3710Bを示す。理解されるように、他のab軸開
口3710Cは、他の角度(例えば、+/-30度、+/-60度など)の追加のab軸開口3710Cを含む、
他のELR材料中に存在することができる。同様に、a軸開口3710A及びb軸開口3710Bは、図3
7-Aでは、ELR材料3700中で互いに直交するようにに示されているが、そのような開口3700
の他の配向が他のELR材料の結晶構造に依存して存在することが理解できる。
As can be appreciated, the opening 3710 depends on the crystal structure of the ELR material 3700. For example, as shown in the figure and shown at 37-A, the ab axis opening 3710C of ELR material 3700 (YBCO in this example) exists at an angle of +/− 45 ° from the a axis. As a further example, FIG. 38-A shows b-axis opening 3710B in ELR material 3700 relative to ab-axis opening 3710C in exemplary ELR material 3700. As will be appreciated, other ab axis openings 3710C include additional ab axis openings 3710C at other angles (eg, +/- 30 degrees, +/- 60 degrees, etc.),
It can be present in other ELR materials. Similarly, the a-axis opening 3710A and the b-axis opening 3710B are shown in FIG.
In 7-A, the ELR material 3700 is shown as being orthogonal to each other, but such openings 3700
It can be seen that other orientations exist depending on the crystal structure of other ELR materials.

HTS材料を含む従来の超伝導材料は、通常は、このような超伝導材料と関連する様々な
現象を示す。理解されるように、非常に低い抵抗に加えて、これらの超伝導材料は、超伝
導材料の内部の電磁場の見かけの欠如または追放として現れる、マイスナー効果を示す。
マイスナー効果は、超伝導材料の内部に形成された、渦またはループ電流の結果であると
考えられている。これらの渦は、超伝導材料の内部に、全体として、互いを相殺し、それ
によって内部の電磁場の見かけの欠如または追放を生成する、磁場を生成すると考えられ
ている。これらの渦を制御(または除去)することは、超伝導物質によって示されるマイ
スナー効果を制御する(または除去する)かもしれない。換言すれば、これらの渦を制御
(または除去)することは、超伝導材料の内部中の磁場の正味の消去を防止することがで
きる。
Conventional superconducting materials, including HTS materials, typically exhibit various phenomena associated with such superconducting materials. As will be appreciated, in addition to very low resistance, these superconducting materials exhibit a Meissner effect that manifests as an apparent lack or expulsion of the electromagnetic field inside the superconducting material.
The Meissner effect is believed to be the result of eddy or loop currents formed within the superconducting material. These vortices are believed to generate a magnetic field within the superconducting material as a whole that cancels each other, thereby creating an apparent lack or expulsion of the internal electromagnetic field. Controlling (or removing) these vortices may control (or eliminate) the Meissner effect exhibited by the superconducting material. In other words, controlling (or removing) these vortices can prevent net elimination of the magnetic field in the interior of the superconducting material.

渦は、電流がELR材料3700内でそれ自身に"ループバック"する(閉回路を作る)とき、E
LR材料3700内に形成されると考えられる。このことは、電流経路3730(図37-Aに電流経路
3730A、電流経路3730B、電流経路3730C、電流経路3730D、および電流経路3730Eとして示
される)を参照して説明される。図示のように、電流がELR材料3700を通過して流れると
き、電流は、開口3710Aを通る電流経路3730A沿って進むことができる。電流は、ELR材料3
700中の様々な開口3710Aの間の交差点、すなわち、交差点3740Aに到達するまで、開口371
0Aを通って進むことができる。
The eddy is E when the current "loops back" to itself in ELR material 3700 (creating a closed circuit)
It is believed that it is formed in LR material 3700 This means that the current path 3730 (Figure 37-A shows the current path
3730A, current path 3730B, current path 3730C, current path 3730D, and current path 3730E). As shown, when current flows through ELR material 3700, current can travel along current path 3730A through opening 3710A. Current ELR material 3
Opening 371 until reaching the intersection between various openings 3710A in 700, i.e., intersection 3740A
You can proceed through 0A.

交差点3740では、一般的に、電流は、1つの開口3710中の電流の"直線"経路から異なる
開口3710を通る別の経路に逸れることができると考えられている。例えば、交点3740Aに
到達すると、電流は、電流経路3730Aに沿って、開口3710Aを通過し続けてもよいか、また
は、電流経路3730Bに沿って開口3710Bを通る等のやり方で電流経路3730Aから外れてもよ
い。図示のように、電流は、電流経路3730Bにの電流経路3730Aの元のパスから45度だけず
れている。
At intersection 3740, it is generally believed that current can divert from a “straight” path of current in one opening 3710 to another path through a different opening 3710. For example, upon reaching intersection 3740A, the current may continue to pass through opening 3710A along current path 3730A, or deviate from current path 3730A, such as through opening 3710B along current path 3730B. May be. As shown, the current is offset by 45 degrees from the original path of current path 3730A to current path 3730B.

電流が電流経路3730Aから電流経路3730Bに逸れた後で、電流は、電流経路3730Bに沿っ
て開口3710Cを通って交差点3740Bまで進む。繰り返すが、電流は、電流経路3710に沿って
開口3710Cを通って流れ続けるか、または、電流経路3730Cに沿って開口3730B通る等のや
り方で電流経路3730Bから外れてもよい。図示のように、電流は、元の経路から90度(2
つの45度の偏向)の合計だけずれている。このプロセスは、電流がこのような交差点3740
Cと交差3740Dなどの他の交差点に到達するように、継続してもよい。交差点3740Cで、電
流は、開口3710Cを通る電流経路3730Dから開口3710Bを通る電流経路3730Cに外れ、交差点
3740Dで、電流は、開口371OAを通る電流経路3730Eから開口3710Cを通る電流経路3730Dに
外れるかもしれない。図示のように、電流経路3730Eで、電流は、元のパスから180度(4
つの45度の偏向の合計)だけずれる。図示されていないが、理解されるように、このプロ
セスは、電流が電流経路3730Aに沿って閉回路を作るまで継続することができる。
After the current has diverted from current path 3730A to current path 3730B, the current travels along opening 3710C along current path 3730B to intersection 3740B. Again, the current may continue to flow through the opening 3710C along the current path 3710, or may deviate from the current path 3730B, such as through the opening 3730B along the current path 3730C. As shown, the current is 90 degrees (2
Are offset by a total of 45 degrees of deflection). This process is such that the current is such an intersection 3740
You may continue to reach other intersections such as C and intersection 3740D. At intersection 3740C, the current deviates from current path 3730D through opening 3710C to current path 3730C through opening 3710B, and the intersection
At 3740D, the current may deviate from current path 3730E through opening 371OA to current path 3730D through opening 3710C. As shown, in current path 3730E, the current is 180 degrees from the original path (4
A total of 45 degrees deflection). Although not shown, as will be appreciated, this process can continue until the current creates a closed circuit along current path 3730A.

図37-Aは、ELR材料3700中に形成する電流ループのために必要なELR材料3700のしきい値
の深さ(図39-Aに示す、深さはa軸を基準とする)があるかもしれないことを示す。より
具体的には、図37-Aに示すように、5つの隣接する開口3710Bを含むのに十分なELR材料37
00の深さは、ELR材料3700中に形成するための電流ループに対して必要であるかもしれな
い。言い換えれば、開口3710Bのこの数よりもが少ないと、ELR材料3700のこのしきい値深
さ内でそれ自身の閉回路を作るために十分な数の偏向(または回転)とその後の電流パス
を提供しないかもしれない。ELR材料3700の深さがこのしきい値の深さよりも小さい場合
には、LR材料3700中にループ電流が発生せず、マイスナー効果が起こるのを防ぐかもしれ
ない。同様に、図37-Aは、ELR材料3700中に形成する電流ループに必要なELR材料3700のし
きい値長さ(図39-Aに示すように、長さはb軸を基準とする)があるかもしれないことを
示す。より具体的には、図37-Aから推定されるように、5つの隣接する開口3710Bを十分に
含むために必要なELR材料3700の長さは、ELR材料3700中に電流ループを形成するのに必要
であるかもしれない。ELR材料3700の長さがこのしきい値長さよりも短い場合には、ルー
プ電流は、ELR材料3700中に形成されず、それにより、マイスナー効果の発生をを防止す
るかもしれない。これらの閾値の深さおよび/または長さは、図37-Aに示されたもの以外
の結晶構造、より多いまたはより少ない開口、異なる配向の開口、異なるずれ角度の開口
、を有する他のELR材料に対して異なる場合がある。
Figure 37-A shows the threshold depth of ELR material 3700 required for the current loop that forms in ELR material 3700 (shown in Figure 39-A, depth is relative to the a-axis) Indicates that it may be. More specifically, sufficient ELR material 37 to include five adjacent openings 3710B, as shown in FIG. 37-A.
A depth of 00 may be necessary for the current loop to form in ELR material 3700. In other words, if this number of openings 3710B is less than this, enough deflection (or rotation) and subsequent current path to create its own closed circuit within this threshold depth of ELR material 3700 May not provide. If the depth of the ELR material 3700 is less than this threshold depth, no loop current will occur in the LR material 3700, which may prevent the Meissner effect from occurring. Similarly, Figure 37-A shows the threshold length of ELR material 3700 required for the current loop formed in ELR material 3700 (the length is relative to the b-axis, as shown in Figure 39-A). Indicates that there may be. More specifically, as deduced from FIG. 37-A, the length of ELR material 3700 required to sufficiently include five adjacent openings 3710B forms a current loop in ELR material 3700. May be necessary. If the length of the ELR material 3700 is shorter than this threshold length, no loop current will be formed in the ELR material 3700, thereby preventing the occurrence of the Meissner effect. These threshold depths and / or lengths can be found in other ELRs with crystal structures other than those shown in FIG. 37-A, more or fewer openings, differently oriented openings, and different misaligned angle openings. May differ for material.

さらに、これらのしきい値の深さ、および/または、長さは、電流が各交差点3740で1回
のターンでずれるかもしれないことを前提とする。換言すれば、電流は、交差点3740で+/
-45度(90度以上とは異なる)単位でのみ偏向することが実施例で推定される。理解され
るように、より大きい単位の偏向が発生した場合、または、交差点3740以外の場所で偏向
が発生した場合、マイスナー効果(または他の超伝導現象)が起らないELR材料3700のし
きい深さ、および/または、しきい値長さは、小さくなるかもしれない。同様に、偏向が
ある交差点3740(およびすべてではない交差点3740)でのみ発生する場合、マイスナー効
果(または他の超伝導現象)が起らないELR材料3700のしきい深さ、および/または、しき
い値長さは、小さくなるかもしれない。それにもかかわらず、本発明の様々な実施例によ
れば、ELR材3700は、ループ電流を形成するために必要なしきい値深さおよび/またはしき
い値長さを有する。
Furthermore, the depth and / or length of these thresholds assumes that the current may deviate in one turn at each intersection 3740. In other words, the current is + /
It is estimated in the example that it deflects only in units of -45 degrees (different from 90 degrees or more). As can be seen, the threshold of ELR material 3700 where the Meissner effect (or other superconducting phenomenon) does not occur when a larger unit of deflection occurs or when deflection occurs outside of intersection 3740 The depth and / or threshold length may be smaller. Similarly, the threshold depth of ELR material 3700, and / or when the Meissner effect (or other superconducting phenomenon) does not occur if it occurs only at intersection 3740 with deflection (and not all intersection 3740) The threshold length may be smaller. Nevertheless, according to various embodiments of the present invention, the ELR material 3700 has a threshold depth and / or a threshold length required to form a loop current.

本発明の様々な実施例によれば、ELR材料を用い、ナノワイヤの1つまたはそれ以上の寸
法パラメータを制御することにより、非常に低い抵抗を示すが、他の超伝導現象(例えば
、マイスナー効果)を示さないナノワイヤを形成することができる。例えば、本発明の様
々な実施例によれば、ナノワイヤの深さは、ELR材料中にループ電流を形成するのに必要
なELR材料のしきい値深さよりも小さくなるように選択される。本発明の様々な実施例に
よれば、ナノワイヤの長さは、ELR材料中にループ電流を形成するのに必要なELR材料の閾
値長さよりも小さくなるように選択される。本発明の様々な実施例によれば、ナノワイヤ
の深さおよび長さは、ELR材料中にループ電流を形成するのに必要なELR材料のそれらのし
きい値未満であってもよい。従って、これらのナノワイヤは、他の超伝導現象を示すこと
なく、その深さ、および/または長さに沿って完全な導体として現れるかもしれない。別
の言い方をすれば、本発明の様々な実施例によれば、ナノワイヤは、ナノワイヤが完全導
体として動作する範囲内の、および、ナノワイヤが超伝導体として動作する範囲を超える
、しきい値深さまたはしきい値長さ(および、いくつかの実施例において、いくつかのEL
R材料で、もしかすると、閾値幅)を有する。ELR材料3700のしきい値深さおよび/または
しきい値長さの点について上述したが、いくつかの例では、ループ電流を、実際に形成す
るためにELR材料3700の閾値面積を必要とするかもしれないことは、図37-Aから分かる。
In accordance with various embodiments of the present invention, using ELR materials and controlling one or more dimensional parameters of the nanowire, it exhibits very low resistance, but other superconducting phenomena (eg, Meissner effect) ) Can be formed. For example, according to various embodiments of the present invention, the nanowire depth is selected to be less than the threshold depth of the ELR material required to form a loop current in the ELR material. According to various embodiments of the present invention, the length of the nanowire is selected to be less than the threshold length of the ELR material required to form a loop current in the ELR material. According to various embodiments of the present invention, the depth and length of the nanowires may be less than their threshold of ELR material required to form a loop current in the ELR material. Thus, these nanowires may appear as perfect conductors along their depth and / or length without exhibiting other superconducting phenomena. In other words, according to various embodiments of the present invention, nanowires have a threshold depth within the range where nanowires operate as full conductors and beyond the range where nanowires operate as superconductors. Or threshold length (and in some embodiments, some EL
R material, possibly having a threshold width). While the threshold depth and / or threshold length of ELR material 3700 has been described above, in some examples, the loop current requires the threshold area of ELR material 3700 to actually form. This may be seen from Figure 37-A.

この説明のために、理解されるように、これらのしきい値は、所定の寸法に沿った隣接
する開口3710、単位結晶の数、又は他のELR材料3700結晶構造に関連付けられる数で表現
することができる。また、理解されるように、これらのしきい値は、測定単位(ナノメー
トル、オングストローム、等)で表現されてもよい。
For purposes of this description, as will be understood, these thresholds are expressed in terms of the number of adjacent openings 3710 along a given dimension, the number of unit crystals, or other ELR material 3700 crystal structures. be able to. Also, as will be appreciated, these thresholds may be expressed in units of measurement (nanometers, angstroms, etc.).

本発明の様々な実施例によれば、完全な導体として動作するナノワイヤは、上述したよ
うに、その深さが、しきい値深さを超えないように設けられたELR材料3700の任意の長さ
で形成することができる。同様に、本発明の様々な実施例によれば、完全な導体として動
作するナノワイヤは、上述したように、その長さが、閾値長さを超えないように設けられ
たELR材料3700の任意の深さで形成することができる。より具体的には、本発明のいくつ
かの実施例によれば、完璧な導体として動作し、マイスナー効果を示さないナノワイヤは
、上述したように、その深さがしきい値深さを超えないように設けられたELR材料3700Aの
任意の長さで形成することができる。同様に、本発明のいくつかの実施例によれば、完璧
な導体として動作し、マイスナー効果を示さないナノワイヤは、上述したように、その長
さが閾値長さを超えないように設けられたELR材料3700の任意の深さで形成することがで
きる。
In accordance with various embodiments of the present invention, nanowires that operate as a perfect conductor can have any length of ELR material 3700 provided that its depth does not exceed a threshold depth, as described above. Can be formed. Similarly, according to various embodiments of the present invention, a nanowire operating as a perfect conductor can have any length of ELR material 3700 provided such that its length does not exceed a threshold length, as described above. It can be formed in depth. More specifically, according to some embodiments of the present invention, nanowires that operate as perfect conductors and do not exhibit the Meissner effect, as described above, have a depth that does not exceed a threshold depth. The ELR material 3700A provided can be formed with any length. Similarly, according to some embodiments of the present invention, nanowires that operate as perfect conductors and do not exhibit the Meissner effect were provided such that their length does not exceed a threshold length, as described above. The ELR material 3700 can be formed at any depth.

理解されるように、図39A-AにおけるELR材料の配向を変更すると、マイスナー効果が発
生するために必要な適切な閾値の大きさが変更される。例えば、理解されるように、ELR
材料がa軸及びc軸が入れ替わられるように配向される場合(すなわち、深さはc軸を基準
とし、幅はa軸を基準とした)、幅及び/または長さは、マイスナー効果を回避するために
制御する寸法パラメータとなる。
As will be appreciated, changing the orientation of the ELR material in FIGS. 39A-A changes the appropriate threshold magnitude required for the Meissner effect to occur. For example, as understood, ELR
If the material is oriented so that the a-axis and c-axis are interchanged (ie, the depth is relative to the c-axis and the width is relative to the a-axis), the width and / or length is the Meissner effect. This is a dimensional parameter to be controlled in order to avoid it.

上述したように、ナノワイヤは、従来のELRの材料(例えば、変更されていないYBCO等
)、変更されたELR材料(例えば、ELR材1060、クロムで変更されたYBCO等)、新しいELR
材料、または他のELR材料を含むことができるELR材料3700から形成され得る。さらに、本
発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤは、理解されるように、基板または緩衝材上に
ELR材料3700を堆積することによって形成することができる。本発明のいくつかの実施例
では、ナノワイヤは、理解されるであろうように、回路基板などの基板上にELR材3700を
固定することにより形成することができる。
As mentioned above, nanowires can be used in traditional ELR materials (eg, unmodified YBCO, etc.), modified ELR materials (eg, ELR material 1060, chrome modified YBCO, etc.), new ELR
The material may be formed from ELR material 3700, which may include other ELR materials. Further, in some embodiments of the invention, the nanowires are on a substrate or cushioning material, as will be appreciated.
It can be formed by depositing ELR material 3700. In some embodiments of the invention, nanowires can be formed by securing ELR material 3700 on a substrate, such as a circuit board, as will be appreciated.

変更されたELR材料(例えば、変更されたELR材1060)を利用する本発明のいくつかの実
施例では、ナノワイヤは、変更されたELR材料1060の一部分のみがある温度で維持された
開口310を有し、かつ変更されたELR材1060のこの部分は、ループ電流を形成することがで
きるしきい値深さ超えない深さを有するように形成され、ある温度以上で動作するかもし
れない。例えば、図23を参照すると、変更されたELR材料1060は、開口3100Aおよび310Bが
維持されるある温度で動作させることができる。この例では、開口310Aおよび310Bは、変
更されたELR材料1060中にループ電流を形成するがマイスナー効果が発生しないように、
変更されたELR材料1060の十分な深さでないかもしれない。
In some embodiments of the invention that utilize a modified ELR material (eg, a modified ELR material 1060), the nanowire has an opening 310 maintained at a temperature where only a portion of the modified ELR material 1060 is present. This portion of the ELR material 1060 having and modified may be formed to have a depth that does not exceed a threshold depth capable of forming a loop current and may operate above a certain temperature. For example, referring to FIG. 23, the modified ELR material 1060 can be operated at a temperature at which the openings 3100A and 310B are maintained. In this example, the openings 310A and 310B form a loop current in the modified ELR material 1060, but no Meissner effect occurs.
It may not be enough depth of the modified ELR material 1060.

本発明の様々な実施例によれば、ナノワイヤは、ナノワイヤコネクタ、ナノワイヤ輪郭
、ナノワイヤコイル、およびナノワイヤ変換器を含む様々な電気部品を形成するために用
いることができるが、これらに限定されるものではない。図40-Aは、本発明の様々な実施
例によるナノワイヤコネクタ4000の例を示す。より具体的には、図40A-Aは、上記説明し
たように図39-Aのナノワイヤと同様な方法で配向されたELR材料を含むナノワイヤから形
成されたナノワイヤコネクタ4000A示す。ここで、このナノワイヤの深さは、電流ELR材料
中にループ電流を形成するのに必要なしきい値深さよりも小さい。図40B-Aは、a軸及びc
軸が図39-Aのa軸及びc軸と交換される方法で配向されたELR材料を含むナノワイヤから形
成されたナノワイヤコネクタ4000Bを含む。ここで、ナノワイヤの幅は、ELR材料中にルー
プ電流を形成するのに必要なしきい値の幅より小さい。理解されるように、他のナノワイ
ヤコネクタ4000は異なる配向のELRの材料を含むナノワイヤから形成することができる。
本発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤコネクタ4000は完全導体であるが、超電導体
のすべての特性を示さないナノワイヤを含む。本発明のいくつかの実施例では、ナノワイ
ヤコネクタ4000は、マイスナー効果を示さない完全導体であるナノワイヤを含む。本発明
のいくつかの実施例では、ナノワイヤコネクタ4000は、ナノワイヤが完全導体として動作
するが、マイスナー効果を示さないように制御された寸法パラメータを持つ、従来のHTS
材料から形成されるナノワイヤを含む。本発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤコネ
クタ4000は、ナノワイヤが完全導体として動作するが、マイスナー効果を示さないように
制御された寸法パラメータを持つ、変更されたELR材1060から形成されるナノワイヤを含
む。本発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤコネクタ4000は、ナノワイヤが完全導体
として動作するが、マイスナー効果を示さないように制御された寸法パラメータを持つ新
しいELR材料から形成されるナノワイヤを含む。理解されるように、ナノワイヤのコネク
タ4000は、一つの電気部品を他の電気部品(図示せず)に接続するために使用することが
できる。
According to various embodiments of the present invention, nanowires can be used to form various electrical components including, but not limited to, nanowire connectors, nanowire profiles, nanowire coils, and nanowire transducers. is not. FIG. 40-A shows an example of a nanowire connector 4000 according to various embodiments of the present invention. More specifically, FIGS. 40A-A show a nanowire connector 4000A formed from a nanowire comprising ELR material oriented in a manner similar to the nanowire of FIG. 39-A as described above. Here, the depth of the nanowire is less than the threshold depth required to form a loop current in the current ELR material. 40B-A shows the a-axis and c
Included is a nanowire connector 4000B formed from nanowires comprising ELR material oriented in such a way that the axes are interchanged with the a-axis and c-axis of FIG. 39-A. Here, the width of the nanowire is smaller than the threshold width required to form a loop current in the ELR material. As will be appreciated, other nanowire connectors 4000 can be formed from nanowires comprising differently oriented ELR materials.
In some embodiments of the invention, nanowire connector 4000 includes a nanowire that is a perfect conductor but does not exhibit all the properties of a superconductor. In some embodiments of the present invention, the nanowire connector 4000 includes a nanowire that is a perfect conductor that does not exhibit the Meissner effect. In some embodiments of the present invention, the nanowire connector 4000 is a conventional HTS with controlled dimensional parameters such that the nanowire operates as a perfect conductor but does not exhibit the Meissner effect.
Includes nanowires formed from materials. In some embodiments of the present invention, the nanowire connector 4000 is a nanowire formed from a modified ELR material 1060 having controlled dimensional parameters such that the nanowire operates as a perfect conductor but does not exhibit the Meissner effect. including. In some embodiments of the present invention, the nanowire connector 4000 includes nanowires formed from new ELR materials with controlled dimensional parameters such that the nanowire operates as a perfect conductor but does not exhibit the Meissner effect. As will be appreciated, the nanowire connector 4000 can be used to connect one electrical component to another electrical component (not shown).

図41-Aは、本発明のいくつかの実施例のナノワイヤまたはナノワイヤのセグメントから
形成することができる様々な単一ナノワイヤ輪郭4100を示している。本発明のいくつかの
実施例では、ナノワイヤ輪郭4100Aは、3つのナノワイヤセグメント4110、すなわち、ナノ
ワイヤセグメント4110A、ナノワイヤセグメント4110B、およびナノワイヤセグメント4110
Cを含む。本発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤ輪郭4100Bは、4つのセグメント、
すなわちナノ4110、ナノワイヤセグメント4110A、ナノワイヤセグメント4110B、ナノワイ
ヤセグメント4110C、およびナノワイヤセグメント4110Dを含む。本発明のいくつかの実施
例では、ナノワイヤ輪郭4100Cは、5つのセグメント4110、すなわちナノワイヤセグメント
4110A、ナノワイヤセグメント4110B、ナノワイヤセグメント4110C、ナノワイヤセグメン
ト4110D、およびナノワイヤセグメント4110Eを含む。ナノワイヤ輪郭4100Cは、一対の輪
郭の端子の位置によってナノ輪郭4100Bとは異なる。理解されるように、これらのまたは
他のナノワイヤ輪郭4100において、輪郭端末の他の位置を使用すしてもよい。本発明のい
くつかの実施例では、ナノワイヤ輪郭4100Dは、Nナノワイヤセグメント4110、すなわちナ
ノワイヤセグメント4110A、ナノワイヤセグメント4110B、ナノワイヤセグメント4110C、
およびナノワイヤセグメント4110Nを含む。本発明のいくつかの実施例では、ナノワイヤ
輪郭4100の各ナノワイヤセグメント4110は、ナノワイヤのELR材料を介して互いに直接結
合されてもよい。本発明のいくつかの実施例では、個々のナノワイヤのセグメント4110は
、導電性材料を含む導電性金属を介して、互いに間接的に結合されてもよいが、これらに
限定されるわけではない。ナノワイヤ輪郭4100(図示せず)へのリード線は、ナノワイヤ
から形成されてもされなくてもよい。理解されるように、ナノワイヤ輪郭4100は、様々な
用途に使用することができ、このような用途に応じた様々な形状および大きさで形成して
もよい。例えば、理解されるように、ナノワイヤ4100は、検出する電界および/または発
生する電界を含む様々な用途を有する、いわゆる"電流ループ"を形成するために使用する
ことができる。
FIG. 41-A shows various single nanowire profiles 4100 that can be formed from nanowires or segments of nanowires of some embodiments of the present invention. In some embodiments of the present invention, nanowire contour 4100A includes three nanowire segments 4110: nanowire segment 4110A, nanowire segment 4110B, and nanowire segment 4110.
Includes C. In some embodiments of the invention, the nanowire contour 4100B has four segments:
That is, it includes nano 4110, nanowire segment 4110A, nanowire segment 4110B, nanowire segment 4110C, and nanowire segment 4110D. In some embodiments of the present invention, the nanowire contour 4100C has five segments 4110, namely nanowire segments.
4110A, nanowire segment 4110B, nanowire segment 4110C, nanowire segment 4110D, and nanowire segment 4110E. The nanowire outline 4100C differs from the nano outline 4100B depending on the position of the pair of outline terminals. As will be appreciated, other locations of the contour terminal may be used in these or other nanowire contours 4100. In some embodiments of the present invention, nanowire contour 4100D includes N nanowire segment 4110, namely nanowire segment 4110A, nanowire segment 4110B, nanowire segment 4110C,
And nanowire segment 4110N. In some embodiments of the present invention, each nanowire segment 4110 of the nanowire profile 4100 may be directly bonded to each other via a nanowire ELR material. In some embodiments of the present invention, individual nanowire segments 4110 may be indirectly coupled to each other via a conductive metal including a conductive material, but are not limited thereto. Leads to the nanowire contour 4100 (not shown) may or may not be formed from nanowires. As will be appreciated, the nanowire profile 4100 can be used in a variety of applications and may be formed in a variety of shapes and sizes depending on such applications. For example, as will be appreciated, the nanowires 4100 can be used to form so-called “current loops” that have a variety of uses, including detecting and / or generating electric fields.

図42-Aは、本発明のいくつかの実施例の1つまたはそれ以上の個別のナノワイヤ輪郭410
0から形成てもよい、例示のナノワイヤコイル4200を示している。個別のナノワイヤ輪郭4
100は、基板や緩衝材によって互いに分離され、例えばカプラ4210によって互いに結合さ
れてもよい。図示のように、ナノワイヤコイル4200は、ナノワイヤ輪郭4100V、ナノワイ
ヤ輪郭4100W、ナノワイヤ輪郭4100X、ナノワイヤ輪郭4100Y、およびナノワイヤ輪郭4100Z
から形成される。5つのナノワイヤ輪郭4100を含むような図42-Aに示されているが、理解
されるように、ナノワイヤコイル4200は、任意の数のナノワイヤ輪郭4100を含むことがで
きる。また、図42-Aに示さているように、ナノワイヤコイル4200は、各ナノワイヤ輪郭41
00を通って同じ一般的方向(例えば、時計回りまたは反時計回り)に電流を伝導するよう
に構成されてもよい。理解されるように、ナノワイヤコイル4200は、様々な用途に使用す
ることができ、このような用途に応じて様々な形状および大きさで形成することができる
FIG. 42-A illustrates one or more individual nanowire profiles 410 of some embodiments of the invention.
An exemplary nanowire coil 4200 that may be formed from zero is shown. Individual nanowire contour 4
100 may be separated from each other by a substrate or a buffer material, and may be coupled to each other by a coupler 4210, for example. As shown, the nanowire coil 4200 includes nanowire contour 4100V, nanowire contour 4100W, nanowire contour 4100X, nanowire contour 4100Y, and nanowire contour 4100Z.
Formed from. Although shown in FIG. 42-A as including five nanowire contours 4100, as will be appreciated, the nanowire coil 4200 may include any number of nanowire contours 4100. Also, as shown in FIG. 42-A, the nanowire coil 4200 includes a nanowire contour 41.
It may be configured to conduct current through 00 in the same general direction (eg, clockwise or counterclockwise). As will be appreciated, the nanowire coil 4200 can be used in a variety of applications and can be formed in a variety of shapes and sizes depending on such applications.

図43-Aは、本発明の様々な実施例に係る、一対以上のナノワイヤ輪郭4100から形成する
ことができる差動ナノワイヤコイル4300を示している。図43-Aに示すように、ナノワイヤ
コイル4300は、ナノワイヤ輪郭の2ペアから形成さる。第1ペアは、ナノ輪郭4100Pとナノ
ワイヤ輪郭4100Qを含み、第2ペアは、ナノワイヤ輪郭4100Rとナノワイヤ輪郭4100Sを含む
。図43-Aには、二組のナノワイヤの輪郭4100を含むものとして示されているが、任意の数
のペアは、本発明の様々な実施例に使用することができる。さらに、本発明のいくつかの
実施例では、理解されるように、ナノワイヤコイル4300は一対またはそれ以上のナノワイ
ヤ輪郭4100に加えて、単一のナノワイヤの輪郭4100を含むことができる。ナノワイヤ輪郭
4100の各ペア中のナノワイヤ輪郭4100は、互いに異なる方向に電流を伝導するように(例
えば、カプラ4210によって)結合されている。たとえば、図43-Aに示すように、ナノワイ
ヤ輪郭4100Pは、ナノ輪郭4100Qとは異なる方向に電流を流す(すなわち、1つは時計回り
に電流を流すが、他方は反時計回りに電流を流す)。同じことは、ナノワイヤ輪郭4100R
とナノ輪郭4100Sにも当てはまる。理解されるように、ナノワイヤコイル4300は、様々な
用途に使用することができ、例えば、このような用途に応じて様々な形状および大きさで
形成することができる。
FIG. 43-A shows a differential nanowire coil 4300 that can be formed from one or more pairs of nanowire profiles 4100, according to various embodiments of the present invention. As shown in FIG. 43-A, the nanowire coil 4300 is formed from two pairs of nanowire contours. The first pair includes a nano contour 4100P and a nano wire contour 4100Q, and the second pair includes a nano wire contour 4100R and a nano wire contour 4100S. Although shown in FIG. 43-A as including two sets of nanowire profiles 4100, any number of pairs may be used in various embodiments of the invention. Further, in some embodiments of the present invention, as will be appreciated, the nanowire coil 4300 may include a single nanowire profile 4100 in addition to one or more nanowire profiles 4100. Nanowire contour
The nanowire contours 4100 in each pair of 4100 are coupled (eg, by a coupler 4210) to conduct current in different directions. For example, as shown in FIG. 43-A, the nanowire contour 4100P conducts current in a different direction than the nanocontour 4100Q (ie, one conducts current in a clockwise direction while the other conducts current in a counterclockwise direction. ). Same thing with nanowire contour 4100R
This also applies to the nano contour 4100S. As will be appreciated, the nanowire coil 4300 can be used in a variety of applications, for example, can be formed in a variety of shapes and sizes depending on such applications.

図44-Aは、本発明の様々な実施例に係る1つまたはそれ以上の同心のナノワイヤ輪郭410
0から形成することができるナノワイヤコイル4400を示している。図44-Aに示すように、
ナノワイヤコイル4400は、ナノワイヤ輪郭4100J、ナノ輪郭4100K、ナノ輪郭4100-L、ナノ
ワイヤ輪郭4100-M、およびナノ輪郭Nを含む5つのナノワイヤ輪郭4100から形成される。図
44-Aには、5つのナノワイヤ輪郭4100を含むように記載されているが、本発明のいくつか
の実施例において任意の数のナノワイヤ輪郭4100が使用されてもよい。図44-Aに示すよう
に、ナノワイヤ輪郭4100は、互いに同心であり、連続したナノワイヤ輪郭4100の大きさが
減少する。例えば、ナノ輪郭4100Kは、ナノ輪郭4100J内に収まるが、ナノ輪郭4100Jより
も小さい。同様に、ナノワイヤ輪郭4100Mは、ナノ輪郭4100L内に収まるが、ナノ輪郭4100
Lよりも小さい。同様に、ナノワイヤ輪郭4100Nは、ナノ輪郭4100M内に収まるが、ナノ輪
郭4100Mよりも小さい。図44-Aに示すように、ナノワイヤ輪郭4100は、例えば、"スパイラ
ル"ナノワイヤコイル4400を形成するために互いに結合されている。理解されるように、
ナノワイヤコイル4400は、様々な用途に使用でき、様々な形状および大きさで形成するこ
とができる。ナノワイヤコイル4200とナノワイヤコイル4300は、本質的に三次元(すなわ
ち、各ナノワイヤ輪郭4100は、互いに"積層"されている)と考えることができるが、ナノ
ワイヤコイル4400は本質的に二次元である(すなわち、ナノワイヤ輪郭4100の積層ではな
い)と考えることができる。
FIG. 44-A illustrates one or more concentric nanowire profiles 410 according to various embodiments of the invention.
A nanowire coil 4400 that can be formed from zero is shown. As shown in Figure 44-A,
Nanowire coil 4400 is formed from five nanowire contours 4100 including nanowire contour 4100J, nanocontour 4100K, nanocontour 4100-L, nanowire contour 4100-M, and nanocontour N. Figure
Although 44-A is described as including five nanowire contours 4100, any number of nanowire contours 4100 may be used in some embodiments of the invention. As shown in FIG. 44-A, the nanowire contours 4100 are concentric with each other and the size of the continuous nanowire contours 4100 decreases. For example, nanocontour 4100K fits within nanocontour 4100J but is smaller than nanocontour 4100J. Similarly, nanowire contour 4100M fits within nanocontour 4100L, but nanocontour 4100
Smaller than L. Similarly, nanowire contour 4100N fits within nanocontour 4100M, but is smaller than nanocontour 4100M. As shown in FIG. 44-A, nanowire contours 4100 are coupled together to form, for example, a “spiral” nanowire coil 4400. As understood,
The nanowire coil 4400 can be used in a variety of applications and can be formed in a variety of shapes and sizes. Nanowire coil 4200 and nanowire coil 4300 can be considered essentially three-dimensional (ie, each nanowire contour 4100 is “stacked” on top of each other), whereas nanowire coil 4400 is essentially two-dimensional ( In other words, it is not a stack of nanowire contours 4100).

図45A-Aと図45B-Aは、エネルギーをエネルギーの一形態から別の形態のエネルギーに変
換するために使用することができる本発明の様々な実施例に係る種々のナノワイヤ変換器
4500を示す。例えば、ダイポールとして構成される少なくとも2つのナノワイヤセグメン
ト4110を含むナノワイヤ変換器4500Aは、電磁放射をその端子間に現れる交流電圧(例え
ば、Vrms)に変換するために使用することができる。このモードでは、ナノワイヤ変換器
4500Aは、受信機(すなわち、電磁放射を受信するまたは電磁放射に応答する)と考える
ことができる。逆に、ナノワイヤ変換器4500Aは、端子間に現れる交流電圧を電磁放射に
変換するために使用することができる。このモードでは、ナノワイヤ変換器4500Aは、送
信機(すなわち、電磁放射を送信するまたは電磁放射を伝播する)と考えることができる
45A-A and 45B-A illustrate various nanowire converters according to various embodiments of the present invention that can be used to convert energy from one form of energy to another.
4500 is shown. For example, a nanowire converter 4500A that includes at least two nanowire segments 4110 configured as a dipole can be used to convert electromagnetic radiation to an alternating voltage (eg, Vrms) that appears across its terminals. In this mode, the nanowire transducer
The 4500A can be considered a receiver (ie, receiving or responding to electromagnetic radiation). Conversely, the nanowire converter 4500A can be used to convert alternating voltage appearing across the terminals into electromagnetic radiation. In this mode, the nanowire transducer 4500A can be considered a transmitter (ie, transmitting electromagnetic radiation or propagating electromagnetic radiation).

別の例として、ナノワイヤ輪郭4100(ナノワイヤコイル4100と考えることもできる)を
含むナノワイヤ変換器4500Bは、導体4510によって運ばれる変化する電流を検出するため
に使用することができる。より具体的には、導体4510によって運ばれる電流は、電磁場を
発生させ、次に、物理学の周知の原理に従ってナノワイヤ変換器4500Bの端子を通って電
流を生成させる。逆に、ナノワイヤ変換器4500Bの端子に印加される電流変化は、導体451
0中の電流を誘導するために使用することができる。ナノワイヤ変換器4500Bの端子を通る
変化する電流は、電磁場を誘導し、次に、導体4510中に電流を誘導する。
As another example, a nanowire transducer 4500B that includes a nanowire profile 4100 (which can also be considered a nanowire coil 4100) can be used to detect a changing current carried by a conductor 4510. More specifically, the current carried by conductor 4510 generates an electromagnetic field and then generates a current through the terminals of nanowire transducer 4500B according to well-known physics principles. Conversely, the current change applied to the terminals of the nanowire converter 4500B is the conductor 451
Can be used to induce current in zero. The changing current through the terminals of the nanowire transducer 4500B induces an electromagnetic field and then induces a current in the conductor 4510.

さらに別の例として、ナノワイヤコイル4200を含むナノワイヤ変換器4500Cは、導体451
0によって運ばれる変化する電流を検出するために使用することができる。より具体的に
は、導体4510によって運ばれる電流は、電磁場を発生させ、次に、物理学の周知の原理に
従ってナノワイヤ変換器4500Cの端子を通って電流を生成させる。逆に、ナノワイヤ変換
器4500Cの端子に印加される電流変化は、導体4510中の電流を誘導するために使用するこ
とができる。再び、ナノワイヤ変換器4500Cの端子を通る変化する電流は、ナノワイヤ変
換器4500Cのループ内で電磁場を誘導し、次に、導体4510中に電流を誘導する。
As yet another example, a nanowire transducer 4500C that includes a nanowire coil 4200 is a conductor 451
Can be used to detect changing current carried by zero. More specifically, the current carried by conductor 4510 generates an electromagnetic field that in turn generates current through the terminals of nanowire transducer 4500C according to well-known physics principles. Conversely, current changes applied to the terminals of nanowire transducer 4500C can be used to induce current in conductor 4510. Again, the changing current through the terminals of the nanowire transducer 4500C induces an electromagnetic field in the loop of the nanowire transducer 4500C and then induces a current in the conductor 4510.

さらなる例として、ナノワイヤコイル4400を含むナノワイヤ変換器4500Dは、導体4510
によって運ばれるに変化すると電流を検出するために使用することができる。より具体的
には、導体4510によって運ばれる電流は、電磁場を発生させ、次に、物理学の周知の原理
に従ってナノワイヤ変換器4500Dの端子を通って電流を生成させる。逆に、ナノワイヤ変
換器4500Dの端子に印加される電流変化は、導体4510中の電流を誘導するために使用する
ことができる。再び、ナノワイヤ変換器4500Dの端子を通る変化する電流は、ナノワイヤ
変換器4500Cのループ内で電磁場を誘導し、次に、導体4510中に電流を誘導する。
As a further example, a nanowire transducer 4500D that includes a nanowire coil 4400 is a conductor 4510
It can be used to detect the current as it changes to be carried by. More specifically, the current carried by conductor 4510 generates an electromagnetic field and then generates a current through the terminals of nanowire transducer 4500D according to well-known physics principles. Conversely, the current change applied to the terminals of the nanowire transducer 4500D can be used to induce a current in the conductor 4510. Again, the changing current through the terminals of the nanowire transducer 4500D induces an electromagnetic field in the loop of the nanowire transducer 4500C and then induces a current in the conductor 4510.

理解されるように、導体4510は、図45を参照して上述した本発明の実施例中において、
必要ではない。実際、導体4510からまたはそれ以外からの、ナノワイヤ変換器4500の"ル
ープ"内に存在する変化する電磁場は、ナノワイヤ変換器4500の端子を通る電流を生成す
る。同様に、ナノワイヤ変換器4500の端子を通る変化する電流、ナノワイヤ変換器4500の
ループ内に電磁場を生成する。また、理解されるように、上記で言及された"変化する電
磁場"は、ナノワイヤ変換器4500のループ内の電磁場が変化するか、ナノワイヤ変換器450
0の位置が電磁場に対して変化するか、および/または、導体4510によって運ばれる電流中
の変化かの結果として起こるかもしれない。
As will be appreciated, the conductor 4510 is in the embodiment of the invention described above with reference to FIG.
Not necessary. Indeed, the changing electromagnetic field present in the “loop” of nanowire transducer 4500 from conductor 4510 or otherwise produces a current through the terminals of nanowire transducer 4500. Similarly, a changing current through the terminals of the nanowire transducer 4500 creates an electromagnetic field in the loop of the nanowire transducer 4500. Also, as will be appreciated, the “changing electromagnetic field” referred to above is a change in the electromagnetic field in the loop of the nanowire transducer 4500 or the nanowire transducer 450.
This may occur as a result of the zero position changing with respect to the electromagnetic field and / or a change in the current carried by the conductor 4510.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むナノワイヤは、以下のように説明す
ることができる。
In some examples, a nanowire comprising a modified ELR material can be described as follows.

変更されたELR材料を含むナノワイヤ。   Nanowires containing modified ELR materials.

変更されたELR材料の複数の層を含むナノワイヤであって、前記ELR材料の複数の層の各
層は、バッファまたは基板材料によって前記複数の層の別の層から分離されていることを
特徴とするナノワイヤ。
A nanowire comprising a plurality of layers of modified ELR material, each layer of the plurality of layers of ELR material being separated from another layer of the plurality of layers by a buffer or substrate material Nanowire.

変更されたELR材料を含む第1ナノワイヤと、非ELR材料を含む第2ナノワイヤとを含む
電気システムであって、前記第1ナノワイヤが前記第2ナノワイヤに結合されていること
を特徴とする電気システム。
An electrical system comprising a first nanowire comprising a modified ELR material and a second nanowire comprising a non-ELR material, wherein the first nanowire is coupled to the second nanowire. .

長さ、幅、深さを含む三次元パラメータを有するELR材料を含むELRナノワイヤであって
、前記三次元パラメータのうちの少なくとも一つは、前記ELRナノワイヤが非常に低い抵
抗で動作するが、少なくとも1つのの超伝導現象を示さないような閾値より低いものであ
ることを特徴とするELRナノワイヤ。
An ELR nanowire comprising an ELR material having three-dimensional parameters including length, width, depth, wherein at least one of the three-dimensional parameters is such that the ELR nanowire operates at a very low resistance, An ELR nanowire characterized by being below a threshold not exhibiting one superconducting phenomenon.

長さ、幅、深さを含む三次元パラメータを有するELR材料と、ELR材料の適切な表面上に
配置された変更する材料と、を含むELRナノワイヤであって、前記三次元パラメータのう
ちの少なくとも一つは、前記ELRナノワイヤが非常に低い抵抗で動作するが、少なくとも1
つのの超伝導現象を示さないような閾値よりも低いものであることを特徴とするELRナノ
ワイヤ。
An ELR nanowire comprising: an ELR material having three-dimensional parameters including length, width, depth; and a modifying material disposed on a suitable surface of the ELR material, wherein at least one of the three-dimensional parameters For one, the ELR nanowire operates at a very low resistance, but at least 1
ELR nanowires that are lower than a threshold that does not show one superconductivity phenomenon.

少なくとも一つのELRナノワイヤセグメントを含むELRナノワイヤ輪郭であって、各ELR
ナノワイヤセグメントが、長さ、幅、深さを含む三次元パラメータを有するELR材料を含
み、前記三次元パラメータのうちの少なくとも一つは、前記ELRナノワイヤセグメントが
非常に低い抵抗で動作するが、少なくとも1つのの超伝導現象を示さないような閾値より
低いものであることを特徴とするELRナノワイヤ輪郭。
An ELR nanowire contour comprising at least one ELR nanowire segment, wherein each ELR
The nanowire segment includes an ELR material having three-dimensional parameters including length, width, and depth, at least one of the three-dimensional parameters is at least that the ELR nanowire segment operates with a very low resistance, An ELR nanowire contour characterized by being below a threshold that does not exhibit one superconducting phenomenon.

複数のELRナノワイヤセグメントを含むELRナノワイヤ輪郭であって、前記複数のELRナ
ノワイヤセグメントのそれぞれが、長さ、幅、深さを含む三次元パラメータと、ELR材料
の適切な表面上に配置された変更する材料と、を含むELRナノワイヤセグメントを含み、
前記三次元パラメータのうちの少なくとも一つは、前記ELRナノワイヤセグメントが非常
に低い抵抗で動作するが、少なくとも1つのの超伝導現象を示さないような閾値よりも低
いものであることを特徴とするELRナノワイヤ輪郭。
An ELR nanowire contour comprising a plurality of ELR nanowire segments, each of the plurality of ELR nanowire segments being modified with three-dimensional parameters including length, width, depth, and disposed on an appropriate surface of the ELR material An ELR nanowire segment comprising:
At least one of the three-dimensional parameters is lower than a threshold such that the ELR nanowire segment operates at a very low resistance but does not exhibit at least one superconducting phenomenon. ELR nanowire contour.

少なくとも一つのELRナノワイヤ輪郭を含むELRコイルであって、少なくとも一つのELR
ナノワイヤ輪郭のそれぞれが、複数のELRナノワイヤセグメントを含み、前記複数のELRナ
ノワイヤセグメントのそれぞれは、実質的に多角形を形成するために前記複数のELRナノ
ワイヤセグメントのうちの少なくとも他のものに結合され、前記複数のELRナノワイヤセ
グメントのうちの少なくとも一つは、長さ、幅、深さを含む三次元パラメータを有するEL
R材料を含み、前記三次元パラメータのうちの少なくとも一つは、ELRナノワイヤセグメン
トが非常に低い抵抗で動作するが、少なくとも1つのの超伝導現象を示さないような閾値
より低いものであることを特徴とするELRコイル。
An ELR coil comprising at least one ELR nanowire contour, wherein the at least one ELR
Each of the nanowire profiles includes a plurality of ELR nanowire segments, and each of the plurality of ELR nanowire segments is coupled to at least another of the plurality of ELR nanowire segments to form a substantially polygon. At least one of the plurality of ELR nanowire segments has a three-dimensional parameter including length, width, depth
Including at least one of the three-dimensional parameters, wherein the ELR nanowire segment operates at a very low resistance, but is below a threshold that does not exhibit at least one superconducting phenomenon. Characteristic ELR coil.

複数のELRナノワイヤ輪郭を含むELRコイルであって、前記複数のELRナノワイヤ輪郭の
それぞれが、複数のELRナノワイヤセグメントを含み、前記複数のELRナノワイヤセグメン
トのそれぞれは、実質的に多角形を形成するために前記複数のELRナノワイヤセグメント
のうちの少なくとも他のものに結合され、前記複数のELRナノワイヤセグメントのそれぞ
れは、長さ、幅、深さを含む三次元パラメータを有するELR材料と、前記ELR材料の適切な
表面上に配置された変更する材料と、前記ELR材料の適切な表面上に配置された変更する
材料と、を含み、三次元パラメータのうちの少なくとも一つは、前記ELRナノワイヤセグ
メントが非常に低い抵抗で動作するが、少なくとも1つのの超伝導現象を示さないような
閾値よりも低いものであることを特徴とするELRコイル。
An ELR coil comprising a plurality of ELR nanowire profiles, each of the plurality of ELR nanowire profiles comprising a plurality of ELR nanowire segments, wherein each of the plurality of ELR nanowire segments substantially forms a polygon. Coupled to at least another of the plurality of ELR nanowire segments, each of the plurality of ELR nanowire segments having an ELR material having a three-dimensional parameter including length, width, and depth; and A modifying material disposed on a suitable surface and a modifying material disposed on a suitable surface of the ELR material, wherein at least one of the three-dimensional parameters is that the ELR nanowire segment is highly An ELR coil that operates at a very low resistance but is below a threshold that does not exhibit at least one superconducting phenomenon. Le.

少なくとも1つのナノワイヤのセグメントを有するナノワイヤ変換器であって、電磁場
を検出するか、または電磁場を誘起することを特徴とするナノワイヤ変換器。
A nanowire transducer comprising at least one segment of nanowires, characterized in that it detects an electromagnetic field or induces an electromagnetic field.

電磁場内に配置された少なくとも1つのナノワイヤセグメントを有するナノワイヤ変換
器であって、電磁場を検出するか、または電磁場を交流電圧に変換することを特徴とする
ナノワイヤ変換器。
A nanowire transducer having at least one nanowire segment disposed in an electromagnetic field, wherein the nanowire transducer detects an electromagnetic field or converts an electromagnetic field into an alternating voltage.

交流電圧源に電気的に結合された少なくとも1つのナノワイヤセグメントを有するナノ
ワイヤ変換器であって、交流電圧源に応答して電磁場を誘導することを特徴とするナノワ
イヤ変換器。
A nanowire converter having at least one nanowire segment electrically coupled to an alternating voltage source, the nanowire converter inducing an electromagnetic field in response to the alternating voltage source.

第2章 ELR材料で形成されたジョセフソン接合
本章の説明は、図1〜図36と図37-A〜図46-Jを参照する。従って、本章に含まれるすべ
ての参照番号は、これらの図で使用される構成要素を参照する。
Chapter 2 Josephson Junction Formed from ELR Material For the description of this chapter, refer to FIGS. 1 to 36 and FIGS. 37-A to 46-J. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to the components used in these figures.

図46A-A〜図46H-Aは、本発明の1つまたはそれ以上の実施例に係る様々なジョセフソン
接合4600を示す(図46A-Aではジョセフソン接合4600Aとして、図46B-Aではジョセフソン
接合4600Bとして、図46C-Aではジョセフソン接合4600Cとして、図46D-Aではジョセフソン
接合4600Dとして、図46E-Aではジョセフソン接合4600Eとして、図46F-Aでジョセフソン接
合4600Fとして、図46G-Aではジョセフソン接合4600Gとして、図46H-Aではジョセフソン接
合4600Hとして記載される)。図46A-Aは、バリア4610によって分離された二つのELR導体4
620を含むジョセフソン接合4600Aを示す。本発明のいくつかの実施例では、各ELR導体462
0は、本発明の様々な実施例係る、改善された動作特性で動作するELR材料を含む。例えば
、本発明のいくつかの実施例では、各ELR導体4620は、改善された動作特性を持つ変更さ
れたELR材料1060を含み、本発明のいくつかの実施例では、各ELR導体4620は、改善された
動作特性を持つ新しいELR材料を含む。本発明のいくつかの実施例では、各ELR導体4620は
、本発明の様々な実施例に係るナノワイヤセグメント4110を備える。
46A-A to 46H-A show various Josephson junctions 4600 according to one or more embodiments of the present invention (in FIG. 46A-A, Josephson junction 4600A, in FIG. 46B-A, Josephson junction 4600A). 46C-A as Josephson junction 4600C, FIG. 46D-A as Josephson junction 4600D, FIG. 46E-A as Josephson junction 4600E, FIG. 46F-A as Josephson junction 4600F, FIG. 46G-A is shown as Josephson junction 4600G, and FIG. 46H-A is shown as Josephson junction 4600H). 46A-A shows two ELR conductors 4 separated by a barrier 4610.
A Josephson junction 4600A including 620 is shown. In some embodiments of the present invention, each ELR conductor 462
0 includes ELR materials that operate with improved operating characteristics, according to various embodiments of the present invention. For example, in some embodiments of the present invention, each ELR conductor 4620 includes a modified ELR material 1060 with improved operating characteristics, and in some embodiments of the present invention, each ELR conductor 4620 includes: Includes new ELR materials with improved operating characteristics. In some embodiments of the present invention, each ELR conductor 4620 comprises a nanowire segment 4110 according to various embodiments of the present invention.

本発明のいくつかの実施例では、バリア4610は、ELR導体4620の間に配置され、ELR導体
4620に電気的に結合されている絶縁材料を含む。これらの実施例では、バリア4610は、非
常に薄く、通常は30オングストローム以下であることが理解される。本発明のいくつかの
実施例では、バリア4610は、ELR導体4620との間に配置された導電性金属などの導電性材
料を含む。本発明のいくつかの実施例では、バリア4610は、ELR導体4620との間に配置さ
れた強磁性金属などの導電性材料を含む。これらの実施例では、バリア4610は、絶縁材料
よりも厚くてよく、通常は、数ミクロンの厚さを有することが理解される。本発明のいく
つかの実施例では、バリア4610は、ELR導体4620との間に配置された、導電性金属などの
半導電性材料を含む。本発明のいくつかの実施例では、バリア4610は、ELR導体4620の材
料と異なるELR材料などの、他の材料(すなわち、異なる化学組成、異なる結晶構造、異
なる結晶構造の配向、異なる位相、異なる粒界、異なる臨界電流、異なる臨界温度を有す
るなどの意味で異なる)を含むが、これらに限定されるものではない。本発明のいくつか
の実施例では、バリア4610は、ELR導体4620の材料と同じELR材料を含むが、1つまたはそ
れ以上の機械的な態様が異なっている(すなわち、ELR導体4620の厚さと異なるELR材料の
厚さ、ELR導体4620の幅と異なるELR導体4620の幅、または他の機械的な相違)。いくつか
の実施例では、バリア4610は、ELR導体4620との間に形成された、部分的なまたは完全な
空隙を含む。これらの実施例では、バリア4610は、空気または他の気体で満たされた空隙
を含むことができる。ELR導体4620が変更されたELR材料1020を含む本発明のいくつかの実
施例では、バリア4610は、変更されていないELR材料360を含んでもよい。
In some embodiments of the invention, the barrier 4610 is disposed between the ELR conductors 4620 and the ELR conductors
Insulating material electrically coupled to 4620. In these examples, it will be appreciated that the barrier 4610 is very thin, typically 30 angstroms or less. In some embodiments of the present invention, barrier 4610 includes a conductive material, such as a conductive metal, disposed between ELR conductor 4620. In some embodiments of the present invention, the barrier 4610 includes a conductive material, such as a ferromagnetic metal, disposed between the ELR conductor 4620. In these examples, it is understood that the barrier 4610 may be thicker than the insulating material and typically has a thickness of a few microns. In some embodiments of the present invention, the barrier 4610 includes a semiconductive material, such as a conductive metal, disposed between the ELR conductor 4620. In some embodiments of the present invention, the barrier 4610 may be made of other materials (i.e., different chemical composition, different crystal structure, different crystal structure orientation, different phase, different, such as an ELR material different from that of the ELR conductor 4620). Including, but not limited to, grain boundaries, different critical currents, different critical temperatures, etc.). In some embodiments of the present invention, the barrier 4610 comprises the same ELR material as that of the ELR conductor 4620, but has one or more different mechanical aspects (ie, the thickness of the ELR conductor 4620 and Different ELR material thickness, ELR conductor 4620 width and different ELR conductor 4620 width, or other mechanical differences). In some embodiments, the barrier 4610 includes a partial or complete air gap formed between the ELR conductor 4620. In these examples, the barrier 4610 may include a void filled with air or other gas. In some embodiments of the invention in which the ELR conductor 4620 includes a modified ELR material 1020, the barrier 4610 may include an unmodified ELR material 360.

従来のジョセフソン接合の一般的な種類は、超伝導体-絶縁体-超伝導体("SIS")、超
伝導体-通常導体-超伝導体("SNS")、超伝導体-鉄強磁性金属超伝導体("SFS")、超伝
導体-絶縁体-通常導体-絶縁体-超伝導体("SINIS")、超伝導体-絶縁体-通常導体-超伝導
体("SINS"),超電導体-コンストリクション-超伝導体("SCS")などを含む。図46I-Aは
、トンネル接合(SIS)、点接触、Daydemブリッジ(SCS)、サンドイッチ接合、種々の厚
さのブリッジ、およびイオン注入ブリッジ(左から右、上から下)を含むジョセフソン接
合のさまざまな例を示すが、これらに限定されるものではない。図46J-Aは、ステップエ
ッジSNS接合、ステップエッジ粒界接合、ランプエッジ接合部、両結晶粒界接合(左から
右、上から下)を含むジョセフソン接合の他の例を示すが、これらに限定されるものでは
ない。本発明の様々な実施例によれば、上記の種類のジョセフソン接合のいずれかは、従
来のジョセフソン接合の超伝導材料の代わりに、上述のような改良されたELR材料を用い
て構成することができる。
Common types of conventional Josephson junctions are superconductor-insulator-superconductor ("SIS"), superconductor-normal conductor-superconductor ("SNS"), superconductor-iron strong Magnetic metal superconductor ("SFS"), superconductor-insulator-normal conductor-insulator-superconductor ("SINIS"), superconductor-insulator-normal conductor-superconductor ("SINS") ), Superconductor-Construction-Superconductor ("SCS"), etc. 46I-A shows Josephson junctions including tunnel junctions (SIS), point contacts, Daydem bridges (SCS), sandwich junctions, bridges of various thicknesses, and ion-implanted bridges (left to right, top to bottom). Although various examples are shown, it is not limited to these. 46J-A shows other examples of Josephson junctions including step edge SNS junction, step edge grain boundary junction, ramp edge junction, both grain boundary junctions (left to right, top to bottom) It is not limited to. According to various embodiments of the present invention, any of the above types of Josephson junctions are constructed using an improved ELR material as described above, instead of the conventional Josephson junction superconducting material. be able to.

一般的に言えば、ジョセフソン接合4600は、いわゆるジョセフソン効果を示す。ここで
は、ELR状態でELR導体4620を通って流れる電流もまた、非常に低い抵抗状態でELR導体462
0の間の接合部を横切って流れることができる。ジョセフソン接合は、例えば、バリア461
0を備えてもよい。バリア4610に流れる電流は、ジョセフソン電流と呼ばれる。臨界電流
に達するまで、ジョセフソン電流は、非常に低い抵抗でバリア4610を通って流れることが
できる。しかし、バリア4610の臨界電流を超えると、電圧がバリア4610を横切って現れ、
次に、この電圧は、さらに臨界電流を低減し、それによって、バリア4610を横切る大きな
電圧を生成する。ジョセフソン効果は、理解されるように、様々な回路におけるジョセフ
ソン接合4600で利用されてもよい。
Generally speaking, the Josephson junction 4600 exhibits a so-called Josephson effect. Here, the current flowing through the ELR conductor 4620 in the ELR state is also the ELR conductor 462 in a very low resistance state.
Can flow across the junction between zero. Josephson junctions, for example, barrier 461
0 may be provided. The current flowing through the barrier 4610 is referred to as the Josephson current. Until the critical current is reached, the Josephson current can flow through the barrier 4610 with very low resistance. However, when the critical current of the barrier 4610 is exceeded, a voltage appears across the barrier 4610,
This voltage then further reduces the critical current, thereby generating a large voltage across the barrier 4610. The Josephson effect may be utilized at the Josephson junction 4600 in various circuits, as will be appreciated.

図46A-Aは、"ワイヤ構成"のジョセフソン接合4600の様々な実施例を示しており、理解
されるように、バルク材料の導体、ワイヤ、ナノワイヤ、トレース、および、他の構成を
含むが、これに限定されるわけではない。
46A-A show various examples of “wire configurations” Josephson junction 4600, including bulk material conductors, wires, nanowires, traces, and other configurations, as will be appreciated. However, it is not limited to this.

図46B-Aは、"箔構成"または"プレート構造"のジョセフソン接合4600Bを示しており、理
解されるように、本発明の様々な実施例に係るバルク材料の板、箔、または他の積層構成
を含むが、これに限定されるわけではない。ジョセフソン接合4600Bは、例えば、ELR導体
4620のいずれか1つに入射する光子を検出するために、使用することができる。ジョセフ
ソン接合4600Bの他の用途が存在することは理解される。
46B-A shows a “foil configuration” or “plate structure” Josephson junction 4600B and, as will be appreciated, bulk material plates, foils, or other, according to various embodiments of the present invention. Including, but not limited to, a stacked configuration. Josephson junction 4600B, for example, ELR conductor
It can be used to detect photons incident on any one of 4620. It will be appreciated that there are other uses for the Josephson junction 4600B.

図46C-Aおよび図46D-Aは、いわゆる"ワイヤ構成"のジョセフソン接合4600を示す。図46
C-Aは、本発明の様々な実施例に係る改善された動作特性を示す変更されたELR材料を含む
ELR導体4620を含むジョセフソン接合4600Cを示す。図46C-Aに示すように、本発明のいく
つかの実施例では、ジョセフソン接合4600Cの各ELR導体4620は、ELR材料3110上に積層さ
れた変更する材料2720を含む変更されたELR材料を含む。本発明のいくつかの実施例では
、変更されたELR材は、基板2420上に積層されてもよい(すなわち、ELR材料は、基板2420
上に積層される)。ELR導体4620は、理解されるように、変更されたELR材料の他の形態を
含んでもよい。図示のように、バリア4610は、ELR導体4620の間に配置され電気的にELR導
体4620と結合されている。
46C-A and 46D-A show a so-called “wire configuration” Josephson junction 4600. FIG. Figure 46
CA includes modified ELR materials that exhibit improved operating characteristics according to various embodiments of the invention
A Josephson junction 4600C including an ELR conductor 4620 is shown. As shown in FIG. 46C-A, in some embodiments of the present invention, each ELR conductor 4620 of Josephson junction 4600C includes a modified ELR material that includes a modifying material 2720 stacked on an ELR material 3110. Including. In some embodiments of the invention, the modified ELR material may be laminated onto the substrate 2420 (ie, the ELR material is
Layered on top). The ELR conductor 4620 may include other forms of modified ELR material, as will be appreciated. As shown, the barrier 4610 is disposed between the ELR conductors 4620 and is electrically coupled to the ELR conductors 4620.

図46D-Aは、本発明のいくつかの実施例に係る動作特性が向上されている、変更されたE
LR材料を含むELR導体4620を含むジョセフソン接合4600Dを示す図である。図46D-Aに示す
ように、本発明のいくつかの実施例では、ジョセフソン接合4600Dの各ELR導体4620は、EL
R材料3110上に積層された変更する材料2720を含む変更されたELR材料を含む。本発明のい
くつかの実施例では、変更されたELR材料は、基板2420上に積層されてもよい(すなわち
、ELR材料は基板2420上に積層される)。理解されるように、ELR導体4620は変更されたEL
R材料の他の形態を含んでもよい。図示のように、バリア4610は、ELR導体4620の間に配置
され、電気的にELR導体4620に結合されている。より具体的には、バリア4610はELR材料31
10の層の間に配置され、変更する材料2720の連続層の下に配置されている。理解されるよ
うに、ジョセフソン接合4600Dは、例えば、製造の観点から、ジョセフソン接合4600Cによ
りも好ましいかもしれない。図46C-Aおよび図46D-Aに示すような本発明のいくつかの実施
例では、バリア4610は、変更する材料を含むことができるが、これらに限定されるもので
はない。
46D-A shows a modified E with improved operating characteristics according to some embodiments of the present invention.
FIG. 18 shows a Josephson junction 4600D including an ELR conductor 4620 including LR material. As shown in FIG. 46D-A, in some embodiments of the present invention, each ELR conductor 4620 of Josephson junction 4600D is an EL
Including modified ELR material including modifying material 2720 laminated on R material 3110. In some embodiments of the invention, the modified ELR material may be laminated onto the substrate 2420 (ie, the ELR material is laminated onto the substrate 2420). As can be seen, ELR conductor 4620 is a modified EL
Other forms of R material may be included. As shown, the barrier 4610 is disposed between the ELR conductors 4620 and is electrically coupled to the ELR conductor 4620. More specifically, barrier 4610 is made of ELR material 31.
Arranged between 10 layers, placed under a continuous layer of material 2720 to change. As will be appreciated, the Josephson junction 4600D may be preferred over the Josephson junction 4600C, for example, from a manufacturing perspective. In some embodiments of the invention as shown in FIGS. 46C-A and 46D-A, the barrier 4610 can include, but is not limited to, a material that changes.

図46E-Aは、本発明の様々な実施例に係る動作特性が向上されている、変更されたELR材
料を含むELR導体4620を含むジョセフソン接合4600Eを示す図である。図46E-Aに示すよう
に、本発明のいくつかの実施例では、ジョセフソン接合4600Eの各ELR導体4620は、ELR材
料3110上に積層された変更する材料2720を含む変更されたELR材料を含む。図46E-Aに示す
ように、バリア4610は、ELR材料3110の連続層の上に変更する材料2720の層中に割れ目(
例えば、ギャップ)によって形成される。理解されるようにように、変更する材料2720中
のそのようなギャップは、エッチング、ミリング、シャドーマスク、または他の処理技術
を含む様々な処理技術によって形成することができる。従って、ジョセフソン接合4600E
は、変更されたELR材料を含む2つのELR導体4620から形成される(例えば、ELR材料3110
の層上に変更する材料2720の層)。この変更されたELR材料は、変更する材料2720を備え
ていないELR材料3110の層(すなわち、変更されていないELR材料3110の層)を含むバリア
4610によって分離されている。理解されるように、ジョセフソン接合4600Eは、例えば、
製造の観点から、他のジョセフソン接合よりも、好ましいかもしれない。
FIGS. 46E-A illustrate a Josephson junction 4600E that includes an ELR conductor 4620 that includes a modified ELR material with improved operational characteristics according to various embodiments of the present invention. As shown in FIGS. 46E-A, in some embodiments of the present invention, each ELR conductor 4620 of the Josephson junction 4600E includes a modified ELR material that includes a modifying material 2720 laminated on an ELR material 3110. Including. As shown in FIG. 46E-A, the barrier 4610 breaks into a layer of material 2720 that changes over the continuous layer of ELR material 3110 (
For example, a gap is formed. As will be appreciated, such gaps in the modifying material 2720 can be formed by various processing techniques including etching, milling, shadow masks, or other processing techniques. Therefore, Josephson junction 4600E
Is formed from two ELR conductors 4620 containing modified ELR material (eg, ELR material 3110
2720 layers of material to change on the layer of). This modified ELR material is a barrier that includes a layer of ELR material 3110 that is not provided with material 2720 to be modified (ie, a layer of ELR material 3110 that has not been modified).
Separated by 4610. As will be appreciated, the Josephson junction 4600E is, for example,
From a manufacturing point of view, it may be preferable to other Josephson junctions.

図46F-Aは、本発明の様々な実施例に係る動作特性が向上されている、変更されたELR材
料を含むELR導体4620を含むジョセフソン接合4600Fを示す図である。図46F-Aに示すよう
に、本発明のいくつかの実施例では、ジョセフソン接合4600Fの各ELR導体4620は、ELR材
料3110上に積層された、変更する材料2720を含む変更されたELR材料を含む。ジョセフソ
ン接合4600Eと同様に、ジョセフソン接合4600Fのバリア4610は、ELR材3110の連続層の上
の変更する材料2720の層中のギャップによって形成される。結果として、ジョセフソン接
合4600Fもまた変更されていないELR材料3110を含むバリア4610によって分離されている、
変更されたELR材料を含む2つのELR導体4620から形成される。本発明のいくつかの実施例
では、絶縁または緩衝材の層4630が変更する材料2720の上に積層されてもよいし、図46F-
Aに示されるように、絶縁または緩衝材の層4630は、変更する材料2720の層内のギャップ
を埋め、それにより、さらなるバリア4610の態様を提供するかもしれない。
46F-A shows a Josephson junction 4600F including an ELR conductor 4620 that includes a modified ELR material with improved operational characteristics according to various embodiments of the present invention. As shown in FIG. 46F-A, in some embodiments of the present invention, each ELR conductor 4620 of Josephson junction 4600F includes a modified ELR material that includes a modifying material 2720 laminated on an ELR material 3110. including. Similar to Josephson junction 4600E, barrier 4610 of Josephson junction 4600F is formed by a gap in the layer of changing material 2720 above the continuous layer of ELR material 3110. As a result, the Josephson junction 4600F is also separated by a barrier 4610 that includes the unmodified ELR material 3110,
Formed from two ELR conductors 4620 containing modified ELR material. In some embodiments of the present invention, an insulating or cushioning layer 4630 may be laminated over the material 2720 to be modified, and FIG.
As shown in A, the insulating or cushioning layer 4630 may fill a gap in the layer of material 2720 to be modified, thereby providing an additional barrier 4610 embodiment.

図46G-Aは、本発明のいくつかの実施例に係る動作特性が向上されている、変更されたE
LR材料を含むELR導体4620を含むジョセフソン接合4600Gを示す図である。図46G-Aに示す
ように、本発明のいくつかの実施例では、ジョセフソン接合4600Gの各ELR導体4620は、EL
R材料3110上に積層された変更する材料2720を含む変更されたELR材料を含む。ジョセフソ
ン接合4600Eおよび4600Fと同様に、ジョセフソン接合のバリア46010は、ELR材料3110の層
の上に変更する材料2720の層中のギャップによって形成される。また、ジョセフソン接合
4600Gのバリア4610は、また、ELR材料3110の層中に部分的なギャップ(すなわち、機械的
な深さや厚さの収縮)が含まれている。変更する材料2720の層中にギャップを生成するた
めに使用される処理技術は、意図的にまたは意図せずに、ELR材料3110の層の下に部分的
な隙間を作成することができる。結果として、ジョセフソン接合4600Gは、変更されたELR
材料を含む2つのELR導体4620から形成される。この変更されたELR材料は、さらになる機
械的収縮を有する変更されていないELR材料3110を含むバリア4610によって分離されてい
る。本発明のいくつかの実施例では、絶縁材料または緩衝材料4630の層は、変更する材料
2720の上に積層されてもよいし、図46G-Aに示すように、絶縁または緩衝材の層4630は、
変更する材料2720の層中のギャップとELR材料3110の層中の部分的なギャップを満たし、
それによって、バリア4610に対するさらなる態様を提供するかもしれない。
46G-A shows a modified E with improved operating characteristics according to some embodiments of the present invention.
FIG. 18 shows a Josephson junction 4600G including an ELR conductor 4620 including LR material. As shown in FIG. 46G-A, in some embodiments of the present invention, each ELR conductor 4620 of the Josephson junction 4600G is an EL
Including modified ELR material including modifying material 2720 laminated on R material 3110. Similar to Josephson junctions 4600E and 4600F, the Josephson junction barrier 46010 is formed by a gap in the layer of material 2720 that changes over the layer of ELR material 3110. Also Josephson junction
The 4600G barrier 4610 also includes partial gaps (ie, mechanical depth and thickness shrinkage) in the layer of ELR material 3110. The processing technique used to create the gap in the layer of material 2720 to be modified can create a partial gap under the layer of ELR material 3110, intentionally or unintentionally. As a result, Josephson Junction 4600G changed ELR
Formed from two ELR conductors 4620 containing material. This modified ELR material is separated by a barrier 4610 that includes an unmodified ELR material 3110 with further mechanical shrinkage. In some embodiments of the present invention, the layer of insulating or cushioning material 4630 is a material that changes
The layer 4630 of insulating or cushioning material may be laminated over the 2720 or as shown in FIG.
Fill the gap in the layer of material 2720 to change and the partial gap in the layer of ELR material 3110,
Thereby, a further embodiment for the barrier 4610 may be provided.

図46H-Aは、本発明の様々な実施例に係る動作特性が向上されている、変更されたELR材
料を含むELR導体4620を含むジョセフソン接合4600Hを示す図である。図46H-Aに示すよう
に、本発明のいくつかの実施例では、ジョセフソン接合4600Hの各ELR導体4620は、ELR材
料3110上に積層された変更する材料2720を含む変更されたELR材料を含む。上記のように
、ジョセフソン接合4600Hのバリア4610は、変更する材料2720の層とELR材料3110の層の両
方のギャップによって形成される。結果として、ジョセフソン接合4600Hは、ギャップに
よって分離されている、変更されたELR材料を含む2つのELR導体4620から形成される。本
発明のいくつかの実施例では、絶縁または緩衝材の層4630Aは、変更する材料2720の上に
積層されてもよいし、図46HAに示されるように、絶縁または緩衝材の層4630は、変更する
材料2720の層とELR材料3110の層の両方のギャップを埋めることができる。
FIGS. 46H-A illustrate a Josephson junction 4600H including an ELR conductor 4620 that includes a modified ELR material with improved operational characteristics according to various embodiments of the present invention. As shown in FIG. Including. As described above, the barrier 4610 of the Josephson junction 4600H is formed by a gap in both the layer of material 2720 to be modified and the layer of ELR material 3110. As a result, Josephson junction 4600H is formed from two ELR conductors 4620 comprising modified ELR material separated by a gap. In some embodiments of the present invention, the insulating or cushioning layer 4630A may be laminated on top of the modifying material 2720, and as shown in FIG. The gap between both the layer of material 2720 to be modified and the layer of ELR material 3110 can be filled.

本発明のいくつかの実施例では、複数のジョセフソン接合4600は、理解されるように、
直列に結合されたジョセフソン接合4600の1次元配列に編成されてもよい。本発明のいく
つかの実施例では、複数のジョセフソン接合4600は、理解されるように、互いに並列に結
合された、直列に結合された複数のジョセフソン接合4600の1次元配列を含む、ジョセフ
ソン接合の2次元アレイ状に編成することができる。
In some embodiments of the present invention, a plurality of Josephson junctions 4600, as will be understood,
It may be organized into a one-dimensional array of Josephson junctions 4600 coupled in series. In some embodiments of the present invention, the plurality of Josephson junctions 4600 includes a one-dimensional array of a plurality of Josephson junctions 4600 coupled in series, coupled in parallel to each other, as will be appreciated. It can be knitted into a two-dimensional array of Son junctions.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むジョセフソン接合は、以下のように
記載されたものであり得る。
In some examples, a Josephson junction comprising a modified ELR material can be described as follows.

ジョセフソン接合であって、改良された動作特性を持つELR材料を含む第1ELR導体と、
前記ELR材料を含む第2ELR導体と、前記第1ELR導体と前記第2ELR導体との間に配置され
たバリア材料とを含むことを特徴とするジョセフソン接合。
A first ELR conductor comprising an ELR material which is a Josephson junction and has improved operating characteristics;
A Josephson junction comprising: a second ELR conductor including the ELR material; and a barrier material disposed between the first ELR conductor and the second ELR conductor.

ジョセフソン接合であって、150Kよりも高い臨界温度を有するELR材料を含む第1ELR導
体と、前記ELR材料を含む第2ELR導体と、前記第1ELR導体と第2ELR導体との間に配置さ
れたバリア材料とを含むことを特徴とするジョセフソン接合。
A first ELR conductor including an ELR material having a critical temperature higher than 150K, a second ELR conductor including the ELR material, and a barrier disposed between the first ELR conductor and the second ELR conductor. A Josephson junction comprising a material.

複数のジョセフソン接合を含む回路であって、前記複数のジョセフ接合のそれぞれが、
150Kよりも高い臨界温度を有するELR材料を含む第1ELR導体と、前記ELR材料を含む第2E
LRの導体と、第1ELR導体と第2ELR導体との間に配置されたバリア材料とを含むことを特
徴とする回路。
A circuit including a plurality of Josephson junctions, each of the plurality of Josephson junctions,
A first ELR conductor including an ELR material having a critical temperature higher than 150K, and a second E including the ELR material.
A circuit comprising an LR conductor and a barrier material disposed between the first ELR conductor and the second ELR conductor.

変更されたELR材料を含む第1ELR導体と、前記変更されたELR材料を含む第2ELR導体と
、前記第1ELR導体と前記第2ELR導体との間に配置されたバリア材料とを含むジョセフソ
ン接合であって、変更されたELR材料が、前記ELR材料の第1層と、前記第1層のELR材に
結合された、前記変更する材料の第2層を有し、前記変更されたELR材料が、ELR材料だけ
の動作特性に対して改善された動作特性を有することを特徴とするジョセフソン接合。
A Josephson junction comprising a first ELR conductor including a modified ELR material, a second ELR conductor including the modified ELR material, and a barrier material disposed between the first ELR conductor and the second ELR conductor. A modified ELR material has a first layer of the ELR material and a second layer of the modifying material coupled to the ELR material of the first layer, the modified ELR material comprising: Josephson junction, characterized by having improved operating characteristics relative to the operating characteristics of ELR materials only.

変更されたELR材料を含む第1ELR導体と、変更されたELR材料を含む第2ELRの導体と、
第1ELR導体と第2ELR導体との間に配置されたバリア材料とを含むジョセフソン接合であ
って、前記変更されたELR材料が、ELR材料の第1層と、前記ELR材料の前記第1層に結合
された変更する材料の第2層を有し、前記変更されたELR材料が、150Kよりも高い臨界温
度を有することを特徴とするジョセフソン接合。
A first ELR conductor comprising a modified ELR material, and a second ELR conductor comprising a modified ELR material;
A Josephson junction including a barrier material disposed between a first ELR conductor and a second ELR conductor, wherein the modified ELR material comprises a first layer of ELR material and the first layer of ELR material. A Josephson junction having a second layer of modifying material coupled to said modified ELR material having a critical temperature greater than 150K.

複数のジョセフ接合を含む回路であって、複数のジョセフ接合のそれぞれが、変更され
たELR材料を含む第1ELR導体と、前記変更されたELR材料を含む第2ELRの導体と、前記第
1ELR導体と前記第2ELR導体との間に配置されたバリア材料とを含み、前記変更されたEL
R材が、ELR材料の第1層と、前記第1層のELR材料に結合された変更する材料の第2と層
を有し、前記変更されたELR材料が、150Kよりも高い臨界温度を有することを特徴とする
回路。
A circuit including a plurality of Joseph junctions, each of the plurality of Joseph junctions including a first ELR conductor including a modified ELR material, a second ELR conductor including the modified ELR material, and the first ELR conductor; A barrier material disposed between the second ELR conductor and the modified EL
The R material has a first layer of ELR material and a second layer of modifying material bonded to the first layer of ELR material, and the modified ELR material has a critical temperature higher than 150K. A circuit comprising:

ELR材料の第1層と、前記ELR材料の第1層上に結合された変更する材料の第2層とを含
むジョセフソン接合であって、前記第2層は、第1部分と、第2部分と、前記第1部分及び
前記第2部分の間でかつ前記ELR材料の前記第1層の上に形成されたギャップとを有し、前
記ELR材料の第1層に結合された変更する材料の前記第2層の前記第1部分が、変更されたE
LR材料の第1部分を形成し、前記変更する材料の前記第2層の前記ギャップがELR材料の変
更されていない部分を提供し、前記ELR材料の変更されていない部分が前記ジョセフソン
接合のバリアを形成し、前記変更されたELR材料は、ELR材料単独の動作特性よりも改善さ
れた動作特性を有することを特徴とするジョセフソン接合。
A Josephson junction comprising a first layer of ELR material and a second layer of modifying material coupled on the first layer of ELR material, the second layer comprising a first portion, a second portion A modifying material having a portion and a gap formed between the first portion and the second portion and over the first layer of the ELR material and coupled to the first layer of the ELR material The first portion of the second layer of the modified E
Forming a first portion of LR material, wherein the gap in the second layer of the modifying material provides an unaltered portion of the ELR material, and the unaltered portion of the ELR material is the Josephson junction A Josephson junction that forms a barrier and wherein the modified ELR material has operational characteristics that are improved over the operational characteristics of the ELR material alone.

ELR材料の第1層と、前記ELR材料の第1層上に結合された変更する材料の第2層とを含
むジョセフソン接合であって、前記第2層は、第1部分と、第2部分と、前記第1部分及び
前記第2部分の間でかつ前記ELR材料の前記第1層の上に形成されたギャップとを有し、前
記ELR材料の第1層に結合された前記変更する材料の第2層の前記第1部分が、変更されたE
LR材料の第1部分を形成し、前記変更する材料の前記第2層の前記ギャップがELR材料の変
更されていない部分を提供し、前記ELR材料の変更されていない部分が前記ジョセフソン
接合のバリアを形成し、前記変更されたELR材料は、150Kよりも高い温度でELR状態で動作
することを特徴とするジョセフソン接合。
A Josephson junction comprising a first layer of ELR material and a second layer of modifying material coupled on the first layer of ELR material, the second layer comprising a first portion, a second portion The modification having a portion and a gap formed between the first portion and the second portion and on the first layer of the ELR material and coupled to the first layer of the ELR material The first part of the second layer of material is modified E
Forming a first portion of LR material, wherein the gap in the second layer of the modifying material provides an unaltered portion of the ELR material, and the unaltered portion of the ELR material is the Josephson junction A Josephson junction that forms a barrier and the modified ELR material operates in an ELR state at a temperature greater than 150K.

ELR材料の第1層と、ELR材料の第1層の上に結合された変更する材料の第2層とを含む
回路であって、前記第2層は、変更する材料の複数の部分のうちの隣接する部分のペアの
間に形成されたギャップを有する変更する材料の複数の部分を有し、前記変更する材料の
複数の部分のそれぞれは、変更されたELR材料の部分を形成するために前記ELR材料の第1
層に結合され、前記変更する材料の複数の部分のうちの隣接する部分の各ペアの間に形成
された前記ギャップは、ELR材料の変更されていない部分を提供し、前記ELR材料の変更さ
れていない部分がジョセフソン接合のバリアを形成し、前記変更されたELR材料は、150K
よりも高い温度でELR状態で動作することを特徴とする回路。
A circuit comprising a first layer of ELR material and a second layer of modifying material coupled over the first layer of ELR material, wherein the second layer comprises a plurality of portions of the modifying material A plurality of portions of modifying material having gaps formed between adjacent pairs of portions, each of the plurality of portions of modifying material forming a portion of modified ELR material First of the ELR material
The gap formed between each pair of adjacent portions of the plurality of portions of the material to be modified coupled to a layer provides an unaltered portion of the ELR material and the modified of the ELR material The part that does not form a Josephson junction barrier, the modified ELR material is 150K
A circuit that operates in an ELR state at higher temperatures.

ジョセフソン接合であって150Kよりも高い臨界温度を有するELR材料を含む第1ELRワイ
ヤと、前記ELR材料を含む第2ELRワイヤと、前記第1ELRワイヤと、前記第2ELRワイヤと
の間に配置されたバリア材料とを含むことを特徴とするジョセフソン接合。
A first ELR wire including an ELR material that is a Josephson junction and has a critical temperature higher than 150K, a second ELR wire including the ELR material, the first ELR wire, and the second ELR wire. A Josephson junction comprising a barrier material.

ジョセフソン接合であって150Kよりも高い臨界温度を有するELR材料を含む第1ELR箔と
、前記ELR材料を含む第2ELR箔と、前記第1ELR箔と、前記第2ELR箔との間に配置された
バリア材料とを含むことを特徴とするジョセフソン接合。
A first ELR foil that includes an ELR material that is a Josephson junction and has a critical temperature higher than 150K, a second ELR foil that includes the ELR material, the first ELR foil, and the second ELR foil. A Josephson junction comprising a barrier material.

第3章 ELR材料で形成されたQUIDS(ELR量子干渉素子)
本章の説明は、図1-36と図37-A〜図53-Aを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、図に示される構成要素を参照する。
Chapter 3 QUIDS (ELR quantum interference device) made of ELR material
For the description of this chapter, refer to FIGS. 1-36 and FIGS. 37-A to 53-A. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to the components shown in the figures.

図47-Aは、本発明のいくつかの実施例に係る単一ELRジョセフソン接合4600を含むELRル
ープ4710を含むELR QUID4700(すなわち、ELR量子干渉素子)を示す。より具体的には、E
LRループ4710は、ELRジョセフソン接合4600を形成するために、ループの脚内に配置され
た単一バリア4610を含むループ中に形成されたELR導体4620を含む。ELR QUID4700は、一
般に超伝導量子干渉素子又は"SQUID"を含む他の量子干渉デバイスと同様な方法で動作す
る。SQUIDの動作と使用方法は、よく知られている。理解されるように、ELR QUID4700は
、時々"単一接合QUID、"単接合QUID"、または"RFQUIDと呼ばれることがある。"ELRQUID47
00は、本発明のいくつかの実施例に係る改善された動作特性で動作するELR材料から形成
される。本発明の様々な実施例によれば、ELR QUID4700Aは、本発明のいくつかの実施例
の変更されたELR材料1060を含む。ELR QUID4700Aは、本発明のいくつかの実施例の改善さ
れた動作特性を有する、開口されたELR材料を含む。ELR QUID4700Aは、本発明のいくつか
の実施例の新しいELR材料を含む。
FIG. 47-A shows an ELR QUID 4700 (ie, ELR quantum interference device) that includes an ELR loop 4710 that includes a single ELR Josephson junction 4600 according to some embodiments of the present invention. More specifically, E
The LR loop 4710 includes an ELR conductor 4620 formed in a loop that includes a single barrier 4610 disposed within the leg of the loop to form an ELR Josephson junction 4600. The ELR QUID 4700 generally operates in a manner similar to other quantum interference devices including superconducting quantum interference elements or “SQUIDs”. The operation and use of SQUID is well known. As will be appreciated, the ELR QUID 4700 is sometimes referred to as a “single junction QUID”, “single junction QUID”, or “RFQUID”. "ELRQUID47
00 is formed from an ELR material that operates with improved operating characteristics according to some embodiments of the present invention. According to various embodiments of the present invention, ELR QUID 4700A includes a modified ELR material 1060 of some embodiments of the present invention. ELR QUID 4700A includes an apertured ELR material that has the improved operational characteristics of some embodiments of the present invention. ELR QUID4700A includes the new ELR material of some embodiments of the present invention.

一般的に言えば、理解されるように、ELR QUID4700は、ELRループ4710(すなわち、ELR
ループ4710によって形成された内部領域を通って、または、該内部領域に垂直に)流れる
磁場を検出するために使用することができる。より具体的には、ELR QUID4700は、ELRル
ープ4710中に電流を誘導するRF発生器に結合することができる。このようなRF発生器は、
時々、ACバイアス回路5000と呼ばれ、図50-Aに示されている。ACバイアス回路5000は、RF
電界を生成し、次に、ELR QUID4700のELRループ4710中に電流を誘導するために、インダ
クタ5010を流れる電流AC 5020を利用する。本発明のいくつかの実施例では、ELRループ47
10中の電流(インダクタ5010を流れる電流5020を介して制御することができる)は、ELR
QUID4700でジョセフソン接合4600のバリア4610の臨界電流にまたは少し下に保たれている
。理解されるように、ELRループ4710の内部領域を通って流れる磁場は、バリア4610の臨
界電流を超え、それにより、検出および/または測定することができるバリア4610の両端
の電圧を生成するように、ELRループ4710に電流を引き起こす。
Generally speaking, as will be appreciated, ELR QUID4700 is an ELR loop 4710 (ie ELR
It can be used to detect a magnetic field flowing through or perpendicular to the internal region formed by the loop 4710. More specifically, the ELR QUID 4700 can be coupled to an RF generator that induces current in the ELR loop 4710. Such an RF generator is
Sometimes referred to as an AC bias circuit 5000 and shown in FIG. 50-A. AC bias circuit 5000 is RF
Current AC 5020 flowing through inductor 5010 is utilized to generate an electric field and then induce current in ELR loop 4710 of ELR QUID 4700. In some embodiments of the present invention, ELR loop 47
Current in 10 (which can be controlled via current 5020 through inductor 5010) is ELR
The QUID4700 is kept at or slightly below the critical current of the barrier 4610 of the Josephson junction 4600. As will be appreciated, the magnetic field flowing through the inner region of the ELR loop 4710 exceeds the critical current of the barrier 4610, thereby producing a voltage across the barrier 4610 that can be detected and / or measured. , Causing current in the ELR loop 4710.

図48A-Aは、一般的にデュアルフィードのELR QUID4800を示し、より具体的には、デュ
アルフィードのELR QUID4800Aを示す。ELR QUID4800Aは、本発明のいくつかの実施例に係
る単一ELRジョセフソン接合4600と2つのフィード4810(時には、ELR QUID4800Aを流れる
電流の入力フィード4810Aと出力フィード4810と称する)を有するELRループ4710を示す。
2つのフィード4810は、ELRループ4710の各脚を流れる電流が等しくなるように、対称的
にELRループ4710中に配置されている。このように、ELRループ4710は、時々、左右対称の
ELRループと呼ばれる。
FIGS. 48A-A generally illustrate a dual feed ELR QUID4800, and more specifically, a dual feed ELR QUID4800A. ELR QUID 4800A is an ELR loop 4710 having a single ELR Josephson junction 4600 and two feeds 4810 (sometimes referred to as current input feed 4810A and output feed 4810 flowing through ELR QUID 4800A) according to some embodiments of the present invention. Indicates.
The two feeds 4810 are symmetrically arranged in the ELR loop 4710 so that the current flowing through each leg of the ELR loop 4710 is equal. Thus, the ELR loop 4710 is sometimes symmetrical
Called ELR loop.

QUID4800AのELRループ4710は、ELRジョセフソン接合4600を形成するために、ループの
脚内に配置された単一バリア4610を持つループ中に形成されたELR導体4620を含む。ELR Q
UIDs 4800は、本発明の様々な実施例に係る改善された動作特性で動作するELR材料から形
成することができる。例えば、本発明のいくつかの実施例では、ELR QUID4800は、本発明
のいくつかの実施例に係る変更されたELR材料1060を含み、本発明のいくつかの実施例で
は、ELR QUID4800は、本発明のいくつかの実施例に係る改善された動作特性を有する開口
を備えたELR材料を含み、本発明のいくつかの実施例では、ELR QUID4800は、本発明のい
くつかの実施例に係る新しいELR材料を含む。
The ELR loop 4710 of the QUID 4800A includes an ELR conductor 4620 formed in a loop with a single barrier 4610 disposed within the loop leg to form an ELR Josephson junction 4600. ELR Q
UIDs 4800 may be formed from ELR materials that operate with improved operating characteristics according to various embodiments of the present invention. For example, in some embodiments of the present invention, ELR QUID 4800 includes a modified ELR material 1060 according to some embodiments of the present invention, and in some embodiments of the present invention, ELR QUID 4800 includes In some embodiments of the invention, the ELR QUID 4800 includes a new ELR QUID4800 according to some embodiments of the invention, including an ELR material with openings having improved operating characteristics according to some embodiments of the invention. Includes ELR material.

図48B-Aは、本発明のいくつかの実施に係るデュアルフィードELR QUID4800Bを示す。EL
R QUID4800Bは、フィード4810がELRループ4710の脚4830(バリア4610を含む)に近くに配
置され、ELRループ4710の脚4820から遠くに配置されるように、ELRループ4710の中心軸か
らオフセットされているので、ELRQUID4800Aとは異なる。このように、フィード4810は、
ELRループ4710中に非対称に配置される。図示しないが、本発明の様々な実施例では、フ
ィード4810は、フィード4810が脚4830から離れて、脚4820に近づくように配置されている
ように、ELRループ4710の中心軸からずれていてもよい。同様に、本発明のいくつかの実
施例では(図示せず)、1つのフィードが脚4820の近くに配置され、他のフィードは脚483
0から遠くに配置されてもよい。理解されるように、ELRループ4710中のフィード4810の位
置は、脚4820、脚4830に流れる電流のそれぞれの流れを変え、ELR QUID4800Bの全体的な
動作および/または感度を変えるかもしれない。このように、ELR QUID4800BのELRループ4
710は、しばしば非対称ELRループと呼ばれる。
FIGS. 48B-A illustrate a dual feed ELR QUID 4800B according to some implementations of the present invention. EL
R QUID4800B is offset from the center axis of the ELR loop 4710 so that the feed 4810 is located close to the ELR loop 4710 leg 4830 (including the barrier 4610) and is located far from the ELR loop 4710 leg 4820. Because it is different from ELRQUID4800A. Thus, the feed 4810
Arranged asymmetrically in ELR loop 4710. Although not shown, in various embodiments of the invention, feed 4810 may be offset from the central axis of ELR loop 4710 such that feed 4810 is positioned away from leg 4830 and closer to leg 4820. Good. Similarly, in some embodiments of the present invention (not shown), one feed is placed near leg 4820 and the other feed is leg 483.
It may be arranged far from zero. As will be appreciated, the position of the feed 4810 in the ELR loop 4710 may change the respective flow of current through the legs 4820, 4830 and may change the overall operation and / or sensitivity of the ELR QUID4800B. Thus, ELR QUID4800B ELR loop 4
710 is often referred to as an asymmetric ELR loop.

図48C-Aは、本発明の様々な実施例に係るデュアルフィードELR QUID4800Cを示す。ELR
QUID4800Cは、脚4840がELRループ4710の脚4850(バリア4610を含む)よりも広いので、EL
R QUID4800Aとは異なる。このように、脚4840、4850は、別の非対称を示し、ELRのループ
4710で利用することができる。図示しないが、本発明の様々な実施例では、脚4850は、脚
4840よりも広くてもよい。理解されるように、ELRループ4710中の脚4840、4850の幅は、
脚4840、4850に流れる電流のそれぞれの流れを変え、ELR QUID4800Cの全体的な動作、お
よび/または、感度を変えるかもしれない。このように、ELR QUID4800CのELRループ4710
は、しばしば非対称ELRループと呼ばれる。
FIGS. 48C-A illustrate a dual feed ELR QUID4800C according to various embodiments of the present invention. ELR
QUID4800C has a larger leg 4840 than ELR loop 4710 leg 4850 (including barrier 4610)
R Different from QUID4800A. Thus, the legs 4840, 4850 show another asymmetry and the ELR loop
Available in 4710. Although not shown, in various embodiments of the present invention, legs 4850 are legs
It may be wider than 4840. As can be seen, the width of legs 4840, 4850 in ELR loop 4710 is
Each flow of current flowing through the legs 4840, 4850 may be changed to change the overall operation and / or sensitivity of the ELR QUID4800C. Thus, ELR QUID4800C ELR loop 4710
Is often referred to as an asymmetric ELR loop.

一般に言えば、、ELR QUID4800は、ELR QUID4800Aの磁束状態が変化するとき、単一パ
ルスを生成するために使用され得る、急速単一量子磁束("RSQF")ロジックとして使用す
ることができる。言い換えれば、ELR QUID4800は、ELRループ4710によって形成された内
部領域を通るフィールドが変化するとき、単一パルスを生成する。理解されるようによう
に、ELR QUID4800によって生成されたパルスは、通常は、比較的短いパルス幅を有する。
Generally speaking, the ELR QUID 4800 can be used as rapid single quantum flux ("RSQF") logic that can be used to generate a single pulse when the flux state of the ELR QUID 4800A changes. In other words, ELR QUID 4800 generates a single pulse when the field through the inner region formed by ELR loop 4710 changes. As will be appreciated, the pulses generated by ELR QUID 4800 typically have a relatively short pulse width.

図49A-Aは、一般的に、デュアルフィードの2つのジョセフソン接合ELR QUID4900を、よ
り具体的には、デュアルフィードの2つのジョセフソン接合ELR QUID4900Aを示す。ELR QU
ID4900Aは、本発明の様々な実施例に係る、2つのELRジョセフソン接合4600を持つELRルー
プ4710と、2つのフィード4810を含む。図示のように、ELR QUID4900は、対称ループ4710
を含む。ELR QUID4900AのELRループ4710は、2つのバリア4610を持つループ中に形成され
たELR導体4620を含み、それぞれは、ELRジョセフソン接合4600を形成するために、ループ
の脚内に配置されている。ELR QUIDs 4900は、本発明の様々な実施例に係る、改良された
動作特性で動作するELR材料から形成されてもよい。例えば、本発明のいくつかの実施例
では、ELR QUID4900は、変更されたELR 材料1060を含み、本発明のいくつかの実施例では
、ELR QUID4900は、改良された動作特性を有する開口されたELR材料を含み、本発明のい
くつかの実施例では、ELR QUID4900Aは、本発明の様々な実施例に係る新しいELR材料を含
む。
FIGS. 49A-A generally illustrate a dual feed two Josephson junction ELR QUID4900, and more specifically, a dual feed two Josephson junction ELR QUID4900A. ELR QU
ID 4900A includes an ELR loop 4710 with two ELR Josephson junctions 4600 and two feeds 4810 according to various embodiments of the present invention. As shown, ELR QUID4900 has a symmetric loop 4710
including. The ELR QUID 4900A ELR loop 4710 includes an ELR conductor 4620 formed in a loop with two barriers 4610, each disposed within a loop leg to form an ELR Josephson junction 4600. ELR QUIDs 4900 may be formed from ELR materials that operate with improved operating characteristics, according to various embodiments of the present invention. For example, in some embodiments of the present invention, ELR QUID 4900 includes a modified ELR material 1060, and in some embodiments of the present invention, ELR QUID 4900 is an open ELR having improved operating characteristics. In some embodiments of the present invention, ELR QUID4900A includes new ELR materials according to various embodiments of the present invention.

図49B-Aは、本発明の様々な実施例に係るデュアルフィードの2つのジョセフソン接合EL
R QUID4900Bを示す。ELR QUID4900Bは、図48B-Aを参照して上述したように、フィード481
0がELRループ4710の中心軸からオフセットされている非対称ELRループ4710を備えている
。図示しないが、本発明の様々な実施例では、フィード4810は、フィード4810が脚4830か
ら遠く、脚4820の近くに配置されるように、ELRループ4710の中心軸からずれていてもよ
い。同様に、本発明のいくつかの実施例では(図示せず)、1つのフィードは、脚4820の
近くに配置され、他のフィードが脚4830の近くに配置することができる。理解されるよう
にように、ELRループ4710中のフィード4810の位置は、各脚部4820、4830を通る電流の流
れを変え、全体の動作を変更し、および/または、ELR QUID4900Bの感度を変更するかもし
れない。
49B-A shows dual Josephson Josephson junction ELs according to various embodiments of the present invention.
R Indicates QUID4900B. ELR QUID4900B feeds 481 as described above with reference to Figure 48B-A.
It has an asymmetric ELR loop 4710 that is offset from the central axis of the ELR loop 4710. Although not shown, in various embodiments of the present invention, the feed 4810 may be offset from the central axis of the ELR loop 4710 such that the feed 4810 is positioned far from the leg 4830 and close to the leg 4820. Similarly, in some embodiments of the present invention (not shown), one feed can be placed near leg 4820 and the other feed can be placed near leg 4830. As will be appreciated, the position of the feed 4810 in the ELR loop 4710 changes the current flow through each leg 4820, 4830, changes the overall behavior, and / or changes the sensitivity of the ELR QUID4900B Might do.

図49C-Aは、本発明のいくつかの実施例に係るデュアルフィードの2つのジョセフソン接
合ELR QUID4900Cを示す。ELR QUID4900Cは、図48C-Aに関して上述したように、脚4840、4
850が互いに異なる大きさである非対称ELRループ4710を含む。図示しないが、本発明の様
々な実施例では、脚部4850は、脚部4840よりも広くてもよい。理解されるように、ELRル
ープ4710の脚4840、4850の幅は、脚4840、4850に流れる電流の各流れを変更する、全体的
な動作を変更する、および/またはQUID4900Cの感度を変更してもよい。
FIG. 49C-A shows a dual feed two Josephson junction ELR QUID4900C according to some embodiments of the present invention. ELR QUID4900C has legs 4840, 4 as described above with respect to FIG.
850 includes asymmetric ELR loops 4710 that are different sizes from each other. Although not shown, leg 4850 may be wider than leg 4840 in various embodiments of the invention. As will be appreciated, the width of the legs 4840, 4850 of the ELR loop 4710 changes each flow of current flowing through the legs 4840, 4850, changes the overall behavior, and / or changes the sensitivity of the QUID4900C Also good.

理解されるように、図49A-A〜図49C-AのELR QUIDs 4900A は、2つのジョセフソン接合
4600を持つものとして示されているが、ELR QUIDs 4900Aは3つまたはそれ以上のジョセフ
ソン接合4600含むことができる。一般的に言えば、このようなELR QUIDs 4900は、ELRセ
グメント5320(図53を参照して以下に詳細に説明する)と相互接続されたジョセフソン接
合4600の並列アレイとして考えることができる。
As can be seen, the ELR QUIDs 4900A in Figures 49A-A through 49C-A are two Josephson junctions.
Although shown as having 4600, ELR QUIDs 4900A can include three or more Josephson junctions 4600. Generally speaking, such ELR QUIDs 4900 can be thought of as a parallel array of Josephson junctions 4600 interconnected with ELR segments 5320 (described in detail below with reference to FIG. 53).

理解されるようにように、一般に、ELR QUID4900は、ELRループ4710によって形成され
た内部領域を通って流れる磁場を検出することができる。より具体的には、ELR QUID4900
は、図51-Aに示すように、DCバイアス回路5100Aで使用することができる。DCバイアス回
路5100は、直流電流5120をELR QUID4900のELRループ4710の各脚を通るバイアス電流を提
供するために利用する。この構成では、ELR QUID4900は、時にはDC QUID4900と呼ばれる
。本発明の種々の実施例では、ELRループ4710の脚を通るバイアス電流は、ELR QUID4900
中のジョセフソン接合4600のバリア4610Aの臨界電流に保持される、または、臨界電流以
下に保持される。ELRループ4710によって形成された内部領域を通って流れる磁場は、ELR
ループ4710に電流を引き起こし、バリア4610Aの臨界電流を超えさせ、それにより、検出
、および/または、測定されることができる、バリア4610の電圧を生成する。理解される
ように、ELR QUIDs 4900は、一般的に、例えば、ELR QUIDs 4700よりもより磁場に敏感で
ある。
As will be appreciated, in general, ELR QUID 4900 can detect a magnetic field flowing through an internal region formed by ELR loop 4710. More specifically, ELR QUID4900
Can be used in the DC bias circuit 5100A as shown in FIG. 51-A. DC bias circuit 5100 utilizes DC current 5120 to provide a bias current through each leg of ELR loop 4710 of ELR QUID 4900. In this configuration, ELR QUID 4900 is sometimes referred to as DC QUID 4900. In various embodiments of the present invention, the bias current through the legs of the ELR loop 4710 is the ELR QUID4900
It is held at or below the critical current of the barrier 4610A of the Josephson junction 4600 in the middle. The magnetic field flowing through the inner region formed by the ELR loop 4710 is the ELR
A current is caused in loop 4710 to cause the critical current of barrier 4610A to be exceeded, thereby generating a voltage on barrier 4610 that can be detected and / or measured. As will be appreciated, ELR QUIDs 4900 are generally more sensitive to magnetic fields than, for example, ELR QUIDs 4700.

本発明の様々な実施例に係るQUID4900の構成は、図53-Aを参照して以下に説明される。
理解されるように、以下の説明は、ELR QUIDs 4700、4800の様々な実施例に適用されても
よい。図53-Aに示すように、ELR QUID4900は、複数のELRセグメント5320から構成されて
もよい。各ELRセグメント5320は、ナノワイヤセグメント4110の構造と類似の構造を備え
てもよい。本発明のいくつかの実施例では、ELRセグメント5320は、大きな寸法を持ち、
多くの場合、ナノワイヤセグメント4110の寸法に比べて、実質的に大きいかもしれない。
本発明のいくつかの実施例では、ELRセグメント5320は、ナノワイヤセグメント4110を備
える。本発明のいくつかの実施例では、ELRセグメント5320は、上述したようなELR材料を
含む。
The configuration of the QUID 4900 according to various embodiments of the present invention is described below with reference to FIG. 53-A.
As will be appreciated, the following description may be applied to various embodiments of ELR QUIDs 4700, 4800. As shown in FIG. 53-A, the ELR QUID 4900 may be composed of a plurality of ELR segments 5320. Each ELR segment 5320 may comprise a structure similar to that of nanowire segment 4110. In some embodiments of the invention, the ELR segment 5320 has a large dimension,
In many cases, it may be substantially larger than the dimensions of the nanowire segment 4110.
In some embodiments of the present invention, ELR segment 5320 comprises nanowire segment 4110. In some embodiments of the present invention, ELR segment 5320 includes an ELR material as described above.

本発明のいくつかの実施例では、ELR QUID4900は、上述したようなELR材料から形成さ
れたフィード4810を含むことができる。本発明のいくつかの実施例では、ELR QUID4900は
、ELR材料とは異なる材料から形成されたフィード4810を含むことができる。本発明のい
くつかの実施例では、ELR QUID4900は、導電性材料から形成されたフィード4810を含むこ
とができる。本発明のいくつかの実施例では、ELR QUID4900は、導電性金属から形成され
たフィード4810を含むことができる。本発明のいくつかの実施例では、ELR QUID4900は、
一つの材料から形成された1つのフィード4810と別の材料から形成された別のフィード48
10Aを含むことができる。
In some embodiments of the present invention, the ELR QUID 4900 can include a feed 4810 formed from an ELR material as described above. In some embodiments of the present invention, ELR QUID 4900 can include a feed 4810 formed from a different material than the ELR material. In some embodiments of the present invention, ELR QUID 4900 can include a feed 4810 formed from a conductive material. In some embodiments of the present invention, ELR QUID 4900 can include a feed 4810 formed from a conductive metal. In some embodiments of the present invention, ELR QUID 4900
One feed 4810 formed from one material and another feed 48 formed from another material
10A can be included.

本発明のいくつかの実施例では、理解されるように、各種インターフェース5310(イン
ターフェース5310A、インターフェース5310B、インターフェース5310C、インターフェイ
スと図示)は、ELRループ4710を形成するために、ELRセグメント5320の間に用いることが
できる(理解されるように、ELRループ4710中のすべてのインターフェイス5310は、便宜
上図示されていない)。本発明の様々な実施例によれば、インターフェース5310は、一つ
のELRセグメント5320の結晶構造の配向と別のELRセグメント5320の結晶構造の配向との間
で遷移を示す。
In some embodiments of the present invention, as will be appreciated, various interfaces 5310 (interface 5310A, interface 5310B, interface 5310C, interface shown) may be connected between ELR segments 5320 to form an ELR loop 4710. (As will be appreciated, all interfaces 5310 in ELR loop 4710 are not shown for convenience). In accordance with various embodiments of the present invention, interface 5310 exhibits a transition between the crystal structure orientation of one ELR segment 5320 and the crystal structure orientation of another ELR segment 5320.

ELR QUIDs 4700、4800、4900(以下ELR QUIDsとして交互に参照)は、多くの回路、お
よび/またはアプリケーション中で見いだされる。例えば、ELR QUIDs 4700とELR QUIDs 4
900の両方は、(図52-Aに図示され後述される)非常に高感度磁力を形成するために使用
することができる。理解されるように、かけられた(図示せず)バイアス、増幅およびを
フィードバック回路の精巧度に応じて、磁力計は、地球の磁場の十億分の一のオーダー(
10-10)で検出することができるように形成してもよい。
ELR QUIDs 4700, 4800, 4900 (referred to alternately below as ELR QUIDs) are found in many circuits and / or applications. For example, ELR QUIDs 4700 and ELR QUIDs 4
Both 900 can be used to create a very sensitive magnetic force (illustrated in FIG. 52-A and described below). As will be appreciated, depending on the sophistication of the applied bias (not shown), amplification and the feedback circuit, the magnetometer can be on the order of one billionth of the Earth's magnetic field (
10 −10 ) so that it can be detected.

図52A-A〜図52C-Aは、発明の様々な実施例に係る様々な勾配計(グラジオメータ)5200
を示す。一般的に、勾配計5200は、磁場の変化や勾配を測定することのできる機器である
。理解されるように、図52A-Aは、ループ回路5210Aのループを通る磁場を測定するために
ELR QUID4700、4900を使用する勾配計5200A(磁力計5200Aとも呼ばれる)を示す。理解さ
れるように、ELR QUID4700、4900は、磁気的にシールドされてもよい。
52A-A to 52C-A show various gradiometers 5200 according to various embodiments of the invention.
Indicates. In general, the gradiometer 5200 is a device that can measure a change or gradient of a magnetic field. As can be seen, Figure 52A-A is used to measure the magnetic field through the loop of loop circuit 5210A.
Gradiometer 5200A (also called magnetometer 5200A) using ELR QUID4700, 4900 is shown. As will be appreciated, the ELR QUID 4700, 4900 may be magnetically shielded.

理解されるように、図52B-Aは、ループ回路5210Bのループを通る磁場の一次導関数を測
定するためにELR QUID 4700を使用する勾配計5200Bを示す。より具体的には、ループ回路
5210Bの二つのループは、互いに平行で大きさが等しくなるように構成され、各ループ中
に起こされる電流が均一な磁場の存在下で互いにキャンセルするように、反対に構成され
ている。このような構成により、ループ回路5210Bのループは、変化するフィールドで存
在するようにループ間の差を取り込む。
As can be appreciated, FIGS. 52B-A show a gradiometer 5200B that uses an ELR QUID 4700 to measure the first derivative of the magnetic field through the loop of loop circuit 5210B. More specifically, the loop circuit
The two loops of 5210B are configured to be parallel and equal in size to each other, and are configured to be opposite so that the currents generated in each loop cancel each other in the presence of a uniform magnetic field. With such a configuration, the loop of the loop circuit 5210B captures the difference between the loops so that it exists in the changing field.

図52C-Aは、理解されるように、ループ回路5210Cのループを磁場の二次導関数を測定す
るためにELR QUID 4700を使用する勾配計の5200Cを示している。より具体的には、ループ
回路5210Cの4つのループは、互いに平行に、大きさが等しくなるように構成され、かつ、
各ループに誘起される電流が均一に変化する磁場の存在下で互いに相殺されるように示さ
れている。このような構成により、ループ回路5210Bのループは、ループを通してフィー
ルドの変化率を取り込む。
52C-A shows a gradiometer 5200C that uses an ELR QUID 4700 to measure the second derivative of the magnetic field through the loop of loop circuit 5210C, as will be appreciated. More specifically, the four loops of the loop circuit 5210C are configured to be equal in size in parallel to each other, and
The currents induced in each loop are shown to cancel each other in the presence of a uniformly changing magnetic field. With this configuration, the loop of the loop circuit 5210B captures the field change rate through the loop.

図53-Aに本発明のいくつかの実施例に係る例示のELR QUID 5300を示す。図示のように
、ELRQUID5300は、例示の交差点5310(図53に示す電位交差点5310A、電位交差点5310B、
電位交差点5310C)で一緒に結合されている複数のELRセグメント5320から構成され得る。
たとえば、2つのELRセグメント5320は、電位交差点5310A、5310B、5310Cの一つを介して
交差点5310を形成することができる。本発明のいくつかの実施例では、電位交差点531 0A
と電位交差点5310Cは、2つのELRセグメント5320の間に垂直な交差点を形成し、電位交差
点5310Bは、2つのELRセグメント5320の間で45%の交差点を形成するが、理解されるよう
に、他の電位交差点は可能である。1つまたはそれ以上のバリア4610(2つが図53-Aに示さ
れている)は、ジョセフソン接合4600を形成するために、2つのELRセグメント5320の間に
配置されている。また示されるように、複数のELRセグメント5320は、複数のELRセグメン
ト5320の2つの間に配置された少なくとも1つのバリア4610を有するループ4710を形成する
FIG. 53-A illustrates an exemplary ELR QUID 5300 according to some embodiments of the present invention. As shown, ELRQUID 5300 includes an exemplary intersection 5310 (potential intersection 5310A, potential intersection 5310B,
It may be composed of a plurality of ELR segments 5320 joined together at a potential crossing point 5310C).
For example, two ELR segments 5320 may form an intersection 5310 via one of potential intersections 5310A, 5310B, 5310C. In some embodiments of the invention, the potential crossing 531 0A
And the potential crossing 5310C forms a vertical crossing between the two ELR segments 5320 and the potential crossing 5310B forms a 45% crossing between the two ELR segments 5320, but as will be appreciated, the other A potential crossing point is possible. One or more barriers 4610 (two are shown in FIG. 53-A) are disposed between two ELR segments 5320 to form a Josephson junction 4600. As also shown, the plurality of ELR segments 5320 form a loop 4710 having at least one barrier 4610 disposed between two of the plurality of ELR segments 5320.

本発明のいくつかの実施例では、二つまたはそれ以上のELR QUIDsは、並列に互いに結
合されてもよい。本発明のいくつかの実施例では、二つまたはそれ以上のELR QUIDsは、
直列に結合されてもよい。本発明のいくつかの実施例では、二つまたはそれ以上のELR QU
IDsが直列に結合され、かつ、他のELR QUIDのうちの少なくとも一つとと並列に接続され
てもよい。本発明のいくつかの実施例では、ELR QUIDsのNM行列は、NM行列内の様々なフ
ィールドを検出、計測および/または、位置づけることができるセンサーマトリクスとし
て表面(平面など)に形成されていてもよい。本発明のいくつかの実施例では、ELR QUID
sのNM行列の格子は、NM行列の容積内の様々なフィールドを検出、計測、および/または、
位置づけることができるセンサ格子として形成されてもよい。理解されるように、ELRQUI
Dsの様々な他の構成が形成されてもよい。
In some embodiments of the invention, two or more ELR QUIDs may be coupled together in parallel. In some embodiments of the invention, two or more ELR QUIDs are:
They may be coupled in series. In some embodiments of the invention, two or more ELR QUs
IDs may be coupled in series and connected in parallel with at least one of the other ELR QUIDs. In some embodiments of the present invention, the NM matrix of ELR QUIDs may be formed on a surface (such as a plane) as a sensor matrix that can detect, measure and / or locate various fields within the NM matrix. Good. In some embodiments of the present invention, ELR QUID
s NM matrix grid detects, measures and / or detects various fields within the volume of the NM matrix
It may be formed as a sensor grid that can be positioned. As you can see, ELRQUI
Various other configurations of Ds may be formed.

この感度のために、ELR QUIDsは、材料のサセプタンスを測定するために、金属中の欠
陥を非破壊で評価するために、地球物理学的測量のために、磁気顕微鏡観察のために、生
物測定のために、使用することができる。本発明のいくつかの実施例に係るELR QUIDsに
よって利用される改善されたELR材料の特性は、測定される試料が低温より高くに維持し
なければならない医療分野、精神診断分野、他のアプリケーション分野におけるELR QUID
sの広範な使用を可能にする。
Because of this sensitivity, ELR QUIDs are biometric, for geophysical surveying, for magnetic microscopy, for nondestructive evaluation of defects in metals, for measuring material susceptance Can be used for. The properties of the improved ELR materials utilized by ELR QUIDs according to some embodiments of the present invention are such as medical, psychiatric, and other application areas where the sample being measured must be maintained above a low temperature. ELR QUID at
Allows extensive use of s.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むQUIDは、以下のように説明すること
ができる。
In some embodiments, a QUID comprising a modified ELR material can be described as follows.

改良された動作特性を有するELR材料と、ジョセフソン接合とを有するELRループを含む
ことを特徴とするELRQUID。
An ELRQUID comprising an ELR loop having an ELR material with improved operating characteristics and a Josephson junction.

150Kよりも高い臨界温度を有するELR材料と、バリア材料とを含むELRループを含むELR
QUIDであって、前記ELR材料と前記バリア材料が前記ELRループ内に少なくとも1つのジョ
セフソン接合することを特徴とするELR QUID。
ELR including an ELR loop including an ELR material having a critical temperature higher than 150K and a barrier material
An ELR QUID, wherein the ELR material and the barrier material are at least one Josephson junction in the ELR loop.

ELRループを形成するように配置され、150Kよりも高い臨界温度を有するELR材料から形
成された複数のELRセグメントと、前記複数のELRセグメントのうちの2つ間に配置され、
前記ELRループ中にジョセフソン接合を形成するためのバリアと、を有することを特徴と
するELR QUID。
A plurality of ELR segments formed from ELR material having a critical temperature higher than 150K, arranged to form an ELR loop, and disposed between two of the plurality of ELR segments;
An ELR QUID having a barrier for forming a Josephson junction in the ELR loop.

ELRループを含むELR QUIDであって、前記ELRループは、変更されたELR材料とジョセフ
ソン接合を含み、前記変更されたELR材料は、ELR材料の第1層と、前記第1層の前記ELR材
料に結合されている、変更する材料の第2層とを有し、前記変更されたELR材料は、前記EL
R材料単独の動作特性よりも改善された動作特性を有することを特徴とするELR QUID。
An ELR QUID comprising an ELR loop, wherein the ELR loop comprises a modified ELR material and a Josephson junction, the modified ELR material comprising: a first layer of ELR material; and the ELR of the first layer. A second layer of modifying material bonded to the material, wherein the modified ELR material comprises the EL
ELR QUID characterized by improved operating characteristics over that of R material alone.

ELR QUIDであって、150Kよりも高い臨界温度を有する変更されたELR材料とバリア材料
とを含むELRループを含み、前記ELR材料と前記バリア材料は、前記ELRループ内に少なく
とも1つのジョセフソン接合を形成し、前記変更されたELR材料は、ELR材料の第1層と、
前記第1層のELR材料に結合された変更する材料の第2層とを含むことを特徴とするELR QU
ID。
An ELR QUID comprising an ELR loop comprising a modified ELR material having a critical temperature higher than 150K and a barrier material, wherein the ELR material and the barrier material are at least one Josephson junction in the ELR loop The modified ELR material comprises a first layer of ELR material;
An ELR QU comprising: a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material
ID.

ELR QUIDであって、前記ELR QUIDは、ELRループを形成するように配置された複数のELR
セグメントを有し、前記ELRセグメントは、変更されたELR材料から形成され、前記変更さ
れたELR材料は、ELR材料の第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合された、変更する材
料の第2層とを含み、前記変更されたELR材料は、前記ELR材料単独の動作特性よりも改善
された動作特性を有する、ことを特徴とするELR QUID。
ELR QUID, wherein the ELR QUID is a plurality of ELRs arranged to form an ELR loop
The ELR segment is formed from a modified ELR material, the modified ELR material is coupled to the first layer of ELR material and the ELR material of the first layer to modify An ELR QUID, wherein the modified ELR material has improved operating characteristics over the operating characteristics of the ELR material alone.

非対称ELRQUIDであって、ELR材料とジョセフソン接合とを含むELRループ含み、前記ELR
材料が改善された動作特性を有し、前記ELRループは、第1脚と第2脚とを有し、前記第1脚
は前記第2脚よりも多くの電流を運ぶことを特徴とする非対称ELRQUID。
An asymmetric ELRQUID comprising an ELR loop comprising an ELR material and a Josephson junction, the ELR
The material has improved operating characteristics, the ELR loop has a first leg and a second leg, and the first leg carries more current than the second leg. ELRQUID.

変更されたELR材料と、ジョセフソン接合と、ELR QUIDに結合されたインダクタと、を
含む回路であって、前記インダクタを通って流れる交流電流は、前記ELR QUIDのELRルー
プ中に電流を誘導する、ことを特徴とする回路。
A circuit comprising a modified ELR material, a Josephson junction, and an inductor coupled to the ELR QUID, wherein an alternating current flowing through the inductor induces a current in the ELR loop of the ELR QUID A circuit characterized by that.

回路であって、前記回路は、変更されたELR材料と、ジョセフソン接合と、を含むELRル
ープとを備えるELR QUIDを含み、前記ELR QUIDは、前記ELRループに電流を誘導する少な
くとも1つのフィードと、前記フィードを通って前記ELR QUIDに前記電流を供給する電源
と、検出される電流を検出し、前記ELR QUID中に誘導された電流を誘導する入力コイルと
を、含むことを特徴とする回路。
A circuit comprising: an ELR QUID comprising an ELR loop including a modified ELR material; and a Josephson junction, wherein the ELR QUID includes at least one feed that induces a current in the ELR loop. And a power supply that supplies the current to the ELR QUID through the feed, and an input coil that detects the detected current and induces a current induced in the ELR QUID. circuit.

マグネトメータであって、前記マグネトメータは、変更されたELR材料、ジョセフソン
接合とを含むELRループと、インダクタと、前記インダクタに結合された検出ループとを
備えるELR QUIDを含み、前記検出ループを通って流れるフィールドは、前記インダクタに
電流を供給し、前記インダクタを通る前記電流は、前記ELR QUIDの前記ELRループ中に第2
電流を誘導することを特徴とする回路。
A magnetometer comprising: an ELR QUID comprising an ELR loop including a modified ELR material, a Josephson junction; an inductor; and a detection loop coupled to the inductor, the magnetometer comprising: The field flowing through provides current to the inductor, and the current through the inductor is second in the ELR loop of the ELR QUID.
A circuit characterized by inducing current.

ELR QUIDを含む勾配計であって、前記ELR QUIDは、変更されたELR材料及びジョセフソ
ン接合を有するELRループと、インダクタ及び前記インダクタに結合された第1ループと
、前記第1ループ及び前記インダクタに接続された第2ループとを有する検出回路と、を備
えており、前記第1ループは、実質的に前記第2ループと同じ大きさであり、前記第1ル
ープは、前記第2ループと平行であり、前記第1ループは、前記第2ループの同心軸に沿
って配置され、前記第1ループは、前記第2ループ方向と反対の方向に前記同心軸の周り
に巻かれており、前記第1ループと前記第2ループは、前記インダクタに電流を供給し、
前記電流は、前記第1ループを通って流れるフィールドと、前記第2ループを通って流れ
るフィールドとの間の差に相当し、前記インダクタを通る電流は、前記ELR QUIDの前記EL
Rループ中に第2電流を誘導することを特徴とする勾配計。
A gradiometer including an ELR QUID, wherein the ELR QUID includes an ELR loop having a modified ELR material and a Josephson junction, an inductor and a first loop coupled to the inductor, the first loop and the inductor A detection circuit having a second loop connected to the first loop, wherein the first loop is substantially the same size as the second loop, and the first loop is Parallel, the first loop is disposed along a concentric axis of the second loop, and the first loop is wound around the concentric axis in a direction opposite to the second loop direction; The first loop and the second loop supply current to the inductor;
The current corresponds to a difference between a field flowing through the first loop and a field flowing through the second loop, and the current through the inductor is the ELR of the ELR QUID
A gradiometer characterized by inducing a second current in the R loop.

ELR QUIDを含む勾配計であって、前記ELR QUIDは、変更されたELR材料およびジョセフ
ソン接合を有するELRループを備えるELR QUIDと、インダクタ、前記インダクタに結合さ
れた第1ループ、前記第1ループに結合された第2ループ、前記第2ループに結合された
第3ループ、前記第3ループおよび前記インダクタに結合された第4ループ、を含む検出
回路と、を含み、前記第1ループ、前記第2ループ、前記第3ループ及び前記第4ループ
は、実質的に同じ大きさであり、前記第1ループ、前記第2ループ、前記第3ループ及び
前記第4ループは、実質的に互いに平行であり、前記第1ループ、前記第2ループ、前記
第3ループ及び前記第4ループは、同心軸を共有し、前記第1ループは、前記第2ループ
の方向と反対方向に、前記同心軸の周りに巻かれており、前記第3ループは、前記第4ル
ープの方向と反対方向に、前記同心軸の周りに巻かれており、前記第1ループ、前記第2
ループ、前記第3ループ及び前記第4ループは、前記インダクタに電流を供給し、前記電
流は、第1差分と第2差分との間の差分に対応し、前記第1差分は、前記第1ループを通って
流れるフィールドと、前記第2ループを通って流れるフィールドとの間の差に相当し、前
記第2差分は、前記第3ループを通って流れるフィールドと、前記第4ループを通って流
れるフィールドとの間の差に相当し、前記インダクタを通る電流は、前記ELR QUIDの前記
ELRループ中に第2電流を誘導することを特徴とする勾配計。
A gradiometer including an ELR QUID, wherein the ELR QUID includes an ELR QUID comprising an ELR loop having a modified ELR material and a Josephson junction, an inductor, a first loop coupled to the inductor, and the first loop A detection circuit including a second loop coupled to the second loop, a third loop coupled to the second loop, a fourth loop coupled to the third loop and the inductor, and the first loop, The second loop, the third loop, and the fourth loop are substantially the same size, and the first loop, the second loop, the third loop, and the fourth loop are substantially parallel to each other. The first loop, the second loop, the third loop, and the fourth loop share a concentric axis, and the first loop is in a direction opposite to the direction of the second loop. Wrapped around Ri, the third loop in a direction opposite to the direction of the fourth loop is wound around the common axis, the first loop, the second
The loop, the third loop, and the fourth loop supply current to the inductor, the current corresponds to a difference between a first difference and a second difference, and the first difference is the first difference This corresponds to the difference between the field flowing through the loop and the field flowing through the second loop, the second difference being the field flowing through the third loop and the fourth loop. Corresponding to the difference between the flowing field and the current through the inductor is the ELR QUID
A gradiometer characterized by inducing a second current in the ELR loop.

互いに直列に結合された複数のELR QUIDsを含む回路であって、前記複数のELR QUIDsの
それぞれは、変更されたELR材料とジョセフソン接合とを含むELRループを含むことを特徴
とする回路。
A circuit comprising a plurality of ELR QUIDs coupled in series with each other, wherein each of the plurality of ELR QUIDs comprises an ELR loop comprising a modified ELR material and a Josephson junction.

互いに並列に結合された複数のELR QUIDsを含む回路であって、前記複数のELR QUIDsの
それぞれは、変更されたELR材料とジョセフソン接合とを含むELRループを含むことを特徴
とする回路。
A circuit including a plurality of ELR QUIDs coupled in parallel to each other, wherein each of the plurality of ELR QUIDs includes an ELR loop including a modified ELR material and a Josephson junction.

互いに並列に結合されたELR QUIDを複数個だけ直列に並べたELR QUIDsアレイを含む回
路であって、前記ELR QUIDsアレイのそれぞれは、互いに直列に結合された複数のELR QUI
Dsを含み、前記複数のELR QUIDsは、変更されたELR材料とジョセフソン接合とを含むELR
ループを含むことを特徴とする回路。
A circuit including an ELR QUIDs array in which a plurality of ELR QUIDs coupled in parallel to each other are arranged in series, each of the ELR QUIDs arrays comprising a plurality of ELR QUIs coupled in series to each other
The plurality of ELR QUIDs includes a modified ELR material and a Josephson junction.
A circuit characterized by including a loop.

互いに直列に結合されたELR QUIDを複数個だけ並列に並べたELR QUIDsアレイを含む回
路であって、前記ELR QUIDsアレイのそれぞれは、互いに並列に結合された複数のELR QUI
Dsを含み、前記複数のELR QUIDsは、変更されたELR材料とジョセフソン接合とを含むELR
ループを含むことを特徴とする回路。
A circuit including an ELR QUIDs array in which only a plurality of ELR QUIDs coupled in series are arranged in parallel, each of the ELR QUIDs arrays comprising a plurality of ELR QUIs coupled in parallel to each other
The plurality of ELR QUIDs includes a modified ELR material and a Josephson junction.
A circuit characterized by including a loop.

N行M列のELR QUIDsからなるELR QUIDマトリックスを含む回路であって、各ELR QUID、
変更されたELR材料と、ジョセフソン接合とを含むELRループを含むことを特徴とする回路
A circuit comprising an ELR QUID matrix consisting of N rows and M columns of ELR QUIDs, each ELR QUID,
Circuit comprising an ELR loop including a modified ELR material and a Josephson junction

ある容積内に配置されたELR QUID格子を含む回路であって、前記ELR QUIDは、各マトリ
ックス中に間隔をあけて配置された、ELR QUIDsの N行M列からなるLマトリックスからな
り、前記ELR QUIDのそれぞれは、変更されたELR 材料とジョセフソン接合とを含み、前記
変更されたELR材料は、ELR材料の第1層と、前記第1層の前記ELR材料に接続された、変更
する材料の第2層とを含み、前記変更されたELR材料は、前記ELR材料単独の動作特性より
も改善された動作特性を有することを特徴とする回路。
A circuit comprising an ELR QUID grid arranged in a volume, wherein the ELR QUID consists of an L matrix consisting of N rows and M columns of ELR QUIDs spaced apart in each matrix, the ELR Each of the QUIDs includes a modified ELR material and a Josephson junction, the modified ELR material being connected to the first layer of ELR material and the ELR material of the first layer. And wherein the modified ELR material has operational characteristics that are improved over the operational characteristics of the ELR material alone.

第4章 ELR材料で形成された医療機器
本章の説明は、図1〜図36と図37-A〜図59-Aを参照する。従って、本章に含まれるすべ
ての参照番号は、これらの図に記載の構成要素を参照する。
Chapter 4 Medical Devices Made of ELR Material For the description of this chapter, refer to FIGS. 1 to 36 and FIGS. 37-A to 59-A. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components described in these figures.

ELR QUIDsは、その感度のために、材料のサセプタンスを測定するために、金属中の欠
陥非破壊で評価するために、地球物理学的測量のために、磁気顕微鏡観察のために、生物
測定のために、使用することができる。本発明のいくつかの実施例に係るELR QUIDsによ
って利用される、改善されたELR材料の特性は、測定される試料が低温より高くに維持し
なければならない医療分野、精神診断分野、他のアプリケーション分野におけるELR QUID
sの広範な使用を可能にする。
ELR QUIDs are used for biometric measurements, for geophysical surveys, for geophysical surveys, for nondestructive evaluation in metals, for measuring the susceptance of materials, for their sensitivity. Can be used for. The improved ELR material properties utilized by ELR QUIDs according to some embodiments of the present invention are such as medical, psychiatric, and other applications where the sample being measured must be kept above low temperatures. ELR QUID in the field
Allows extensive use of s.

図54-Aは、本発明の様々な実施例に係る例示のMRIシステム5410を示す。本発明のいく
つかの実施例では、MRIシステム5410は、入力デバイス5413、コントロールパネル5414、
表示画面5416を制限なしに含むことができるオペレータコンソール5412から制御すること
ができる。本発明のいくつかの実施例では、入力デバイス5413は、マウス、ジョイスティ
ック、キーボード、トラックボール、タッチ活性化スクリーン、光ワンド、音声制御、ま
たは類似のまたは同等の入力デバイスを制限無しに含むことができるし、インタラクティ
ブな幾何学的処方のために使用することができる。
FIG. 54-A illustrates an exemplary MRI system 5410 according to various embodiments of the present invention. In some embodiments of the present invention, the MRI system 5410 includes an input device 5413, a control panel 5414,
A display screen 5416 can be controlled from an operator console 5412 that can include without limitation. In some embodiments of the present invention, input device 5413 may include, without limitation, a mouse, joystick, keyboard, trackball, touch activated screen, light wand, voice control, or similar or equivalent input device. Can be used for interactive geometric prescription.

本発明のいくつかの実施例では、オペレータコンソール5412は、リンク5418を介してオ
ペレータが表示画面5416上の画像の生成および表示を制御することを可能にする、別のコ
ンピュータ・システム5420との通信する。本発明のいくつかの実施例では、コンピュータ
システム5420は、バックプレーン5420Aを介して互いに通信する多くのモジュールを含ん
でいる。これらのモジュールは、限定なしに、画像データアレイを記憶するためのフレー
ムバッファとして当技術分野で知られている、画像プロセッサ・モジュール5422、CPUモ
ジュール5424、メモリモジュール5426を含むことができる。本発明のいくつかの実施例で
は、コンピュータシステム5420は、ディスク記憶装置5428と画像データやプログラムを記
憶するためのテープドライブ5430に連結されている。
In some embodiments of the present invention, operator console 5412 communicates with another computer system 5420 that allows the operator to control the generation and display of images on display screen 5416 via link 5418. To do. In some embodiments of the invention, computer system 5420 includes a number of modules that communicate with each other via backplane 5420A. These modules may include, without limitation, an image processor module 5422, a CPU module 5424, and a memory module 5426, known in the art as a frame buffer for storing an image data array. In some embodiments of the present invention, the computer system 5420 is coupled to a disk storage 5428 and a tape drive 5430 for storing image data and programs.

本発明のいくつかの実施例では、コンピュータシステム5420は、高速シリアルリンク54
34を通して別のシステム制御5432と通信する。本発明のいくつかの実施例では、システム
制御5432は、バックプレーン5432aによって互いに接続されている一組のモジュールを含
む。これらのモジュールは、シリアルリンク5440を介してオペレータ・コンソール5412に
接続し、システムコントロール5432はオペレータから実行すべきスキャンシーケンスを指
示するコマンドを受け取ることができる、CPUモジュール5436Aとパルス発生器モジュール
5438Aを限定なしに含むことができる。本発明のいくつかの実施例では、パルス発生器モ
ジュール5438は、所望の走査シーケンスを実行するために、システムコンポーネントを操
作し、生成されるRFパルスのタイミング、強度及び形状を示すデータと、データ取得ウィ
ンドウのタイミング及び長さを生成する。パルス発生器モジュール5438は、スキャン中に
生成される勾配パルスのタイミング及び形状を指示する傾斜増幅器5442のセットに接続さ
れている。本発明のいくつかの実施例では、パルス発生器モジュール5438もまた、患者に
取り付けられた電極からのECG信号等、患者に接続されたいくつかの異なるセンサからの
信号を受信し、生理的取得コントローラ5444から患者データを受信することができる。本
発明のいくつかの実施例では、パルス発生器モジュール5438は、患者及び磁石システムの
状態に関連する各種センサから信号を受信するスキャンルームインタフェース回路5446に
接続されている。本発明のいくつかの実施例では、患者位置決めシステム5448は、スキャ
ンルームインタフェース回路5446を介して、スキャンのために患者を所望の位置に移動さ
せるコマンドを受信することができる。本発明のいくつかの実施例では、患者位置決めシ
ステム5448は、データを収集の間に、患者が連続的又は段階的に移されるように、患者の
位置を制御してもよい。
In some embodiments of the present invention, computer system 5420 includes high-speed serial link 54.
Communicate with another system control 5432 through 34. In some embodiments of the present invention, the system control 5432 includes a set of modules connected to each other by a backplane 5432a. These modules connect to the operator console 5412 via the serial link 5440, and the system control 5432 can receive commands from the operator that indicate the scan sequence to be executed, the CPU module 5436A and the pulse generator module
5438A can be included without limitation. In some embodiments of the present invention, the pulse generator module 5438 manipulates system components to perform a desired scan sequence and data indicating the timing, intensity and shape of the generated RF pulses, and data Generate the timing and length of the acquisition window. The pulse generator module 5438 is connected to a set of gradient amplifiers 5442 that indicate the timing and shape of the gradient pulses generated during the scan. In some embodiments of the invention, the pulse generator module 5438 also receives signals from several different sensors connected to the patient, such as ECG signals from electrodes attached to the patient, for physiological acquisition. Patient data can be received from controller 5444. In some embodiments of the present invention, the pulse generator module 5438 is connected to a scan room interface circuit 5446 that receives signals from various sensors related to the condition of the patient and the magnet system. In some embodiments of the present invention, the patient positioning system 5448 can receive commands via the scan room interface circuit 5446 to move the patient to a desired position for scanning. In some embodiments of the present invention, the patient positioning system 5448 may control the position of the patient so that the patient is moved continuously or stepwise during data collection.

本発明のいくつかの実施例では、パルス発生器モジュール5438によって生成された勾配
波形は、GX、GY、及びGzアンプを有する勾配増幅器5442に印加される。各傾斜増幅器5442
は、空間的に取得された信号を符号化するために使用される磁場傾斜を生成するために、
一般的に指定された傾斜コイルアセンブリ5450内の物理的に対応する傾斜コイルを励起さ
せる。本発明のいくつかの実施例では、傾斜コイルアセンブリ5450は、偏光磁石5454及び
全身RFコイル5456を備える磁石アセンブリ5452の一部を形成するかもしれない。本発明の
実施例では、コントロールシステム5432中の送受信モジュール5458は、送信/受信スイッ
チ5462によって全身RFコイル5456に結合されているRFアンプ5460により増幅されたパルス
を生成する。患者内の励起された原子核によって放出された得られる信号は、同一の全身
RFコイル5456によって検出され、送信/受信スイッチ5462を介してプリアンプ5464に結合
されてもよい。増幅されたMR信号は、復調され、フィルタ処理され、送受信器モジュール
5458の受信部でディジタル化される。送信/受信スイッチ5462は、送信モード時に、RF増
幅器5460を全身RFコイル5456に電気的に接続するためにおよび受信モード時に、プリアン
プ5464を全身RFコイル5456に0を電気的に接続するために、パルス発生器モジュール5438
からの信号によって制御される。本発明のいくつかの実施例では、送信/受信スイッチ546
2はまた、送信モードまたは受信モードのいずれかで使用できるようにするために、RFコ
イル(例えば、表面コイル)を分離することを可能にしてもよい。
In some embodiments of the present invention, the gradient waveform generated by the pulse generator module 5438 is applied to a gradient amplifier 5442 having G X , G Y , and G z amplifiers. Each gradient amplifier 5442
To generate a magnetic field gradient used to encode the spatially acquired signal,
Exciting the physically corresponding gradient coil in the generally specified gradient coil assembly 5450. In some embodiments of the invention, the gradient coil assembly 5450 may form part of a magnet assembly 5542 that includes a polarizing magnet 5454 and a whole-body RF coil 5456. In an embodiment of the present invention, the transmit / receive module 5458 in the control system 5432 generates pulses amplified by an RF amplifier 5460 that is coupled to the whole-body RF coil 5456 by a transmit / receive switch 5462. The resulting signal emitted by the excited nuclei in the patient is the same whole body
It may be detected by RF coil 5456 and coupled to preamplifier 5464 via transmit / receive switch 5462. The amplified MR signal is demodulated, filtered, and the transceiver module
Digitized by 5458 receiver. The transmit / receive switch 5462 is used to electrically connect the RF amplifier 5460 to the whole body RF coil 5456 during the transmission mode and to electrically connect the preamplifier 5464 to 0 to the whole body RF coil 5456 during the reception mode. Pulse generator module 5438
Controlled by a signal from In some embodiments of the present invention, transmit / receive switch 546
2 may also allow separation of RF coils (eg, surface coils) to allow use in either transmit mode or receive mode.

全身RFコイル5456によって撮像されたMR信号は、送受信器モジュール5458によってディ
ジタル化され、システム制御部5432中のメモリモジュール5466に転送される。スキャンは
、未処理のk空間データのアレイがメモリモジュール5466に取得されたときに完了する。
この未処理のk空間データは、再構成すべき画像ごとに別々のk空間データアレイ中に再配
置され、再配置された各々は、アレイプロセッサ5468に入力されて、データのフーリエ変
換を行い、画像データのアレイに入れる。この画像データは、シリアルリンク5434を介し
てコンピュータシステム5420へ搬送され、ディスクストレージ5428Aなどのメモリ中に記
憶される。オペレータコンソール5412から受け取ったコマンドに応答して、この画像デー
タは、テープドライブ5430などの長期記憶装置にアーカイブしてもよいし、さらに、画像
プロセッサ54によって処理されて、オペレータ・コンソール5412に搬送され、ディスプレ
イ5416を介して提示されてもよい。
The MR signal imaged by the whole body RF coil 5456 is digitized by the transceiver module 5458 and transferred to the memory module 5466 in the system control unit 5432. The scan is completed when an array of raw k-space data is acquired in the memory module 5466.
This raw k-space data is rearranged in a separate k-space data array for each image to be reconstructed, and each rearranged is input to the array processor 5468 to perform a Fourier transform of the data, Put in an array of image data. This image data is conveyed to the computer system 5420 via the serial link 5434 and stored in a memory such as the disk storage 5428A. In response to commands received from the operator console 5412, this image data may be archived to a long-term storage device, such as a tape drive 5430, and further processed by the image processor 54 and conveyed to the operator console 5412. May be presented via display 5416.

本発明の様々な実施例は、MRIシステム5410、または磁気共鳴画像を得るための類似の
または同等のシステムと共に使用するのに適した方法およびシステムを含む。
Various embodiments of the present invention include methods and systems suitable for use with the MRI system 5410, or similar or equivalent systems for obtaining magnetic resonance images.

図55A-Aは、本発明の様々な実施例に係る変更されたELR材料、開口されたELR材料、お
よび/または新しいELR材料を含む種々のELR材料を使う例示的なMRI磁石5500A、5500Bを示
している。磁石5500A、5500Bは、磁場B0を発生する。MRI処理の間に、磁場B0は、被験者
の体内組織内に分散している被験者(例えば、人体など)の特定の原子が整列させる。い
くつかの実施例では、被験者は、被験者が磁石5500を通って配置されるように(例えば、
"閉じた"MRIアプリケーション)、磁場B0に対して実質的に平行な経路に沿って配置する
ことができる。いくつかの実施例では、被験者は、被験者が磁石5500の間に配置されるよ
うに(例えば、"開いた"MRIアプリケーション)、磁場B0に対して実質的に垂直な経路に
沿って配置されることができる。
FIGS. 55A-A illustrate exemplary MRI magnets 5500A, 5500B using various ELR materials, including modified ELR materials, apertured ELR materials, and / or new ELR materials, according to various embodiments of the invention. Show. Magnets 5500A, 5500B generates a magnetic field B 0. During the MRI process, the magnetic field B 0 aligns certain atoms of the subject (eg, the human body) that are dispersed within the body tissue of the subject. In some embodiments, the subject may have the subject placed through magnet 5500 (e.g.,
“Closed” MRI applications), can be placed along a path substantially parallel to the magnetic field B 0 . In some embodiments, the subject is placed along a path that is substantially perpendicular to the magnetic field B 0 such that the subject is placed between the magnets 5500 (eg, an “open” MRI application). Can.

図55A-A、図55B-Aおよび図55C-Aには、一対のMRI磁石5500が示されているが、理解され
るように、任意の数の磁石を使用することができる。また、図の5500には、トロイダル形
状としてのMRI磁石5500が記載されているが、理解されるように、他の構成を使用しても
よい。
55A-A, 55B-A and 55C-A show a pair of MRI magnets 5500, it will be appreciated that any number of magnets can be used. Also, although 5500 in the figure describes an MRI magnet 5500 as a toroidal shape, other configurations may be used as will be appreciated.

図55B-Aは、本発明の様々な実施例に係るMRI磁石5500A、5500Bの断面とそれらが発生す
る磁場B0を示している。
FIGS. 55B-A show cross sections of MRI magnets 5500A, 5500B and magnetic fields B 0 they generate according to various embodiments of the present invention.

図55C-Aは、本発明の様々な実施例に係る磁石5500Aの一部分の断面を示す。本発明のい
くつかの実施例では、磁石5500Aは、ハウジング5520、ELR材料5510、電源(図55C-Aに図
示せず)に連結されたスイッチ5530を含むことができるが、これに限定されるものではな
い。
FIGS. 55C-A show a cross section of a portion of a magnet 5500A according to various embodiments of the present invention. In some embodiments of the present invention, the magnet 5500A can include, but is not limited to, a switch 5530 coupled to a housing 5520, ELR material 5510, and a power source (not shown in FIG. 55C-A). It is not a thing.

本発明のいくつかの実施例では、ELR材料の巻線5510は、ハウジング5520の周りに作ら
れる。本発明のいくつかの実施例では、ハウジング5520は、ELR材料5510の巻線を含む空
洞を含んでもよい。本発明のいくつかの実施例では、ハウジング5520は、ELR材料5510の
巻線を含むハウスかあるいは他のものである。
In some embodiments of the invention, a winding 5510 of ELR material is made around the housing 5520. In some embodiments of the present invention, the housing 5520 may include a cavity that includes a winding of ELR material 5510. In some embodiments of the present invention, the housing 5520 is a house or other that includes windings of ELR material 5510.

本発明のいくつかの実施例では、スイッチ5530は、ELR材料5510に電流を供給する電源
に連結され、それによって、磁場B0を生成することができる。本発明のいくつかの実施例
では、ELR材料5510は、テープまたはワイヤとして構成することができる。いくつかの実
施例では、ELR材料は、ナノワイヤのセグメント4110のような複数のナノワイヤセグメン
トとして構成することができる。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料5510は、ナノ
ワイヤコイル4200、4300、および/または4400のようなナノワイヤコイルとして構成され
てもよいが、これらに限定されるものではない。本発明のいくつかの実施例では、ELR材
料5510は、本発明の様々な実施例に係る変更されたELR材1060、開口されたELR材料、およ
び/または他の新しいELR材料を含むことができる。
In some embodiments of the present invention, the switch 5530 is connected to a power source for supplying a current to the ELR material 5510, thereby it is possible to generate a magnetic field B 0. In some embodiments of the present invention, the ELR material 5510 can be configured as a tape or wire. In some embodiments, the ELR material may be configured as a plurality of nanowire segments, such as nanowire segment 4110. In some embodiments of the invention, the ELR material 5510 may be configured as a nanowire coil, such as but not limited to nanowire coils 4200, 4300, and / or 4400. In some embodiments of the present invention, ELR material 5510 may include modified ELR material 1060, apertured ELR material, and / or other new ELR materials according to various embodiments of the present invention. .

本発明のいくつかの実施例では、磁石5500は、極低温より高い温度で動作するように改
良された動作特性で動作する。本発明のいくつかの実施例では、磁石5500は、150Kよりも
高い温度で動作するように改良された動作特性が動作する。いくつかの実施例では、磁石
5500は、磁場B0を生成してもよい。極低温に冷却せずに、少なくとも1.0T、1.5T、3.0T、
4.5T、または6.0Tより大きいの磁束密度を有する。
In some embodiments of the present invention, magnet 5500 operates with improved operating characteristics to operate at temperatures above cryogenic temperatures. In some embodiments of the present invention, the magnet 5500 operates with improved operating characteristics to operate at temperatures above 150K. In some embodiments, a magnet
5500 may generate a magnetic field B 0. Without cooling to cryogenic temperature, at least 1.0T, 1.5T, 3.0T,
Has a magnetic flux density greater than 4.5T, or 6.0T.

図56-Aは、本発明の様々な実施例によれば、MRI磁石アセンブリ5000の断面図を示す。M
RI磁石アセンブリ5000は、図50-Aに、トロイダルボア型磁石アセンブリとして示されてい
るが、理解されるように、螺旋、楕円形、または他の形状のような他の構成も、使用する
ことができる。例えば、ELR材料と磁石を用いてオープンまたはポータブルMRI構成が使用
されてもよい。
56-A shows a cross-sectional view of an MRI magnet assembly 5000, according to various embodiments of the present invention. M
The RI magnet assembly 5000 is shown in FIG. 50-A as a toroidal bore magnet assembly, but as will be appreciated, other configurations such as spirals, ellipses, or other shapes may be used. Can do. For example, an open or portable MRI configuration using ELR material and magnets may be used.

本発明の様々な実施例によれば、MRI磁石アセンブリ5600は、ELR材5610、ハウジング56
20、絶縁膜5630、空洞5640、コールドヘッド5650、および開口5660Aを含むことができる
が、これらに限定されるわけではない。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料5610Aは
、本発明の様々な実施例に係る変更されたELR材料1060、開口されたELR材料、および/ま
たは、新たなELR材料を含むかもしれない。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料5610
は、テープまたはワイヤとして構成することができる。本発明のいくつかの実施例では、
ELR材料5610は、複数のナノワイヤセグメント4110などのナノワイヤとして構成すること
ができる。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料5610は、ナノワイヤコイル4200、430
0、および/または4400のようなナノワイヤコイルとして構成することができる。
In accordance with various embodiments of the present invention, the MRI magnet assembly 5600 comprises an ELR material 5610, a housing 56.
20, an insulating film 5630, a cavity 5640, a cold head 5650, and an opening 5660A, but are not limited thereto. In some embodiments of the present invention, ELR material 5610A may include modified ELR material 1060, apertured ELR material, and / or new ELR material according to various embodiments of the present invention. . In some embodiments of the present invention, ELR material 5610
Can be configured as tape or wire. In some embodiments of the invention,
The ELR material 5610 can be configured as a nanowire, such as a plurality of nanowire segments 4110. In some embodiments of the present invention, the ELR material 5610 is a nanowire coil 4200, 430.
It can be configured as a nanowire coil such as 0, and / or 4400.

本発明のいくつかの実施例では、ELR材料5610は、ハウジング5620のキャビティ(空洞
)5640内に配置される。本発明のいくつかの実施例では、キャビティ5640は、磁石5610が
冷却液中に浸漬されるように、冷却剤で充填されている。本発明のいくつかの実施例では
、冷却剤は、極低温冷却剤または非極低温冷却剤を含んでもよい。これらの実施例では、
コールドヘッド5650は、理解されるように、冷却剤を維持するための構造を含む。本発明
のいくつかの実施例では、キャビティ5640は、ガス(例えば、周囲空気又は他のガス)又
は液体(例えば、水、二酸化炭素、アンモニア、フロン(TM)、水-グリコール混合物、
水−ベタイン混合物、又は他の液体)又は他の冷却剤のような冷却剤によって充填されて
もよい。
In some embodiments of the present invention, ELR material 5610 is disposed within a cavity 5640 of housing 5620. In some embodiments of the present invention, the cavity 5640 is filled with a coolant so that the magnet 5610 is immersed in the coolant. In some embodiments of the present invention, the coolant may include a cryogenic coolant or a non-cryogenic coolant. In these examples,
Cold head 5650 includes a structure for maintaining a coolant, as will be appreciated. In some embodiments of the present invention, the cavity 5640 may be a gas (eg, ambient air or other gas) or a liquid (eg, water, carbon dioxide, ammonia, flon (TM), water-glycol mixture,
It may be filled with a coolant such as a water-betaine mixture or other liquid) or other coolant.

本発明のいくつかの実施例では(図56-Aに示さない)、磁石5610は、固体材料内または
上に配置することができる。
In some embodiments of the present invention (not shown in FIG. 56-A), the magnet 5610 can be disposed in or on a solid material.

本発明の様々な実施例によれば、ELR材料5610は、極低温よりも高い温度で動作するよ
うな、改良された動作特性で動作する。本発明のいくつかの実施例では、ELR材料5610は
、150K以上の温度動作するような、改良された動作特性で動作する。したがって、MRI磁
石アセンブリ5100は、極低温冷却剤なしに、極低温冷却剤(例えば、液体ヘリウム、液体
窒素、または他の極低温冷却剤)を使用して動作する従来の超伝導磁石の磁場と実質的に
同等またはそれよりも優れている磁場B0を生成する可能性がある。本発明のいくつかの実
施例では、MRI磁石アセンブリ5100は、液体ヘリウムまたは液体窒素などの極低温冷却剤
を使用して動作する従来の超電導磁石と実質的に匹敵する磁場B0を発生する。
According to various embodiments of the present invention, ELR material 5610 operates with improved operating characteristics such that it operates at temperatures higher than cryogenic temperatures. In some embodiments of the present invention, ELR material 5610 operates with improved operating characteristics such as operating at temperatures above 150K. Thus, the MRI magnet assembly 5100 can be used with a conventional superconducting magnet magnetic field that operates using a cryogenic coolant (eg, liquid helium, liquid nitrogen, or other cryogenic coolant) without a cryogenic coolant. It is possible to generate a magnetic field B 0 that is substantially equal or better. In some embodiments of the present invention, the MRI magnet assembly 5100 generates a magnetic field B 0 that is substantially comparable to conventional superconducting magnets that operate using cryogenic coolants such as liquid helium or liquid nitrogen.

図57-Aは、本発明の様々な実施例に係る例示のMRI回路5700を示すブロック図である。
本発明のいくつかの実施例によると、MRI回路5700は、変換器4500、フィルタ5702、アナ
ログ-デジタル変換器(ADC)5704、デジタルアップ変換器(DUC)5706、フィルタ5708、
プロセッサ/検出器5710、フィルタ5712、デジタル・ダウン・変換器(DDC)5714、デジタ
ルイコライザ5716、デジタル-アナログ変換器(DAC)5718、高出力増幅器(HPA)5720を
含んでもよいが、これらに限定さるわけではない。
FIG. 57-A is a block diagram illustrating an exemplary MRI circuit 5700 according to various embodiments of the present invention.
According to some embodiments of the present invention, the MRI circuit 5700 includes a converter 4500, a filter 5702, an analog to digital converter (ADC) 5704, a digital up converter (DUC) 5706, a filter 5708,
May include but is not limited to: processor / detector 5710, filter 5712, digital down converter (DDC) 5714, digital equalizer 5716, digital to analog converter (DAC) 5718, high power amplifier (HPA) 5720 It does n’t mean that.

本発明のいくつかの実施例では、理解されるようにように、フィルタ5702、5708、ADC
5704及びデジタルアップ変換器5706は、レシーバ回路として構成することができる。同様
に、本発明のいくつかの実施例では、フィルタ5712、デジタルダウン変換器5714、デジタ
ルイコライザ5716、DAC 5718、HPA 5720は、送信回路として構成することができる。本発
明のいくつかの実施例では、理解されるように、前述の受信回路と送信回路は、送受信器
回路として構成することができる。
In some embodiments of the present invention, as will be appreciated, filters 5702, 5708, ADCs, as will be appreciated.
The 5704 and the digital up converter 5706 can be configured as a receiver circuit. Similarly, in some embodiments of the present invention, the filter 5712, the digital down converter 5714, the digital equalizer 5716, the DAC 5718, and the HPA 5720 can be configured as a transmission circuit. In some embodiments of the present invention, as will be appreciated, the aforementioned receiver and transmitter circuits may be configured as transceiver circuits.

本発明のいくつかの実施例では、1つまたは複数のコンポーネント、または、受信回路
、送信回路、又は送受信器回路の1つまたはそれ以上のコンポーネントの1つまたはそれ以
上のエレメント(例えば、相互接続など)は、変更されたELR材料1060、開口されたELR材
料、および/または新しいELR材料などの改良されたELR材料を含む(すなわち、改良され
たELR材料から構成される)ことができる。本発明のいくつかの実施例では、改良されたE
LR材料は、ELRナノワイヤとして構成することができ、複数のナノワイヤセグメント4110
を含むことができる。本発明のいくつかの実施例では、ADC 5704は、1つまたはそれ以上
のELR QUIDs(例えば、ELR QUID4700、ELR QUID4800、ELR QUID4900)を使用するELR QUI
D検出器等の低ノイズで高感度なデジタイザフロントエンドを含むことができる。いくつ
かの実施例では、MRIでQUID検出器を使用すると、RF検出の分解能が増加する。いくつか
の実施例では、高Q ELRフィルタを使用すると、挿入損失と帯域幅が減少し、SNRが向上す
る。いくつかの実施例では、ELR QUID検出器は、低ノイズ増幅器を必要としないほど十分
な感度を備える。
In some embodiments of the present invention, one or more components or one or more elements of one or more components of a receiving circuit, transmitting circuit, or transceiver circuit (eg, interconnects) Etc.) can include improved ELR materials (ie, composed of improved ELR materials), such as modified ELR materials 1060, apertured ELR materials, and / or new ELR materials. In some embodiments of the invention, an improved E
LR material can be configured as ELR nanowires, and multiple nanowire segments 4110
Can be included. In some embodiments of the present invention, the ADC 5704 may use an ELR QUI that uses one or more ELR QUIDs (eg, ELR QUID4700, ELR QUID4800, ELR QUID4900).
A low noise and high sensitivity digitizer front end such as a D detector can be included. In some embodiments, the use of a QUID detector with MRI increases the resolution of RF detection. In some embodiments, the use of a high Q ELR filter reduces insertion loss and bandwidth and improves SNR. In some embodiments, the ELR QUID detector is sufficiently sensitive not to require a low noise amplifier.

本発明のいくつかの実施例では、プロセッサ5710は、変換器4500によって誘起された電
圧を受信するように構成されてもよい。プロセッサ5710は、ELR状態で動作する受信回路
および/または送信回路の様々なコンポーネント(コンポーネントは、改良されたELR材料
で形成されてもよい)に基づいて情報を処理するように構成されてもよい。このことは、
信号処理速度を向上させ、それにより、スキャン時間を短縮させることができる。本発明
のいくつかの実施例では、プロセッサ5710は、RFパルスを生成するために、変換器4500に
供給される電圧を制御するように構成されてもよい。
In some embodiments of the present invention, processor 5710 may be configured to receive a voltage induced by converter 4500. The processor 5710 may be configured to process information based on various components of the receive and / or transmit circuits that operate in the ELR state (the components may be formed of improved ELR material). . This means
The signal processing speed can be improved, thereby shortening the scan time. In some embodiments of the invention, the processor 5710 may be configured to control the voltage supplied to the converter 4500 to generate RF pulses.

図58-Aは、本発明の様々な実施例に係るMRI装置5800の断面図を示している。本発明の
いくつかの実施例によると、MRI装置5800は、ハウジング5802、磁石5810、傾斜磁場コイ
ル5820、RFコイル5830、磁石ボア5860、回路5870、RFコイル制御部5875、傾斜コイルコン
トローラ5880、およびコンピュータデバイス5890を含むが、これらに限定されるものでは
ない。本発明のいくつかの実施例では、回路5870は、図57-Aに示される1つまたはそれ以
上のコンポーネント、および/又は、1つまたはそれ以上の回路5700のエレメントを含むこ
とができる。本発明のいくつかの実施例では、コンピュータデバイス5890は、RFコイル制
御部5875、傾斜コイル制御部5880Aおよび回路5870に結合することができる。コンピュー
タデバイス5890は、RFコイル制御部5875と傾斜コイル制御部5880を介して、傾斜磁場コイ
ル5820および/またはRFコイル5830によって放出された電磁場を制御することができる。
本発明のいくつかの実施例では、コンピュータデバイス5890は、コントロール回路5870を
制御する。
FIG. 58-A shows a cross-sectional view of an MRI apparatus 5800 according to various embodiments of the present invention. According to some embodiments of the present invention, the MRI apparatus 5800 includes a housing 5802, a magnet 5810, a gradient coil 5820, an RF coil 5830, a magnet bore 5860, a circuit 5870, an RF coil controller 5875, a gradient coil controller 5880, and Including but not limited to computer device 5890. In some embodiments of the present invention, circuit 5870 may include one or more components shown in FIG. 57-A and / or one or more elements of circuit 5700. In some embodiments of the present invention, the computing device 5890 may be coupled to the RF coil controller 5875, the gradient coil controller 5880A, and the circuit 5870. The computer device 5890 can control the electromagnetic field emitted by the gradient coil 5820 and / or the RF coil 5830 via the RF coil controller 5875 and the gradient coil controller 5880.
In some embodiments of the present invention, computing device 5890 controls control circuit 5870.

本発明のいくつかの実施例では、MRI装置5800の様々なコンポーネントは、本明細書に
記載の改良されたELR材料を使用することができる。例えば、磁石5810、傾斜磁場コイル5
820、RFコイル5830、および/または回路5870は、本明細書に開示された、改良されたELR
材料を用いることができる。
In some embodiments of the present invention, the various components of the MRI apparatus 5800 can use the improved ELR materials described herein. For example, magnet 5810, gradient coil 5
820, RF coil 5830, and / or circuit 5870 are improved ELR as disclosed herein.
Materials can be used.

本明細書に開示される改良されたELR材料などを使用するさまざまなコンポーネントを
含むことにより、MRI装置5800は、改良されたELR材料を使用していない従来のMRIスキャ
ナよりも優れた性能を達成することができる。例えば、MRI装置5800は、改善されたSNR、
高い解像度、単純化された信頼性の高い冷却、小型化、被験者のための大きな開口(磁石
ボア5860)、及び、より高いエネルギー効率を達成することができる。
By including various components, such as using the improved ELR material disclosed herein, the MRI machine 5800 achieves superior performance over conventional MRI scanners that do not use the improved ELR material. can do. For example, the MRI apparatus 5800 has an improved SNR,
High resolution, simplified and reliable cooling, miniaturization, large aperture for the subject (magnet bore 5860), and higher energy efficiency can be achieved.

本発明のいくつかの実施例では、磁石5810は、本発明の様々な実施例に係るこのような
変更されたELR材料1060、開口を備えたELR材料、および/または、新たなELR材料として、
改良されたELR材料を含んでいてもよい。本発明のいくつかの実施例では、磁石5810は、
図55C-Aに示される磁石5500Aを含むことができる。
In some embodiments of the present invention, magnet 5810 may be used as such a modified ELR material 1060, an ELR material with openings, and / or a new ELR material according to various embodiments of the present invention.
It may contain an improved ELR material. In some embodiments of the present invention, magnet 5810 includes
The magnet 5500A shown in FIG. 55C-A can be included.

本明細書に記載の様々な改良されたELR材料を使用することによって、磁石5810は、従
来のMRI磁石よりも改善された動作特性を示す。前述のように、このような改善された動
作特性は、高温で0.5T〜3.0T以上の磁気強度を供給する動作を含む。高温度で動作するこ
とにより、磁石5810は、小さな冷却システムを必要とし、あるいは、まったく冷却システ
ムを必要としないので、それによって、MRI装置5800のコンパクトな設計と少ない運用コ
ストが容易に得られる。例えば、冷却システムに必要な空間少なくすると、被験者が配置
されるより大きな開口を可能にする。このやり方では、多くの開口システム、従って、担
架上の多くの患者を走査することができる。例えば、被験者を横たえる担架または他の構
造は、被験者を走査するために、車輪が付いていてもよいし、MRI装置5800の内部に配置
されてもよいし、あるいは、MRI装置自身に車輪が付いていて担架の近くに配置されても
よい。磁石5810を使用すると、大きな開口が容易に得られるので、MRI装置5800は、従来
のMRIスキャナの硬いテーブルに限定される必要はない。
By using various improved ELR materials described herein, magnet 5810 exhibits improved operating characteristics over conventional MRI magnets. As described above, such improved operating characteristics include the operation of supplying a magnetic strength of 0.5T to 3.0T or higher at a high temperature. By operating at a high temperature, the magnet 5810 requires a small cooling system or no cooling system at all, thereby easily obtaining the compact design and low operating cost of the MRI apparatus 5800. For example, less space required for the cooling system allows for a larger opening where the subject is placed. In this manner, many aperture systems and thus many patients on the stretcher can be scanned. For example, a stretcher or other structure that lays the subject may have wheels to scan the subject, may be placed inside the MRI device 5800, or the MRI device itself has wheels. It may be arranged near the stretcher. The use of the magnet 5810 makes it easy to obtain a large opening, so the MRI apparatus 5800 need not be limited to the hard table of a conventional MRI scanner.

本発明のいくつかの実施例では、傾斜磁場コイル5820は、本発明の様々な実施例に係る
変更されたELR材料1060、開口されたELR材料、および/または、新たなELR材料などの改良
されたELR材料を含んでいるかもしれない。本明細書に開示さている様々な改良されたELR
材料を使用することにより、傾斜磁場コイル5820は、従来の傾斜コイルに対して改善され
た動作特性を示す。本発明のいくつかの実施例では、RFコイル5830は、本発明のいくつか
の実施例に係る変更されたELR材料1060、開口されたELR材料、および/または、新たなELR
材料などの改良されたELR材料を含んでいてもよい。本明細書に開示された様々な改良さ
れたELR材料を使用することによって、RFコイル5830は、従来のRFコイルに対して改善さ
れた動作特性を示す。例えば、改良されたELR材料、傾斜磁場コイル5820、および/または
、RFコイル5830を使用すると従来のコイルに対して、抵抗損失を低減または排除し、選択
性と解像度を高めることができる。
In some embodiments of the present invention, the gradient coil 5820 may be modified such as modified ELR material 1060, apertured ELR material, and / or new ELR material according to various embodiments of the present invention. May contain ELR material. Various improved ELRs disclosed herein
By using materials, the gradient coil 5820 exhibits improved operating characteristics over conventional gradient coils. In some embodiments of the present invention, the RF coil 5830 may include a modified ELR material 1060, an open ELR material, and / or a new ELR according to some embodiments of the present invention.
It may contain improved ELR materials such as materials. By using various improved ELR materials disclosed herein, the RF coil 5830 exhibits improved operating characteristics over conventional RF coils. For example, the use of improved ELR material, gradient coil 5820, and / or RF coil 5830 can reduce or eliminate resistive losses and increase selectivity and resolution relative to conventional coils.

本発明のいくつかの実施例では、RFコイル5830は、変換器4500などの本明細書に開示さ
れた様々な変換器を含むことができる。
In some embodiments of the present invention, the RF coil 5830 can include various transducers disclosed herein, such as the transducer 4500.

本発明のいくつかの実施例では、回路5870は、1つまたはそれ以上のELR QUIDs(例えば
、QUIDELR 4700、QUID4800、ELRQUID4900)を使用するELR QUID検出器を含むことができ
る。いくつかの実施例では、MRIにELR QUID検出器を使用すると、RF検出部の分解能と解
像度が増加する。いくつかの実施例では、高Q ELRフィルタを使用すると、挿入損失と帯
域幅が減少し、SNRが向上する。
In some embodiments of the present invention, circuit 5870 can include an ELR QUID detector that uses one or more ELR QUIDs (eg, QUIDELR 4700, QUID4800, ELRQUID4900). In some embodiments, using an ELR QUID detector for MRI increases the resolution and resolution of the RF detector. In some embodiments, the use of a high Q ELR filter reduces insertion loss and bandwidth and improves SNR.

いくつかの実施例では、改良されたELR材料の使用(例えば、上記説明したもの)から
得られる、高められた送信及び検出機能は、低いフィールド(例えば、0.5T未満)でMRI
の使用を容易にするが、従来の低磁場MRIよりも高い解像度を達成する。これらの実施例
では、低磁場MRIは、持ち運びやすさ、大きくて制限の少ない測定場、化学シフトの削減
、劇的に低いシステムコストを可能にする。化学シフトは、解剖学的構造の固有の磁気遮
蔽に起因する共振周波数の変化を指す。分子構造と電子軌道の特性は、主磁場を遮蔽し、
磁気共鳴スペクトルの明確なピークを生じるフィールドを生成する。プロトンスペクトル
の場合には、ピークは、水と脂肪であり、乳房撮影、の場合にはシリコン材料である。脂
肪中のプロトンの約3.5ppm(parts per million)と、シリコン中のプロトンの5.0ppmの
低い周波数が発生し、水中のプロトンの共鳴周波数と比べられる。共振周波数は、磁場強
度に比例して直線的に増加するので、脂肪と水の共鳴の差の絶対値もまた増加し、化学シ
フトのアーチファクトの影響を受けやすい高い電界強度の磁石を作る。従って、高解像度
を維持するが低電界のMRIを使用すると、化学シフトの影響を低減または除去することが
できる。
In some embodiments, enhanced transmission and detection capabilities resulting from the use of improved ELR materials (eg, those described above) can be achieved with low field (eg, less than 0.5T) MRI.
Makes it easier to use, but achieves higher resolution than conventional low-field MRI. In these embodiments, low field MRI allows for portability, large and less restrictive measurement fields, reduced chemical shifts, and dramatically lower system costs. Chemical shift refers to the change in resonance frequency due to the inherent magnetic shielding of the anatomy. Molecular structure and electron orbital properties shield the main magnetic field,
Generate a field that produces a distinct peak in the magnetic resonance spectrum. In the case of the proton spectrum, the peaks are water and fat, and in the case of mammography, it is a silicon material. A low frequency of approximately 3.5 ppm (parts per million) of protons in fat and 5.0 ppm of protons in silicon is generated and compared to the resonance frequency of protons in water. Since the resonance frequency increases linearly in proportion to the magnetic field strength, the absolute value of the difference between the fat and water resonances also increases, creating a high field strength magnet that is susceptible to chemical shift artifacts. Thus, the use of MRI with high resolution but low electric field can reduce or eliminate the effects of chemical shifts.

本発明のいくつかの実施例では、低磁場MRIは、傾斜コイル5820、および/または、RFコ
イル5830の密接に結合された構成要件を緩和し、それにより、被験者がスキャンされてい
る筐体を開放する。これらの実施例では、MRI装置5800は、担架や被験者を運ぶ他の構造
を囲むように、車輪が付いている/配置されているような持ち運び可能なものであっても
よい。理解されるように、担架、または他の構造は、MRI不活性材料から作られてもよい
In some embodiments of the present invention, low field MRI relaxes the tightly coupled components of gradient coil 5820 and / or RF coil 5830, thereby reducing the housing in which the subject is being scanned. Open. In these examples, the MRI apparatus 5800 may be portable such that it is wheeled / placed around a stretcher or other structure that carries the subject. As will be appreciated, the stretcher, or other structure, may be made from an MRI inert material.

図59-Aは、本発明の様々な実施例に係る携帯型MRI装置システム5900を示している。本
発明のいくつかの実施例では、携帯型MRI装置システム5900は、携帯型MRI装置5910、セン
サ5920、QUID検出部5930、磁石5950、傾斜磁場コイル5960、RFコイル5970を含むことがで
きるが、それらに限定されるものではない。本発明のいくつかの実施例では、ELR QUID検
出器5930(例えば、QUIDELR 4700、4800、4900)は、改良されたELR材料を用いるので、
それによって上記記載されたような改良された動作特性を有する。いくつかの実施例では
、コンピュータデバイス5940は、磁石5950からの磁場を制御する。いくつかの実施例では
、コンピュータデバイス5940は、傾斜磁場コイル5960からの傾斜場を制御する。いくつか
の実施例では、コンピュータデバイス5940は、RFコイル5970からの励起パルスを制御する
FIG. 59-A shows a portable MRI apparatus system 5900 according to various embodiments of the present invention. In some embodiments of the present invention, the portable MRI apparatus system 5900 can include a portable MRI apparatus 5910, a sensor 5920, a QUID detector 5930, a magnet 5950, a gradient coil 5960, an RF coil 5970, It is not limited to them. In some embodiments of the invention, ELR QUID detector 5930 (eg, QUIDELR 4700, 4800, 4900) uses an improved ELR material, so
Thereby having improved operating characteristics as described above. In some embodiments, computing device 5940 controls the magnetic field from magnet 5950. In some embodiments, the computing device 5940 controls the gradient field from the gradient coil 5960. In some embodiments, the computing device 5940 controls excitation pulses from the RF coil 5970.

本発明のいくつかの実施例では、コンピュータデバイス5940は、磁石5950とELR QUID検
出器5930を結合することができる。本発明のいくつかの実施例では、コンピュータデバイ
ス5940は、磁石5950が低磁場MRIスキャン用の磁場を発生させるのを可能にする。本発明
のいくつかの実施例では、磁石5950は、ELR QUID検出部5930の感度によって促進される約
0.5テスラ未満の低強度の磁場を生成する低強度の磁石を含むことができる。本発明のい
くつかの実施例では、傾斜磁場コイル5960は、傾斜磁場を生成し、被験者の特定の原子の
位置を可能にすることができる。本発明のいくつかの実施例では、RFコイル5970は、被験
者の原子共鳴信号を引き起こす励起パルスを生成することができる。
In some embodiments of the present invention, computing device 5940 can combine magnet 5950 and ELR QUID detector 5930. In some embodiments of the present invention, the computing device 5940 allows the magnet 5950 to generate a magnetic field for a low field MRI scan. In some embodiments of the present invention, the magnet 5950 may be driven by the sensitivity of the ELR QUID detector 5930.
A low strength magnet that generates a low strength magnetic field of less than 0.5 Tesla can be included. In some embodiments of the present invention, the gradient coil 5960 can generate a gradient field to allow the location of a particular atom in the subject. In some embodiments of the present invention, the RF coil 5970 can generate an excitation pulse that causes the subject's atomic resonance signal.

本発明の様々な実施例によれば、センサ5920は、磁石5950によって生成される低強度の
磁場により引き起こされる共鳴信号を検出する、磁力計、傾斜計、磁束変圧器、又は他の
検出コンポーネント含むことができるが、これらに限定されるものではない。ELR QUID検
出部5930は、理解されるように、検出された信号を受信し、処理することができる。
According to various embodiments of the present invention, sensor 5920 includes a magnetometer, inclinometer, flux transformer, or other detection component that detects a resonance signal caused by a low-intensity magnetic field generated by magnet 5950. However, it is not limited to these. The ELR QUID detector 5930 can receive and process the detected signal, as will be appreciated.

SQUID検出器を使用する従来の装置と同様に、携帯用のMRI装置5910は、ELR QUID検出器
5930を冷却するために極低温の冷却剤/クーラーを使用する必要はない。従って、このよ
うな高画質、低コスト、メンテナンスが容易な携帯用のMRI装置5910は、極低温くーらー
を必要とせず、簡単に移動可能なものであるかもしれない。
Like conventional devices that use SQUID detectors, the portable MRI device 5910 is an ELR QUID detector.
It is not necessary to use a cryogenic coolant / cooler to cool the 5930. Therefore, such a portable MRI apparatus 5910 with high image quality, low cost, and easy maintenance may be easily movable without requiring a cryogenic wheel.

図59-Aに示されたように、例えば、携帯型MRI装置5910は、担架、検査台、壁/床/天井
などの構造物5902に隣接して配置されてもよいが、これらに限定されわけではない。本発
明のいくつかの実施例では、携帯型MRI装置5910は、堅固な構造5902に接続されている。
他の実施例では、携帯型MRI装置5910は、構造体5902の周囲に移動させることができる。
例えば、構造体5902は、MRI装置5910の内部に着脱可能であってもよいし、および/または
、MRI装置5910は、構造5902の周りに着脱可能に配置してもよい。これらの実施例では、
磁石5950自体が携帯可能であり、携帯型MRI装置5910のハウジングに堅く結合されている
か(図59-Aに示されていない)、または、構造5902または他の構造に堅く結合することが
できる。
As shown in FIG. 59-A, for example, the portable MRI apparatus 5910 may be disposed adjacent to a structure 5902 such as a stretcher, an inspection table, a wall / floor / ceiling, but is not limited thereto. Do not mean. In some embodiments of the present invention, portable MRI device 5910 is connected to a rigid structure 5902.
In other examples, the portable MRI device 5910 can be moved around the structure 5902.
For example, the structure 5902 may be detachable inside the MRI apparatus 5910 and / or the MRI apparatus 5910 may be detachably disposed around the structure 5902. In these examples,
The magnet 5950 itself is portable and can be rigidly coupled to the housing of the portable MRI device 5910 (not shown in FIG. 59-A) or it can be rigidly coupled to the structure 5902 or other structure.

本発明のいくつかの実施例では、構造体5902は、対向する表面5901、5903を含んでもよ
い。表面5901および/または表面5903は、場所または他の仕様に基づいて、実質的に平坦
な、湾曲した、または他の形状であってもよい。本発明のいくつかの実施例では、患者等
の被験者は、表面5901上またはその近で走査することができる。例えば、患者は、表面59
01に隣接して立つ、表面5901の上または下に横たわる、または、腕、頭などの体の一部を
表面5901の上または下、または、近くに置くことができる。本発明のいくつかの実施例で
は、携帯型MRI装置5910は、表面5903(すなわち、スキャンされた被験者と反対の構造590
2側)に隣接して配置することができる。このようなやり方で、被験者は、装置または携
帯用MRI装置5910の反対の被験者の側に隣接する携帯型MRI装置5910を走査させることなく
、構造5902の近くに立つ、または、構造5902の下に横たわることができるような、開いた
MRI処理を達成することができる、。これらの実施例では、手術や検査などの医療処置は
、携帯型MRI装置5910によって生成された画像によって支援されることができる。
In some embodiments of the present invention, the structure 5902 may include opposing surfaces 5901, 5903. Surface 5901 and / or surface 5903 may be substantially flat, curved, or other shape based on location or other specifications. In some embodiments of the invention, a subject, such as a patient, can scan on or near the surface 5901. For example, the patient
Standing adjacent to 01, lying on or below surface 5901, or a body part such as an arm, head, etc. can be placed on, below or near surface 5901. In some embodiments of the present invention, the portable MRI device 5910 includes a surface 5903 (ie, a structure 590 opposite the scanned subject).
2 side) can be placed adjacent. In this manner, the subject stands near or under the structure 5902 without scanning the portable MRI device 5910 adjacent to the side of the subject opposite the device or portable MRI device 5910. Open so you can lie down
MRI processing can be achieved. In these examples, medical procedures such as surgery and examination can be assisted by images generated by the portable MRI device 5910.

本発明のいくつかの実施例によれば、磁石5950、傾斜磁場コイル5960、および/または
、RFコイル5970は、改善されたELR材料を使用し、それにより、本明細書に記載されるよ
うな改善された動作特性を有する。これらの実施例では、改良されたELR材料を使用する
と、磁石5950、傾斜磁場コイル5960、および/またはRFコイル5970の様々な構成を容易に
する。従来のMRIスキャナに必要な、従来の磁石、傾斜磁場コイル、RFコイルの間の固い
結合は、磁石5950、傾斜磁場コイル5960および/またはRFコイル5970を使用すると、緩和
される。これらの弛んだ構成は、本明細書に開示された、改善されたELR材料を使用しな
い、従来の磁石、傾斜磁場コイル、およびRFコイルを使用する従来のスキャナよりも大き
な口径の開口になるかもしれない。大きい口径の径の開口は、携帯型MRI装置5910(例え
ば、構造体5902の周囲で取り外し可能である又はその逆)のよりよい携行性とより被験者
を収容しやすくする。
According to some embodiments of the present invention, magnet 5950, gradient coil 5960, and / or RF coil 5970 use an improved ELR material, such as described herein. Has improved operating characteristics. In these embodiments, the use of improved ELR materials facilitates various configurations of magnet 5950, gradient coil 5960, and / or RF coil 5970. The tight coupling between conventional magnets, gradient coils, and RF coils, required for conventional MRI scanners, is mitigated using magnets 5950, gradient coils 5960, and / or RF coils 5970. These slack configurations may result in larger aperture openings than conventional scanners using conventional magnets, gradient coils, and RF coils that do not use the improved ELR material disclosed herein. unknown. The large caliber opening makes the subject easier to accommodate and with better portability of the portable MRI device 5910 (eg, removable around the structure 5902 or vice versa).

本発明のいくつかの実施例では、携帯型MRI装置5910は、理解されるように、能動的お
よび/または受動的な電磁遮蔽(図示せず)を含むことができる。本発明のいくつかの実
施例では、携帯型MRI装置5910は、"クリーンルーム"あるいは遮蔽された部屋で使用する
ことができる。本発明(図示せず)のいくつかの実施例では、構造体5902は、1つまたは
複数の遮蔽要素を含むことができる。
In some embodiments of the present invention, the portable MRI device 5910 can include active and / or passive electromagnetic shielding (not shown), as will be appreciated. In some embodiments of the present invention, the portable MRI device 5910 can be used in a “clean room” or in a shielded room. In some embodiments of the present invention (not shown), the structure 5902 can include one or more shielding elements.

携帯型MRI装置5910は被験者と反対の構造体5902の1つの側面に配置されるとして示さ
れているが、携帯型MRI装置5910は、携帯型MRI装置5910の可搬性のために、被験者に対し
て様々な位置に配置することができる。さらに、センサ5920の任意の組み合わせ、ELR QU
ID検出器5930、コンピュータデバイス5940、磁石5950、傾斜磁場コイル5960、およびRFコ
イル5970は、単一のハウジング(例えば、図54-Aに示される)内に収容されてもよいし、
複数のハウジング内に収容されてもよい。例えば、磁石5950は、携行可能であってもよく
、携帯型MRI装置5910に含まれてもよく、または、構造体5902に結合されてもよい。
Although the portable MRI device 5910 is shown as being located on one side of the structure 5902 opposite the subject, the portable MRI device 5910 is not accessible to the subject due to the portability of the portable MRI device 5910. Can be arranged at various positions. In addition, any combination of sensors 5920, ELR QU
The ID detector 5930, computer device 5940, magnet 5950, gradient coil 5960, and RF coil 5970 may be housed in a single housing (eg, shown in FIG. 54-A)
It may be accommodated in a plurality of housings. For example, the magnet 5950 may be portable, included in the portable MRI device 5910, or coupled to the structure 5902.

理解されるように、デバイス5940は、磁石5950を制御し、ELR QUID検出部5930による処
理に基づいてMRI画像を生成する、1つまたはそれ以上のプロセッサを構成する命令を記憶
するメモリを含むことができる(図59-Aには示されていない)。
As will be appreciated, the device 5940 includes a memory that stores instructions that constitute one or more processors that control the magnet 5950 and generate MRI images based on processing by the ELR QUID detector 5930. (Not shown in Figure 59-A).

いくつかの実施例では、変更されたELR材を含む医療装置は、以下のように説明するこ
とができる。
In some embodiments, a medical device that includes a modified ELR material can be described as follows.

磁気共鳴画像(MRI)磁石であって、改良された動作特性を有するELR材料を含み、前記
ELR材料はMRI処理中に磁場を発生する電流を伝播し、前記磁場は、被験者の体内中の原子
が整列するのを可能にすることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)磁石。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet comprising an ELR material having improved operating characteristics,
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet characterized in that the ELR material propagates a current that generates a magnetic field during MRI processing, said magnetic field allowing atoms in the subject's body to align.

磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリであって、ハウジングと、改良された動作特性
を有するELR材料を含むMRI磁石であって、前記ハウジングに結合された前記MRI磁石と、
を有し、前記ELR材料は、MRI処理中に磁場を発生し、前記磁場は、被験者の体内中の原子
が整列するのを可能にすることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリ。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly comprising a housing and an MRI magnet comprising ELR material having improved operating characteristics, wherein the MRI magnet is coupled to the housing;
The ELR material generates a magnetic field during MRI processing, the magnetic field allowing atoms in the subject's body to align, a magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly .

磁気共鳴画像(MRI)磁石であって、改善された動作特性を有するELR材料を含むワイヤ
を有し、前記ワイヤは、MRI処理中に磁場を発生し、前記磁場は、被験者の体内中の原子
が整列するのを可能にすることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)磁石。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet comprising a wire comprising ELR material with improved operating characteristics, said wire generating a magnetic field during MRI processing, said magnetic field being an atom in a subject's body Magnetic Resonance Imaging (MRI) magnet, characterized in that it allows to align.

磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリであって、ハウジングと、改良された動作特性
を含みかつ前記ハウジングに結合されたMRI磁石とを有し、前記ELR材料は、MRI処理中に
磁場を発生し、前記磁場は、被験者の体内中の原子が整列するのを可能にすることを特徴
とする磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリ。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly comprising a housing and an MRI magnet with improved operating characteristics and coupled to the housing, wherein the ELR material generates a magnetic field during the MRI process The magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly, wherein the magnetic field allows atoms in the subject's body to align.

磁気共鳴画像(MRI)磁石であって、MRI処理中に磁場を発生するために、電流を伝導す
るように構成されたELRナノワイヤを有し、前記ELRナノワイヤは、長さ、幅、および深さ
を含む三次元パラメータを有するELR材質を含み、前記三次元パラメータのうちの少なく
とも一つは、前記ELRナノワイヤが、少なくとも一つの超伝導現象を示さないが、非常に
低い抵抗で動作するような閾値よりも小さいことを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)磁石
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet having ELR nanowires configured to conduct current to generate a magnetic field during MRI processing, said ELR nanowires having a length, width, and depth An ELR material having a three-dimensional parameter including, at least one of the three-dimensional parameters is a threshold at which the ELR nanowire does not exhibit at least one superconducting phenomenon, but operates at a very low resistance. Magnetic resonance imaging (MRI) magnet characterized by being smaller than.

磁気共鳴画像(MRI)磁石アセンブリであって、ハウジングと、前記ハウジングに結合
されたMRI磁石とを有し、前記MRI磁石は、MRI処理中に磁場を発生するために、電流を伝
導するように構成されたELRナノワイヤを有し、前記ELRナノワイヤは、長さ、幅、および
深さを含む三次元パラメータを有するELR材質を含み、前記三次元パラメータのうちの少
なくとも一つは、前記ELRナノワイヤが、少なくとも一つの超伝導現象を示さないが、非
常に低い抵抗で動作するような閾値よりも小さいことを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)
磁石アセンブリ。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly comprising a housing and an MRI magnet coupled to the housing such that the MRI magnet conducts current to generate a magnetic field during an MRI process The ELR nanowire comprises an ELR material having three-dimensional parameters including length, width, and depth, and at least one of the three-dimensional parameters includes the ELR nanowire Magnetic Resonance Imaging (MRI), characterized by not exhibiting at least one superconducting phenomenon, but smaller than a threshold that operates at a very low resistance
Magnet assembly.

磁気共鳴画像(MRI)磁石であって、改良された動作特性を有するELR材料を含むナノワ
イヤを有し、前記ナノワイヤは、MRI処置中に磁場を発生する電流を伝播し、前記磁場は
、被験者の体内中の原子を整列させることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)磁石。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet comprising a nanowire comprising an ELR material having improved operating characteristics, wherein the nanowire propagates a current that generates a magnetic field during an MRI procedure, the magnetic field of the subject A magnetic resonance imaging (MRI) magnet characterized by aligning atoms in the body.

磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリであって、ハウジングと、前記ハウジングに結
合されたMRI磁石とを有し、前記MRI磁石は、改良された動作特性を有するELR材料を含む
ナノワイヤを有し、前記ナノワイヤは、MRI処理中に、磁場を発生し、前記磁場は、被験
者の体内中の原子を整列させることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリ
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly comprising a housing and an MRI magnet coupled to the housing, the MRI magnet comprising nanowires comprising ELR material having improved operating characteristics; A magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly, wherein the nanowire generates a magnetic field during MRI processing, the magnetic field aligning atoms in a subject's body.

磁気共鳴画像(MRI)磁石であって、MRI処理中に磁場を発生させる電流を伝導するよう
に構成されたELRナノワイヤ輪郭を有し、前記磁場は、被験者の体内中の原子を整列させ
、前記ELRナノワイヤ輪郭は、少なくとも一つのELRナノワイヤセグメントを有し、各ELR
ナノワイヤセグメントは、改良された動作特性を有するELR材料を含むことを特徴とする
磁気共鳴画像(MRI)磁石。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet having an ELR nanowire contour configured to conduct a current that generates a magnetic field during MRI processing, wherein the magnetic field aligns atoms in a subject's body, and The ELR nanowire contour has at least one ELR nanowire segment and each ELR
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet, wherein the nanowire segment comprises an ELR material with improved operating characteristics.

磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリであって、ハウジングと、前記ハウジングに結
合されたMRI磁石とを有し、前記MRI磁石は、MRI処理中に磁場を発生させる電流を伝導す
るように構成されたELRナノワイヤ輪郭を有し、前記磁場は、被験者の体内中の原子を整
列させ、前記ELRナノワイヤ輪郭は、少なくとも一つのELRナノワイヤセグメントを有し、
各ELRナノワイヤセグメントは、改良された動作特性を有するELR材料を含むことを特徴と
する磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリ。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly comprising a housing and an MRI magnet coupled to the housing, wherein the MRI magnet is configured to conduct a current that generates a magnetic field during the MRI process. An ELR nanowire contour, the magnetic field aligns atoms in the body of the subject, the ELR nanowire contour has at least one ELR nanowire segment,
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly, wherein each ELR nanowire segment includes an ELR material having improved operational characteristics.

磁気共鳴画像(MRI)磁石であって、MRI処理中に磁場を発生させる電流を伝導するよう
に構成されたELRナノワイヤコイルを有し、前記磁場は、被験者の体内中の原子を整列さ
せ、前記ELRナノワイヤコイルは、少なくとも一つのELRナノワイヤ輪郭を有し、前記少な
くとも一つのELRナノワイヤ輪郭のそれぞれは、複数のELRナノワイヤセグメントを有し、
前記複数のELRナノワイヤセグメントのそれぞれは、実質的に多角形を形成するために、
前記複数のELRナノワイヤセグメントのうちの少なくとも1つである他のELRナノワイヤセ
グメントに結合されており、少なくとも1つの前記ELRナノワイヤセグメントは、改良さ
れた動作特性を有するELR材料を含むことを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)磁石。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet comprising an ELR nanowire coil configured to conduct a current that generates a magnetic field during MRI processing, wherein the magnetic field aligns atoms in a subject's body, and The ELR nanowire coil has at least one ELR nanowire profile, each of the at least one ELR nanowire profile having a plurality of ELR nanowire segments;
Each of the plurality of ELR nanowire segments substantially forms a polygon.
Coupled to another ELR nanowire segment that is at least one of the plurality of ELR nanowire segments, wherein the at least one ELR nanowire segment includes an ELR material having improved operational characteristics Magnetic resonance imaging (MRI) magnet.

磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリであって、ハウジングと、前記ハウジングに結
合されたMRI磁石とを有し、前記MRI磁石は、MRI処置中に磁場を発生させるために電流を
伝導するように構成されているELRナノワイヤコイルを有し、前記ELRナノワイヤコイルは
、少なくとも一つのELRナノワイヤ輪郭を有し、前記少なくとも一つのELRナノワイヤ輪郭
は、複数のELRナノワイヤセグメントを有し、前記複数のELRナノワイヤセグメントのそれ
ぞれは、実質的に多角形を形成するために、前記複数のELRナノワイヤセグメントのうち
の少なくとも1つである他のELRナノワイヤセグメントに結合されており、少なくとも1
つの前記ELRナノワイヤセグメントは、改良された動作特性を有するELR材料を含むことを
特徴とする磁気共鳴画像(MRI)磁石・アセンブリ。
A magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly comprising a housing and an MRI magnet coupled to the housing such that the MRI magnet conducts current to generate a magnetic field during an MRI procedure An ELR nanowire coil configured, wherein the ELR nanowire coil has at least one ELR nanowire profile, the at least one ELR nanowire profile has a plurality of ELR nanowire segments, and the plurality of ELR nanowires Each of the segments is coupled to another ELR nanowire segment that is at least one of the plurality of ELR nanowire segments to form a substantially polygon, and at least 1
One of the ELR nanowire segments includes an ELR material having improved operational characteristics. A magnetic resonance imaging (MRI) magnet assembly.

磁気共鳴画像(MRI)ナノワイヤ変換器であって、改良されたELR材料からなる少なくと
も1つのナノワイヤのセグメントを有し、前記MRIナノワイヤ変換器は、電流がMRI処理中
に少なくとも1つのナノワイヤに適用されると、被験者の体内中の原子を整列させる磁場
を誘導するか、または、前記MRI処理中に整列された原子が不整列となると、前記被験者
の前記体内中の原子によって放出された共振信号を検出することを特徴とする磁気共鳴画
像(MRI)ナノワイヤ変換器。
A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer having at least one nanowire segment of improved ELR material, wherein current is applied to at least one nanowire during MRI processing Then, when a magnetic field that aligns atoms in the subject's body is induced, or when the aligned atoms become misaligned during the MRI process, a resonance signal emitted by the atoms in the subject's body is generated. A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer characterized by detecting.

磁気共鳴画像法(MRI)のナノワイヤ変換器であって、改良されたELR材料からなる少な
くとも1つのナノワイヤセグメントを有し、MRI処理中に共鳴信号にさらされると、前記MR
Iナノワイヤ変換器は少なくとも1つのナノワイヤセグメントを介して前記共鳴信号を検
出し、前記検出された共振信号をイメージングのために測定して使用することができる交
流電流に変換することを特徴とする磁気共鳴画像法(MRI)のナノワイヤ変換器。
A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer comprising at least one nanowire segment of improved ELR material, said MR when exposed to a resonance signal during MRI processing
An I nanowire converter detects the resonance signal through at least one nanowire segment and converts the detected resonance signal into an alternating current that can be measured and used for imaging Resonance imaging (MRI) nanowire transducer.

磁気共鳴画像(MRI)のナノワイヤ変換器であって、改良されたELR材料からなる少なく
とも1つのナノワイヤセグメントを有し、前記MRIナノワイヤ変換器は、電気的に交流源に
結合されており、前記MRIナノワイヤ変換器は、MRI処理中に前記交流源に応答して電磁場
を誘導し、前記誘導された電磁場は、被験者の体内中の原子を整列させ、その後、前記原
子が不整列になると、共鳴信号を放出し、前記共鳴信号は、イメージングのために検出し
て使用されることができることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)ナノワイヤ変換器。
A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer comprising at least one nanowire segment of improved ELR material, said MRI nanowire transducer being electrically coupled to an alternating current source, said MRI The nanowire transducer induces an electromagnetic field in response to the alternating current source during MRI processing, the induced electromagnetic field aligns atoms in the subject's body, and then when the atoms become misaligned, a resonance signal A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer, wherein the resonance signal can be detected and used for imaging.

磁気共鳴画像(MRI)ナノワイヤ変換器であって、改善された動作特性を有するELR材料
を含み、前記MRIナノワイヤ変換器は、電流がMRI処理中に前記MRIナノワイヤ変換器に適
用されると、磁場を誘導し、前記電磁場は、被験者の体内中の原子を整列させるか、また
は、前記整列された前記原子が前記MRI処理中に不整列になると、前記被験者の体内中の
原子によって放出された共鳴信号を検出することを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)ナノ
ワイヤ変換器。
A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer comprising an ELR material having improved operating characteristics, wherein the MRI nanowire transducer is a magnetic field when current is applied to the MRI nanowire transducer during MRI processing. And the electromagnetic field aligns atoms in the subject's body, or resonances emitted by atoms in the subject's body when the aligned atoms become misaligned during the MRI process. A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer characterized by detecting a signal.

磁気共鳴画像(MRI)ナノワイヤ変換器であって、改良された動作特性を有するELR材料
を有し、前記MRIナノワイヤ変換器は、MRI処置中に共鳴信号にさらされると、前記共鳴信
号を検出し、前記検出された共振信号をイメージングのために測定して使用することがで
きることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)ナノワイヤ変換器。
A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer having ELR material with improved operating characteristics, wherein the MRI nanowire transducer detects the resonance signal when exposed to a resonance signal during an MRI procedure A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer, wherein the detected resonance signal can be measured and used for imaging.

磁気共鳴画像(MRI)ナノワイヤ変換器であって、改良された動作特性を有するELR材料
を有し、前記MRIナノワイヤ変換器は、交流源に電気的に結合されており、前記MRIナノワ
イヤ変換器は、MRI処置中に前記交流源に応答して電磁場を誘導し、前記誘導された電磁
場は、被験者の体内の原子を整列させ、その後、前記整列された前記原子が不整列になる
と、共振信号を放出し、前記共振信号をイメージングのために測定して、使用することが
できることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)ナノワイヤ変換器。
A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer comprising an ELR material having improved operating characteristics, wherein the MRI nanowire transducer is electrically coupled to an alternating current source, the MRI nanowire transducer , Inducing an electromagnetic field in response to the alternating current source during an MRI procedure, the induced electromagnetic field aligns atoms in the subject's body, and then causes a resonance signal when the aligned atoms become misaligned. A magnetic resonance imaging (MRI) nanowire transducer characterized in that it can be emitted and the resonance signal measured and used for imaging.

磁気共鳴画像(MRI)トランスミッタ回路であって、MRIシステムのデジタル出力に基づ
いてアナログ信号を発生するデジタルアナログ変換器(DAC)と、前記DACに電気的に結合
された変換器とを有し、前記変換器は、改良されたELR材料を有し、前記DAC変換器は、前
記アナログ信号が前記改良されたELR材料に適用されると磁場を誘導し、前記電磁場は、
被験者の体内の原子を整列させることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)トランスミッタ
回路。
A magnetic resonance imaging (MRI) transmitter circuit comprising a digital-to-analog converter (DAC) that generates an analog signal based on a digital output of an MRI system, and a converter electrically coupled to the DAC, The converter has an improved ELR material, the DAC converter induces a magnetic field when the analog signal is applied to the improved ELR material, and the electromagnetic field is:
A magnetic resonance imaging (MRI) transmitter circuit characterized by aligning atoms in a subject's body.

変換器を含む磁気共鳴画像(MRI)受信回路であって、前記変換器は、改良されたELR材
料を有し、前記変換器は、MRI処置中に整列された原子が不整列になると、被験者の体内
の前記原子によって放出される共鳴信号を検出し、前記変換器は、前記変換器に電気的に
結合されたアナログ・デジタル変換器(ADC)を有し、前記ADCは、前記共鳴信号をデジタ
ル化し、前記デジタル化された共鳴信号はMRI画像を生成するために使用されることを特
徴とする変換器を含む磁気共鳴画像(MRI)受信回路。
A magnetic resonance imaging (MRI) receiving circuit including a transducer, the transducer having an improved ELR material, wherein the transducer is subject to alignment when the aligned atoms become misaligned during the MRI procedure. Detecting a resonance signal emitted by the atoms in the body of the body, the converter having an analog-to-digital converter (ADC) electrically coupled to the converter, wherein the ADC A magnetic resonance image (MRI) receiving circuit including a transducer that is digitized and wherein the digitized resonance signal is used to generate an MRI image.

変換器を含む磁気共鳴画像(MRI)送受信器回路であって、前記変換器は、改良されたE
LR材料と、前記記変換器に電気的に結合されたアナログ・デジタル変換器(ADC)と、MRI
システムのデジタル出力に基づいてアナログ信号を発生するデジタル・アナログ変換器(
DAC)と、を有し、MRI処置中に、前記DAC変換器は、整列された原子が不整列になると、
被験者の体内の前記原子によって放出される共鳴信号を検出し、または、アナログ信号が
前記改良されたELR材料に適用されると磁場を発生し、前記電磁場は被験者の体内の原子
を整列させ、前記アナログ・デジタル変換器(ADC)は、前記共鳴信号をデジタル化し、
前記デジタル化された共鳴信号はMRI画像を生成するために使用されることを特徴とする
磁気共鳴画像(MRI)送受信器回路。
A magnetic resonance imaging (MRI) transceiver circuit including a transducer, the transducer comprising an improved E
LR material, analog-to-digital converter (ADC) electrically coupled to the converter, and MRI
Digital-to-analog converter that generates an analog signal based on the digital output of the system (
DAC), and during the MRI procedure, the DAC converter is configured such that when the aligned atoms become misaligned,
Detecting a resonance signal emitted by the atoms in the subject's body, or generating a magnetic field when an analog signal is applied to the improved ELR material, the electromagnetic field aligning the atoms in the subject's body, and An analog-to-digital converter (ADC) digitizes the resonance signal,
A magnetic resonance imaging (MRI) transceiver circuit, wherein the digitized resonance signal is used to generate an MRI image.

磁気共鳴画像(MRI)スキャナであって、改良されたELR材料を含むMRI磁石と、電流がM
RIRF変換器に適用されると磁場を誘導し、前記電磁場は、被験者の体内中の原子を整列さ
せ、MRI処理中に、整列された原子が不整列になると前記原子によって放出される共鳴信
号を検出するように構成された前記MRIRF変換器と、前記MRIRF変換器からの前記検出され
た共鳴信号を検出してMRI画像を発生するMRI検出器と、を含むことを特徴とする磁気共鳴
画像(MRI)スキャナ。
A magnetic resonance imaging (MRI) scanner with an MRI magnet containing an improved ELR material and a current of M
When applied to a RIRF transducer, it induces a magnetic field that aligns the atoms in the subject's body and produces a resonance signal emitted by the atoms when the aligned atoms become misaligned during the MRI process. A magnetic resonance image comprising: the MRIRF transducer configured to detect; and an MRI detector for detecting the detected resonance signal from the MRIRF transducer and generating an MRI image. MRI) scanner.

改良されたELR材料を含むELR QUIDを含むMRI検出器であって、前記ELR QUIDは、MRI処
理中に、整列された原子が不整列になると、被験者の体内中で整列されている原子によっ
て放出される共鳴信号を検出することを特徴とするMRI検出器。
An MRI detector comprising an ELR QUID comprising an improved ELR material, wherein the ELR QUID is emitted by the aligned atoms in the body of the subject when the aligned atoms become misaligned during the MRI process An MRI detector characterized by detecting a resonance signal to be detected.

少なくとも一つの改良された動作特性を有するELR材料を含むELR QUIDを含むMRI検出器
であって、前記ELR QUIDは、MRI処理中に、整列された原子が不整列になると、被験者の
体内中で整列されている原子によって放出される共鳴信号を検出することを特徴とするMR
I検出器。
An MRI detector comprising an ELR QUID comprising an ELR material having at least one improved operating characteristic, wherein the ELR QUID is detected in the subject's body when the aligned atoms become misaligned during the MRI process. MR characterized by detecting resonance signals emitted by aligned atoms
I detector.

変更されたELR材料を含むELR QUIDを含むMRI検出器であって、前記変更されたELR材料
は、変更する材料に結合されたELR材料を含み、前記変更されたELR材料は、ELR材料単独
での動作特性よりも改善された動作特性を有することを特徴とするMRI検出器。
An MRI detector comprising an ELR QUID comprising a modified ELR material, wherein the modified ELR material comprises an ELR material bonded to the material to be modified, and the modified ELR material is an ELR material alone An MRI detector characterized in that it has improved operating characteristics over the operating characteristics of.

MRI磁石を備える携帯型MRIスキャナであって、前記MRI磁石は、改良されたELR材料を含
み、前記改良されたELR材料は、前記MRI磁石がMRI処置中に極低温冷却を必要としないよ
うな150K以上の温度においてELR状態で動作し、前記MRI磁石のボアは、前記携帯型MRIス
キャナがMRI処置中に被験者がスキャンされている構造の周りで取り外し可能になるよう
に、拡大されており、前記MRI磁石は、電流がMRI処理中にMRI RF変換器に適用されると、
磁場を誘導するMRI RF変換器をさらに含み、前記電磁場は、被験者の体内中の原子を整列
させ、前記整列された前記原子がMRI処置中に不整列になると、前記原子によって放出さ
れた共鳴信号を検出し、前記MRI磁石は、前記MRI RF変換器によって検出された共鳴信号
を検出してMRI画像を発生することを特徴とする携帯型MRIスキャナ。
A portable MRI scanner comprising an MRI magnet, wherein the MRI magnet includes an improved ELR material, such that the improved ELR material does not require cryogenic cooling during the MRI procedure. Operating in an ELR state at temperatures above 150K, the bore of the MRI magnet is enlarged so that the portable MRI scanner is removable around the structure that the subject is being scanned during the MRI procedure, The MRI magnet, when current is applied to the MRI RF transducer during MRI processing,
An MRI RF transducer for inducing a magnetic field, wherein the electromagnetic field aligns atoms in a subject's body and the resonance signal emitted by the atoms when the aligned atoms become misaligned during an MRI procedure The MRI magnet detects a resonance signal detected by the MRI RF converter and generates an MRI image.

携帯型MRIスキャナであって、前記携帯型MRIスキャナは、改良されたELR材料を含むMRI
磁石を有し、前記改良されたELR材料は、前記MRI磁石がMRI処置中に極低温冷却を必要と
しないような150K以上の温度においてELR状態で動作し、前記MRI磁石のボアは、MRI処置
中に被験者がスキャンされている構造が前記携帯型MRIスキャナから取り外し可能となる
ように、拡大されており、前記携帯型MRIスキャナは、電流がMRI処理中にMRI RF変換器に
適用されると、磁場を誘導するように構成されているMRI RF変換器をさらに含み、前記電
磁場は、被験者の体内中の原子を整列させ、前記整列された前記原子が前記MRI処置中に
不整列になると、前記原子によって放出された共鳴信号を検出し、前記携帯型MRIスキャ
ナは、前記MRI RF変換器からの検出された共鳴信号を検出してMRI画像を発生する MRI検
出器を更に含むことを特徴とする帯型MRIスキャナ。
A portable MRI scanner, said portable MRI scanner comprising an improved ELR material
The improved ELR material having a magnet operates in an ELR state at temperatures above 150K such that the MRI magnet does not require cryogenic cooling during the MRI procedure, and the bore of the MRI magnet has an MRI procedure The structure in which the subject is being scanned is magnified so that it can be removed from the portable MRI scanner, and the portable MRI scanner can be used when current is applied to the MRI RF transducer during the MRI process. Further comprising an MRI RF transducer configured to induce a magnetic field, wherein the electromagnetic field aligns atoms in a subject's body, and the aligned atoms become misaligned during the MRI procedure; The portable MRI scanner detects a resonance signal emitted by the atoms, and the portable MRI scanner further includes an MRI detector that detects the detected resonance signal from the MRI RF transducer and generates an MRI image. A belt-type MRI scanner.

携帯型MRIスキャナであって、前記携帯型MRIスキャナは、低強度の磁場を発生する低強
度の磁石と、電流がMRI処置中にMRI RF変換器に適用されると磁場を誘導するように構成
された前記MRI RF変換器と、を含み、前記電磁場は、被験者の体内中の原子を整列させ、
前記整列された前記原子が前記MRI処置中に不整列になると、前記原子によって放出され
た共鳴信号を検出し、前記携帯型MRIスキャナは、前記共鳴信号を検出するELR QUID検出
器を更に有することを特徴とする携帯型MRIスキャナ。
A portable MRI scanner, wherein the portable MRI scanner is configured to induce a magnetic field when a current is applied to an MRI RF transducer during a MRI procedure and a low strength magnet that generates a low strength magnetic field Said MRI RF transducer, wherein said electromagnetic field aligns atoms in a subject's body,
When the aligned atoms become misaligned during the MRI procedure, a resonance signal emitted by the atoms is detected, and the portable MRI scanner further comprises an ELR QUID detector that detects the resonance signal. A portable MRI scanner characterized by

携帯型MRIスキャナであって、前記携帯型MRIスキャナは、MRI磁石と、改良されたELR材
料を含むMRI傾斜磁場コイルと、を含み、前記MRI傾斜磁場コイルは、MRI処置中に傾斜磁
場を生成するために電流を伝導し、前記傾斜磁場は、被験者の体内の原子を、前記原子の
前記体内中の位置に基づいて異なる速度で回転させ、前記改良されたELR材料は、MRI磁石
のボアが拡大するのを可能にする、前記MRI傾斜磁場コイルの特定の構成を可能にし、前
記携帯型MRIスキャナは、MRI処置中に、共鳴信号を検出してMRI画像を発生するMRI検出器
を更に有することを特徴とする携帯型MRIスキャナ。
A portable MRI scanner, comprising: an MRI magnet and an MRI gradient coil comprising an improved ELR material, wherein the MRI gradient coil generates a gradient magnetic field during an MRI procedure The gradient magnetic field rotates the atoms in the subject's body at different speeds based on the position of the atoms in the body, and the improved ELR material has an MRI magnet bore. Allowing for a specific configuration of the MRI gradient coil that allows magnification, the portable MRI scanner further comprises an MRI detector that detects a resonance signal and generates an MRI image during the MRI procedure This is a portable MRI scanner.

携帯型MRIスキャナであって、前記携帯型MRIスキャナは、MRI磁石と、改良されたELR材
料を含むMRI RFコイルと、を含み、前記MRI RFコイルは、MRI処置中に、電流がMRI RFコ
イルに適用されるときに磁場を誘導し、前記電磁場は、被験者の体内中の原子を整列させ
るか、または、前記整列された前記原子が前記MRI処置中に不整列になると、前記原子に
よって放出された共鳴信号を検出し、前記改良されたELR材料は、前記MRI磁石のボアが拡
大するのを可能にする前記MRI RFコイルの特定の構成を可能にし、前記携帯型MRIスキャ
ナは、MRI処置中に、共鳴信号を検出してMRI画像を発生するMRI検出器を更に有すること
を特徴とする携帯型MRIスキャナ。
A portable MRI scanner, wherein the portable MRI scanner includes an MRI magnet and an MRI RF coil that includes an improved ELR material, wherein the MRI RF coil causes the current to pass through the MRI RF coil during the MRI procedure. When applied to the magnetic field, the electromagnetic field aligns atoms in the body of the subject or is emitted by the atoms when the aligned atoms become misaligned during the MRI procedure. The improved ELR material allows for a specific configuration of the MRI RF coil that allows the bore of the MRI magnet to expand, and the portable MRI scanner can be used during MRI procedures. The portable MRI scanner further includes an MRI detector that detects an resonance signal and generates an MRI image.

磁気共鳴画像(MRI)傾斜磁場コイルは、改良されたELR材料を含み、前記MRI傾斜磁場
コイルは、MRI処置中に傾斜磁場を発生させるために電流を伝導し、前記傾斜磁場は、被
験者の体の内の原子が前記原子の体内の位置に基づいて異なる速度で回転させることを特
徴とする磁気共鳴画像(MRI)傾斜磁場コイル。
A magnetic resonance imaging (MRI) gradient coil includes an improved ELR material, wherein the MRI gradient coil conducts current to generate a gradient field during the MRI procedure, and the gradient field is applied to the subject's body. A magnetic resonance imaging (MRI) gradient magnetic field coil, wherein atoms within are rotated at different speeds based on their position in the body.

磁気共鳴画像(MRI)傾斜磁場コイルであって、改良されたELR材料を含むナノワイヤを
含み、前記ナノワイヤは、MRI処置中に傾斜磁場を発生させるために電流を伝導し、前記
傾斜磁場は、被験者の体内の原子が前記原子の体内の位置に基づいて異なる速度で回転さ
せることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)傾斜磁場コイル。
A magnetic resonance imaging (MRI) gradient coil comprising a nanowire comprising an improved ELR material that conducts current to generate a gradient magnetic field during an MRI procedure, the gradient magnetic field being a subject A magnetic resonance imaging (MRI) gradient coil, wherein atoms in the body rotate at different speeds based on the position of the atom in the body.

磁気共鳴画像(MRI)装置であって、前記磁気共鳴画像(MRI)装置は、MRI磁石と、MRI
RFコイルを含み、前記MRI RFコイルは、電流がMRI処置中にMRI RFコイルに印加されたと
きに、被験者の体内中の原子を整列させる磁場を誘導するか、または、前記原子が前記MR
I処置中に不整列になると、前記原子によって放出される共鳴信号を検出し、前記磁気共
鳴画像(MRI)装置は、さらに、改良されたELR材料を含み、MRI処置中に傾斜磁場を発生
させるために電流を伝導する傾斜磁場コイルを含み、前記傾斜磁場は、被験者の体内中の
原子が前記原子の位置に基づいて異なる速度で回転させ、前記磁気共鳴画像(MRI)装置
は、さらに、前記MRI RFコイルから検出された共振信号を検出してMRI画像を生成するMRI
検出器を有することを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)装置。
A magnetic resonance imaging (MRI) apparatus, comprising: an MRI magnet; and an MRI
An RF coil, wherein the MRI RF coil induces a magnetic field that aligns atoms in a subject's body when current is applied to the MRI RF coil during an MRI procedure, or the atoms are the MR
I detects resonance signals emitted by the atoms when misaligned during the procedure, and the magnetic resonance imaging (MRI) apparatus further includes an improved ELR material to generate a gradient magnetic field during the MRI procedure A gradient coil that conducts current to cause the atoms in the subject's body to rotate at different speeds based on the position of the atoms, and the magnetic resonance imaging (MRI) device further includes: MRI that generates MRI images by detecting resonance signals detected from MRI RF coils
A magnetic resonance imaging (MRI) apparatus comprising a detector.

改良されたELR材料を有する磁気共鳴画像(MRI)無線周波数(RF)コイルであって、MR
I処置中に前記RFコイルは、電流がMRI処置中に少なくとも1つのナノワイヤのセグメント
に印加されたときに、被験者の体内中の原子を整列させる磁場を誘導するか、または、前
記整列された原子が前記MRI処置中に不整列になると、前記被験者の体内中の前記原子に
よって放出される共鳴信号を検出することを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)無線周波数
(RF)コイル。
A magnetic resonance imaging (MRI) radio frequency (RF) coil having improved ELR material, MR
During the I treatment, the RF coil induces a magnetic field that aligns atoms in the body of the subject when current is applied to the segment of at least one nanowire during the MRI procedure, or the aligned atoms A magnetic resonance imaging (MRI) radio frequency (RF) coil that detects resonance signals emitted by the atoms in the subject's body when they become misaligned during the MRI procedure.

改良されたELR材料を含む磁気共鳴画像(MRI)無線周波数(RF)コイルであって、MRI
処置中に共鳴信号にさらされると、前記RFコイルは、前記共鳴信号を検出し、前記検出さ
れた共振信号を画像形成のために測定して使用することができる交流に変換することを特
徴とする磁気共鳴画像(MRI)無線周波数(RF)コイル。
A magnetic resonance imaging (MRI) radio frequency (RF) coil comprising improved ELR material, MRI
When exposed to a resonance signal during a procedure, the RF coil detects the resonance signal and converts the detected resonance signal into alternating current that can be measured and used for imaging. Magnetic Resonance Imaging (MRI) radio frequency (RF) coil.

改良されたELR材料を含む磁気共鳴画像(MRI)無線周波数(RF)コイルであって、前記
RFコイルは、電気的に交流源に結合され、前記RFコイルは、MRI処置中に前記交流源に応
答して電磁場を誘導し、前記誘導された電磁場は、被験者の体内中の原子を整列させ、そ
の後、前記原子が不整列になると共鳴信号を放出し、前記共鳴信号は、画像形成のために
検出して使用することができることを特徴とする磁気共鳴画像(MRI)無線周波数(RF)
コイル。
A magnetic resonance imaging (MRI) radio frequency (RF) coil comprising an improved ELR material comprising:
An RF coil is electrically coupled to an alternating current source, and the RF coil induces an electromagnetic field in response to the alternating current source during an MRI procedure, and the induced electromagnetic field aligns atoms in the subject's body. A magnetic resonance imaging (MRI) radio frequency (RF) characterized in that, after that, when the atoms become misaligned, a resonance signal is emitted, and the resonance signal can be detected and used for imaging.
coil.

磁気共鳴画像(MRI)装置であって、前記磁気共鳴画像(MRI)装置は、MRI磁石と、改
良されたELR材料を含むMRI RFコイルを有し、MRI処置中に前記MRI RFコイルは、電流がMR
I処置中に少なくとも1つのナノワイヤのセグメントに印加されたときに、被験者の体内中
の原子を整列させる磁場を誘導するか、または、前記整列された原子が前記MRI処置中に
不整列になると、前記被験者の体内中の前記原子によって放出される共鳴信号を検出し、
前記磁気共鳴画像(MRI)装置は、MRI処置中に傾斜磁場を発生させるために電流を伝導す
る傾斜磁場コイルを含み、前記傾斜磁場は、被験者の体内中の原子を前記原子の位置に基
づいて異なる速度で回転させ、前記磁気共鳴画像(MRI)装置は、さらに、前記MRI RFコ
イルから検出された共振信号を検出してMRI画像を生成するMRI検出器を有することを特徴
とする磁気共鳴画像(MRI)装置。
A magnetic resonance imaging (MRI) device comprising an MRI RF coil comprising an MRI magnet and an improved ELR material, wherein during the MRI procedure, the MRI RF coil is an electrical current MR
I induce a magnetic field that aligns atoms in the body of a subject when applied to at least one segment of nanowires during treatment, or when the aligned atoms become misaligned during the MRI procedure, Detecting a resonance signal emitted by the atoms in the subject's body;
The magnetic resonance imaging (MRI) device includes a gradient coil that conducts current to generate a gradient magnetic field during an MRI procedure, the gradient magnetic field based on the position of the atom in the subject's body. The magnetic resonance imaging (MRI) apparatus further includes an MRI detector that rotates at different speeds and detects an resonance signal detected from the MRI RF coil to generate an MRI image. (MRI) equipment.

第5章 ELR材料で形成されたコンデンサ
本章の説明は、図1-36と図37A-B〜図43-Bを参照する。従って、本章に含まれるすべて
の参照番号は、これらの図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 5 Capacitors Made of ELR Material Refer to Figure 1-36 and Figures 37A-B to 43-B for an explanation of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in these figures.

変更された、開口された、および/または、他の新しい、非常に低い抵抗(ELR)の材料
で形成されたコンポーネントを含むコンデンサが記載されている。いくつかの例では、コ
ンデンサは、ELR材料で形成された1つまたはそれ以上のプレートを含む。いくつかの例で
は、コンデンサは、ELR材料で形成された2つのプレートまたは要素と、2つのプレート
または要素の間に配置された誘電体を含む。いくつかの例では、コンデンサは、薄膜ELR
材料を用いて形成されている。ELR材料は、現在の高温超伝導(HTS)に関連付けられた温
度よりも高い温度において電流に対して非常に低い抵抗を提供し、高い温度でコンデンサ
の動作特性を向上させる。
Capacitors are described that include components formed of modified, open, and / or other new, very low resistance (ELR) materials. In some examples, the capacitor includes one or more plates formed of ELR material. In some examples, the capacitor includes two plates or elements formed of ELR material and a dielectric disposed between the two plates or elements. In some examples, the capacitor is a thin film ELR
It is formed using a material. ELR materials provide very low resistance to current at temperatures higher than those associated with current high temperature superconductivity (HTS), improving the operating characteristics of capacitors at high temperatures.

いくつかの例では、ELR材料は、材料の種類、ELR材料、ELR材料の用途、ELR材料を用い
るコンポーネントの大きさ、ELR材料を用いるデバイスまたはマシンの動作要件に基づい
て製造される。このように、コンデンサの設計および製造中に、ELR材料の基層として使
用される材料、および/またはELR材料の変更する層として使用される材料は、様々な考慮
事項、所望され得る動作、および/または、製造の特性に基づいて選択されるかもしれな
い。
In some examples, the ELR material is manufactured based on the type of material, the ELR material, the application of the ELR material, the size of the component using the ELR material, and the operating requirements of the device or machine using the ELR material. Thus, during capacitor design and manufacture, the material used as the base layer of the ELR material and / or the material used as the modifying layer of the ELR material has various considerations, operations that may be desired, and / or Or it may be selected based on manufacturing characteristics.

様々なデバイス、アプリケーション、および/またはシステムは、本明細書に記載のELR
コンデンサを採用してもよい。いくつかの例では、調整されたおよびその他の共振回路は
、ELRコンデンサを採用する。いくつかの例では、ストレージデバイスはELRコンデンサを
採用する。いくつかの例において、結合エレメントは、ELRコンデンサを採用する。いく
つかの例では、パルス電力システムは、ELRコンデンサを採用する。いくつかの例では、
タイミングエレメントは、ELRコンデンサを採用する。いくつかの例では、フィルタ処理
エレメントはELRコンデンサを採用する。
Various devices, applications, and / or systems are described in the ELR described herein.
A capacitor may be employed. In some examples, conditioned and other resonant circuits employ ELR capacitors. In some examples, the storage device employs ELR capacitors. In some examples, the coupling element employs an ELR capacitor. In some examples, the pulse power system employs ELR capacitors. In some examples,
An ELR capacitor is used for the timing element. In some examples, the filtering element employs an ELR capacitor.

本明細書で説明したように、変更された、開口された、および/または、他の新しいELR
材料は、コンデンサ及び関連するデバイスおよびシステムによって利用されてもよい。図
37A-Bは、ELR材料を用いたコンデンサ3700を示す概略図である。コンデンサは第1プレー
ト3710、または第1導電エレメント、第2プレート3712、または第2導電エレメント、第2
プレート3712から第1プレート3710を分離するスペースまたはギャップ3715を含む。
Modified, open, and / or other new ELRs as described herein
The material may be utilized by capacitors and related devices and systems. Figure
37A-B are schematic diagrams showing a capacitor 3700 using an ELR material. Capacitors are either the first plate 3710 or the first conductive element, the second plate 3712 or the second conductive element, the second
A space or gap 3715 separating the first plate 3710 from the plate 3712 is included.

第1プレート3710と第2プレート3712を横切る電圧差または電位差を印加すると、2つの
プレートの間の空間3715内に静電場を進展させる。静電界は、エネルギーを蓄積し、プレ
ート間に力を生成する。ファラドで測定されたコンデンサの"容量"は、印加される電位差
に対する各プレート上の電荷の比であり、C = Q / Vである。静電容量は、プレート間の
距離に依存し、プレート間の距離が減少するにつれて増加する。
When a voltage difference or potential difference across the first plate 3710 and the second plate 3712 is applied, an electrostatic field is developed in the space 3715 between the two plates. The electrostatic field accumulates energy and generates a force between the plates. The “capacitance” of a capacitor measured in farad is the ratio of the charge on each plate to the applied potential difference, C = Q / V. The capacitance depends on the distance between the plates and increases as the distance between the plates decreases.

コンデンサ3700は、誘電体層を含んでいないが、多くのコンデンサは、容量を増加させ
るために誘電体層を用いる。図37B-Bは、変更されたELR膜を用いるコンデンサ3720を示す
模式図である。コンデンサ3720は、第1プレート3730、第2プレート3732と、第1プレー
ト3730と第2プレート3732との間に位置する誘電体又は非導電性の層3735を含む。いくつ
かの例では、誘電体層3735は、コンデンサによって蓄積された電荷量を増加させるために
、高誘電率及び/又は高耐圧を有する材料で形成されている。
Capacitor 3700 does not include a dielectric layer, but many capacitors use a dielectric layer to increase capacitance. FIGS. 37B-B are schematic views showing a capacitor 3720 using a modified ELR film. Capacitor 3720 includes a first plate 3730, a second plate 3732, and a dielectric or non-conductive layer 3735 located between the first plate 3730 and the second plate 3732. In some examples, the dielectric layer 3735 is formed of a material having a high dielectric constant and / or a high breakdown voltage in order to increase the amount of charge accumulated by the capacitor.

いくつかの例では、誘電体層3735は絶縁体である。誘電体層3735として使用する例示の
誘電体材料は、紙、プラスチック、ガラス、マイカ、セラミック、電解物、酸化物、およ
び/または、他のクラス1またはクラス2の誘電体を含む。次のリストは、本明細書に記載
の変更された、開口された、および/または他の新しいELR材料を用いることができる種々
のキャパシタ/誘電体の種類を表すが、他のものはもちろん使用可能である。
In some examples, dielectric layer 3735 is an insulator. Exemplary dielectric materials for use as dielectric layer 3735 include paper, plastic, glass, mica, ceramic, electrolyte, oxide, and / or other class 1 or class 2 dielectrics. The following list represents various capacitor / dielectric types that can be used with the modified, apertured, and / or other new ELR materials described herein, although others are of course used. Is possible.

誘電体層を持たない"空隙"コンデンサ。これらは一般的に低誘電損失を有する。空隙コ
ンデンサは、とりわけ、共振HFアンテナ用の可変コンデンサとして使用することができる
"Void" capacitor without a dielectric layer. These generally have a low dielectric loss. The air gap capacitor can be used as a variable capacitor for a resonant HF antenna, among others.

誘電率値および誘電損失を変化させるセラミック誘電体層を有する"セラミック"コンデ
ンサ。例としては、COG、NP0、X7R、X8R、Z5U、および2E6コンデンサを含む。セラミック
・コンデンサは、とりわけ、フィルター、タイミングエレメント、および水晶発振器によ
って採用されてもよい。
A “ceramic” capacitor with a ceramic dielectric layer that varies the dielectric constant value and dielectric loss. Examples include COG, NP0, X7R, X8R, Z5U, and 2E6 capacitors. Ceramic capacitors may be employed by filters, timing elements, and crystal oscillators, among others.

ガラス誘電体層を有する"ガラス"コンデンサ。これらは、一般的に非常に安定し信頼性
がある。
A “glass” capacitor with a glass dielectric layer. These are generally very stable and reliable.

誘電体層を有する"紙"コンデンサ。紙コンデンサは、無線装置、電源、モータ、および
他の実施例で使用することができる。
A “paper” capacitor with a dielectric layer. Paper capacitors can be used in wireless devices, power supplies, motors, and other embodiments.

ポリカーボネート誘電体層を有する"ポリカーボネート"コンデンサ。これらは一般的に
低い温度係数を有し、劣化しにくい。ポリカーボネートコンデンサは、とりわけ、フィル
タで使用することができる。
A “polycarbonate” capacitor with a polycarbonate dielectric layer. These generally have a low temperature coefficient and are not easily degraded. Polycarbonate capacitors can be used in filters, among others.

ポリエステル膜の誘電体層を有する"ポリエステル"コンデンサ。ポリエステルンデンサ
は、とりわけ、信号コンデンサや信号インテグレータで採用することができる。
"Polyester" capacitors with a dielectric layer of polyester film. Polyester capacitors can be used in signal capacitors and signal integrators, among others.

ポリスチレン誘電体層を有する"ポリスチレン"コンデンサ。ポリスチレンコンデンサは
、とりわけ、信号コンデンサとして用いることができる。
A “polystyrene” capacitor with a polystyrene dielectric layer. Polystyrene capacitors can be used as signal capacitors, among others.

ポリプロピレン誘電体層を有する"ポリプロピレン"コンデンサは、一般的に低い誘電損
失と高耐圧を示す。ポリプロピレンコンデンサは、とりわけ、信号コンデンサとして用い
ることができる。
“Polypropylene” capacitors having a polypropylene dielectric layer generally exhibit low dielectric loss and high breakdown voltage. Polypropylene capacitors can be used as signal capacitors, among others.

プラスチック製誘電体層を有する"プラスチック"-コンデンサは、とりわけ、PTFEまた
はテフロン(登録商標)"誘電体を含む。
"Plastic" -capacitors with a plastic dielectric layer include, among other things, PTFE or Teflon "dielectric.

銀色雲母のような雲母誘電体層を有する"雲母"コンデンサ。"雲母"コンデンサは、とり
わけ、HF及びVHF RF回路で使用することができる。
A “mica” capacitor with a mica dielectric layer like silver mica. “Mica” capacitors can be used in HF and VHF RF circuits, among others.

誘電体溶液に囲まれた酸化物誘電体層を有する"電解質"コンデンサ。これらは、一般的
に他のタイプに比べて単位体積当たりより大きな容量を有する。電解コンデンサは、ウル
トラキャパシタおよび/またはスーパーキャパシタであってもよく、電源フィルタ、結合
コンデンサ、エネルギー蓄積装置として、電気回路中で用いることができる。
An “electrolyte” capacitor having an oxide dielectric layer surrounded by a dielectric solution. These generally have a larger capacity per unit volume compared to other types. The electrolytic capacitor may be an ultracapacitor and / or a supercapacitor, and can be used in an electric circuit as a power supply filter, a coupling capacitor, or an energy storage device.

"可変"コンデンサ。"可変"コンデンサは、プレート間の距離または重なるプレートの表
面積の量を変化させる機械的構造、および/または、印加された逆バイアス電圧の関数と
して容量を変化する可変容量(バリキャップ)ダイオードを有するコンデンサである。こ
れらは、とりわけ、マイクのようなセンサで採用されてもよい。
"Variable" capacitor. “Variable” capacitors have mechanical structures that change the distance between plates or the amount of surface area of the overlapping plates, and / or variable capacitance (varicap) diodes that change capacitance as a function of applied reverse bias voltage It is a capacitor. These may be employed in sensors such as microphones, among others.

導電板との間に真空を持つ"真空"コンデンサ。"真空"コンデンサは、誘電損失、セルフ
ヒールがなく、可変であり、および/または調整可能であり、高電力RF送信機で用いても
よく、本明細書に記載されていない他の誘電体/コンデンサ中で使用してもよい。
A "vacuum" capacitor with a vacuum between the conductive plates. “Vacuum” capacitors are dielectric loss, self-healing, variable, and / or tunable, may be used in high power RF transmitters, and other dielectric / It may be used in a capacitor.

誘電体層によって分離された2つのプレートにより形成されるコンデンサに加えて、コ
ンデンサを形成するための他の方法がある。例えば、多層プリント回路ボードまたは基板
の異なる層における金属の導電性領域は、非常に安定したコンデンサとして作用すること
ができる。さらに、コンデンサは、基板上の様々なパターンの金属化したところに形成す
ることができる。図37C-Bは、ELR材料を用いる基板ベースのコンデンサ3740を示す概略図
である。
In addition to capacitors formed by two plates separated by a dielectric layer, there are other methods for forming capacitors. For example, conductive areas of metal in different layers of a multilayer printed circuit board or substrate can act as a very stable capacitor. In addition, capacitors can be formed on the substrate in various patterns of metallization. FIGS. 37C-B are schematic diagrams illustrating a substrate-based capacitor 3740 using ELR material.

コンデンサ3740は、基板3745上に形成されており、様々な第1導電部分3755を有する第
1導電エレメント3750と、様々な第2導電部3765を有する第2導電エレメント3760とを含
む。図に示すように、コンデンサ3740は、第1導電部3755のいずれか1つと、第2導電部37
65のいずれか1つとの間に生じる多くの電場内に電荷を貯蔵することができる。
The capacitor 3740 is formed on the substrate 3745, and includes a first conductive element 3750 having various first conductive portions 3755 and a second conductive element 3760 having various second conductive portions 3765. As shown in the figure, the capacitor 3740 includes one of the first conductive portions 3755 and the second conductive portion 37.
Charges can be stored in many electric fields generated between any one of 65.

図37D-Bは、ELR材を用いるMEMS型コンデンサ3770を示す概略図である。MEMS型コンデン
サ3770は、基板(図示せず)上に形成されるか、または、取り付けられており、複数の第
1導電部3782を有する第1導電エレメント3780と、前記複数の第1導電部3782から間隔を
おいて配置されている複数の第2導電部3792を有する第2導電エレメント3790とを含む。
図に示すように、第2導電エレメント3790は、第1導電エレメント3780に向かう方向に、
および/または、離れる方向に並進移動し、その移動により各導電部の間の領域が増加お
よび/または減少するときに、エレメント間の静電容量を増加および/または減少すること
ができる。また、第2導電エレメント3790は、第1導電エレメント3780に対して回転し、
その回転により各導電部間の領域が増加および/または減少するときに、エレメント間の
静電容量を増加および/または減少することができる。
FIG. 37D-B is a schematic diagram showing a MEMS capacitor 3770 using an ELR material. The MEMS capacitor 3770 is formed on or attached to a substrate (not shown), and a plurality of first capacitors
A first conductive element 3780 having a first conductive portion 3782; and a second conductive element 3790 having a plurality of second conductive portions 3792 spaced from the plurality of first conductive portions 3782.
As shown in the figure, the second conductive element 3790 is in a direction toward the first conductive element 3780.
And / or the translation between the elements can increase and / or decrease the capacitance between the elements when the movement increases and / or decreases the area between the conductive parts. The second conductive element 3790 rotates with respect to the first conductive element 3780,
When the region between the conductive parts increases and / or decreases due to the rotation, the capacitance between the elements can be increased and / or decreased.

いくつかの例では、本明細書材料に記載のELR材料は、ELR材料中の開口を介して電荷を
運ぶおよび/または伝播する。したがって、これらの例では、導電エレメントとしてELR材
料を用いると、ELR材料内の開口に概ね対応する、個別の行またはセクション中で、導電
性エレメントまたはプレート内の電荷を収集する可能性がある。
In some examples, the ELR materials described herein carry and / or propagate charge through apertures in the ELR material. Thus, in these examples, using ELR material as the conductive element may collect charge in the conductive element or plate in individual rows or sections that generally correspond to openings in the ELR material.

図38A-Bは、図37B-Bの線BAで得られるたコンデンサの断面図である。コンデンサ3800は
、開口されたELR材料3814aを有する第1導電エレメント3810aと、前記開口されたELR材381
4aに結合された変更する層3812bと、開口されたELR材料3814bを有する第2導電エレメント
3810bと、前記開口されたELR材3814bに結合された変更する層3812bと、を含む。第1導電
エレメント3810Aは、誘電体層3820により第2導電エレメント3810bから分離されている。
38A-B are cross-sectional views of the capacitor obtained at line BA in FIG. 37B-B. The capacitor 3800 includes a first conductive element 3810a having an opened ELR material 3814a, and the opened ELR material 381.
A second conductive element having a modifying layer 3812b coupled to 4a and an open ELR material 3814b
3810b and a modifying layer 3812b coupled to the opened ELR material 3814b. First conductive element 3810A is separated from second conductive element 3810b by dielectric layer 3820.

第1導電エレメント3810Aと第2導電エレメント3810bとの間の電位差の印加後、電荷383
0が誘電体層3820に向かって移動するので、電場がエレメント間および誘電体層3820間で
生成される。しかしながら、電荷は、開口内に収容されているので、電荷は、ELR材料381
4a内の開口の壁3835によって互いに一般に分離されている電荷3830のグループの中に集ま
る。
After applying a potential difference between the first conductive element 3810A and the second conductive element 3810b, the charge 383
As 0 moves toward the dielectric layer 3820, an electric field is generated between the elements and between the dielectric layers 3820. However, since the charge is contained within the opening, the charge is ELR material 381.
Collect in a group of charges 3830 that are generally separated from each other by open walls 3835 in 4a.

図38B-Bは、図37B-BのB-B線で得られるコンデンサの断面図である。グループ電荷は、
材料の開口の壁3844で分離されている、変更する層3840または開口の壁の表面の上または
近くに電荷3842のストリップを形成することができる。したがって、ELR材料内の電荷は
、コンデンサ内の電場に応答して、コンデンサの導電エレメント内に電荷のストリップお
よび/またはグループを形成する。
38B-B is a cross-sectional view of the capacitor obtained by the BB line in FIG. 37B-B. The group charge is
A strip of charge 3842 can be formed on or near the surface of the modifying layer 3840 or opening wall, separated by the opening wall 3844 of the material. Thus, the charge in the ELR material forms a strip and / or group of charges in the conductive element of the capacitor in response to the electric field in the capacitor.

いくつかの例では、コンデンサの導電エレメントを形成するELR材料は、従来のHTS材料
の転移温度(例えば、〜80から135K)と室温(例えば、〜275Kから313K)の間の温度での
電流の流れに対して非常に低い抵抗を示すことができる。これらの例では、コンデンサを
用いるELRベースのコンデンサ、および/または、ELRベースのデバイスは、コンデンサで
使用される変更されたELR材料の種類に対して臨界温度までコンデンサを冷却するために
使用される冷凍機又はクライオスタットのような冷却システム(図示せず)を含むことが
できる。例えば、冷却システムは、液体フロンの温度と同様の温度に、氷の温度と同様の
温度に、本明細書に記載他の温度に、コンデンサを冷却することが可能なシステムであっ
てもよい。すなわち、冷却システムは、ELRベースのコンデンサ、および/またはELRベー
スのデバイスで使用されるELR材料の種類や構造に基づいて選択することができる。
In some examples, the ELR material that forms the conductive element of the capacitor is a current at a temperature between the transition temperature (eg, ~ 80 to 135K) and room temperature (eg ~ 275K to 313K) of conventional HTS materials. It can exhibit very low resistance to flow. In these examples, ELR-based capacitors with capacitors and / or ELR-based devices are used to cool the capacitors to the critical temperature for the modified ELR material type used in the capacitors. A cooling system (not shown) such as a refrigerator or cryostat can be included. For example, the cooling system may be a system capable of cooling the condenser to a temperature similar to that of liquid chlorofluorocarbon, to a temperature similar to that of ice, and to other temperatures described herein. That is, the cooling system can be selected based on the type and structure of ELR materials used in ELR-based capacitors and / or ELR-based devices.

本明細書に記載のように、いくつかの例では、コンデンサの導電エレメント(例えば、
プレート)は、変更されたELR材料で形成されているので、運ばれた電流に対して非常に
低い抵抗値を示す。導電エレメントはナノワイヤ、テープ又はホイル、および/またはワ
イヤで形成することができる。
As described herein, in some examples, a conductive element of a capacitor (eg,
The plate) is made of modified ELR material and therefore exhibits a very low resistance to the carried current. The conductive elements can be formed of nanowires, tapes or foils, and / or wires.

ELR配線を形成する際に、複数のELRテープ又は箔は、大容量の線を形成するために、一
緒に挟持されてもよい。例えば、コイルは、支持構造体と、支持構造によって支持された
1つまたはそれ以上のELRテープ又は箔を含むことができる。
In forming the ELR wiring, a plurality of ELR tapes or foils may be sandwiched together to form a high capacity line. For example, the coil is supported by the support structure and the support structure
One or more ELR tapes or foils can be included.

ELRワイヤに加えて、コンデンサは、ELRナノワイヤから形成することができる。従来の
用語では、ナノワイヤは、ナノメートルのオーダーまたはそれ以下の幅または直径と、規
定されていない長さを有するナノ構造体である。いくつかのケースでは、ELR材料は、50
ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いく
つかのケースでは、ELR材料は、40ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイ
ヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、30ナノメートルの幅お
よび/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、E
LR材料は、20ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することが
できる。いくつかのケースでは、ELR材料は、10ナノメートルの幅および/または深さを有
するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、5ナノメー
トルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケ
ースでは、ELR材料は、5ナノメートル未満の幅および/または深さを有するナノワイヤに
形成することができる。
In addition to ELR wires, capacitors can be formed from ELR nanowires. In conventional terms, a nanowire is a nanostructure having a width or diameter on the order of nanometers or less and an undefined length. In some cases, ELR material is 50
It can be formed into nanowires having a nanometer width and / or depth. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 40 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 30 nanometers. In some cases, E
The LR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 20 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 10 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 5 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth less than 5 nanometers.

ナノワイヤに加えて、ELRテープ又は箔は、本明細書に記載のコンデンサおよびデバイ
スによって利用することができる。テープおよび/またはELR材料の箔を作製および製造す
るための様々な技術が存在する。いくつかの例において、この技術は、バッファの金属酸
化物で被覆された可撓性金属テープ上にYBCOまたは他のELR材料を堆積させ、被覆された
導体を形成する工程を含む。処理中に、テクスチャは圧延アシスト二軸テクスチャを基板
(RABiTS)プロセスを使用して、金属テープ自体中に導入することができるか、又はその
代わりに、テクスチャされたセラミック緩衝層が、イオンビームアシスト蒸着(IBAD)プ
ロセスを使用するような、テクスチャされていない合金基板上にイオンビームを用いて堆
積することができる。酸化物層の添加は、テープからELR材料への金属の拡散を防止する
。他の技法は、ELR材料を製造するために、化学蒸着CVD法、物理蒸着(PVD)法、原子層
ごとの分子線エピタキシー(ALL-MBE)、および他の溶液堆積技術を利用することができ
る。
In addition to nanowires, ELR tapes or foils can be utilized with the capacitors and devices described herein. There are various techniques for making and manufacturing tapes and / or foils of ELR materials. In some examples, the technique includes depositing YBCO or other ELR material on a flexible metal tape coated with a metal oxide of the buffer to form a coated conductor. During processing, the texture can be rolled assisted biaxial texture can be introduced into the metal tape itself using the substrate (RABiTS) process, or alternatively, the textured ceramic buffer layer is ion beam assisted. It can be deposited using an ion beam on an untextured alloy substrate, such as using an evaporation (IBAD) process. The addition of the oxide layer prevents metal diffusion from the tape to the ELR material. Other techniques can utilize chemical vapor deposition CVD, physical vapor deposition (PVD), molecular beam epitaxy per atomic layer (ALL-MBE), and other solution deposition techniques to produce ELR materials. .

したがって、変更されたELR膜は、テープ、箔、ロッド、ストリップ、ナノワイヤ、薄
膜、他の形状または構造中に、及び/又は、プレートなどの導電エレメント内に電荷を貯
蔵することができる他の形状中に形成されてもよい。すなわち、いくつかのコンデンサに
対して、いくつかの適切な幾何学的形状が本明細書に記載されて示されているが、多数の
他の形状も可能である。これらの他の形状は、材料の厚さ、異なる層の使用、他の3次元
構造の違いに加えて、各長さおよび/または幅に対して異なるパターン、構成、レイアウ
トを含む。
Thus, modified ELR films can be stored in tapes, foils, rods, strips, nanowires, thin films, other shapes or structures and / or in conductive elements such as plates It may be formed inside. That is, for some capacitors, some suitable geometric shapes are described and shown herein, but many other shapes are possible. These other shapes include different patterns, configurations, and layouts for each length and / or width in addition to material thickness, use of different layers, and other three-dimensional structural differences.

いくつかの例では、ELR材料として使用される材料の種類は、ELR材料を利用するアプリ
ケーションの種類によって決定することができる。たとえば、あるアプリケーションでは
、BSCCO ELR層を有するELR材料を利用することができるが、あるアプリケーションでは、
YBCO層を利用することができる。すなわち、本明細書に記載のELR材料は、特定の構造中
に(例えば、テープまたはナノワイヤ)形成されてもよいし、特定のELR材料から形成さ
れてもよい。
In some examples, the type of material used as the ELR material can be determined by the type of application that utilizes the ELR material. For example, some applications can utilize ELR materials with a BSCCO ELR layer, but some applications
YBCO layer can be used. That is, the ELR materials described herein may be formed in a specific structure (eg, tape or nanowire) or may be formed from a specific ELR material.

本明細書に記載ELRベースのコンデンサを形成するために様々な製造プロセスを採用す
ることができる。いくつかの例では、ELRナノワイヤ導電エレメントは、位置決めされた
基板上に堆積される。いくつかの例では、ELRテープは、基材、非導電エレメント、およ
び/または導電エレメントの上に、配置または固定される。当業者は、本明細書に記載の
コンデンサを製造及び/又は形成するとき、他の製造プロセスを利用してもよいことを理
解することができる。
Various manufacturing processes can be employed to form the ELR-based capacitors described herein. In some examples, ELR nanowire conductive elements are deposited on a positioned substrate. In some examples, the ELR tape is placed or secured over the substrate, non-conductive element, and / or conductive element. One of ordinary skill in the art can appreciate that other manufacturing processes may be utilized when manufacturing and / or forming the capacitors described herein.

本明細書で説明するように、多くのデバイス及びシステムは、高温または周囲温度で、
非常に低い抵抗を示す、変更された、開口された、および/または、他の新しいELRコンデ
ンサなどのコンデンサを組み込むことができる。次の章では、いくつかの例示的なデバイ
ス、システム、および/またはアプリケーションを記述する。当業者は、他の装置、シス
テム、および/またはアプリケーションは、また、変更されたELRコンデンサを利用するこ
とができることを理解するであろう。
As described herein, many devices and systems operate at high or ambient temperatures.
Capacitors such as modified, open and / or other new ELR capacitors can be incorporated that exhibit very low resistance. In the next section, some exemplary devices, systems, and / or applications are described. Those skilled in the art will appreciate that other devices, systems, and / or applications can also utilize modified ELR capacitors.

いくつかの例では、同調又は共振回路は、本明細書に記載のELRコンデンサを用いるこ
とができる。一般的に、同調回路は、特定の周波数帯域の情報を選択するためのコンデン
サとインダクタの両方を含む。例えば、無線受信機は、基地局の無線周波数を無線受信機
に同調するために可変コンデンサに依存している。
In some examples, the tuned or resonant circuit can use the ELR capacitors described herein. In general, a tuning circuit includes both a capacitor and an inductor for selecting information in a specific frequency band. For example, radio receivers rely on variable capacitors to tune the base station radio frequency to the radio receiver.

図39-Bは、ELRコンデンサ、インダクタ3910およびインダクタ3920などの別のコンポー
ネントを有する同調又は共振回路3900を示す概略図である。信号処理アプリケーションに
用いられる回路などのアナログ回路は、本明細書に記載のコンデンサを利用することがで
きる。これらの回路は、他のコンポーネント(例えば、LC回路、RLC回路など)と共にコ
ンデンサを含むことができる。いくつかの実施例では、回路3900は、信号周波数を強調し
たり、フィルタリングする同調又は共振回路であってもよい。いくつかの実施例では、回
路3900は、大規模な発電用途における残留羽音を除去することができる。いくつかの実施
例では、回路3900は、ラジオ受信や放送で使用される同調回路であってもよい。当業者は
、回路3900は、本明細書に記載されていない他の多くの応用において実施することができ
ることを理解するであろう。
FIG. 39-B is a schematic diagram illustrating a tuned or resonant circuit 3900 having other components such as an ELR capacitor, inductor 3910 and inductor 3920. FIG. Analog circuits, such as those used in signal processing applications, can utilize the capacitors described herein. These circuits can include capacitors along with other components (eg, LC circuits, RLC circuits, etc.). In some embodiments, circuit 3900 may be a tuned or resonant circuit that emphasizes or filters the signal frequency. In some embodiments, the circuit 3900 can remove residual feather noise in large scale power generation applications. In some embodiments, circuit 3900 may be a tuning circuit used in radio reception and broadcasting. One skilled in the art will appreciate that the circuit 3900 can be implemented in many other applications not described herein.

いくつかの例では、エネルギー貯蔵コンポーネントは、本明細書に記載のELRベースコ
ンデンサを用いることができる。例えば、コンデンサは、電池と同様の特性を示す充電回
路から切り離されたときに、電気エネルギーを貯蔵し、しばしば、電池が取り替えられて
いる間に電源を維持するために電子機器に使用される。
In some examples, the energy storage component can use an ELR-based capacitor as described herein. For example, capacitors are used in electronic devices to store electrical energy when disconnected from a charging circuit that exhibits characteristics similar to batteries and to maintain power while the battery is being replaced.

図40-Bは、ELRコンデンサを有する貯蔵エレメント4000を示す概略図である。貯蔵エレ
メント4000は、スーパーコンデンサの代表であり、第1電極4010、第2電極4020、及び分
離層を含む。分離層4030は、電荷4040を含む第1電解液4045と電荷4050を含む第2電解液
4055を分離する。そのようなスーパーコンデンサは、本明細書に記載のELRベース材料を
用い、電気自動車やグリッドへの応用など様々な用途のためのエネルギーを貯蔵すること
ができる。
FIG. 40-B is a schematic diagram illustrating a storage element 4000 having an ELR capacitor. The storage element 4000 is representative of a super capacitor and includes a first electrode 4010, a second electrode 4020, and a separation layer. The separation layer 4030 includes a first electrolyte solution 4045 containing a charge 4040 and a second electrolyte solution containing a charge 4050.
Separate 4055. Such supercapacitors can use the ELR-based materials described herein to store energy for various uses such as electric vehicles and grid applications.

いくつかの例では、カップリングコンポーネントは、本明細書に記載のELRベースのコ
ンデンサを使用することができる。例えば、ELRベースコンデンサは、回路内で容量結合
を容易にし、それによって、コンデンサは、AC信号を通過させDC信号をブロックの通過す
ることができる。別の例として、ELRベースコンデンサは、回路エレメントの間でノイズ
や過渡信号を抑制するデカップリングコンデンサとして機能することができる。
In some examples, the coupling component can use an ELR-based capacitor as described herein. For example, an ELR base capacitor facilitates capacitive coupling in the circuit so that the capacitor can pass an AC signal and a DC signal through the block. As another example, an ELR base capacitor can function as a decoupling capacitor that suppresses noise and transient signals between circuit elements.

図41-Bは、ELRコンデンサ4130と抵抗4140を有するカップリングエレメント4100を示す
概略図である。カップリングエレメント4100は、入力信号4110を受信し、部分的に入力信
号の時定数に対するコンデンサを充電する時間に基づいて入力信号を調整し、調整された
信号4120を出力する。このようなカップリング回路は、本明細書に記載のELRベースのコ
ンデンサを使用して、無線システムにオーディオ信号を渡すことができる。
FIG. 41-B is a schematic diagram showing a coupling element 4100 having an ELR capacitor 4130 and a resistor 4140. The coupling element 4100 receives the input signal 4110, adjusts the input signal based in part on the time to charge the capacitor relative to the time constant of the input signal, and outputs the adjusted signal 4120. Such a coupling circuit can pass audio signals to a wireless system using the ELR-based capacitors described herein.

いくつかの例では、パルス電力システムは、本明細書に記載のELRベースのコンデンサ
を使用することができる。たとえば、大規模に特別に構成された低インダクタンスの高電
圧コンデンサのグループは、電磁形成、マルクス発生器、パルスレーザ、パルス形成ネッ
トワーク、レーダ、フュージョン、粒子加速器、レールガン、コイルガンおよびその他の
応用などのパルス電力用途のために大きな電流パルスを供給するのに使用することができ
る。
In some examples, a pulsed power system can use the ELR-based capacitors described herein. For example, large specially configured groups of low-inductance high-voltage capacitors include electromagnetic forming, Marx generators, pulsed lasers, pulse forming networks, radar, fusion, particle accelerators, rail guns, coil guns and other applications. It can be used to supply large current pulses for pulsed power applications.

図42-Bは、ELRコンデンサを有するパルス電力システム4200を示す概略図である。パル
ス電力システム4200は、複数のコンデンサ4220で形成されたコンデンサバンク4100を含む
。コンデンサバンク4100は、放電されるとき、様々な出力4230のアプリケーションへ電力
パルスを供給する。たとえば、パルス電力システム4200は、マルクスバンクであってもよ
い。マルクスバンクでは、ELRベースコンデンサなどのコンデンサが適度な電圧で並列に
充電され、負荷に高電圧を提供するスパークギャップをトリガすることによって、直列に
、放電される。いくつかの例では、タイミングエレメント、本明細書に記載のELRベース
コンデンサを使用することができる。
FIG. 42-B is a schematic diagram illustrating a pulsed power system 4200 having an ELR capacitor. The pulse power system 4200 includes a capacitor bank 4100 formed of a plurality of capacitors 4220. Capacitor bank 4100 provides power pulses to various output 4230 applications when discharged. For example, the pulse power system 4200 may be a Marx bank. In Marxbank, capacitors such as ELR base capacitors are charged in parallel with a moderate voltage and discharged in series by triggering a spark gap that provides a high voltage to the load. In some examples, a timing element, an ELR base capacitor as described herein, can be used.

図43-Bは、スピーカ4320へELRベースコンデンサ4330を介してパルス列を提供する非安
定マルチバイブレータ4310として構成されているエレメントなどのタイミングエレメント
4310を示す概略図である。タイミングエレメント4300は555タイマー、ELRベースコンデン
サ4330、スピーカ4320を含む。コンデンサ4330は、DC信号をブロックしながら、安定した
AC信号をスピーカー供給できる。
FIG. 43-B shows a timing element, such as an element configured as an astable multivibrator 4310 that provides a pulse train to the speaker 4320 via the ELR base capacitor 4330.
FIG. The timing element 4300 includes a 555 timer, an ELR base capacitor 4330, and a speaker 4320. Capacitor 4330 is stable while blocking DC signal
AC signal can be supplied to the speaker.

もちろん、他のシステムおよびデバイスは、本明細書に記載のELRベースコンデンサを
使用することができる。例えば、電力調整システム、力率補正システム、ノイズフィルタ
、スナバ、モータスタータ、信号プロセッサ、センサ、測定機器、などのタッチ入力デバ
イス、ヒューマンインターフェースエレメント、ニューラルネットワークなどである。
Of course, other systems and devices can use the ELR-based capacitors described herein. For example, a power input system, a power factor correction system, a noise filter, a snubber, a motor starter, a signal processor, a sensor, a measuring instrument, and other touch input devices, a human interface element, a neural network, and the like.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むコンデンサは、次のように説明する
ことができる。
In some embodiments, a capacitor comprising a modified ELR material can be described as follows.

変更されたELR材料から形成された第1プレートと、変更されたELR材料から形成された
第2プレートと、を含むコンデンサであって、前記変更されたELR材料は、前記ELR材料の
層と、前記ELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層と、を含
むことを特徴とするコンデンサ。
A capacitor comprising: a first plate formed from a modified ELR material; and a second plate formed from a modified ELR material, the modified ELR material comprising: a layer of the ELR material; A capacitor that alters one or more operating characteristics of the layer of ELR material.

変更されたELR材料の第一プレートを形成する工程と、前記変更されたELR材料の第2プ
レートを形成する工程と、前記第1プレートを前記第2プレートから一定の距離におく工
程と、を有することを特徴とするコンデンサを形成する方法。
Forming a first plate of modified ELR material; forming a second plate of modified ELR material; and placing the first plate at a fixed distance from the second plate. A method of forming a capacitor, comprising:

第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記第1の変更されたELRエレ
メントから一定の距離をあけて配置された第2の変更されたELRエレメントと、を有する
ことを特徴とするコンデンサ。
A first modified very low resistance (ELR) element and a second modified ELR element disposed at a distance from the first modified ELR element. Capacitor.

変更されたELR材料から形成された第1のプレートと、変更されたELR材料から形成され
た第2のプレートと、前記第1プレートと前記第2プレートとの間に配置される誘電体とを
含むコンデンサであって、前記変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前記ELR材料の層
の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する変更する層と、を含むことを特徴とするコン
デンサ。
A first plate formed from a modified ELR material; a second plate formed from a modified ELR material; and a dielectric disposed between the first plate and the second plate. A capacitor comprising: the modified ELR material comprising: a layer of ELR material; and a modifying layer that alters one or more operating characteristics of the layer of ELR material .

コンデンサを形成する方法であって、変更されたELR材料の第1プレートを形成する工
程と、前記変更されたELR材料の第2プレートを形成する工程と、前記第1プレートを前記
第2プレートから一定の距離に配置する工程と、前記第1プレートと前記第2プレートとの
間に誘電体を配置する工程と、を有することを特徴とする方法。。
A method of forming a capacitor comprising the steps of forming a first plate of modified ELR material, forming a second plate of modified ELR material, and removing the first plate from the second plate. And disposing a dielectric between the first plate and the second plate. A method comprising: disposing a constant distance; and disposing a dielectric between the first plate and the second plate. .

第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記第1の変更された非常に
低い抵抗(ELR)エレメントから一定の距離だけ間隔を空けて配置された第2の変更され
たELRエレメントと、前記第1の変更されたELRエレメントと前記第2の変更されたELRエレ
メントの間に配置された誘電体材料と、を含むことを特徴とするコンデンサ。
A first modified very low resistance (ELR) element and a second modified ELR spaced a distance from said first modified very low resistance (ELR) element A capacitor comprising: an element; and a dielectric material disposed between the first modified ELR element and the second modified ELR element.

基板と、前記基板上に堆積され、かつ変更されたELR材料で形成された第1の導電エレ
メントと、前記第1の導電エレメント近接する前記基板上に堆積され、かつ変更されたEL
R材料で形成された第2の導電エレメントと、を含むコンデンサであって、前記変更され
たELR材料は、ELR材料の層と、前記ELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更す
る変更する層とを含むことを特徴とするコンデンサ。
A substrate, a first conductive element deposited on the substrate and formed of a modified ELR material, and an EL deposited and modified on the substrate proximate to the first conductive element
A capacitor comprising a second conductive element formed of an R material, wherein the modified ELR material modifies a layer of ELR material and one or more operating characteristics of the layer of ELR material And a capacitor layer.

コンデンサを形成する方法であって、基板上に変更されたELR材料から形成された第1導
電エレメントを堆積させる工程と、前記基板上の前記第1の導電エレメントに近接する、
変更されたELR材料から形成された第2導電エレメントを堆積させる工程と、を有すること
を特徴とする方法。
A method of forming a capacitor, comprising depositing a first conductive element formed from a modified ELR material on a substrate, proximate to the first conductive element on the substrate,
Depositing a second conductive element formed from a modified ELR material.

基板上に堆積された第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記第1
の変更されたELRエレメントに近接する前記基板上に堆積され、かつ前記第1の変更され
たELRエレメントから一定の距離だけ間隔を空けて配置されている第2の変更されたELRエ
レメントと、を有することを特徴とするコンデンサ。
A first modified very low resistance (ELR) element deposited on a substrate;
A second modified ELR element deposited on the substrate proximate to the modified ELR element and spaced a distance from the first modified ELR element; A capacitor characterized by having.

変更されたELR材料から形成される第1導電エレメントと、変更されたELR材料から形成
され、前記第1導電エレメントに対して相対的に移動するように構成された第2の導電性
エレメントとを含むコンデンサであって、前記変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前
記ELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する変更する層を含むことを特徴と
するコンデンサ。
A first conductive element formed from a modified ELR material; and a second conductive element formed from a modified ELR material and configured to move relative to the first conductive element. A capacitor comprising: the modified ELR material comprising a layer of ELR material and a modifying layer that alters one or more operating characteristics of the layer of ELR material.

第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、第2の変更されたELRエレメン
トと、位置決めするコンポーネントとを含むコンデンサであって、前記位置決めするコン
ポーネントは、前記第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントに対して前記第2
の変更されたELRエレメントを移動するように構成されていることを特徴とするコンデン
サ。
A capacitor including a first modified very low resistance (ELR) element, a second modified ELR element, and a positioning component, wherein the positioning component is the first modified The second for very low resistance (ELR) elements
A capacitor characterized in that it is configured to move a modified ELR element.

ELR材料の第1層と、前記ELR材料のフォノン特性を変更する、変更する材料の第2層と
を含むことを特徴とするMEMSベースコンデンサに使用するための導電性エレメント。
A conductive element for use in a MEMS-based capacitor, comprising: a first layer of ELR material; and a second layer of material that alters the phonon characteristics of the ELR material.

インダクタとコンデンサとを含む回路であって、前記コンデンサは、変更されたELR材
料から形成された第1導電エレメントと、変更されたELR材料から形成された第2導電エレ
メントとを含むことを特徴とする回路。
A circuit including an inductor and a capacitor, wherein the capacitor includes a first conductive element formed from a modified ELR material and a second conductive element formed from a modified ELR material, Circuit.

変更されたELR材料から形成された第1導電エレメントと、前記変更されたELR材料から
形成された第2導電エレメントと、を有する信号処理装置に用いられるコンデンサであっ
て、前記変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前記ELR材料の層の1つまたはそれ以上の
動作特性を変更する、変更する層とを含むことを特徴とするコンデンサ。
A capacitor used in a signal processing apparatus having a first conductive element formed from a modified ELR material and a second conductive element formed from the modified ELR material, wherein the modified ELR material A capacitor comprising: a layer of ELR material; and a layer that modifies one or more operating characteristics of the layer of ELR material.

回路内にインダクタを有するエネルギーを交換するように構成されたコンデンサであっ
て、基板上に形成された第1導電エレメントと、前記基板上に形成され、前記第1導電エレ
メントに隣接して配置された第2導電エレメントと、を含み、前記第1導電性エレメント
と前記第2導電エレメントは、標準圧力で150K以上の温度で電荷に対して非常に低い抵抗
を示すことを特徴とするコンデンサ。
A capacitor configured to exchange energy having an inductor in a circuit, the first conductive element formed on a substrate, and formed on the substrate and disposed adjacent to the first conductive element. And a second conductive element, wherein the first conductive element and the second conductive element exhibit a very low resistance to charge at a temperature of 150K or higher at a standard pressure.

変更されたELR材料から形成された第1導電エレメントと、変更されたELR材料から形成
された第2導電エレメントと、前記第1導電部材と前記第2導電エレメントの間に配置され
た分離層と、を含むことを特徴とするウルトラコンデンサ。
A first conductive element formed from a modified ELR material; a second conductive element formed from a modified ELR material; and a separation layer disposed between the first conductive member and the second conductive element; The ultra capacitor | condenser characterized by including.

開口されたELR材料から形成された第1導電エレメントと、前記開口されたELR材料から
形成された第2導電エレメントと、前記第1導電エレメントと前記第2導電エレメントとの
間に配置された分離層と、を含むことを特徴とするウルトラコンデンサ。
A first conductive element formed from the opened ELR material, a second conductive element formed from the opened ELR material, and a separation disposed between the first conductive element and the second conductive element An ultracapacitor comprising: a layer;

抵抗とコンデンサとを含むカップリング回路であって、前記コンデンサは、変更された
ELR材料から形成された第1導電エレメントと、変更されたELR材料から形成された第2導電
エレメントと、を含み、前記変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前記ELR材料の層の1
つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層の層とを含むことを特徴とするカッ
プリング回路。
A coupling circuit including a resistor and a capacitor, wherein the capacitor is modified
A first conductive element formed from an ELR material and a second conductive element formed from a modified ELR material, the modified ELR material comprising: a layer of ELR material; and a layer of the ELR material. 1
A coupling circuit characterized in that it comprises one or more layers for modifying one or more operating characteristics.

抵抗と、コンデンサと、を含むカップリング回路であって、前記コンデンサは、開口さ
れたELR材料から形成された第1導電エレメントと、前記開口されたELR材料から形成され
た第2導電性エレメントと、を含み、前記開口されたELR材料は、ELR材料の層と、前記EL
R材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層とを含むことを特徴と
するカップリング回路。
A coupling circuit including a resistor and a capacitor, the capacitor comprising: a first conductive element formed from an open ELR material; and a second conductive element formed from the open ELR material. The opened ELR material comprises a layer of ELR material and the EL
A coupling circuit comprising: a modifying layer that alters one or more operating characteristics of the layer of R material.

コンデンサバンクを含むパルス電源システムであって、前記コンデンサバンク内のコン
デンサの各々は、変更されたELR材料から形成された第1導電エレメントと、前記変更され
たELR材料から形成された第2導電エレメントと、を含み、前記変更されたELR材料は、ELR
材料の層と、ELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する変更する層とを含む
ことを特徴とするパルス電源システム。
A pulse power supply system including a capacitor bank, wherein each of the capacitors in the capacitor bank includes a first conductive element formed from a modified ELR material and a second conductive element formed from the modified ELR material And the modified ELR material comprises ELR
A pulsed power system comprising a layer of material and a modifying layer that alters one or more operating characteristics of the layer of ELR material.

コンデンサバンクを含むパルス電源システムであって、前記コンデンサバンク内のコン
デンサの各々は、ELR材料から形成された第1導電エレメントと、前記ELR材料から形成さ
れた第2導電エレメントと、を含み、前記ELR材料は、開口されたELR材料と、前記開口さ
れたELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層とを含むことを
特徴とするパルス電源システム。
A pulse power supply system including a capacitor bank, wherein each of the capacitors in the capacitor bank includes a first conductive element formed from ELR material and a second conductive element formed from the ELR material, The pulsed power supply system, wherein the ELR material includes an open ELR material and a modifying layer that modifies one or more operating characteristics of one or more layers of the open ELR material.

コンデンサを含むセンサであって、前記コンデンサは、変更されたELR材料から形成さ
れた第1導電エレメントと、変更されたELR材料から形成された第2導電エレメントと、を
含み、前記変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前記ELR材料の層の1つまたはそれ以上
の動作特性を変更する、変更する層とを含むことを特徴とするセンサ。
A sensor including a capacitor, wherein the capacitor includes a first conductive element formed from a modified ELR material and a second conductive element formed from a modified ELR material, the modified ELR A material comprising: a layer of ELR material; and a modifying layer that alters one or more operating characteristics of the layer of ELR material.

コンデンサを含むセンサであって、前記コンデンサは、ELR材料から形成された第1導電
エレメントと、ELR材料から形成された第2導電エレメントと、を含み、前記ELR材料は、
前記開口されたELR材料の層と、前記開口されたELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作
特性を変更する、変更する層を含むことを特徴とするセンサ。
A sensor including a capacitor, the capacitor including a first conductive element formed from an ELR material and a second conductive element formed from an ELR material, the ELR material comprising:
A sensor comprising: a layer of altered ELR material and a layer that alters one or more operating characteristics of the layer of opened ELR material.

第6章 ELR材料から形成されたインダクタ
本章の説明は、図1-36と図37-C〜図43-Cを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 6 Inductors Formed from ELR Materials Refer to Figure 1-36 and Figures 37-C through 43-C for the description of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

空芯インダクタや磁気コア型インダクタなどのインダクタは、変更されたELR材料、開
口されたELR材料、および/または他の新しいELR材料など非常に低い抵抗(ELR)の材料か
ら形成されたコンポーネントを含むことが記載されている。いくつかの例では、インダク
タは、コアとELR材料から形成されたナノワイヤコイルを含む。いくつかの例では、イン
ダクタは、コアと、ELRテープ又は箔などのELR材料で形成されたコイルと、を含む。いく
つかの例では、薄膜ELR材料を用いて形成されているインダクタである。ELR材料は、従来
の高温超伝導(HTS)に関連付けられる通常の温度よりも高い温度で電流に対して非常に
低い抵抗を提供および/または示し、より高い温度でインダクタの動作特性を向上させる
Inductors such as air-core inductors and magnetic core inductors include components formed from very low resistance (ELR) materials such as modified ELR materials, apertured ELR materials, and / or other new ELR materials It is described. In some examples, the inductor includes a nanowire coil formed from a core and ELR material. In some examples, the inductor includes a core and a coil formed of ELR material, such as ELR tape or foil. In some examples, an inductor formed using a thin film ELR material. The ELR material provides and / or exhibits a very low resistance to current at temperatures higher than the normal temperature associated with conventional high temperature superconductivity (HTS), improving the operating characteristics of the inductor at higher temperatures.

いくつかの例では、ELR材料は、ELR材料の種類、ELR材料の応用、システムを用いるコ
ンポーネントの大きさ、ELR材料を使用するデバイス、システムおよび/または装置の動作
要件に基づいて製造される。このように、インダクタまたはインダクタベースのデバイス
設計および製造中、ELRコンポーネントのベース層として用いられる材料、および/または
、ELRコンポーネントの変更する層として用いられる材料は、様々な考慮事項、動作特性
および/または製造特性に基づいて選択することができる。
In some examples, the ELR material is manufactured based on the type of ELR material, the application of the ELR material, the size of the component using the system, the operating requirements of the device, system and / or apparatus using the ELR material. Thus, during inductor or inductor-based device design and manufacture, the material used as the base layer of the ELR component and / or the material used as the modifying layer of the ELR component has various considerations, operating characteristics and / or Or it can be selected based on manufacturing characteristics.

種々のデバイス、アプリケーション、および/またはシステムは、変更された、開口さ
れた、および/または新しいELRベースのインダクタを使用することができる。いくつかの
例では、同調または共振回路および関連するアプリケーションでは、ELRインダクタを使
用する。いくつかの例では、変圧器および関連するアプリケーションでは、ELRインダク
タを使用する。いくつかの例では、エネルギー貯蔵装置及び関連するのアプリケーション
では、ELRインダクタを使用する。いくつかの例では、限流器のような電流制限デバイス
及び関連するアプリケーションでは、ELRインダクタを使用する。
Various devices, applications, and / or systems can use modified, apertured, and / or new ELR-based inductors. In some examples, ELR inductors are used in tuned or resonant circuits and related applications. In some examples, transformers and related applications use ELR inductors. In some examples, energy storage devices and related applications use ELR inductors. In some examples, current limiting devices such as current limiters and related applications use ELR inductors.

図37-Cは、開口された、および/または新しいELR材料から形成された空芯インダクタ37
00を示す概略図である。インダクタ3700は、コイル3710と空芯3720を含む。コイル3710は
、電流を運ぶ(例えば、ページの右側に向かう方向)ときに、磁場3730は空芯3720(つま
りコアが見いだされる領域)中に生成される。コイルは、ELR材料ベース層と、ELR材料ベ
ース層上に形成された変更する層とを有するELR膜などのELR材料の少なくとも一部に形成
される。様々な適切なELR膜は、本明細書で詳細に説明されている。
FIG. 37-C shows an air core inductor 37 that is open and / or formed from a new ELR material.
FIG. Inductor 3700 includes a coil 3710 and an air core 3720. When the coil 3710 carries current (eg, in a direction toward the right side of the page), a magnetic field 3730 is generated in the air core 3720 (ie, the region where the core is found). The coil is formed on at least a portion of an ELR material, such as an ELR film, having an ELR material base layer and a modifying layer formed on the ELR material base layer. A variety of suitable ELR films are described in detail herein.

電池または他の電源(図示せず)は、ELRコイル3710に電圧を印加し、電流がコイル371
0内に流れるようにさせる。ELR材料から形成されているコイル3710は、例えば、室温又は
周囲温度(例えば、〜21℃)のような従来のHTS材料で使用される温度より高い温度で電
流の流れに対してほとんど又は全く抵抗がない。コイル中に流れる電流は、エネルギー、
限界エネルギーなどを輸送するために使用されるコア領域3720内に磁場を発生する。
A battery or other power source (not shown) applies a voltage to the ELR coil 3710 and the current flows to coil 371.
Let it flow within 0. The coil 3710 formed from ELR material is almost or completely resistant to current flow at temperatures higher than those used in conventional HTS materials, such as room temperature or ambient temperature (eg, ˜21 ° C.) There is no. The current flowing in the coil is energy,
A magnetic field is generated in the core region 3720 that is used to transport limit energy and the like.

インダクタ3700が非常に低い抵抗材料(すなわち、変更されたELR膜)から形成された
コイル3710を含むため、インダクタは、理想的なインダクタと同様に作用するかもしれな
い。ここでは、コイル3710は、コイル3710を通る電流にかかわらず、従来の導電性コイル
(例えば、銅コイル)を有するインダクタ中で通常見つかる巻線または直列抵抗による損
失は、ほとんど又は全くがない。つまり、インダクタ3700は非常に高品質(Q)因子(例
えば、ほぼ無限大)を示す。高品質(Q)因子は、与えられた周波数での抵抗に対する誘
導リアクタンスの比であり、Q=誘導リアクタンス/抵抗である。
Since the inductor 3700 includes a coil 3710 formed from a very low resistance material (ie, a modified ELR film), the inductor may behave similarly to an ideal inductor. Here, the coil 3710 has little or no loss due to winding or series resistance normally found in inductors with conventional conductive coils (eg, copper coils), regardless of the current through the coil 3710. That is, inductor 3700 exhibits a very high quality (Q) factor (eg, nearly infinite). The high quality (Q) factor is the ratio of inductive reactance to resistance at a given frequency, where Q = inductive reactance / resistance.

いくつかの例では、ELRコイルは、従来のHTS材料の転移温度(例えば約80〜135K)と室
温(例えば294Kで)の間の温度で電流の流れに対して非常に低い抵抗を提供する。これら
の例では、インダクタは、コイル3710によって利用されるELR材料の種類の臨界温度まで
コイル3710を冷却するために使用されるような冷凍機又はクライオスタットのような冷却
システム(図示せず)を含むことができる。例えば、冷却システムは、液体フロン(TM)
の温度と同様の温度、氷のの温度と同様の温度、又は本明細書に記載した他の温度と同様
の温度までコイル3710を冷却することが可能なシステムであってもよい。すなわち、冷却
システムは、コイル3710で使用されたELR材料の種類や構造に基づいて選択することがで
きる。
In some examples, ELR coils provide very low resistance to current flow at temperatures between the transition temperature of conventional HTS materials (eg, about 80-135K) and room temperature (eg, at 294K). In these examples, the inductor includes a cooling system (not shown) such as a refrigerator or cryostat as used to cool coil 3710 to the critical temperature of the type of ELR material utilized by coil 3710. be able to. For example, the cooling system is liquid chlorofluorocarbon (TM)
It may be a system that can cool coil 3710 to a temperature similar to that of ice, a temperature similar to that of ice, or a temperature similar to other temperatures described herein. That is, the cooling system can be selected based on the type and structure of the ELR material used in the coil 3710.

いくつかの例では、空芯3720は、追加の材料を含まないし、インダクタ3700は、スタン
ドアロンコイル(例えば、図に示すコイル)のような物理的なコアが無いコイルである。
いくつかの例では、空芯3720は、プラスチックまたはセラミック材料のような非磁性材料
(図示しない)で形成されている。コアの材質や形状は、様々な要因に基づいて選択する
ことができる。例えば、空気の透磁率よりも高い透磁率を有するコア材料を選択すると、
一般的に生成される磁場3730の密度を増加させ、したがって、インダクタ3700のインダク
タンスを増加させる。別の例では、コア材料の選択は、高周波アプリケーション内のコア
損失を低減する要望によって支配されてもよい。当業者であれば、コアが、所望の特性お
よび/または動作特性を達成するために、多くの異なる材料中に及び多くの異なる形状か
ら形成されることを理解するであろう。
In some examples, air core 3720 does not include additional material, and inductor 3700 is a coil without a physical core, such as a stand-alone coil (eg, the coil shown in the figure).
In some examples, air core 3720 is formed of a non-magnetic material (not shown) such as a plastic or ceramic material. The material and shape of the core can be selected based on various factors. For example, if you select a core material that has a permeability higher than that of air,
Generally increases the density of the magnetic field 3730 generated and thus increases the inductance of the inductor 3700. In another example, the choice of core material may be governed by the desire to reduce core losses within high frequency applications. One skilled in the art will appreciate that the core is formed in many different materials and from many different shapes to achieve the desired and / or operational characteristics.

当技術分野で知られているように、コイル3710の構成は、インダクタンスなどの動作特
性に影響を与えることができる。例えば、コイルの巻き数、コイルの断面積、コイルの長
さなどは、インダクタのインダクタンスに影響を及ぼすことがある。構成では示されてい
ないが、インダクタ3700は、動作特性(例えば、インダクタンス値)を達成するために、
及び好ましくない影響(例えば、表皮の影響、近接の影響、寄生容量)を低減するために
、様々な方法で構成されることができる。
As is known in the art, the configuration of the coil 3710 can affect operating characteristics such as inductance. For example, the number of turns of the coil, the cross-sectional area of the coil, the length of the coil, etc. may affect the inductance of the inductor. Although not shown in the configuration, the inductor 3700 is used to achieve operating characteristics (eg, inductance value)
And it can be configured in various ways to reduce unwanted effects (eg, skin effects, proximity effects, parasitic capacitances).

いくつかの例では、コイル3710は、互いに平行に位置する多数のターンを含むことがで
きる。いくつかの例では、コイルは、互いに異なる角度で巻かれたターンを含むことがで
きる。従って、コイル3710は、ハニカム、バスケット織りパターン、互いに様々な角度で
十字に連続して曲がっている波巻、コイルが互いに間隔をあけて配置されている平らなス
パイラルコイルで形成されているクモの巣パターンやパイ巻、様々なストランドがアーク
抵抗を低減するために互いに絶縁されているリッツ線のような様々な異なる構成で形成す
ることができる。これらの技術は、インダクタの自己共振周波数および品質係数(Q)を
増加するために使用されてもよい。
In some examples, the coil 3710 can include multiple turns positioned parallel to each other. In some examples, the coil can include turns wound at different angles from each other. Thus, the coil 3710 is a cobweb pattern formed of a honeycomb, a basket weave pattern, a wave winding continuously bent in a cross at various angles, and a flat spiral coil in which the coils are spaced apart from each other Can be formed in a variety of different configurations such as litz wire, pie winding, and various strands that are insulated from each other to reduce arc resistance. These techniques may be used to increase the self-resonant frequency and quality factor (Q) of the inductor.

空芯インダクタに加えて、インダクタ3800のような磁気コアインダクタもまた、本明細
書に記載の変更された、開口された、および/または新しいELR材料を利用することができ
る。図38-Cは、ELR材料を用いる磁気コアインダクタ3800を示す概略図である。インダク
タ3800は、コイル3810と、強磁性又は強磁性材料からなるコアなどの磁気コア3820を含む
。図37-Cのインダクタ3700と同様に、磁場3830は、電流がコイル3810によって運ばれると
き、コア3820中に生成される。コイルは、ELR材料ベース層と、ベース層上に形成された
変更する層とを有する膜などのELR膜から少なくともその一部が形成されている。様々な
適切なELR膜は、本明細書で詳細に説明されている。ELR膜で形成されたコイル3810は、室
温又は周囲温度(例えば、〜21℃で)のような、従来のHTS材料で使用される温度よりも
高い温度で、電流の流れに対して抵抗はほとんど又は全くない。コイル中の電流流れは、
コア3820内に、エネルギーを貯蔵する、エネルギーを移送する、または、エネルギーを制
限するために使用される磁場3820を生成する。
In addition to air core inductors, magnetic core inductors, such as inductor 3800, can also utilize the modified, open, and / or new ELR materials described herein. FIG. 38-C is a schematic diagram illustrating a magnetic core inductor 3800 using ELR material. Inductor 3800 includes a coil 3810 and a magnetic core 3820, such as a core made of ferromagnetic or ferromagnetic material. Similar to the inductor 3700 of FIG. 37-C, a magnetic field 3830 is generated in the core 3820 when current is carried by the coil 3810. The coil is formed at least partially from an ELR film such as a film having an ELR material base layer and a layer to be changed formed on the base layer. A variety of suitable ELR films are described in detail herein. The coil 3810 formed of ELR film has little resistance to current flow at temperatures higher than those used in conventional HTS materials, such as room temperature or ambient temperature (eg, at ~ 21 ° C) Or not at all. The current flow in the coil is
Within the core 3820, a magnetic field 3820 is generated that is used to store energy, transfer energy, or limit energy.

強磁性体又は強磁性材料から形成される磁気コア3820は、生成された磁場3830内の磁性
材料の透磁率が空気の透磁率より高いため、インダクタ3800のインダクタンスを増加させ
、したがって、磁性材料の磁化による磁場3830の形成をよりサポートする。例えば、磁気
コアは、1000倍以上の係数でインダクタンスを増加させることができる。
A magnetic core 3820 formed from a ferromagnet or a ferromagnetic material increases the inductance of the inductor 3800 because the permeability of the magnetic material in the generated magnetic field 3830 is higher than the permeability of air, and thus the magnetic material 3830 Further support the formation of magnetic field 3830 by magnetization. For example, the magnetic core can increase the inductance by a factor of 1000 or more.

インダクタ3800は、磁気コア3820内で様々な異なる材料を使用することができる。いく
つかの例では、磁気コア3820は、鉄などの強磁性材料で形成される。いくつかの例では、
磁性コア3820は、フェライトなどの強磁性材料で形成される。いくつかの例では、磁気コ
ア3820は、珪素鋼板積層体、METGLAS、または他の材料のような積層磁性材料で形成され
る。当業者は、インダクタ3800のニーズや要件に応じて、他の材料を用いることができる
ことを理解するであろう。
Inductor 3800 can use a variety of different materials within magnetic core 3820. In some examples, the magnetic core 3820 is formed of a ferromagnetic material such as iron. In some examples,
The magnetic core 3820 is formed of a ferromagnetic material such as ferrite. In some examples, the magnetic core 3820 is formed of a laminated magnetic material such as a silicon steel laminate, METGLAS, or other material. One skilled in the art will appreciate that other materials can be used depending on the needs and requirements of the inductor 3800.

また、磁気コア3820(したがって、インダクタ3800)は、異なる様々な形状に構成する
ことができる。いくつかの例では、磁気コア3820は、ロッドまたはシリンダであってもよ
い。いくつかのケースでは、磁気コア3820は、ドーナツまたはトロイドであってもよい。
いくつかのケースでは、磁気コア3820は、可動であり、可変インダクタンスを実現するた
めにインダクタ3800を可能にする。当業者は、インダクタ3800のニーズや要件に応じて、
他の形状および構成を用いることができることを理解するであろう。例えば、磁気コア38
20は、渦電流および/またはヒステリシス、および/またはインダクタンスの非線形性に起
因するコア損失などの様々な欠点を制限するように構成することができる。
Also, the magnetic core 3820 (and hence the inductor 3800) can be configured in a variety of different shapes. In some examples, the magnetic core 3820 may be a rod or a cylinder. In some cases, the magnetic core 3820 may be a donut or toroid.
In some cases, the magnetic core 3820 is movable and enables the inductor 3800 to achieve variable inductance. Depending on the needs and requirements of the inductor 3800,
It will be appreciated that other shapes and configurations can be used. For example, magnetic core 38
20 can be configured to limit various drawbacks, such as eddy currents and / or hysteresis, and / or core losses due to inductance nonlinearity.

したがって、いくつかの例では、変更されたELR膜のような変更されたELR材料および/
またはコンポーネントを使用するインダクタ3700のコイル3710又はインダクタ3800のコイ
ル3810は、コイル内で電流に対する抵抗を低下または除去することにより、インダクタの
Q値を向上させる。
Thus, in some instances, modified ELR materials such as modified ELR films and / or
Alternatively, the coil 3710 of the inductor 3700 or the coil 3810 of the inductor 3800 using the component can be reduced by removing or eliminating the resistance to current in the coil.
Improve Q value.

本明細書に記載のように、いくつかの例では、インダクタのコイルは、変更されたELR
材料、開口されたELR材料、新しいELR材料等のELRの材料から形成されているので、運ば
れた電流に対して非常に低い抵抗値を示す。図39A-Cは、ELRワイヤを用いたインダクタ39
00を示す概略図である。インダクタ3900は、変更されたELR膜などの本明細書に記載のELR
コンポーネントからなるELRワイヤとして形成されたコイル3902を含む。
As described herein, in some examples, the inductor coil is a modified ELR.
It is made of ELR material such as material, apertured ELR material, new ELR material, etc., so it shows very low resistance to carried current. Figures 39A-C show inductors 39 using ELR wires.
FIG. Inductor 3900 is an ELR as described herein, such as a modified ELR film.
It includes a coil 3902 formed as an ELR wire of components.

ELRワイヤを形成する際に、複数のELRテープ又は箔は、大容量線を形成するために一緒
に挟持されてもよい。例えばコイルは、支持構造体と、支持構造によって支持された1つ
またはそれ以上のELRテープ又は箔を含むことができる。
In forming the ELR wire, a plurality of ELR tapes or foils may be sandwiched together to form a high capacity line. For example, the coil can include a support structure and one or more ELR tapes or foils supported by the support structure.

ELRワイヤに加えて、インダクタは、ELRナノワイヤから形成することができる。従来の
用語では、ナノワイヤは、ナノメートルのオーダーまたはそれ以下の幅または直径と、規
定されていない長さを有するナノ構造体である。いくつかのケースでは、ELR材料は、50
ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いく
つかのケースでは、ELR材料は、40ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイ
ヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、30ナノメートルの幅お
よび/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、E
LR材料は、20ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することが
できる。いくつかのケースでは、ELR材料は、10ナノメートルの幅および/または深さを有
するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、5ナノメー
トルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケ
ースでは、ELR材料は、5ナノメートル未満の幅および/または深さを有するナノワイヤに
形成することができる。
In addition to ELR wires, inductors can be formed from ELR nanowires. In conventional terms, a nanowire is a nanostructure having a width or diameter on the order of nanometers or less and an undefined length. In some cases, ELR material is 50
It can be formed into nanowires having a nanometer width and / or depth. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 40 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 30 nanometers. In some cases, E
The LR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 20 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 10 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 5 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth less than 5 nanometers.

ナノワイヤに加えて、ELRテープ又は箔は、本明細書に記載のインダクタおよびデバイ
スによって利用することができる。図39B-Cは、ELRテープ又は箔を用いたインダクタ3910
を示す概略図である。インダクタ3910は、鉄芯と、ELRテープで形成されたコア3912など
のコイル3914を含む。
In addition to nanowires, ELR tapes or foils can be utilized with the inductors and devices described herein. Figure 39B-C shows an inductor 3910 using ELR tape or foil
FIG. Inductor 3910 includes an iron core and a coil 3914 such as a core 3912 formed of ELR tape.

ELR材料のテープおよび/または箔を生成、製造するための様々な技術がある。いくつか
の例では、この技術は、バッファの金属酸化物で被覆された可撓性金属テープ上にYBCOま
たは他のELR材料を堆積させ、被覆された導体を形成する工程を含む。処理中に、テクス
チャは、圧延アシスト、二軸テクスチャ基板(RABiTS)プロセスなどを用いて金属テープ
中に導入することができる。あるいは、その代わりに、テクスチャされたセラミック緩衝
層が、テクスチャされていない合金基板上にイオンビームアシスト蒸着(IBAD)プロセス
を使用して、堆積されてもよい。酸化物層の追加は、テープからELR材料中への金属の拡
散を防止する。ELRテープを製造するために、化学蒸着CVD法、物理蒸着(PVD)法、分子
線エピタキシー(MBE)、アトミックレイヤーバイレイヤー分子線エピタキシー(ALL-MBE
)、および他の溶液堆積技術などの他の技法を利用してもよい。
There are various techniques for producing and manufacturing tapes and / or foils of ELR materials. In some examples, the technique includes depositing YBCO or other ELR material on a flexible metal tape coated with a buffer metal oxide to form a coated conductor. During processing, the texture can be introduced into the metal tape using a rolling assist, biaxial textured substrate (RABiTS) process or the like. Alternatively, a textured ceramic buffer layer may be deposited using an ion beam assisted deposition (IBAD) process on an untextured alloy substrate. The addition of the oxide layer prevents metal diffusion from the tape into the ELR material. To produce ELR tape, chemical vapor deposition CVD, physical vapor deposition (PVD), molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer bilayer molecular beam epitaxy (ALL-MBE)
), And other techniques such as other solution deposition techniques may be utilized.

いくつかの例では、薄膜インダクタは、本明細書に記載ELRコンポーネントを利用する
ことができる。図39C-Cは、変更された、開口された、および/または新しいELRコンポー
ネントなどのELR薄膜コンポーネントを用いるインダクタ3920を示す概略図である。イン
ダクタ3920は、プリント回路基板3924または他の適切な基板(例えば、LaSrGaO)上に形
成されたELRコイル3922とオプションの磁気コア3926を含む。ボード3924又は基板中にに
エッチングされている、変更されたELRの膜または基板上にまたは基板に配置されたナノ
ワイヤであるコイル3922は、インダクタを使用するデバイスまたはシステムのニーズに応
じて、様々な構成および/またはパターンで形成することができる。さらに、任意の磁気
コア3926は、図示のように、基板3924中にエッチングされてもよいし、コイル3922の上方
及び/又は下方に配置される平らなコア(図示せず)であってもよい。
In some examples, thin film inductors can utilize the ELR components described herein. FIGS. 39C-C are schematic diagrams illustrating an inductor 3920 that uses ELR thin film components, such as modified, opened, and / or new ELR components. Inductor 3920 includes an ELR coil 3922 and an optional magnetic core 3926 formed on a printed circuit board 3924 or other suitable substrate (eg, LaSrGaO). Coil 3922, a nanowire placed on or on a modified ELR film or substrate etched into a board 3924 or substrate, can vary depending on the needs of the device or system using the inductor. It can be formed in configuration and / or pattern. Further, the optional magnetic core 3926 may be etched into the substrate 3924 as shown, or may be a flat core (not shown) disposed above and / or below the coil 3922. .

したがって、ELR材料は、ワイヤ、テープ、箔、ロッド、ストリップ、ナノワイヤ、薄
膜、他のコイル/スパイラル形状、構造、および/または、磁場を生成するために、電流を
ある点から別の点に移動するまたは運ぶことができる幾何学的形状に形成されてもよい。
すなわち、本明細書にインダクタのいくつかの適切な幾何学的形状は示されているが、多
数の他の形状も可能である。これらの他の形状は、材料の厚さの違い、異なる層の使用、
他の3次元構造の違いに加えて、異なるパターン、異なる構成または、異なる長さおよび/
または幅に対するレイアウトを含む。
Thus, ELR materials move current from one point to another to generate wires, tapes, foils, rods, strips, nanowires, thin films, other coil / spiral shapes, structures, and / or magnetic fields It may be formed into a geometric shape that can be carried or carried.
That is, although some suitable geometric shapes for the inductor are shown herein, many other shapes are possible. These other shapes include material thickness differences, the use of different layers,
In addition to other 3D structure differences, different patterns, different configurations or different lengths and / or
Or include a layout for the width.

いくつかの例では、ELR材に使用する材料の種類は、ELR材料を利用するアプリケーショ
ンの種類によって決定することができる。例えば、いくつかのアプリケーションでは、BS
CCO ELR層を利用するが、他のアプリケーションでは、YBCO ELR層を利用することができ
る。すなわち、本明細書に記載ELR材料は、ELRの材料を利用する機械やコンポーネントの
種類に基づいて、特定の材料(例えば、YBCOまたはBSCCO)から特定の構造(例えば、ワ
イヤ、テープ、箔、薄膜、および/またはナノワイヤ)に形成することができる。
In some examples, the type of material used for the ELR material can be determined by the type of application that utilizes the ELR material. For example, in some applications, BS
The CCO ELR layer is used, but the YBCO ELR layer can be used in other applications. That is, the ELR materials described herein are based on a specific material (eg, YBCO or BSCCO) and a specific structure (eg, wire, tape, foil, thin film) based on the type of machine or component that utilizes the ELR material. , And / or nanowires).

多様なプロセスが、インダクタ3900、3910、および/または3920のようなインダクタの
製造に用いることができる。いくつかの例では、コアは、形成され、維持され、固定され
、収容され及び/又は配置される。コアは、様々な形状や構成をとることができる。例示
の構成は、円筒ロッド、単一の"I"形状、"C"又は"U"形状、"E"形状、一対の"E"形状、ポ
ット形状、トロイド状、環、またはビード形状、平面形状、などを含む。コアは、様々な
非磁性および磁性材料で形成することができる。例示の材料は、鉄または軟鉄、珪素鋼、
さまざまな積層材料、シリコンの合金、カルボニル鉄、鉄粉、フェライト、セラミックス
、ガラス、アモルファス金属、セラミックス、プラスチック、METGLAS、空気などを含む
A variety of processes can be used to manufacture inductors such as inductors 3900, 3910, and / or 3920. In some examples, the core is formed, maintained, secured, housed and / or arranged. The core can take various shapes and configurations. Exemplary configurations include a cylindrical rod, a single “I” shape, a “C” or “U” shape, an “E” shape, a pair of “E” shapes, a pot shape, a toroid shape, a ring, or a bead shape, a plane Shape, etc. The core can be formed of a variety of nonmagnetic and magnetic materials. Exemplary materials are iron or soft iron, silicon steel,
Including various laminated materials, silicon alloys, carbonyl iron, iron powder, ferrites, ceramics, glass, amorphous metals, ceramics, plastics, METGLAS, air and so on.

また、ELRナノワイヤ出形成されたコイル、テープ、または薄膜は、所望の形状または
パターンに設定され、形成された又は維持されているコアに結合されている。いくつかの
例では、全くコアが存在せず、変更されたELRナノワイヤは、所望の形状またはパターン
に構成されている。いくつかの例では、変更されたELRナノワイヤコイルは、プリント回
路基板上に直接エッチングされるか、形成されるか、集積回路内にエッチングされ、平面
磁気コアは、エッチングされたコイルに対して位置決めされる。当業者は、本明細書に記
載のインダクタを製造および/または形成するときに、他の製造プロセスが利用され得る
ことを理解するであろう。
In addition, the coil, tape, or thin film formed from the ELR nanowire is set to a desired shape or pattern and bonded to the formed or maintained core. In some examples, there is no core at all and the modified ELR nanowire is configured in the desired shape or pattern. In some examples, the modified ELR nanowire coil is etched directly on the printed circuit board, formed, or etched in an integrated circuit, and the planar magnetic core is positioned relative to the etched coil Is done. Those skilled in the art will appreciate that other manufacturing processes may be utilized when manufacturing and / or forming the inductors described herein.

本明細書で説明したように、多くのデバイスとシステムは、150K〜313K、または313Kよ
り高い温度のような高い温度または周囲温度で、非常に低い抵抗値を示す、変更された、
開口された、および/または、新たらしい、ELRインダクタなどを利用、使用および/また
は組み込むことができる。すなわち、電流から発生した磁場に蓄えられたエネルギーを利
用する装置又はシステムは、本明細書に記載のELRインダクタを実質的に組み込むことが
できる。たとえば、エネルギー、情報、および/または物体を輸送、変換および/または貯
蔵するシステムは、本明細書に記載のELRインダクタを使用してもよい。次の章では、い
くつかの例示的なデバイス、システム、および/またはアプリケーションを記述する。当
業者は、他のデバイス、システム、および/またはアプリケーションもまた、本明細書に
記載ELRインダクタを利用することができることを理解するであろう。
As described herein, many devices and systems have been modified to exhibit very low resistance values at high or ambient temperatures, such as temperatures from 150K to 313K, or higher than 313K.
Opened and / or new ELR inductors can be utilized, used and / or incorporated. That is, an apparatus or system that utilizes energy stored in a magnetic field generated from a current can substantially incorporate an ELR inductor as described herein. For example, a system for transporting, converting and / or storing energy, information and / or objects may use the ELR inductors described herein. In the next section, some exemplary devices, systems, and / or applications are described. One skilled in the art will appreciate that other devices, systems, and / or applications can also utilize the ELR inductors described herein.

いくつかの例では、信号処理アプリケーションで使用される回路などのアナログ回路は
、本明細書に記載のインダクタを利用することができる。図40-Cは、ELRベースンダクタ4
010およびコンデンサ4020を有する同調又は共振回路4000を示す概略図である。このよう
な回路は、他のコンポーネント(例えば、LC回路、RLC回路など)とともにインダクタを
含むことができる。いくつかの実施例では、回路4000は、信号周波数を増幅および/また
は減衰する同調または共振回路であってもよい。いくつかの実施例では、回路4000は、大
規模発電用途における残留羽音(例えば、60Hz信号と関連した高調波をフィルタ処理する
ことにより)除去することができる。いくつかの実施例では、回路4000は、ラジオ受信や
放送に使用される同調回路であってもよい。当業者は、回路4000は、本明細書に記載され
ていない他の多くのアプリケーションにおいて実施することができることを理解するであ
ろう。
In some examples, analog circuits, such as those used in signal processing applications, can utilize the inductors described herein. Figure 40-C shows the ELR base inductor 4
1 is a schematic diagram showing a tuning or resonant circuit 4000 having a 010 and a capacitor 4020. FIG. Such circuits can include inductors along with other components (eg, LC circuits, RLC circuits, etc.). In some embodiments, circuit 4000 may be a tuned or resonant circuit that amplifies and / or attenuates the signal frequency. In some embodiments, the circuit 4000 can remove residual wing sounds (eg, by filtering harmonics associated with a 60 Hz signal) in large scale power generation applications. In some embodiments, circuit 4000 may be a tuning circuit used for radio reception and broadcasting. One skilled in the art will appreciate that the circuit 4000 can be implemented in many other applications not described herein.

本明細書に記載される変更されたELR材料などの非常に低い抵抗材料の利用は、種々の
利点を回路4000に提供することができる。例えば、磁力計(例えば、SQUID)で利用され
るELRインダクタを有する回路は、従来HTS超伝導エレメントを用いる磁力計の通常の高価
な冷却システムに依存せずに、磁力計が非常に小さい磁場(例えば、1フラクソンのオー
ダーで)を測定するのを可能にすることができる。
Utilization of a very low resistance material, such as the modified ELR material described herein, can provide various advantages to circuit 4000. For example, circuits with ELR inductors used in magnetometers (eg, SQUID) do not rely on the usual expensive cooling system of magnetometers that traditionally use HTS superconducting elements, but the magnetometer has a very small magnetic field ( Can be measured (for example, on the order of 1 fluxon).

いくつかの例では、変圧器および他のエネルギー輸送装置およびシステムは、本明細書
に記載のインダクタを利用することができる。図41-Cは、ELRインダクタを有する変圧器4
100を示す模式図である。変圧器4100は、磁気コア4110、一次巻数4125を有する一次巻線4
120、二次巻数4135を有する二次巻線4130を含む。一次巻線4120と二次巻線4130は、変更
されたELRなどのELRナノワイヤの材料から形成されている。いくつかの例において、変圧
器4100は、商用電力網の一部であってもよい。いくつかの例において、変圧器4100は、動
作中に供給電圧を昇圧および/または降圧する機器やその他の電子機器の一部であっても
よい。いくつかの例において、変圧器4100は、信号またはオーディオ変圧器であってもよ
い。当業者は、変圧器4100は、本明細書に記載されていない他の多くのアプリケーション
およびデバイスにおいて実施されてもよいことを理解するであろう。
In some examples, transformers and other energy transport devices and systems can utilize the inductors described herein. Figure 41-C shows transformer 4 with ELR inductor
FIG. The transformer 4100 is a primary winding 4 having a magnetic core 4110 and a primary winding number 4125.
120 and a secondary winding 4130 having a secondary number of turns 4135. Primary winding 4120 and secondary winding 4130 are formed from a material of ELR nanowires such as a modified ELR. In some examples, the transformer 4100 may be part of a commercial power grid. In some examples, the transformer 4100 may be part of a device or other electronic device that boosts and / or steps down the supply voltage during operation. In some examples, the transformer 4100 may be a signal or audio transformer. Those skilled in the art will appreciate that transformer 4100 may be implemented in many other applications and devices not described herein.

本明細書に記載の変更されたELR材料などの非常に低い抵抗材料の利用は、変圧器4100
および/または様々なアプリケーションに種々の利点を提供することができる。例えば、
コイル内で変更されたELR材料を利用する変圧器は、高価な冷却システムにより高コスト
などの従来の超伝導材料に関連する問題を回避しつつ、変圧器内のエネルギー損失を最小
化することによって、操作のコストに大きな影響を及ぼす可能性がある抵抗損失をより少
なくする。
The use of very low resistance materials such as the modified ELR materials described herein can be used with transformer 4100
And / or can provide various advantages for various applications. For example,
Transformers that utilize ELR material modified in the coil can avoid the problems associated with traditional superconducting materials, such as high costs, due to expensive cooling systems, while minimizing energy loss in the transformer Less resistance loss, which can have a significant impact on the cost of operation.

いくつかの例では、超伝導磁気エネルギー貯蔵(SMES)システムなどのエネルギー貯蔵
デバイスや他の磁気貯蔵システムでは、本明細書に記載のELRインダクタを利用すること
ができる。図42-Cは、ELRインダクタを有するエネルギー貯蔵システム4200を示す概略図
である。エネルギー貯蔵システム4200は、誘導コイル4215を有する貯蔵コンポーネント42
10、またはコイルとインバータ整流器4225を有する電力調整システム4220を備える。貯蔵
コンポーネント4210は、変更されたELR材料から形成されたインダクタ4215によって生成
される磁場内でエネルギーを貯蔵する。電力調整システム4220は、貯蔵コンポーネント42
10からエネルギーを受け取り、受けとったエネルギーを調整し(例えば、貯蔵された直流
を交流電流に変換)、調整されたエネルギーを電源取付4230などの種々の電源に供給する
。当業者は、エネルギー貯蔵システム4200が、本明細書に記載されていない他の多くのア
プリケーションおよびデバイスで使用されてもよいことを理解するであろう。
In some examples, ELR inductors described herein can be utilized in energy storage devices such as superconducting magnetic energy storage (SMES) systems and other magnetic storage systems. FIG. 42-C is a schematic diagram illustrating an energy storage system 4200 having an ELR inductor. The energy storage system 4200 is a storage component 42 having an induction coil 4215.
10 or a power conditioning system 4220 having a coil and an inverter rectifier 4225. Storage component 4210 stores energy in a magnetic field generated by inductor 4215 formed from a modified ELR material. Power conditioning system 4220, storage component 42
Receives energy from 10, adjusts the received energy (eg, converts stored direct current to alternating current), and supplies the adjusted energy to various power sources such as power supply 4230. One skilled in the art will appreciate that the energy storage system 4200 may be used in many other applications and devices not described herein.

本明細書に記載の変更されたELR材料などの非常に低い抵抗材料の利用は、エネルギ貯
蔵システム4200と様々な様々なアプリケーションに種々の特徴と利点を提供することがで
きる。例えば、従来のSMESシステムは、他のエネルギー貯蔵システムと比較して、貯蔵さ
れたエネルギーを失う量は最小であるが、従来のSMESシステム中で液体窒素程度の温度で
高温超伝導体を維持することに関連するコストの問題および他の問題は、広い採用を禁じ
てきた。一方、本明細書に記載の変更されたELRインダクタは、液体フロンの温度と室温
の間で、または、それ以上の温度などの非常に高温でELR特性を示すので、従来のSMESシ
ステムに関連する問題(例えば、冷凍機のコスト)無しに、従来のSMESシステム(例えば
、エネルギー損失)と同様の利点を提供する。
Utilization of very low resistance materials, such as the modified ELR materials described herein, can provide various features and advantages for the energy storage system 4200 and a variety of different applications. For example, a conventional SMES system has a minimal amount of loss of stored energy compared to other energy storage systems, but maintains a high temperature superconductor at temperatures as low as liquid nitrogen in a conventional SMES system. Cost issues and other issues related to that have banned wide adoption. On the other hand, the modified ELR inductors described herein are associated with conventional SMES systems because they exhibit ELR characteristics at very high temperatures, such as between liquid chlorofluorocarbon and room temperature, or higher. It offers the same benefits as a conventional SMES system (eg, energy loss) without problems (eg, refrigerator cost).

いくつかの例では、電気伝送システムは、本明細書に記載のELR材料を利用することが
できる。図43-Cは、ELRインダクタを有する限流器(FCL)などの電流制限システム4300を
示す概略図である。電流制限システムは、ELRインダクタ4315からなる電流リミッタ4310
を含む。直列抵抗リミッタなどの電流リミッタ4310は、ライン4320と負荷4330との間に配
置され、システム4300の障害時にエネルギーの大部分を吸収するし、抵抗4330への障害を
シャントすることによってトリガーコイルとして作用する。当業者は、電気伝送システム
は、特に図43-Cに記述されていない他の多くのアプリケーションおよびデバイスにおける
ELRインダクタを実施することができることを理解するであろう。
In some examples, an electrical transmission system can utilize the ELR materials described herein. FIG. 43-C is a schematic diagram illustrating a current limiting system 4300, such as a current limiter (FCL) having an ELR inductor. The current limit system is a current limiter 4310 consisting of an ELR inductor 4315
including. A current limiter 4310, such as a series resistance limiter, is placed between the line 4320 and the load 4330 and absorbs most of the energy in the event of a system 4300 fault and acts as a trigger coil by shunting the fault to the resistance 4330 To do. Those skilled in the art will recognize that the electrical transmission system is in many other applications and devices not specifically described in Figure 43-C.
It will be understood that ELR inductors can be implemented.

本明細書に記載の変更された、開口された、および/または新しいELR材料のような非常
に低い抵抗材料の利用は、システム内で電流に対する非常に低い抵抗を示すため、電気伝
送システムおよび各種アプリケーションへの種々の利点を提供することができる。例えば
、ELRインダクタは、通常の動作状態中にシステムにインピーダンスを追加することなく
、故障状態中にシステムの故障電流を制限するように機能することができる。
The use of very low resistance materials, such as the modified, apertured, and / or new ELR materials described herein, exhibits very low resistance to electrical currents within the system, so electrical transmission systems and various Various benefits to the application can be provided. For example, ELR inductors can function to limit the fault current of the system during a fault condition without adding impedance to the system during normal operating conditions.

いくつかの例において、本明細書に記載のシステム及び装置の一部または全部は、アプ
リケーションによって使用されるELR材料が周囲温度よりも低い温度で非常に低い抵抗値
を示すようなアプリケーションで低コストの冷却システムを用いることが記載されている
。本明細書で説明されるように、これらの例では、アプリケーションは、氷の温度と同じ
の温度、または他の温度、液体フレオンと同じの温度にELRインダクタを冷却するシステ
ムのような冷却システム(図示せず)を含むことができる。冷却システムは、アプリケー
ションおよび/またはアプリケーションによって使用されるインダクタによって利用され
るELR材料の種類や構造に基づいて選択することができる。
In some examples, some or all of the systems and devices described herein may be low cost in applications where the ELR material used by the application exhibits a very low resistance at temperatures below ambient temperature. The use of the following cooling system is described. As described herein, in these examples, the application is a cooling system (such as a system that cools the ELR inductor to the same temperature as the ice temperature, or other temperature, the same temperature as the liquid freon. (Not shown). The cooling system can be selected based on the type and structure of ELR material utilized by the application and / or the inductor used by the application.

本明細書に記載のシステム、デバイス、および/またはアプリケーションに加えて、当
業者は、インダクタを含む他のシステム、デバイス、およびアプリケーションは、本明細
書に記載の変更された、開口された、および/または新しいELRインダクタを利用すること
ができることを理解するであろう。
In addition to the systems, devices, and / or applications described herein, one of ordinary skill in the art will recognize that other systems, devices, and applications that include inductors have been modified, opened, and It will be appreciated that new ELR inductors can be utilized.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むインダクタは、以下のように説明す
ることができる。
In some embodiments, an inductor comprising a modified ELR material can be described as follows.

空芯と、少なくとも部分的に前記空芯を取り囲込んでいるコイル形状に設定された、変
更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、を有するインダクタであって、前記変更
されたELRエレメントは、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合さ
れている変更する材料からなる第2層とを有する、変更されたELR膜で形成されているこ
とを特徴とするインダクタ。
An inductor having an air core and a modified very low resistance (ELR) element set in a coil shape at least partially surrounding the air core, the modified ELR element Is formed of a modified ELR film having a first layer made of ELR material and a second layer made of the modifying material bonded to the ELR material of the first layer. Inductor.

基板と、前記基板内に埋め込まれたコイルと、前記基板の表面上に配置された第1磁性
体コアと、前記基板の周囲温度よりも低い温度で前記基板中に埋め込まれた前記コイルを
維持するように構成された冷却コンポーネントとを有する装置であって、前記コイルは、
非常に低い抵抗(ELR)材料を有する第1部分と、前記ELR材料の抵抗を下げる前記第1部
分に結合された第2部分とを含むことを特徴とする装置。
Maintaining a substrate, a coil embedded in the substrate, a first magnetic core disposed on the surface of the substrate, and the coil embedded in the substrate at a temperature lower than the ambient temperature of the substrate A cooling component configured to: wherein the coil comprises:
An apparatus comprising: a first portion having a very low resistance (ELR) material; and a second portion coupled to the first portion that reduces the resistance of the ELR material.

磁気コアと、前記磁気コアの周りに少なくとも部分的に包まれた三次元コイルと、を含
む装置であって、前記三次元コイルは、非常に低い抵抗(ELR)材料を有する第1部分と
、前記ELR材料の抵抗を低下させる前記第1部分に結合された第2部分とを有することを特
徴とする装置。
An apparatus comprising: a magnetic core; and a three-dimensional coil at least partially wrapped around the magnetic core, the three-dimensional coil comprising a first portion having a very low resistance (ELR) material; And a second portion coupled to the first portion for reducing the resistance of the ELR material.

負荷とラインの間に配置されるように構成されたインダクタであって、ELR材料から形
成された第1層を有する変更されたELR材料と、前記ELR材料の抵抗を変更する材料で形成
された第2層と、を有し、前記インダクタは、通常の負荷レベルで前記インダクタを通過
する電流に抵抗しないが、故障レベルで前記インダクタを通過する電流に抵抗するように
構成されていることを特徴とするインダクタ。
An inductor configured to be disposed between a load and a line, wherein the inductor is formed of a modified ELR material having a first layer formed of ELR material, and a material that changes a resistance of the ELR material A second layer, wherein the inductor is configured not to resist current passing through the inductor at a normal load level but to resist current passing through the inductor at a fault level. Inductor.

変更されたELR膜で形成されたインダクタを含み、前記インダクタによって生成した磁
場中にエネルギーを貯蔵するように構成された貯蔵コンポーネントと、前記貯蔵コンポー
ネントから受け取ったエネルギーを調整するように構成された電力調整コンポーネントと
、前記調整されたエネルギーを受信者に供給するように構成された電源コンポーネントと
、を有することを特徴とするエネルギー貯蔵システム。
A storage component configured to store energy in a magnetic field generated by the inductor, including an inductor formed of a modified ELR film; and power configured to regulate energy received from the storage component An energy storage system comprising a conditioning component and a power component configured to supply the regulated energy to a recipient.

基板と、前記基板の表面上に形成された、変更された非常に低い抵抗(ELR)膜と、を
有するインダクタであって、前記変更されたELR膜は、ELR材料からなる第1層と、前記第
1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層とを含むことを特徴とするイン
ダクタ。
An inductor having a substrate and a modified very low resistance (ELR) film formed on a surface of the substrate, wherein the modified ELR film comprises a first layer of ELR material; Said
An inductor comprising a second layer of a material to be modified bonded to the ELR material.

一次部と二次部とを含むトランスであって、前記一次部は、第1磁性コアと、第1巻数
を有し、少なくとも部分的に前記第1磁性コアを取り囲んでいる、コイル形状に構成され
た第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、を有し、前記二次部は、第2
磁性コアと、第2巻数を有し、少なくとも部分的に前記磁性コアを取り囲んでいる、コイ
ル形状に構成された第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、を有し、前
記第1変更されたELRエレメント及び第2の変更されたELRエレメントは、ELR材料の第1
層と、前記ELR材料の前記第1層に結合された変更する材料からなる第2層と、を有する変
更されたELR材料から形成されていることを特徴とするトランス。
A transformer including a primary part and a secondary part, wherein the primary part has a first magnetic core and a first number of turns, and is configured in a coil shape at least partially surrounding the first magnetic core A first modified very low resistance (ELR) element, wherein the secondary part is a second
A magnetic core and a second modified very low resistance (ELR) element configured in a coil shape having a second number of turns and at least partially surrounding the magnetic core; The first modified ELR element and the second modified ELR element are the first of the ELR materials.
A transformer formed from a modified ELR material having a layer and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material.

磁性コアと、前記磁性コアの周囲を少なくとも部分的に包んでいる三次元コイルと、を
有する信号処理装置で使用するためのインダクタであって、前記三次元コイルは、非常に
低い抵抗(ELR)材料を有する第1部分と、前記ELR材料の抵抗を低下させる前記第1部分
に結合された第2部分を有することを特徴とするインダクタ。
An inductor for use in a signal processing device having a magnetic core and a three-dimensional coil at least partially surrounding the magnetic core, the three-dimensional coil having a very low resistance (ELR) An inductor comprising: a first portion having a material; and a second portion coupled to the first portion that reduces a resistance of the ELR material.

第7章 - ELR材料で形成されたトランジスタ
本章の記載は、図1-36と図37-D〜図44-Dを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、これらの図に見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 7-Transistors Made of ELR Materials Refer to Figures 1-36 and Figures 37-D through 44-D for descriptions in this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in these figures.

変更された非常に低い抵抗(ELR)および/または開口されたELR材料で形成されたコン
ポーネントを含む論理デバイスなどのトランジスタおよび他の同様のデバイスが記載され
ている。本明細書で説明するように、変更されたおよび/または開口されたELR材料は、周
囲圧力または標準圧力で、150Kを超える温度などの高温で、電荷(例えば、電子の流れ)
に対して常に低い抵抗、および/または電荷の非常に高いコンダクタンスを示す。
Transistors and other similar devices have been described, such as logic devices including components formed of modified very low resistance (ELR) and / or open ELR materials. As described herein, the modified and / or open ELR material is charged at an elevated temperature, such as a temperature above 150K, at ambient or standard pressure (eg, electron flow).
Always exhibit low resistance and / or very high conductance of charge.

いくつかの例では、前記デバイスは、半導体エレメントとELRエレメントで形成された
接合を含む。例えば、ELRエレメント−半導体接合を利用するるデバイスは、ジョセフソ
ン接合、バイポーラ接合トランジスタ、電界効果トランジスタ(FET)、増幅器、スイッ
チ、論理ゲート、マイクロプロセッサエレメント、マイクロプロセッサなどを含む。
In some examples, the device includes a junction formed of a semiconductor element and an ELR element. For example, devices that utilize ELR element-semiconductor junctions include Josephson junctions, bipolar junction transistors, field effect transistors (FETs), amplifiers, switches, logic gates, microprocessor elements, microprocessors, and the like.

いくつかの例では、ELR材料は、材料の種類、変更されたELR材料の用途、コンポーネン
トの大きさ、および/または、ELR材料を用いるデバイス、コンポーネントの動作要件、お
よび/または、ELR材料を用いるデバイスに基づいて製造される。例えば、トランジスタの
設計と製造の間、ELR材料ベースの電極の基層として使用される材料、および/または、EL
R材料ベースの電極の変更する層として使用される材料は、様々な考慮事項と所望の動作
および/または製造特性に基づいて選択することができる。
In some examples, the ELR material uses the type of material, the application of the modified ELR material, the size of the component, and / or the device that uses the ELR material, the operating requirements of the component, and / or the ELR material Manufactured based on devices. For example, materials used as the base layer of ELR material-based electrodes during transistor design and manufacturing, and / or EL
The material used as the modifying layer of the R material-based electrode can be selected based on various considerations and desired operating and / or manufacturing characteristics.

したがって、いくつかの例では、ELR材料-半導体接合を使用するデバイスは、デバイス
内の導電エレメントが電流の流れに対して抵抗しないので、従来の装置に対してより迅速
かつ確実に行うことができる。さらに、装置は、製造に関連するコストを下げる、少ない
エレメントで設計することができる。
Thus, in some examples, devices using ELR material-semiconductor junctions can be made faster and more reliably than conventional devices because the conductive elements in the devices do not resist current flow. . Furthermore, the device can be designed with fewer elements, reducing the costs associated with manufacturing.

本明細書で説明したように、変更された、開口された、および/または他の新しいELR材
料の一部または全部は、少なくとも1つの導電エレメントと少なくとも1つの半導体で形
成された接合などの接合を使用するトランジスタ、関連するデバイスおよびシステムによ
って利用することができる。
As described herein, some or all of the modified, opened, and / or other new ELR material is a junction, such as a junction formed of at least one conductive element and at least one semiconductor. Can be utilized by transistors, associated devices and systems.

図37-Dは、非常に低い抵抗(ELR)エレメントと半導体の間の接合を示す概略図である
。接合3700は、ELRベースエレメント3710と半導体3720を含む。半導体3720は、シリコン
、ガリウム砒素(GaAs)などの周知の半導体材料から形成されてもよい。
FIG. 37-D is a schematic showing a junction between a very low resistance (ELR) element and a semiconductor. The junction 3700 includes an ELR base element 3710 and a semiconductor 3720. The semiconductor 3720 may be formed of a known semiconductor material such as silicon or gallium arsenide (GaAs).

いくつかの例において、デバイス3705は、接合3700を使用してもよい。ELR材料-半導体
接合3700は、ELRベース電子機器と半導体エレクトロニクスを組み合わてもよい。例えば
、接合3700は、高速単一磁束ロジック(RSFL)回路を半導体回路に結合するように作用す
ることができる。すなわち、接合3700は、ジョセフソン電界効果トランジスタ(JOFET)
の一部又はジョセフソン効果に依存する他のトランジスタの一部であってもよく、それに
よって電流が2つの弱く結合されたELRエレメント間に流れる。
In some examples, the device 3705 may use a junction 3700. The ELR material-semiconductor junction 3700 may combine ELR-based electronics and semiconductor electronics. For example, the junction 3700 can act to couple a high speed single flux logic (RSFL) circuit to a semiconductor circuit. That is, junction 3700 is a Josephson Field Effect Transistor (JOFET)
Or part of another transistor that relies on the Josephson effect, so that current flows between the two weakly coupled ELR elements.

図38-Dは、1つまたはそれ以上のELRエレメントを使用するジョセフソン接合3800を示
す模式図である。ジョセフソン接合3800は、半導体3820によって、第2ELRエレメント3830
に結合された第1ELRエレメント3810を含む。エレメントの相対的な大きさは、用途に応
じて異なり得る。すなわち、いくつかのケースでは、半導体3820は、ELRエレメント3810
および/またはELRエレメント3830に対して、より小さい厚さで、又は、他の幾何学的形状
で形成されてもよい。また、ELRエレメント3810は、半導体3820および/またはELRエレメ
ント3830の厚さ、および/または、他の幾何学的形状と異なる厚さまたは他の幾何学的形
状で形成することができる。
FIG. 38-D is a schematic diagram illustrating a Josephson junction 3800 that uses one or more ELR elements. Josephson junction 3800 is connected to the second ELR element 3830 by the semiconductor 3820.
Including a first ELR element 3810 coupled to the. The relative size of the elements can vary depending on the application. That is, in some cases, the semiconductor 3820 is an ELR element 3810.
And / or may be formed with a smaller thickness or other geometric shape relative to the ELR element 3830. In addition, the ELR element 3810 can be formed with a thickness or other geometric shape different from the thickness of the semiconductor 3820 and / or the ELR element 3830 and / or other geometric shapes.

ジョセフソン接合3800は、第1ELRエレメント3810と第2ELRエレメント3830の間で"絶
縁体"として半導体3830を使用しており、接合は、接合でのイベントの切り替えが単一の
フラクソンの測定値に関連付けられているので、正確な測定を行う単一電子トランジスタ
として機能することができる。
Josephson Junction 3800 uses a semiconductor 3830 as the "insulator" between the first ELR element 3810 and the second ELR element 3830, and the junction switching event associated with the junction is associated with a single fluxon measurement. Therefore, it can function as a single-electron transistor that performs accurate measurement.

例えば、ジョセフソン接合3800は、高速単一磁束量子(RSFQ)コンポーネント中で、検
出部品、および/または他のアプリケーションとして超伝導トンネル接合(STJ)検出器中
の量子ビットとして用いることができる。
For example, the Josephson junction 3800 can be used as a qubit in a high-speed single flux quantum (RSFQ) component, a sensing component, and / or other application as a superconducting tunnel junction (STJ) detector.

いくつかの例では、接合部3700、3800内のELR材料は、150Kと313Kの間の温度、または
それ以上の温度などの従来のHTS材料の転移温度(例えば、80〜135K)と周囲温度(例え
ば、275K〜313K)の間の温度で、電流の流れに対して非常に低い抵抗を示すことができる
。これらの例では、ELRエレメントおよび/またはELRエレメントを用いたELRベースデバイ
スは、デバイスによって使用される変更されたELR材料の種類の臨界温度までELRエレメン
トを冷却するために使用され冷凍機又はクライオスタットなどの冷却システム(図示せず
)を利用するかもしれない。例えば、冷却システムは、フロンの沸点の温度と同じの温度
まで、水の融点の温度と同じの温度まで、ELRエレメントまたは関連するデバイスを取り
囲む周囲温度より低い温度まで、または、本明細書に記載他の温度までELRエレメントを
冷却することできるシステムであってもよい。すなわち、冷却システムは、ELRエレメン
ト中で使用されるELR材料の種類や構造またはELRベースのデバイスに基づいて選択するこ
とができる。
In some examples, the ELR material in the junctions 3700, 3800 is a conventional HTS material transition temperature (eg, 80-135K) and ambient temperature (such as temperatures between 150K and 313K, or higher). For example, it can exhibit a very low resistance to current flow at temperatures between 275K and 313K). In these examples, ELR elements and / or ELR-based devices using ELR elements are used to cool the ELR element to the critical temperature of the modified ELR material type used by the device, such as a refrigerator or cryostat Other cooling systems (not shown) may be used. For example, the cooling system can be up to the same temperature as the boiling point of Freon, up to the same temperature as the melting point of water, down to an ambient temperature surrounding the ELR element or related device, or as described herein. It may be a system that can cool the ELR element to other temperatures. That is, the cooling system can be selected based on the type and structure of ELR material used in the ELR element or the ELR-based device.

本明細書で説明するように、いくつかの例では、ELRベース接合デバイス内のELRの材料
で形成された導電性エレメントは、電荷に対して非常に低い抵抗を示す。これらの導電性
エレメントは、ナノワイヤ、テープまたは箔、ワイヤなどで形成することができる。
As described herein, in some examples, conductive elements formed of ELR materials in ELR-based junction devices exhibit very low resistance to charge. These conductive elements can be formed from nanowires, tapes or foils, wires, and the like.

ELR材料のテープおよび/または箔を生成、製造するための様々な技術がある。いくつか
の例では、この技術は、バッファの金属酸化物で被覆された可撓性金属テープ上にYBCOま
たは他のELR材料を堆積させ、被覆された導体を形成する工程を含む。処理中に、テクス
チャは圧延アシスト二軸テクスチャを基板(RABiTS)プロセスを使用して、金属テープ自
体中に導入することができるか、又はその代わりに、テクスチャされたセラミック緩衝層
が、イオンビームアシスト蒸着(IBAD)プロセスを使用するような、テクスチャされてい
ない合金基板上にイオンビームを用いて堆積することができる。酸化物層の添加は、テー
プからELR材料への金属の拡散を防止する。他の技法は、ELR材料を製造するために、化学
蒸着CVD法、物理蒸着(PVD)法、原子層ごとの分子線エピタキシー(ALL-MBE)、および
他の溶液堆積技術を利用することができる。ワイヤを形成する工程で、複数の変更された
ELR膜は、ワイヤを形成するために一緒に挟持されてもよい。
There are various techniques for producing and manufacturing tapes and / or foils of ELR materials. In some examples, the technique includes depositing YBCO or other ELR material on a flexible metal tape coated with a buffer metal oxide to form a coated conductor. During processing, the texture can be rolled assisted biaxial texture can be introduced into the metal tape itself using the substrate (RABiTS) process, or alternatively, the textured ceramic buffer layer is ion beam assisted. It can be deposited using an ion beam on an untextured alloy substrate, such as using an evaporation (IBAD) process. The addition of the oxide layer prevents metal diffusion from the tape to the ELR material. Other techniques can utilize chemical vapor deposition CVD, physical vapor deposition (PVD), molecular beam epitaxy per atomic layer (ALL-MBE), and other solution deposition techniques to produce ELR materials. . In the process of forming the wire, several changes were made
The ELR films may be sandwiched together to form a wire.

ELRワイヤを形成する工程で、複数のELRテープ又は箔を一緒に挟持して大容量のワイヤ
を形成してもよい。例えば、電極は、1つまたは複数のELRテープ又は箔を含むことができ
る。
In the step of forming the ELR wire, a large capacity wire may be formed by sandwiching a plurality of ELR tapes or foils together. For example, the electrode can include one or more ELR tapes or foils.

ELRワイヤに加えて、電極と他の導電性エレメントは、ELRナノワイヤから形成すること
ができる。従来の用語では、ナノワイヤは、ナノメートルのオーダーまたはそれ以下の幅
または直径と、規定されていない長さを有するナノ構造体である。いくつかのケースでは
、ELR材料は、50ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成すること
ができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、40ナノメートルの幅および/または深さを
有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、30ナノ
メートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつか
のケースでは、ELR材料は、20ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに
形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、10ナノメートルの幅および/
または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材
料は、5ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる
。いくつかのケースでは、ELR材料は、5ナノメートル未満の幅および/または深さを有す
るナノワイヤに形成することができる。
In addition to ELR wires, electrodes and other conductive elements can be formed from ELR nanowires. In conventional terms, a nanowire is a nanostructure having a width or diameter on the order of nanometers or less and an undefined length. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 50 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 40 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 30 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 20 nanometers. In some cases, ELR materials are 10 nanometers wide and / or
Alternatively, it can be formed into a nanowire having a depth. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 5 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth less than 5 nanometers.

したがって、変更されたELR材料は、一つの点または位置から別の点又は位置に電流を
移動または運ぶことができる、テープ、箔、ロッド、ストリップ、ナノワイヤ、薄膜、お
よびその他の形状や構造に形成されてもよい。
Thus, modified ELR materials are formed into tapes, foils, rods, strips, nanowires, thin films, and other shapes and structures that can transfer or carry current from one point or location to another May be.

いくつかの例では、ELR材に使用する材料の種類は、ELR材料を利用するアプリケーショ
ンの種類によって決定することができる。例えば、いくつかのアプリケーションでは、BS
CCO ELR層を利用するが、他のアプリケーションでは、YBCO ELR層を利用することができ
る。すなわち、本明細書に記載ELR材料は、ELRの材料を利用する機械やコンポーネントの
種類に基づいて、特定の材料(例えば、YBCOまたはBSCCO)から特定の構造(例えば、ワ
イヤ、テープ、箔、薄膜、および/またはナノワイヤ)に形成することができる。
In some examples, the type of material used for the ELR material can be determined by the type of application that utilizes the ELR material. For example, in some applications, BS
The CCO ELR layer is used, but the YBCO ELR layer can be used in other applications. That is, the ELR materials described herein are based on a specific material (eg, YBCO or BSCCO) and a specific structure (eg, wire, tape, foil, thin film) based on the type of machine or component that utilizes the ELR material. , And / or nanowires).

本明細書に記載のELRベース接合デバイスを形成する場合に、様々な製造プロセスを使
用してもよい。例えば、ELR材料の第1層は、基板(例えば半導体基板)上に堆積させ、
続いて、第1の層上に変更する材料の第2層を堆積してもよい。半導体エレメントは、ELR
材料に近接して配置され、接合を形成してもよい。もちろん、当業者は、他のプロセスが
利用できることに気づくであろう。
Various manufacturing processes may be used in forming the ELR-based junction devices described herein. For example, a first layer of ELR material is deposited on a substrate (eg, a semiconductor substrate),
Subsequently, a second layer of material to be changed may be deposited on the first layer. The semiconductor element is ELR
It may be placed in close proximity to the material to form a bond. Of course, those skilled in the art will realize that other processes are available.

本明細書で説明するように、多くのデバイス及びシステムは、高温または周囲温度で電
流に対する非常に低い抵抗を示すコンポーネントを含むトランジスタのようなELRベース
接合を使用/組み込むことができる。次章では、いくつかの例示的なデバイス、システム
、および/またはアプリケーションを記載する。当業者は、他の装置、システム、および/
またはアプリケーションもまた、ELRベース接合を利用することができることを理解する
であろう。
As described herein, many devices and systems can use / incorporate ELR-based junctions such as transistors that include components that exhibit very low resistance to current at high or ambient temperatures. In the next section, some exemplary devices, systems, and / or applications are described. Those skilled in the art will recognize other devices, systems, and / or
Or it will be understood that the application can also utilize ELR-based junctions.

図39-Dは、半導体ナノワイヤと、1つまたはそれ以上のELRエレメントとを使用するトラ
ンジスタ3900を示す概略図である。トランジスタ3900は、半導体材料から形成されたナノ
ワイヤ3910、第1ELRエレメント3920、及び第2ELRエレメント3925を含む。いくつかのケ
ースでは、ELRエレメント3920、3925はまた、ナノワイヤまたは他の同様の大きさのエレ
メントである。
FIG. 39-D is a schematic diagram illustrating a transistor 3900 using semiconductor nanowires and one or more ELR elements. The transistor 3900 includes a nanowire 3910, a first ELR element 3920, and a second ELR element 3925 formed from a semiconductor material. In some cases, ELR elements 3920, 3925 are also nanowires or other similarly sized elements.

動作では、第1ELRエレメント3920内の超伝導電流(すなわち、抵抗無しで流れる電流
)は、にナノワイヤ3910を通って第2ELRエレメント3925まで移動する。ELR材料から形成
されたゲート電極によるなどのナノワイヤへのゲート電圧の印加は、半導体ナノワイヤ39
10を通過するような電流を制御するかもしれない。
In operation, the superconducting current in the first ELR element 3920 (ie, the current flowing without resistance) travels through the nanowire 3910 to the second ELR element 3925. Application of a gate voltage to the nanowire, such as by a gate electrode formed from an ELR material, is applied to the semiconductor nanowire 39.
May control the current passing through 10.

したがって、小規模の回路は、トランジスタ3900の配列のような複数のトランジスタ39
00を利用することができる。例えば、超伝導量子干渉デバイス(SQUID)は、2つのその
ようなトランジスタ3900で形成することができるし、他のアプリケーションと、量子ビッ
トの間の切り替え結合エレメントとして用いることができる。
Thus, a small circuit may have multiple transistors 39 like an array of transistors 3900.
00 can be used. For example, a superconducting quantum interference device (SQUID) can be formed with two such transistors 3900 and can be used as a switching coupling element between other applications and qubits.

図40A-Dおよび40B-Dは、1つまたは複数のELRエレメントを用いたバイポーラ接合トラン
ジスタを示す模式図である。図40A-Dは、npnバイポーラ接合トランジスタ4000を示す。np
nバイポーラ接合トランジスタ4000は、エミッタ電極4010、コレクタ電極4012、ゲート電
極4014を含み、そのうちのいくつかまたはすべては、本明細書に記載の変更された、およ
び/または、開口されたELR材料のようなELR材料で形成されている。第1のn型半導体4020
、p型半導体4024、および第2のn型半導体4022で形成されたnpn型接合は、エミッタ電極40
10とコレクタ電極4012との間にある。
40A-D and 40B-D are schematic diagrams illustrating bipolar junction transistors using one or more ELR elements. 40A-D show an npn bipolar junction transistor 4000. FIG. np
n Bipolar Junction Transistor 4000 includes an emitter electrode 4010, a collector electrode 4012, a gate electrode 4014, some or all of which are like the modified and / or open ELR materials described herein. It is made of ELR material. First n-type semiconductor 4020
, The p-type semiconductor 4024, and the npn-type junction formed by the second n-type semiconductor 4022, the emitter electrode 40
10 and the collector electrode 4012.

図40B-Dは、pnpバイポーラ接合トランジスタ4030を示す。pnp型バイポーラ接合トラン
ジスタ4030は、エミッタ電極4040、コレクタ電極4042、ゲート電極4044を含み、そのうち
のいくつかまたはすべては、本明細書に記載の変更されたおよび/または開口されたELR材
料で形成されている。第1のn型半導体4050、p型半導体4054、および第2のn型半導体4052
で形成されたnpn型接合4042は、エミッタ電極4040とコレクタ電極との間にある。
40B-D show a pnp bipolar junction transistor 4030. FIG. The pnp bipolar junction transistor 4030 includes an emitter electrode 4040, a collector electrode 4042, a gate electrode 4044, some or all of which are formed of modified and / or open ELR materials as described herein. ing. First n-type semiconductor 4050, p-type semiconductor 4054, and second n-type semiconductor 4052
The npn-type junction 4042 formed at is between the emitter electrode 4040 and the collector electrode.

いくつかの実施例では、npnバイポーラ接合トランジスタ4000および/またはpnp型バイ
ポーラ接合トランジスタ4030は、ベース端子に印加されるバイアス電圧の大きさに対して
接合を流れる電流の量を制御する電流制御スイッチのような電流制御デバイスとして作用
する。電流制御デバイスは、三端子デバイスであるので、3つの異なる方法で入力信号に
影響を与えるかもしれない:(1)電流の利得なしに電圧の利得を提供する、共通基本構
成の場合、(2)電圧及び電流時での利得を提供する、共通エミッタ構成の場合、(3)電
圧の利得なしに電流の利得を提供する、共通コレクタ構成の場合。例えば、npnバイポー
ラトランジスタ4000は、共通エミッタ構成で構成された増幅器として使用することができ
る。
In some embodiments, the npn bipolar junction transistor 4000 and / or the pnp bipolar junction transistor 4030 includes a current control switch that controls the amount of current flowing through the junction relative to the magnitude of the bias voltage applied to the base terminal. Acts as a current control device. Since the current control device is a three-terminal device, it may affect the input signal in three different ways: (1) For a common base configuration that provides voltage gain without current gain (2 ) For common emitter configurations that provide gain at voltage and current; (3) For common collector configurations that provide current gain without voltage gain. For example, the npn bipolar transistor 4000 can be used as an amplifier configured with a common emitter configuration.

図41-Dは、1つまたは複数のELRのエレメントを使用する、金属酸化物半導体電界効果ト
ランジスタ(MOSFET)のような電界効果トランジスタ(FET)を模式的に示す図である。E
T 4100は、n型ソース4112およびn型ドレイン4114を有する基板4110を含む。FET 4100は、
また、ソース電極4120と、ドレイン電極4122と、ゲート電極4124とを含み、そのうちのい
くつかまたはすべては、本明細書に記載の変更された、および/または、開口されたELR材
料のようなELR材料で形成される。FET 4100は、基板4110からゲート電極4124を絶縁する
、一般に酸化物から形成された絶縁層4126Dを含む。
FIG. 41-D schematically illustrates a field effect transistor (FET), such as a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), that uses one or more ELR elements. E
T 4100 includes a substrate 4110 having an n-type source 4112 and an n-type drain 4114. FET 4100
It also includes a source electrode 4120, a drain electrode 4122, and a gate electrode 4124, some or all of which are ELRs, such as modified and / or open ELR materials described herein. Formed of material. The FET 4100 includes an insulating layer 4126D, typically made of oxide, that insulates the gate electrode 4124 from the substrate 4110.

動作の間、正電圧がゲート電極4124に印加され、チャネル領域4128内に電場を発生し、
電子は、ソース4112からドレイン4114に向かってチャネル領域4128内を流れることを可能
にする。すなわち、発生した電場は、電流がデバイス内を流れることを可能にする場の効
果を確立し、オン状態にトランジスタをスイッチングする。
During operation, a positive voltage is applied to the gate electrode 4124, generating an electric field in the channel region 4128,
Electrons allow flow through channel region 4128 from source 4112 toward drain 4114. That is, the generated electric field establishes a field effect that allows current to flow through the device and switches the transistor to the on state.

MOSFETは、一般的に電気信号を増幅および/または切り替えるために使用される。MOSFE
Tは、NMOS又はPMOSデバイスとして構成されてもよいし、相補型金属酸化膜半導体(CMOS
)回路を形成するために一緒にグループ化されてもよい。CMOS回路のようなELRベースMOS
FETを用いることができる例示のデバイスについて説明する。
MOSFETs are commonly used to amplify and / or switch electrical signals. MOSFE
T may be configured as an NMOS or PMOS device, or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS
) May be grouped together to form a circuit. ELR-based MOS like CMOS circuit
Exemplary devices that can use FETs are described.

図42-Dは、1つまたは複数のELRベースのトランジスタエレメントを用いる増幅器を示す
概略図4200である。増幅器4210は、バイポーラ接合トランジスタ、電界効果トランジスタ
のような少なくともELRコンポーネントの一部が形成された1つまたはそれ以上のトランジ
スタ4220を含む。動作中に、増幅器4210は、入力信号4230を受信し、その信号を増幅し、
増幅された出力信号4240を生成する。モバイル機器、テレビ、ラジオ、信号処理、無線伝
送、音声再生を提供する他のデバイスを含むさまざまな種類のデバイスは、増幅器4210を
用いることができる。
FIG. 42-D is a schematic diagram 4200 illustrating an amplifier using one or more ELR-based transistor elements. Amplifier 4210 includes one or more transistors 4220 formed with at least a portion of an ELR component, such as a bipolar junction transistor, a field effect transistor. During operation, amplifier 4210 receives input signal 4230, amplifies that signal,
An amplified output signal 4240 is generated. Various types of devices can use the amplifier 4210, including mobile devices, televisions, radios, signal processing, wireless transmission, and other devices that provide audio playback.

いくつかの例では、ELR材料を用いる増幅器は、低消費電力を示し、従来の相互接続又
は金属化物を用いる増幅器よりも高速で行うことができる。ICのレイアウトは、共通の抵
抗の影響が低減又は排除されるため、簡略化することができる。
In some examples, amplifiers using ELR materials exhibit low power consumption and can be performed faster than amplifiers using conventional interconnects or metallides. The IC layout can be simplified because the effect of common resistance is reduced or eliminated.

図43-Dは、1つまたは複数のELRベースのトランジスタエレメントを用いるスイッチを示
す概略図4300である。スイッチ4310は、ELRベースバイポーラ接合トランジスタ、ELR系電
界効果トランジスタなどの1つまたはそれ以上のELRベースのトランジスタ4315を含む。論
理ゲート、メモリ、および/または情報記憶装置としての動作において、スイッチ4310は
、コンピュータロジックで"1"に関連付けられる"オン"状態またはコンピュータロジック
で"0"に関連付けられるオフ状態のいずれかであるので、入力電圧などの入力信号4320を
受信し、出力信号4322を生成する。
FIG. 43-D is a schematic diagram 4300 illustrating a switch using one or more ELR-based transistor elements. Switch 4310 includes one or more ELR-based transistors 4315, such as ELR-based bipolar junction transistors, ELR-based field effect transistors, and the like. In operation as a logic gate, memory, and / or information storage device, switch 4310 is either in an “on” state associated with “1” in computer logic or an off state associated with “0” in computer logic. Therefore, the input signal 4320 such as the input voltage is received and the output signal 4322 is generated.

スイッチモード電源内の動作において、スイッチ4310は、電流タイプの入力信号4320を
受信し、電流タイプを変更する出力信号を生成する。例えば、スイッチ4310は、グリッド
から電流を受け取り、特定のデバイスで使用するために電流を調整する。
In operation within the switch mode power supply, the switch 4310 receives a current type input signal 4320 and generates an output signal that changes the current type. For example, switch 4310 receives current from the grid and regulates the current for use with a particular device.

一例として、スイッチングレギュレータでは、直流電圧(Vin)は、高い周波数でパル
ス幅変調されたPWM波形に変換される。PWM波形のマーク・スペース比は、一般に、伝達比
(Vout/Vin)を設定します。次に、PWM波形は、インダクタとコンデンサによってフィル
タ処理され、所望の出力電圧(Vout)が得られる。3つの種類のレギュレータがある。
ステップダウンレギュレータ(Vin>Vout)は、降圧レギュレータとも呼ばれ、ステップ
アップレギュレータは、ブーストレギュレータと反転レギュレータと参照され、昇降圧レ
ギュレータ(Vout=Vin)とも呼ばれる。相互接続、インダクタ巻線、コンデンサ電極、
および/または他のELRベースのすべてが、トランジスタの抵抗の除去から利益を得ること
ができる。結果は、高効率である。
As an example, in a switching regulator, a DC voltage (Vin) is converted into a PWM waveform that is pulse-width modulated at a high frequency. The mark / space ratio of the PWM waveform generally sets the transmission ratio (Vout / Vin). Next, the PWM waveform is filtered by an inductor and a capacitor to obtain a desired output voltage (Vout). There are three types of regulators.
The step-down regulator (Vin> Vout) is also referred to as a step-down regulator, the step-up regulator is referred to as a boost regulator and an inverting regulator, and is also referred to as a buck-boost regulator (Vout = Vin). Interconnect, inductor winding, capacitor electrode,
And / or all other ELR bases can benefit from the removal of transistor resistance. The result is highly efficient.

スイッチ4310は、アナログ-デジタル変換器、デジタル-アナログ変換器、マイクロプロ
セッサおよび他の論理ベースのエレメントのような他の用途に利用することができる。い
くつかのケースでは、ELRエレメントの利用は、改善された効率、より速い変換時間をも
たらすより速いクロック速度(ADC、DAC)および/または計算/命令時間μC、μΡ、論理
回路、簡略化した集積回路の設計を容易にする。
Switch 4310 can be utilized for other applications such as analog-to-digital converters, digital-to-analog converters, microprocessors and other logic-based elements. In some cases, the use of ELR elements can result in improved efficiency, faster clock speed (ADC, DAC) and / or calculation / instruction time resulting in faster conversion times μC, μΡ, logic, simplified integration Facilitates circuit design.

図44-Dは、1つまたは複数のELRベースのエレメントを使用するマイクロプロセッサ4400
を示す概略図である。マイクロプロセッサ4400は、1つまたは複数のELRベーストランジス
タ4415、アキュムレータ4417、プログラムカウンタ4420、アドレスレジスタ4425、制御シ
ーケンサ4430、デコーダ4435、データレジスタ4440、ランダムアクセスメモリ4450、およ
び/または入力/出力(I/O)コンポーネント4455を含む、論理コンポーネント4410を含む
(RAM)。マイクロプロセッサ4400はまた、種々の情報経路4460を含む。そのいくつかま
たはすべては、本明細書に記載の変更されたおよび/または開口されたELR材料から形成さ
れ得る。導電路4460は、制御バス経路4462、データバス経路4464、アドレスバス経路4466
、およびあってもよい。
Figure 44-D shows a microprocessor 4400 that uses one or more ELR-based elements
FIG. Microprocessor 4400 includes one or more ELR base transistors 4415, accumulator 4417, program counter 4420, address register 4425, control sequencer 4430, decoder 4435, data register 4440, random access memory 4450, and / or input / output (I / O) includes logical component 4410, including component 4455 (RAM). Microprocessor 4400 also includes various information paths 4460. Some or all of them may be formed from the modified and / or open ELR materials described herein. Conductive path 4460 includes control bus path 4462, data bus path 4464, and address bus path 4466.
, And may be.

本明細書に記載の所望のELR材料を有する、論理コンポーネント4410および/またはマイ
クロプロセッサ4400の経路情報の一部または全部4460を形成することは、マイクロプロセ
ッサ4400がより迅速かつ効率的に実行できることを可能にする。
Forming part or all 4460 of the path information of the logic component 4410 and / or the microprocessor 4400 with the desired ELR material described herein that the microprocessor 4400 can perform more quickly and efficiently. to enable.

いくつかの例では、ELR材料-半導体接合は、抵抗歪みを最小にするために長距離にわた
る高い忠実度の信号を実現するELR相互接続を使用する回路における伝播遅延は、事実上
無いので、複雑なコンポーネントおよび/またはアーキテクチャを必要とせずに非常に高
速で実行するスイッチ、増幅器、論理デバイス、メモリデバイスなどのデバイスを可能に
する。
In some cases, ELR material-semiconductor junctions are complex because there is virtually no propagation delay in circuits that use ELR interconnects to achieve high fidelity signals over long distances to minimize resistive distortion. Enabling devices such as switches, amplifiers, logic devices, memory devices to run very fast without the need for complex components and / or architectures.

もちろん、当業者は、他のシステムおよびデバイスが本明細書に記載のELRベース接合
トランジスタを使用してもよいことを理解するであろう。
Of course, those skilled in the art will appreciate that other systems and devices may use the ELR-based junction transistors described herein.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むトランジスタは、以下のように説明
することができる。
In some embodiments, a transistor comprising a modified ELR material can be described as follows.

変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記変更されたELRエレメントに近接
して配置された半導体と、を含む接合デバイスであって、前記変更されたELRエレメント
は、ELR材料の層と、前記ELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更
する層を含むことを特徴とする接合デバイス。
A junction device comprising a modified very low resistance (ELR) element and a semiconductor disposed proximate to the modified ELR element, wherein the modified ELR element comprises a layer of ELR material A bonding device comprising a modifying layer that modifies one or more operating characteristics of the layer of ELR material.

接合を形成する方法であって、基板上に変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメント
を形成する工程と、前記基板上の前記変更されたELRエレメントに近接して配置される半
導体を形成する工程とを有することを特徴とする方法。
A method of forming a junction comprising forming a modified very low resistance (ELR) element on a substrate and forming a semiconductor disposed proximate to the modified ELR element on the substrate. A process comprising the steps of:

基板上に形成された接合であって、半導体材料からなる第1エレメントと、150Kと313K
の範囲の温度で電荷の流れに対して非常に低い抵抗を示す、非常に低い抵抗(ELR)材料
で形成された第2エレメントと、を含むことを特徴とする接合。
A junction formed on a substrate, a first element made of a semiconductor material, and 150K and 313K
And a second element formed of a very low resistance (ELR) material that exhibits a very low resistance to charge flow at temperatures in the range of.

第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、第2の変更された非常に低い
抵抗(ELR)エレメントと、前記第1の変更されたELRエレメントと前記第2の変更されたE
LRエレメントとの間に配置された半導体とを含むジョセフソン接合デバイスであって、前
記第1の変更されたELRエレメント又は前記第2変更されたELRエレメントは、ELR材料の
層と、前記ELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層と、を含
むことを特徴とするジョセフソン接合デバイス。
A first modified very low resistance (ELR) element; a second modified very low resistance (ELR) element; the first modified ELR element; and the second modified E
A Josephson junction device including a semiconductor disposed between an LR element, the first modified ELR element or the second modified ELR element comprising: a layer of ELR material; and the ELR material A Josephson junction device, comprising: a layer to change, to change one or more operating characteristics of the layers of the.

基板上に第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントを形成する工程と、前記
基板上に前記第1の変更されたELRエレメントに近接して半導体を形成する工程と、前記基
板上の前記半導体に近接して第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントを形成
する工程と、を含むことを特徴とするジョセフソン接合の形成方法。
Forming a first modified very low resistance (ELR) element on the substrate; forming a semiconductor on the substrate proximate to the first modified ELR element; and on the substrate Forming a second modified very low resistance (ELR) element proximate to the semiconductor of the method of forming a Josephson junction.

基板上に形成されたジョセフソン接合であって、非常に低い抵抗材料で形成された第1
エレメントと、半導体材料から形成され、前記第1エレメントに近接して配置される第2
エレメントと、非常に低い抵抗で形成された第3エレメントと、を有し、前記第1エレメ
ントまたは前記第3エレメントは、150Kと313Kの間の温度で、電荷の流れに対して非常に
低い抵抗を示す、非常に低い抵抗(ELR)材料で形成されていることを特徴とするジョセ
フソン接合。
A Josephson junction formed on a substrate, the first formed of a very low resistance material
An element and a second formed from a semiconductor material and disposed proximate to the first element
An element and a third element formed with a very low resistance, wherein the first element or the third element has a very low resistance to charge flow at a temperature between 150K and 313K A Josephson junction characterized by being made of a very low resistance (ELR) material.

変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成された第1ナノワイヤと、前記変更され
た非常に低い抵抗(ELR)材料で形成された第2ナノワイヤと、第1接合を形成するために
前記第1ナノワイヤに結合された第1の端部と、第2接合を形成するために前記第2ナノワ
イヤに結合された第2端部と、を有する半導体ナノワイヤと、を有するトランジスタであ
って、前記変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前記ELR材料の層の1つまたはそれ以上
の動作特性を変更する、変更する層とを含むことを特徴とするトランジスタ。
A first nanowire formed of a modified very low resistance (ELR) material; a second nanowire formed of the modified very low resistance (ELR) material; and the first nanowire to form a first junction. A semiconductor nanowire having a first end coupled to the first nanowire and a second end coupled to the second nanowire to form a second junction, the transistor comprising: A transistor characterized in that the modified ELR material includes a layer of ELR material and a modifying layer that modifies one or more operating characteristics of the layer of ELR material.

電流を制御するデバイスであって、半導体ナノワイヤと、電流を半導体ナノワイヤに放
出する第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導体ナノワイヤか
ら電流を収集する、第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導体
ナノワイヤ内の電流を制御するために前記半導体ナノワイヤに電圧を印加する制御エレメ
ントとを有することを特徴とするデバイス。
A device for controlling current, a semiconductor nanowire, a first modified very low resistance (ELR) element that emits current to the semiconductor nanowire, and a second modified to collect current from the semiconductor nanowire A device comprising: a very low resistance (ELR) element; and a control element that applies a voltage to the semiconductor nanowire to control the current in the semiconductor nanowire.

半導体ナノワイヤの第1領域に近接して配置されている、第1の変更された非常に低い
抵抗(ELR)で形成された第1の接合と、前記半導体ナノワイヤの第2領域に近接して配置
されている、第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)ナノワイヤから形成された第2接合
と、を含むことを特徴とするトランジスタ。
A first junction formed with a first modified very low resistance (ELR) disposed proximate to a first region of the semiconductor nanowire and disposed proximate to a second region of the semiconductor nanowire And a second junction formed from a second modified very low resistance (ELR) nanowire.

バイポーラ接合トランジスタであって、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成
されたエミッタ電極と、前記変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成された集電電
極と、前記変更された非常に低い抵抗材料で形成されたベース電極(ELR)材料と、第1接
合を形成するために前記エミッタ電極に結合された第1端部と、第2接合を形成するために
前記コレクタ電極に結合された第2端部と、を有する半導体エレメントと、を有し、前記
変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前記ELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性
を変更する、変更する層を含むことを特徴とするバイポーラ接合トランジスタ。
A bipolar junction transistor, an emitter electrode formed of a modified very low resistance (ELR) material; and a collector electrode formed of the modified very low resistance (ELR) material; A base electrode (ELR) material formed of a very low resistance material, a first end coupled to the emitter electrode to form a first junction, and the collector electrode to form a second junction A semiconductor element having a second end coupled to the ELR material, wherein the modified ELR material modifies a layer of ELR material and one or more operating characteristics of the layer of ELR material A bipolar junction transistor comprising a changing layer.

電流を制御するデバイスであって、半導体エレメントと、前記半導体エレメントに電流
を放出する、第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導体エレメ
ントから電流を収集する、第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記
半導体エレメント内の電流を制御するために、前記半導体エレメントに電圧を印加する制
御エレメントと、を有することを特徴とするデバイス。
A device for controlling current, a semiconductor element, a first modified very low resistance (ELR) element that discharges current to the semiconductor element, and collecting current from the semiconductor element, a second A device comprising a modified very low resistance (ELR) element and a control element that applies a voltage to the semiconductor element to control the current in the semiconductor element.

半導体コンポーネントの第1領域に近接して配置されている、第1の変更された非常に
低い抵抗(ELR)エレメントで形成された第1接合と、前記半導体コンポーネントの第2領
域に近接して配置されたている、第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントで形
成された第2接合と、を有することを特徴とするバイポーラ接合トランジスタ。
A first junction formed of a first modified very low resistance (ELR) element disposed adjacent to a first region of the semiconductor component and disposed adjacent to a second region of the semiconductor component; A bipolar junction transistor comprising: a second junction formed of a second modified very low resistance (ELR) element.

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)であって、変更された非常に低い抵
抗(ELR)材料で形成されたソース電極と、前記変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で
形成されたドレイン電極と、前記変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成されたゲ
ート電極と、を有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前記ELR材料の層の1つ
またはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層と、を含むことを特徴とする金属酸化
物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)。
A metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), a source electrode formed of a modified very low resistance (ELR) material, and a drain formed of the modified very low resistance (ELR) material An electrode and a gate electrode formed of the modified very low resistance (ELR) material, the modified ELR material comprising: a layer of ELR material; and one or more of the layers of ELR material A metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) comprising: a layer to change, further changing operating characteristics.

電流を制御するデバイスであって、半導体領域と、前記半導体エレメントへ電子源を提
供する、第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導体エレメント
から電子を受け取る、第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導
体エレメント内の電子の流れを制御するために前記半導体エレメントに電圧を印加する制
御エレメントと、を含むことを特徴とするデバイス。
A current controlling device comprising: a semiconductor region; a first modified very low resistance (ELR) element that provides an electron source to the semiconductor element; and a second receiving electron from the semiconductor element; A device comprising: a modified very low resistance (ELR) element; and a control element that applies a voltage to the semiconductor element to control the flow of electrons in the semiconductor element.

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)によって利用されるように構成され
た電極であって、非常に低い抵抗(ELR)の材料の層と、前記非常に低い抵抗(ELR)の材
料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層と、を有することを特徴
とする電極。
An electrode configured to be utilized by a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) comprising: a layer of a very low resistance (ELR) material; and a layer of the very low resistance (ELR) material. An electrode characterized in that it has one or more operating characteristics that change or change layers.

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を含むスイッチであって、変更され
た非常に低い抵抗(ELR)材料で形成されたソース電極と、前記変更された非常に低い抵
抗(ELR)材料で形成されたドレイン電極と、前記変更された非常に低い抵抗(ELR)材料
で形成されたゲート電極と、を有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前記EL
R材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層を含むことを特徴とす
るスイッチ。
A switch comprising a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), formed of a modified very low resistance (ELR) material and a source electrode formed of the modified very low resistance (ELR) material A modified drain electrode and a gate electrode formed of the modified very low resistance (ELR) material, the modified ELR material comprising: a layer of ELR material; and the EL
A switch comprising a changing layer that changes one or more operating characteristics of a layer of R material.

論理デバイスであって、半導体領域と、前記半導体エレメントへ電子源を提供する、第
1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導体エレメントから電子を
受け取る、第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導体エレメン
ト内の電子の流れを制御するために、前記半導体エレメントに電圧を印加する制御エレメ
ントと、を含み、実際の電子の流量は、1に対応する第1論理状態を示し、電子の流れが無
いのは、0に対応する第2論理状態を示すことを特徴とする論理デバイス。
A logic device, a semiconductor region, a first modified very low resistance (ELR) element that provides an electron source to the semiconductor element, and a second modified that receives electrons from the semiconductor element A very low resistance (ELR) element and a control element that applies a voltage to the semiconductor element to control the flow of electrons in the semiconductor element, the actual electron flow rate corresponding to 1. A logic device characterized by indicating a first logic state and having no electron flow indicates a second logic state corresponding to 0.

スイッチであって、半導体エレメントに1つまたはそれ以上の電子を放出するように構
成されたエミッタと、前記半導体エレメントから1つまたは複数の電子を収集するように
構成されたコレクタと、を有し、前記エミッタ又は前記コレクタは、変更された非常に低
い抵抗(ELR)材料を含むことを特徴とするスイッチ。
A switch having an emitter configured to emit one or more electrons to the semiconductor element and a collector configured to collect one or more electrons from the semiconductor element; The switch, wherein the emitter or the collector comprises a modified very low resistance (ELR) material.

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を含む増幅器であって、変更された
非常に低い抵抗(ELR)材料で形成されたソース電極と、前記変更された非常に低い抵抗
(ELR)材料で形成されたドレイン電極と、前記変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で
形成されたゲート電極と、を含み、前記変更されたELR材料は、ELR材料の層と、前記ELR
材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層とを含むことを特徴と
する増幅器。
An amplifier including a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) formed with a source electrode formed of a modified very low resistance (ELR) material and the modified very low resistance (ELR) material A modified drain electrode and a gate electrode formed of the modified very low resistance (ELR) material, the modified ELR material comprising: a layer of ELR material; and the ELR
An altering layer that alters one or more operating characteristics of the layer of material.

増幅器であって、半導体エレメントに1つまたはそれ以上の電子を放出するように構成
されたエミッタと、前記半導体エレメントから1つまたはそれ以上の電子を収集するよう
に構成されたコレクタと、を含み、前記エミッタ又は前記コレクタは、変更された非常に
低い抵抗(ELR)材料を含みことを特徴とする増幅器。
An amplifier, comprising: an emitter configured to emit one or more electrons to the semiconductor element; and a collector configured to collect one or more electrons from the semiconductor element. The amplifier, wherein the emitter or the collector comprises a modified very low resistance (ELR) material.

信号を増幅する方法であって、エミッタで電流を受信する工程と、前記受信した電流に
基づいて半導体エレメントに電子を放出する工程と、前記放出された電流に電圧を印加す
る工程と、前記受信した電流に対して電圧又は電流における利得を達成する工程と、変更
された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成されたコレクタ電極中に増幅された電流を集
める工程と、を有することを特徴とする方法。
A method for amplifying a signal, comprising: receiving a current at an emitter; emitting electrons to a semiconductor element based on the received current; applying a voltage to the emitted current; and receiving Achieving a gain in voltage or current with respect to the measured current, and collecting the amplified current in a collector electrode formed from a modified very low resistance (ELR) material. how to.

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を含む増幅器であって、変更された
非常に低い抵抗(ELR)材料で形成されたソース電極と、前記変更された非常に低い抵抗
(ELR)材料で形成されたドレイン電極と、前記前記変更された非常に低い抵抗(ELR)材
料で形成されたゲート電極と、前記MOSFETの周囲温度よりも低い温度で、前記MOSFETの温
度を維持するように構成された冷却システムと、を含み、前記変更されたELR材料は、ELR
の層と、前記ELR材料の層の1つまたはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層とを含
むことを特徴とする増幅器。
An amplifier including a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) formed with a source electrode formed of a modified very low resistance (ELR) material and the modified very low resistance (ELR) material Drain electrode, the modified gate electrode formed of very low resistance (ELR) material, and configured to maintain the temperature of the MOSFET at a temperature lower than the ambient temperature of the MOSFET A cooling system, wherein the modified ELR material is ELR
And an altering layer that alters one or more operating characteristics of one or more of the layers of ELR material.

接合デバイスであって、変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記変更さ
れたELRエレメントの近傍に位置する半導体と、前記変更されたELRエレメントが非常に低
い抵抗で電荷を伝播する温度で前記変更されたELRエレメントを保持する冷却コンポーネ
ントと、を有し、前記変更されたELRエレメントがELR材料の層と、前記ELR材料の層の1つ
またはそれ以上の動作特性を変更する、変更する層とを含むことを特徴とする接合デバイ
ス。
A junction device, a modified very low resistance (ELR) element, a semiconductor located in the vicinity of the modified ELR element, and a temperature at which the modified ELR element propagates charge with a very low resistance A cooling component that holds the modified ELR element, wherein the modified ELR element modifies a layer of ELR material and one or more operating characteristics of the layer of ELR material A bonding device comprising: a layer to be bonded.

電流を制御するデバイスであって、半導体領域と、前記半導体エレメントに電子源を提
供する、第1の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導体エレメント
から電子を受け取る、第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導
体エレメント内の電子の流れを制御するために、前記半導体エレメントに電圧を印加する
制御エレメントと、前記第1ELRエレメント、前記第2ELRエレメント、または前記第3EL
Rエレメントをデバイスの周囲温度より低い温度で維持する温度コンポーネントと、を有
することを特徴とするデバイス。
A current controlling device comprising: a semiconductor region; a first modified very low resistance (ELR) element that provides an electron source to the semiconductor element; and a second element that receives electrons from the semiconductor element; A modified very low resistance (ELR) element, a control element for applying a voltage to the semiconductor element to control the flow of electrons in the semiconductor element, the first ELR element, the second ELR element, or The third EL
A temperature component that maintains the R element at a temperature below the ambient temperature of the device.

情報記憶装置であって、メモリ領域と、前記メモリ領域への電荷の供給源を提供する、
第1の変更されたELRエレメントと、前記メモリ領域から電荷を受信する、第2の変更され
たELRエレメントとを有することを特徴とする情報記憶装置。
An information storage device, which provides a memory area and a supply source of electric charge to the memory area.
An information storage device comprising: a first modified ELR element; and a second modified ELR element that receives charges from the memory area.

情報記憶装置であって、半導電体領域と、前記半導体領域に電子源を提供する、第1の
変更された非常に低い抵抗(ELR)半導体エレメントと、前記半導体エレメントから電子
を受け取る、第2の変更された非常に低い抵抗(ELR)エレメントと、前記半導体エレメ
ント内の電子の流れを制御するために、前記半導体エレメントに電圧を印加する制御エレ
メントと、を有し、実際の電子の流量は1に対応する第1の論理状態を示し、電子の流れが
ないのは0に対応する第2の論理状態を示すことを特徴とする情報記憶装置。
An information storage device, a semi-conductor region, a first modified very low resistance (ELR) semiconductor element that provides an electron source to the semiconductor region, and receives electrons from the semiconductor element, a second A modified very low resistance (ELR) element and a control element that applies a voltage to the semiconductor element to control the flow of electrons in the semiconductor element, the actual flow rate of electrons being An information storage device characterized by showing a first logical state corresponding to 1 and having no electron flow showing a second logical state corresponding to 0.

第8章 - ELR材料で形成された集積回路
パートA 集積回路デバイス
本章の説明は、図1-36と図37-E〜図45-Eを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 8-Integrated Circuits Formed from ELR Materials Part A Integrated Circuit Devices Refer to Figures 1-36 and Figures 37-E through 45-E for a discussion of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

変更された非常に低い抵抗(ELR)の材料で形成されている集積回路コンポーネントに
ついて説明する。変更されたELR材料は、例えば、膜、テープ、箔、又はナノワイヤであ
ってもよい。ただし、説明を簡単にするために、本明細書の実施例では、変更されたELR
材料が膜であることを仮定するが、他の例を使用することもできる。変更されたELR材料
は、現在の高温超伝導体(HTS)に関連付けられる通常の温度よりも高い温度で電流に対
して非常に低い抵抗値を提供し、これらの高温度で、集積回路の動作特性を向上させる。
An integrated circuit component formed of a modified very low resistance (ELR) material is described. The modified ELR material may be, for example, a membrane, tape, foil, or nanowire. However, for ease of explanation, the examples herein are modified ELRs.
Assuming the material is a membrane, other examples can be used. Modified ELR materials provide very low resistance to current at temperatures higher than the normal temperatures associated with current high temperature superconductors (HTS), and at these high temperatures, integrated circuit operation Improve properties.

いくつかの例では、変更されたELR膜は、集積回路に使用される材料の種類、変更され
たELR膜の用途、変更されたELR膜を使用するコンポーネントの大きさ、変更されたELR膜
を使用するデバイスや装置の動作要件などに基づいて製造される。このように、集積回路
の設計および製造時に、変更されたELR膜のベース層として用いられる材料および/または
変更されたELR膜の変更する層として使用される材料は、様々な考慮事項、所望の動作特
性および/または製造特性に基づいて選択することができる。
In some examples, the modified ELR film is the type of material used in the integrated circuit, the application of the modified ELR film, the size of the component that uses the modified ELR film, the modified ELR film Manufactured based on the operating requirements of the devices and equipment used. Thus, during the design and manufacture of an integrated circuit, the material used as the base layer of the modified ELR film and / or the material used as the modifying layer of the modified ELR film may vary according to various considerations, desired Selection can be based on operating characteristics and / or manufacturing characteristics.

図37-Eは、変更された、開口された、および/または他の新しいELR材料から少なくとも
一部が形成された導電路3700Eの破断図を示す概略図である。このようなELR材料は、例え
ば、ELR材料のベース層3704と、ベース層3704上に形成される変更する層3706とを有する
。本発明の様々な例が、"変更されたELR材料"および/または変更されたELR材料(例えば
、変更されたELR膜等)の様々な構成を参照して説明されているが、本明細書に記載の改
良されたELR材料のいずれもが、本発明の様々な態様に一致する、変更されたELR材料(例
えば、変更されたELR材1060など)、開口されたELR材料、および/または他の新しいELR材
料を含んで使用され得ることが理解されるであろう。本明細書で説明するように、これら
の改良されたELR材料は、少なくとも1つの改善された動作特性を有しており、いくつかの
例では、150Kよりも高い温度でELR状態で動作することを含んでいる。、
FIG. 37-E is a schematic diagram illustrating a cutaway view of a conductive path 3700E that has been modified, opened, and / or formed at least in part from other new ELR materials. Such an ELR material has, for example, a base layer 3704 of ELR material and a modifying layer 3706 formed on the base layer 3704. While various examples of the present invention have been described with reference to various configurations of “modified ELR materials” and / or modified ELR materials (eg, modified ELR films, etc.), Any of the improved ELR materials described in may be modified ELR materials (eg, modified ELR materials 1060, etc.), apertured ELR materials, and / or others consistent with various aspects of the invention. It will be appreciated that a new ELR material may be used. As described herein, these improved ELR materials have at least one improved operating characteristic and, in some examples, operate in ELR conditions at temperatures above 150K. Is included. ,

種々の適切な変更されたELR膜は、本明細書で詳細に説明されている。このような導電
経路は、集積回路で実施される場合、電源を分配し、回路部品との間で信号を伝播するた
めに、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、デ
ジタル信号プロセッサ(DSP)、システムオンチップ(SoC)、ディスクドライブコントロ
ーラ、メモリ、特定用途向け集積回路(ASIC)、特定用途向け標準製品(ASSP)、フィー
ルド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、又は他の半導体集積回路に使用するこ
とができる。
Various suitable modified ELR membranes are described in detail herein. Such conductive paths, when implemented in an integrated circuit, for example, microprocessors, microcomputers, microcontrollers, digital signal processors (DSPs) to distribute power and propagate signals to and from circuit components. , System on chip (SoC), disk drive controller, memory, application specific integrated circuit (ASIC), application specific standard product (ASSP), field programmable gate array (FPGA), or other semiconductor integrated circuit Can be used.

図37-Eの例に示すように、導電路は、ELR材料ベース層3704とELR材料ベース層3704上に
形成された変更する層3706を含む。導電路は、集積回路のシリコン基板上などの基板3702
上に形成することができる。導電路は、他のIC層の上に形成することができる。変更され
たELR膜で形成されている導電路3700は、室温又は周囲温度(〜21℃)のような従来のHTS
材料で使用される温度よりも高い温度での導電経路の電流の流れに対してほとんど又は全
く抵抗がない。
As shown in the example of FIG. 37-E, the conductive path includes an ELR material base layer 3704 and a modifying layer 3706 formed on the ELR material base layer 3704. Conductive path is a substrate 3702 such as on a silicon substrate of an integrated circuit
Can be formed on top. Conductive paths can be formed on other IC layers. Conductive path 3700, formed with modified ELR film, is conventional HTS such as room temperature or ambient temperature (~ 21 ° C)
There is little or no resistance to current flow in the conductive path at temperatures higher than those used in the material.

基板3702の材料又は寸法は、様々な要因に基づいて選択することができる。例えば、高
い誘電率を有する基板材料を選択すると、一般に、伝送線路で見られる容量を低減し、従
って、信号を駆動するために必要な電力を減少させる。当業者であれば、所望の特性およ
び/または所望の動作特性を達成するために、基板が多くの異なる材料と多くの異なる形
状で形成されてもよいことを理解するであろう。
The material or dimensions of the substrate 3702 can be selected based on various factors. For example, selecting a substrate material with a high dielectric constant generally reduces the capacitance found in the transmission line, and thus reduces the power required to drive the signal. One skilled in the art will appreciate that the substrate may be formed in many different materials and many different shapes to achieve the desired characteristics and / or desired operational characteristics.

いくつかの例では、変更されたELR導電路は、従来のHTS材料の転移温度(例えば、80〜
135Kの範囲であり得る)と室温(約294K)の間の温度での電流の流れに対して非常に低い
抵抗を示す。これらの例では、導電路は、導電路3700で使用される変更されたELR膜の種
類の臨界温度まで導電路3700を、冷却するために使用されるような冷凍機又はクライオス
タットのような冷却システム(図示せず)を含むことができる。例えば、冷却システムは
、導電路を液体フロンの温度と同じの温度まで、凍った水の温度と同じの温度まで、又は
本明細書に記載他の温度と同じの温度まで冷却することが可能なシステムであってもよい
。すなわち、冷却システムは、導電路3700に利用される、変更されたELR膜の種類や構造
に基づいて選択することができる。
In some examples, the modified ELR conduction path is a transition temperature of conventional HTS materials (eg, 80-
It exhibits a very low resistance to current flow at temperatures between 135K) and room temperature (about 294K). In these examples, the conductive path is a cooling system such as a refrigerator or cryostat as used to cool the conductive path 3700 to the critical temperature of the modified ELR membrane type used in the conductive path 3700. (Not shown). For example, the cooling system can cool the conductive path to the same temperature as the liquid freon temperature, to the same temperature as frozen water, or to the same temperature as other temperatures described herein. It may be a system. That is, the cooling system can be selected based on the type and structure of the modified ELR film utilized for the conductive path 3700.

図38-Eは、変更されたELR膜から形成された導電路のモデル例を表す概略図である。モ
デルは、入力Iおよび出力Oを含む。Ri及びRoは、変更されたELR膜から形成された導電路
の入出力端に接続する材料の各抵抗値である。Rv1、Rv2、Rv3とRv4は、内部導通経路から
導電路の外皮までのビアおよび/または他の接続の抵抗値である。Rw1とRw2は、変更され
たELR膜の内部の導電路の抵抗値である。Rs1〜Rs4およびCs1-Cs4は、導電路の外皮の伝送
ラインモデルである。破線3802内に包含されるエレメントは、導電路上の各ビア(または
他の接続など)に対する位置Pで直列に複製することができる。図38-Eの例示モデルは、
ビア(Rv4で示される)と出力O行先の直列経路に接続する分岐B1を示す。いくつかの例で
は、モデルは、インダクタを含む複数のエレメントを含むことができる。
FIG. 38-E is a schematic diagram illustrating a model example of a conductive path formed from a modified ELR film. The model includes input I and output O. Ri and Ro are each resistance value of the material connected to the input / output end of the conductive path formed from the modified ELR film. Rv1, Rv2, Rv3 and Rv4 are the resistance values of vias and / or other connections from the internal conduction path to the skin of the conduction path. Rw1 and Rw2 are resistance values of the conductive paths inside the changed ELR film. Rs1 to Rs4 and Cs1-Cs4 are transmission line models of the outer skin of the conductive path. The elements contained within dashed line 3802 can be replicated in series at position P for each via (or other connection, etc.) on the conductive path. The example model in Figure 38-E is
Shown is a branch B1 connecting to a via (indicated by Rv4) and a series path of output O destinations. In some examples, the model can include multiple elements including inductors.

変更されたELR膜から形成された導電路をの非常に低い抵抗値(モデルのRw1とRw2で示
される)により、導電路の信号伝播は、ゼロに近い波面遅延時定数を有す。信号は、外部
環境のコンデンサンスによって邪魔されない光導波路での伝播と同様な方法で、変更され
たELR膜の結晶構造を通って伝播する。しかしながら、信号はまた通常の抵抗(モデルのR
s1-Rs4で示す)と周辺環境の容量(モデルのCS1〜CS5で示す)を経験する変更されたELR
膜の外皮上を伝播する。したがって、変更されたELR膜の結晶構造を伝播する信号は、宛
先ノードに到達し、外皮が完全に変更された電圧に達成する前にノードの電圧を変化させ
ることができる。
Due to the very low resistance values (indicated by the models Rw1 and Rw2) of the conductive path formed from the modified ELR film, the signal propagation of the conductive path has a wavefront delay time constant close to zero. The signal propagates through the modified ELR film crystal structure in a manner similar to propagation in an optical waveguide that is not disturbed by the external environment capacitance. However, the signal is also normal resistance (model R
Modified ELR to experience the capacity of the surrounding environment (indicated by CS1-C S5 of the model) and the surrounding environment (indicated by s1-Rs4)
Propagates over the skin of the membrane. Thus, a signal propagating through the crystal structure of the modified ELR film can reach the destination node and change the voltage at the node before the skin reaches the fully modified voltage.

本明細書で説明したように、多くの集積回路デバイスおよびシステムは、高温または周
囲温度で非常に低い抵抗値を示す変更されたELR導電路を利用、および/または、組み込む
ことができる。一般に、電子の流れの経路を提供するデバイスまたはシステムは、本明細
書に記載のような変更されたELR導電路を組み込むことができる。次の章では、いくつか
の例示的なデバイス、システム、および/またはアプリケーションを記述する。当業者は
、他の装置、システム、および/またはアプリケーションはまた、変更されたELR導電路を
利用することができることを理解するであろう。
As described herein, many integrated circuit devices and systems can utilize and / or incorporate modified ELR conductive paths that exhibit very low resistance values at high or ambient temperatures. In general, a device or system that provides an electron flow path can incorporate a modified ELR conductive path as described herein. In the next section, some exemplary devices, systems, and / or applications are described. Those skilled in the art will appreciate that other devices, systems, and / or applications can also utilize the modified ELR conductive path.

いくつかの例では、集積回路の静電放電(ESD)保護ルーティングは、本明細書に記載
のような変更されたELR導電路を利用することができる。図39-Eは、変更されたELR導電路
で形成されたESD保護ルーティングを含む例示の集積回路の図である。図39-Eに示されて
いるように、変更されたELR材料は、通常の信号経路3904(集積回路の入力/出力パッド39
14に接続する)とESD保護回路3906との間の接続を確立する導電路3902を実現するために
使用される。変更されたELR材料はまた、ESD保護回路3906と接地3910との間を接続する導
電路3908と共に使用することができる。いくつかの例では、変更されたELR導電路は、指
向することができる。すなわち、電流が変更されたELR材料の特定の面に沿って流れるの
で、図39-EのESD保護ネットワークは、ESDを地面へ導くために、ビア3912などのビアによ
って互いに結合された2つの実質的に直交層を利用することができる。他の例では、通常
の信号経路3904はまた、変更されたELR材料から形成することができる。
In some examples, integrated circuit electrostatic discharge (ESD) protection routing may utilize a modified ELR conductive path as described herein. FIG. 39-E is a diagram of an example integrated circuit including ESD protection routing formed with modified ELR conductive paths. As shown in FIG. 39-E, the modified ELR material has a normal signal path 3904 (integrated circuit input / output pad 39
14) and the ESD protection circuit 3906 is used to implement a conductive path 3902 that establishes a connection. The modified ELR material can also be used with a conductive path 3908 that connects between the ESD protection circuit 3906 and ground 3910. In some examples, the modified ELR conduction path can be directed. That is, because the current flows along a specific surface of the modified ELR material, the ESD protection network of Figure 39-E is effectively connected to two sub-systems connected by vias such as via 3912 to guide the ESD to the ground. In particular, an orthogonal layer can be used. In other examples, the normal signal path 3904 can also be formed from a modified ELR material.

大きさが小さい特徴備えた最新の集積回路技術は、ESDに対してかなり脆弱であり、メ
ーカーはESD保護する技術を開発しなければならなかった。ESDイベントを軽減するための
従来技術中に2つの問題が存在する。第1の問題は、ESDイベントをすぐに検出すること
であり、第2の問題は、電荷が損傷しきい値に達する電圧を構築する前に、限られた時間
内に電荷をルーティング回路を通って伝導させることである。最新の集積回路の小さいト
ランジスタは低い破壊電圧を有するので、従来の材料を用いて適切な保護評価を達成する
ことは困難である。
The latest integrated circuit technology with small size features is quite vulnerable to ESD, and manufacturers had to develop technology to protect against ESD. There are two problems in the prior art for mitigating ESD events. The first problem is to immediately detect an ESD event, and the second problem is to pass charge through a routing circuit within a limited time before building a voltage where the charge reaches the damage threshold. Is to conduct. Because small transistors in modern integrated circuits have low breakdown voltages, it is difficult to achieve a proper protection rating using conventional materials.

変更されたELR材料のESD保護回路を実施することは、ESD保護のための十分な保護評価
を可能にする。まず、通常の信号経路とESD保護回路との間の導電路3902は、変更ELR材料
を用いて実施されるため、ESD信号は、ゼロに近づく波面遅延時間を有する。このことは
、ESD保護回路3906がほぼ瞬時にESDイベントを検出することを可能にする。変更されたEL
R材料のESD保護ネットワークは、電荷が回路構造に損傷を与えるレベルまで電圧を構築さ
せる前に、ESDイベントに対する電流伝導を提供し、ESDを適切に設計された通路(例えば
、導電路3908)に導くことに加えて、ESDイベントを検出して保護を誘発する非常に迅速
な応答を提供する。ESD保護定格電圧は、ESD保護回路がESDイベントに対してどのように
早く反応するかに直接比例する。例えば、従来の材料を用いたESD保護回路は、通常は、2
,000V人体モデル(HBM)のレイティングを有するが、変更されたELR材料から形成された
導電路を使用するESD保護回路は、応答が8倍以上にスピードアップされるので容易に16,0
00V HBMレイティングに達成する。
Implementing an ESD protection circuit for the modified ELR material allows for a sufficient protection assessment for ESD protection. First, since the conductive path 3902 between the normal signal path and the ESD protection circuit is implemented using a modified ELR material, the ESD signal has a wavefront delay time approaching zero. This allows the ESD protection circuit 3906 to detect an ESD event almost instantaneously. Modified EL
R material ESD protection network provides current conduction for ESD events before charge builds to a level that damages the circuit structure, and ESD into a well-designed path (eg, conductive path 3908) In addition to guiding, it provides a very quick response to detect ESD events and trigger protection. The ESD protection voltage rating is directly proportional to how quickly the ESD protection circuit reacts to an ESD event. For example, an ESD protection circuit using conventional materials usually has 2
ESD protection circuit with conductive path formed from modified ELR material, but with a rating of, 000V human body model (HBM), is easily over 16,0 because the response speed is more than 8 times faster
Achieve 00V HBM rating.

変更されたELR導電路からのESD保護ネットワークは、例えば、マイクロプロセッサ、マ
イクロコンピュータ、マイクロコントローラ、DSP、SoC、ディスクドライブコントローラ
、メモリ、ASIC、ASSP、FPGA、ニューラルネットワーク、センサアレイ、MEMS、一般の他
の半導体集積回路上で実施することができる。
ESD protection network from modified ELR conductive path, for example, microprocessor, microcomputer, microcontroller, DSP, SoC, disk drive controller, memory, ASIC, ASSP, FPGA, neural network, sensor array, MEMS, general It can be implemented on other semiconductor integrated circuits.

いくつかの例では、変更されたELR導電路の抵抗は、定義された位置での抵抗を生成す
るために変更することができる。抵抗器は、集積回路の回路のコンポーネントとして使用
することができる。例えば、抵抗器は、フィルタやアンプ等のアナログ集積回路で使用す
ることができる。デジタル回路のタイミングは、クロック・ネットワークに対する抵抗を
加えることによって変更することができる。信号を運ぶ導電路内に余分な抵抗を挿入する
ことによって、重要な領域における信号の整合性を改善することができる。
In some examples, the resistance of the modified ELR path can be changed to produce a resistance at a defined location. Resistors can be used as circuit components of integrated circuits. For example, the resistor can be used in an analog integrated circuit such as a filter or an amplifier. The timing of the digital circuit can be changed by adding resistance to the clock network. By inserting an extra resistor in the conductive path that carries the signal, the integrity of the signal in critical areas can be improved.

図40-Eは、変更されたELR材料から形成される導電路上の例示のレーザプログラマブル
エレメントを示す図である。図40-Eに示す変更されたELR導電路4002は、レーザで変更さ
れた部分4006を含む。集積回路チップは、通常は、チップの表面に保護層を有する。いく
つかの例では、この保護層は、変更されたELR導電路をレーザに対して露出させる開口400
4を生成するために除去される。レーザで変更される部分4006がレーザに曝されると、そ
の部分の抵抗は、周囲の導電路に対して増加する。いくつかの例では、レーザからのエネ
ルギーは、変更されたELR材料の結晶構造が導波路としてもはや作用しないように、レー
ザによって変更される部分の導電路の分子構造を再配列させる。他の例では、変更された
ELR材料の変更する層は、レーザによって焼灼され、変更する層が容易にする低抵抗化は
失われる。他の例では、変更されたELR材料の変更する層の両方が焼灼され、導電路の分
子構造は、レーザによって変更される。
FIG. 40-E illustrates an exemplary laser programmable element on a conductive path formed from a modified ELR material. The modified ELR conductive path 4002 shown in FIG. 40-E includes a laser modified portion 4006. FIG. An integrated circuit chip usually has a protective layer on the surface of the chip. In some examples, this protective layer is an aperture 400 that exposes the modified ELR conductive path to the laser.
Removed to produce 4. When the laser modified portion 4006 is exposed to the laser, the resistance of that portion increases relative to the surrounding conductive path. In some examples, the energy from the laser rearranges the molecular structure of the portion of the conductive path modified by the laser so that the crystal structure of the modified ELR material no longer acts as a waveguide. In other examples, changed
The changing layer of ELR material is ablated by the laser, and the low resistance facilitated by the changing layer is lost. In another example, both the modifying layers of the modified ELR material are ablated and the molecular structure of the conductive path is altered by the laser.

レーザにより変更された部分の寸法は、抵抗を定義し、その部分は、変更されたELR導
電路中に提供される。変更されたELR導電路のレーザで変更された部分は、回路が製造さ
れた後で、回路に抵抗を"挿入"することができ、チップ上のクロック周波数を変更する"
微調整"オシレーターと同様にアナログ回路に対して特に有用である。いくつかの例では
、変更されたELR導電路の連続した直線距離は、所望の抵抗を提供ために変更することが
できる。他の例では、変更されたELR導電路の複数の不連続部分は、全体的な直列抵抗を
与えるようにレーザで変更することができる。
The dimensions of the part modified by the laser define the resistance, and that part is provided in the modified ELR conducting path. The laser modified portion of the modified ELR conductive path can "insert" a resistor into the circuit after the circuit is manufactured, and change the clock frequency on the chip "
Particularly useful for analog circuits as well as fine-tuned “oscillators. In some examples, the continuous linear distance of the modified ELR conduction path can be varied to provide the desired resistance. In this example, multiple discontinuities in the modified ELR conduction path can be modified with a laser to provide an overall series resistance.

たとえば、図41-Eは、例示の変更されたELR材料から形成される導電路上のマルチビッ
トレーザプログラマブルエレメントを示す図である。図41-Eは、多くの個別のレーザで変
更された部分で構成されている種々の抵抗を有する、変更されたELR導電路4102〜4108を
示している。上記のように、いくつかの例では、保護層中の開口4410は、レーザに対して
導電路を曝すように設けられている。導電路4102は、図40-Eを参照して上述したように単
一エレメント抵抗4112を含む。導電路4104は、導電路4104に合計の抵抗を提供するために
加えられる2つの個別のレーザで変更された部分4114、4116を含む。当業者には、様々な
構成とレーザで変更される部分の寸法が、導電路に対して所望の抵抗を提供するために組
み合わせられることは明らかであろう。理解されるように、イオンビーム及び電子ビーム
など他のプログラミングメカニズムは、特定の用途での変更されるELR導電路をプログラ
ムするために適切であり得る。
For example, FIG. 41-E shows a multi-bit laser programmable element on a conductive path formed from an exemplary modified ELR material. FIG. 41-E shows modified ELR conductive paths 4102-4108 having various resistances made up of portions modified by many individual lasers. As noted above, in some examples, openings 4410 in the protective layer are provided to expose the conductive path to the laser. The conductive path 4102 includes a single element resistor 4112 as described above with reference to FIG. 40-E. Conductive path 4104 includes two separate laser modified portions 4114, 4116 that are added to provide total resistance to conductive path 4104. It will be apparent to those skilled in the art that various configurations and dimensions of the laser modified portion can be combined to provide the desired resistance to the conductive path. As will be appreciated, other programming mechanisms, such as ion beams and electron beams, may be appropriate for programming the modified ELR conduction path in a particular application.

いくつかの例では、変更されたELR導電路の抵抗は、一時的に磁場の存在によって変化
させることができる。変更されたELR材料のELR状態は、絶対零度と同じような低温でも、
臨界値を超える磁場の存在下では存在することができない。この臨界磁場は、変更された
ELR材料の臨界温度と強く相関している。いくつかの例では、変更されたELR材料は、2つ
の臨界磁場値を示し、1つは、混合されたELRと通常状態の発生、1つは、ELRが停止する
場所である。混合されたELR状態の特性は、磁場を変化させることによって様々な値の抵
抗を実施するために使用することができる。
In some examples, the resistance of the modified ELR conduction path can be temporarily changed by the presence of a magnetic field. The ELR state of the modified ELR material is as low as absolute zero,
It cannot exist in the presence of a magnetic field exceeding the critical value. This critical magnetic field has been changed
It is strongly correlated with the critical temperature of ELR materials. In some examples, the modified ELR material exhibits two critical magnetic field values, one where the mixed ELR and normal condition occur, and one where the ELR stops. The properties of the mixed ELR state can be used to implement various values of resistance by changing the magnetic field.

図42-Eは、変更されたELR材料から形成される導電路の上に磁気的にプログラム可能な
エレメントを有する例示の集積回路の破断図を示す概略図である。集積回路は、半導体基
板4201、誘電材料4202、配線層4203、4205、4207、4210、4212、4214、4216、4218、ビア
層4204、4206、4208、4211、4213、4215、4217、および磁気的にプログラマブルエレメン
ト4220を画定するボイド4219を含む。いくつかの例では、少なくとも配線層4212は、変更
されたELR材料から形成されている。
FIG. 42-E is a schematic diagram illustrating a cutaway view of an exemplary integrated circuit having a magnetically programmable element over a conductive path formed from a modified ELR material. The integrated circuit includes a semiconductor substrate 4201, dielectric material 4202, wiring layers 4203, 4205, 4207, 4210, 4212, 4214, 4216, 4218, via layers 4204, 4206, 4208, 4211, 4213, 4215, 4217, and magnetically Void 4219 is defined that defines programmable element 4220. In some examples, at least the wiring layer 4212 is formed from a modified ELR material.

図42-Eの例示の集積回路が、臨界磁場よりも強い磁場にさらされるとき、配線層4212の
抵抗は増加する。配線層4212の上方の配線層4209は、シールド層4209中のボイド4219が磁
気的にプログラマブルエレメント4220を画定するような磁場に対するシールドとして作用
する。いくつかの例では、複数の空隙は、複数の磁気的にプログラム可能なエレメントを
画定することができる。いくつかの例では、複数の磁気的にプログラム可能なエレメント
の各々は、種々の異なる抵抗値を生成するために異なる強さの磁場に曝されることができ
る。
When the exemplary integrated circuit of FIG. 42-E is exposed to a magnetic field stronger than the critical magnetic field, the resistance of the wiring layer 4212 increases. The wiring layer 4209 above the wiring layer 4212 acts as a shield against a magnetic field such that the void 4219 in the shield layer 4209 magnetically defines the programmable element 4220. In some examples, the plurality of air gaps can define a plurality of magnetically programmable elements. In some examples, each of the plurality of magnetically programmable elements can be exposed to a different strength magnetic field to produce a variety of different resistance values.

集積回路中の磁気的にプログラム可能なエレメントは、多くの用途を持つ。例えば、そ
のエレメントは、動的に、追加、削除、および/または調節することができる抵抗として
アナログ集積回路で使用することができる。デジタル回路のタイミングは、磁気的にプロ
グラム可能なエレメントを磁場に曝すことによって抵抗値の追加、削除、および/または
調整することによって調整することができる。臨界領域における信号の整合性は、磁場に
対して信号を伝送する導電路を曝すことによって余分な抵抗を挿入することによって改善
することができる。磁気的にプログラム可能なエレメント又は磁気的にプログラム可能な
マトリクスは、サーミスタが温度を測定するために使用されるのと同様に磁場を測定する
ために使用することができる。
Magnetically programmable elements in integrated circuits have many uses. For example, the element can be used in an analog integrated circuit as a resistor that can be dynamically added, deleted, and / or adjusted. The timing of the digital circuit can be adjusted by adding, deleting, and / or adjusting the resistance value by exposing the magnetically programmable element to a magnetic field. The integrity of the signal in the critical region can be improved by inserting an extra resistor by exposing the conductive path carrying the signal to the magnetic field. Magnetically programmable elements or magnetically programmable matrices can be used to measure the magnetic field just as a thermistor is used to measure temperature.

磁場は、磁気的にプログラム可能なエレメントの近くに取り付けられたデバイスによっ
て供給することができる。例えば、装置は、永久磁石又は電磁石であってもよい。図43-E
は、例えば、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルによって活性化される磁気的
にプログラム可能なエレメントを示す図である。図43-Eの例では、変更されたELR材料の
導電路4302は、MRAMセル4304の近傍に形成されている。図43-Eと図44-Eの以下の例の磁場
4308のソースは、MRAMセルであると記載されているが、付録Aに記載のELRセンサ/アンテ
ナのような磁場源は磁場を生成するために使用することができる。
The magnetic field can be supplied by a device mounted near the magnetically programmable element. For example, the device may be a permanent magnet or an electromagnet. Figure 43-E
FIG. 2 illustrates a magnetically programmable element activated by, for example, a magnetoresistive random access memory (MRAM) cell. In the example of FIG. 43-E, the modified ELR material conductive path 4302 is formed in the vicinity of the MRAM cell 4304. Magnetic field for the following example in Figure 43-E and Figure 44-E
Although the source of 4308 is described as being an MRAM cell, a magnetic field source such as the ELR sensor / antenna described in Appendix A can be used to generate the magnetic field.

MRAMセルは、少なくとも2つの状態を有し、MRAMセルによって生成された磁場は、その
状態に応じて変えることができる。MRAMセルは、MRAMセルによって生成される磁場がMRAM
セルの少なくとも一方の状態のために導電路の臨界磁場を超えるように、導電路4302に十
分に近接して配置されている。いくつかの例では、MRAMセルの近くに導電路の幅は例えば
、低減された幅部4306に低減される。この幅の減少は、低減された幅部の抵抗値を変更す
るために必要な臨界磁場に影響を与えることができる。
An MRAM cell has at least two states, and the magnetic field generated by the MRAM cell can vary depending on the state. The MRAM cell has a magnetic field generated by the MRAM cell.
It is placed close enough to the conductive path 4302 to exceed the critical magnetic field of the conductive path for at least one state of the cell. In some examples, the width of the conductive path near the MRAM cell is reduced to a reduced width portion 4306, for example. This reduction in width can affect the critical magnetic field required to change the resistance value of the reduced width.

いくつかの例では、複数のMRAMセルは、抵抗を変化させる複数の抵抗器を設置する導電
路に沿って分散又は局在化することができる。図44-Eは、変更されたELR導電路に沿って
分散された複数のMRAMセルの例示的な図である。図44-Eに示すように、各導電路4402〜44
08は、導電路のセグメントのために磁場を生成することができる複数のMRAMセルを有する
。各MRAMセルは、選択的に活性化することができ、導電路の抵抗を変えることができる。
例えば、MRAMセル4410は、変更されたELR伝導路4402のセグメント4412に対して臨界磁場
を超える磁場を生成する第1状態にある。MRAMセル4411は、変更されたELR伝導路4402の
セグメント4413に対して臨界磁場を超える磁場を生成しない第2の状態にある。
In some examples, multiple MRAM cells can be distributed or localized along a conductive path that installs multiple resistors that change resistance. FIG. 44-E is an exemplary diagram of a plurality of MRAM cells distributed along a modified ELR conduction path. As shown in Figure 44-E, each conductive path 4402-44
08 has multiple MRAM cells that can generate a magnetic field for the segments of the conductive path. Each MRAM cell can be selectively activated and the resistance of the conductive path can be changed.
For example, MRAM cell 4410 is in a first state that generates a magnetic field that exceeds the critical magnetic field for segment 4412 of modified ELR conduction path 4402. The MRAM cell 4411 is in a second state that does not generate a magnetic field that exceeds the critical magnetic field for the segment 4413 of the modified ELR conduction path 4402.

変更されたELR導電路の複数のセグメントは、複数の抵抗値を生成する磁場に曝される
ことができる。例えば、MRAMセル4414、4416は、両方とも第1状態にし、変更されたELR
導電路4404上のセグメント4418、4420にたいして臨界磁場を生成することができる。長さ
を変えるセグメントの数は、導電路上に生成されたほぼ無限に可能な抵抗を生成するため
に組み合わせることができる。この複数のMRAMセル又は他の磁場源の構成は、フィルタに
おいてフィルタの抵抗を変更することができる適応フィルタを生成するために使用するこ
とができる。この構成は、マッチングのために伝送線路のインピーダンスを調整するため
に使用することができる。
Multiple segments of the modified ELR conductive path can be exposed to a magnetic field that produces multiple resistance values. For example, both MRAM cells 4414 and 4416 are in the first state and the modified ELR
A critical magnetic field can be generated for segments 4418, 4420 on conductive path 4404. The number of segments that vary in length can be combined to produce an almost infinite possible resistance created on the conductive path. This multiple MRAM cell or other magnetic field source configuration can be used to create an adaptive filter that can change the resistance of the filter in the filter. This configuration can be used to adjust the impedance of the transmission line for matching.

いくつかの例では、変更されたELR導電路のセグメントは、導電路に流れる電流が変更
されたセグメントでの臨界電流を超えて上昇するように、セグメントの寸法を変更するこ
とにより、電流制限デバイスとして用いることができる。たとえば、図45-Eは、電流制限
セグメント4504を有する変更されたELR導電路4502を示す図である。図45-Eの例では、変
更されたELR材料の狭幅セグメントを含むが、当業者は、変更されたELR材料の他の寸法を
変更することができることを理解するであろう。たとえば、変更されたELR材料のセグメ
ントは、薄く作ることができるし、変更されたELR材料の多層を少ない層でつくることが
できる。
In some examples, the segment of the modified ELR conductive path is a current limiting device by resizing the segment so that the current flowing through the conductive path rises above the critical current in the modified segment. Can be used as For example, FIG. 45-E shows a modified ELR conductive path 4502 having a current limiting segment 4504. FIG. The example of FIG. 45-E includes a narrow segment of modified ELR material, but those skilled in the art will appreciate that other dimensions of the modified ELR material can be varied. For example, a segment of modified ELR material can be made thin, and multiple layers of modified ELR material can be made with fewer layers.

いくつかの例では、複数のエレメントを変更されたELR導電路上に作成することができ
る。各エレメントに対して必要とされる幅と厚さを設計することによって、各場合におい
て、臨界電流に到達することができる。各エレメントは、電流が臨界電流以下の場合、通
常の使用の場合にごくわずかな抵抗で動作するが、いくつかのデザイン戦略を満たすため
に(例えば、障害または他の所望の条件を緩和する)、電流がセグメントの臨界電流を超
えると、セグメントは、導電路の残りの部分よりも高い抵抗になる。上述したように、セ
グメントの抵抗は、セグメントの厚さ、幅、および/または長さによって画定することが
できる。
In some examples, multiple elements can be created on the modified ELR conductive path. By designing the required width and thickness for each element, a critical current can be reached in each case. Each element operates with negligible resistance in normal use when the current is below the critical current, but to meet some design strategies (eg, mitigate faults or other desired conditions) If the current exceeds the critical current of the segment, the segment will have a higher resistance than the rest of the conductive path. As described above, the resistance of a segment can be defined by the thickness, width, and / or length of the segment.

いくつかの例では、トランジスタ又は微小電気機械システム(MEMS)スイッチは、導電
路の特定のセグメント内で臨界電流に達したときに、トリガするために使用することがで
きる。例えば、MEMSスイッチは、特定の条件に応じて電流制限セグメントを流れる電流の
経路に設定し、それ以外は、代替パスを介して電流をルーティングすることができる。
In some examples, a transistor or a microelectromechanical system (MEMS) switch can be used to trigger when a critical current is reached within a particular segment of the conductive path. For example, a MEMS switch can be set to a path of current flowing through a current limiting segment depending on certain conditions, otherwise it can route current through an alternate path.

いくつかの例において、本明細書に記載のシステム及びデバイスの一部または全部は、
アプリケーションで使用される変更されたELR材料が周囲温度よりも低い温度で非常に低
い抵抗値を示すようなアプリケーションにおいて低コストの冷却システムを使用してもよ
い。本明細書で説明されたように、これらの実施例では、アプリケーションは、変更され
たELR導電路を液体フロンの沸点の温度と同じの温度まで、水の融点の温度と同じの温度
まで、または本明細書に記載の他の温度まで冷却するシステムのような冷却システム(図
示せず)を含んでもよい。冷却システムは、アプリケーションで利用されるELR材料の種
類や構造に基づいて選択することができる。
In some examples, some or all of the systems and devices described herein may be
Low cost cooling systems may be used in applications where the modified ELR material used in the application exhibits a very low resistance at temperatures below ambient temperature. As described herein, in these examples, the application allows the modified ELR conducting path to be the same temperature as the boiling point of liquid chlorofluorocarbon, to the same temperature as the melting point of water, or A cooling system (not shown), such as a system for cooling to other temperatures described herein, may also be included. The cooling system can be selected based on the type and structure of ELR material used in the application.

本明細書に記載のシステム、デバイス、および/またはアプリケーションに加えて、当
業者は、他の集積回路システム、デバイス、およびアプリケーションは、本明細書に記載
のELRの導電路を利用することができる。
In addition to the systems, devices, and / or applications described herein, one of ordinary skill in the art can utilize other integrated circuit systems, devices, and applications with the conductive paths of the ELRs described herein. .

パートB 集積回路とMEMSデバイス
本章の説明は、図1-36と図37-F〜図45-Fを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Part B Integrated Circuits and MEMS Devices Refer to Figures 1-36 and Figures 37-F through 45-F for descriptions in this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

本発明の様々な実施例は、一般に、変更された、開口された、および/または他の新し
いELR材料が組み込まれた相互接続のような非常に低い抵抗の相互接続(ELRI)に関連す
る。いくつかの実施例では、ELRIは、非常に低抵抗(ELR)材料からなる第1層と、ELR材
料の第1層に結合された、変更する材料からなる第2層と、を有する。ELRIは、各種の改
良を生成するために様々なシステムと方法で使用することができる。様々な効率が生成さ
れるいくつかの例は、半導体集積回路(IC)上のアナログ回路に微小電気機械システム(
MEMS)を接続するためにELRIを使用するシステムおよび方法、ICまたはIC搭載基板上に複
数のMEMSを接続するためにELRIを用いるシステムおよび方法、半導体ICや搭載基板上にME
MSと共に使用される受動コンポーネントのためにELRIを使用するシステムおよび方法、IC
搭載基板上の他の回路またはシステム・イン・パッケージ(SIP)にMEMSを接続するため
にELRIを使用するシステムと方法であるが、これらに限定されるものではない。
Various embodiments of the present invention generally relate to very low resistance interconnects (ELRI) such as interconnects that have been modified, opened, and / or incorporated with other new ELR materials. In some embodiments, the ELRI has a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material. ELRI can be used in a variety of systems and methods to produce a variety of improvements. Some examples where various efficiencies are generated include microelectromechanical systems (such as analog circuits on semiconductor integrated circuits (ICs)).
System and method using ELRI to connect MEMS), System and method using ELRI to connect multiple MEMS on IC or IC mounting substrate, ME on semiconductor IC or mounting substrate
System and method using ELRI for passive components used with MS, IC
Systems and methods that use ELRI to connect MEMS to other circuits or system-in-package (SIP) on board, but are not limited to these.

いくつかの実施例では、半導体IC上のアナログ回路にMEMSを接続するELRIを使用するシ
ステムおよび方法を提供する。様々な実施例では、アナログ回路の機能とMEMSエレメント
との間に伝播する信号のために導電路を提供するELRI材料を使用する。これらの導電路は
、抵抗を無視でき、波面遅延時定数をゼロに近づけることができる。このように、電気的
相互作用における信号および駆動電流の遅延を大幅に低減することができる。
In some embodiments, systems and methods are provided that use ELRI to connect MEMS to analog circuitry on a semiconductor IC. Various embodiments use ELRI materials that provide a conductive path for signals that propagate between the function of the analog circuit and the MEMS element. These conductive paths have negligible resistance and can bring the wavefront delay time constant close to zero. In this way, signal and drive current delays in electrical interactions can be greatly reduced.

様々な実施例によれば、ELRI材料は、IC上に、IC搭載基板上に、またはICパッケージ内
の他の場所に、複数のMEMSを接続するために使用することもできる。例えば、ELRI材料は
、IC上のさまざまなMEMS回路の間で伝播する信号のための導電路を提供するために使用す
ることができる。これらの種々のMEMSと結合する導電路は、異なるMEMSパラメータまたは
属性と組み合わせるかまたは補正して、複数のおよび可変パラメータまたは属性を持ちな
がら電気的にMEMSとして作用するという意味でMEMSネットワークまたは仮想マルチMEMSを
生成することができる。
According to various embodiments, the ELRI material can also be used to connect multiple MEMS on the IC, on the IC mounting substrate, or elsewhere in the IC package. For example, ELRI material can be used to provide a conductive path for signals that propagate between various MEMS circuits on an IC. Conductive paths that couple to these various MEMS can be combined or corrected with different MEMS parameters or attributes to act as a MEMS network or virtual multi-channel in the sense that they have multiple and variable parameters or attributes. MEMS can be generated.

1つまたは複数の実施例では、ELRIは、半導体IC、あるいは、搭載基板上のMEMS上の受
動コンポーネント中で用いることができる。例えば、いくつかの実施例では、ELRI材料は
、受動部品および/または受動コンポーネントと他の回路との間の導電路を実現するため
に使用することができる。導電路は、信号を無視できる抵抗と波面遅延時定数ゼロに近づ
けて伝播することを可能にする。ELRI材料の使用は、それらの電気的相互作用で実質的に
信号の遅延と駆動電流を減少させる。さらに、ELRI受動部品との接続は、MEMS構造の一部
としてELRIを含むMEMSエレメントを含むことができる。
In one or more embodiments, ELRI can be used in semiconductor ICs or passive components on MEMS on a mounting substrate. For example, in some embodiments, ELRI materials can be used to provide passive components and / or conductive paths between passive components and other circuits. The conductive path allows the signal to propagate close to a negligible resistance and zero wavefront delay time constant. The use of ELRI materials substantially reduces signal delay and drive current in their electrical interaction. Further, the connection to the ELRI passive component can include a MEMS element that includes ELRI as part of the MEMS structure.

さらに、本発明の様々な実施例は、MEMSをIC実装基板またはシステム・イン・パッケー
ジ(SiP)上の他の回路に接続するためにELRIを使用するシステム及び方法を提供する。
これらのいくつかの実施例において、ELRI材料は、MEMSエレメントと回路機能コンポーネ
ント間で信号を伝播する導電路を実装して様々な有益な効果を得るために使用することが
できる。例えば、導電路が無視できる抵抗と波面遅延時定数をゼロに近づけて、それによ
り、実質的に信号の遅延とそれらの電気的相互作用で駆動電流を低減することができる。
In addition, various embodiments of the present invention provide systems and methods that use ELRI to connect MEMS to other circuits on an IC mounting substrate or system in package (SiP).
In some of these embodiments, ELRI materials can be used to implement various conductive effects by implementing conductive paths that propagate signals between MEMS elements and circuit functional components. For example, the negligible resistance and wavefront delay time constant of the conductive path can be brought close to zero, thereby reducing the drive current substantially by signal delay and their electrical interaction.

ELRIは、材料の種類、ELRIのアプリケーション、ELRIを用いるコンポーネントの大きさ
、ELRIを用いるデバイスや機械の動作要件などに基づいて製造することができる。このよ
うに、設計および製造中に、ELRIのベース層として使用される材料、および/または、ELR
Iの変更する層として使用される材料は、様々な考慮事項、所望される動作特性および/ま
たは製造特性に基づいて選択される。本明細書では、レイアウト及び/又は変更されたELR
の配置のための種々の適切な幾何学的形状および構成が示され説明されるが、多数の他の
形状も可能である。これらの他の形状は、材料の厚さの違い、異なる層の使用、複数の隣
接した変更する層を有するELR膜、単一の変更する層によって変更された複数のELR膜、他
の3次元構造に加えて、長さ及び/又は幅に対する異なるパターン、構成、レイアウトを含
む。したがって、適切にな変更されたELRは、所望のアプリケーションおよび/または特性
に応じて使用することができる。
ELRI can be manufactured based on the type of material, the application of ELRI, the size of the component using ELRI, the operating requirements of devices and machines using ELRI, and the like. Thus, materials used as ELRI base layers during design and manufacturing, and / or ELR
The material used as the changing layer of I is selected based on various considerations, desired operating characteristics and / or manufacturing characteristics. As used herein, layout and / or modified ELR
While various suitable geometric shapes and configurations for the arrangement of are shown and described, numerous other shapes are possible. These other shapes are: material thickness differences, use of different layers, ELR films with multiple adjacent changing layers, multiple ELR films modified by a single changing layer, other 3D In addition to structure, includes different patterns, configurations, and layouts for length and / or width. Thus, a suitable modified ELR can be used depending on the desired application and / or characteristics.

図面において、種々の図示のエレメントまたはコンポーネントの大きさ、および横方向
の大きさ、様々な層の厚さは、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、これらの様々なエ
レメントは、見やすくするために、適宜拡大または縮小されている。また、本発明の詳細
な記載が不要な場合には、正確な幾何学的形状やコンポーネントの位置、コンポーネント
間の正確な接続などのコンポーネントの詳細は、図では抽象化され、詳細は除外されてい
る。このような詳細が本発明の理解に不要な場合には、図示される代表的な幾何学的形状
、配線、及び示す構成は、一般的な設計及び動作原理の例示を意図したものである。
In the drawings, the size of various illustrated elements or components, as well as the lateral size and thickness of the various layers, are not necessarily drawn to scale, and these various elements are for ease of viewing. In addition, it is enlarged or reduced as appropriate. Also, if a detailed description of the present invention is not required, component details such as the exact geometry, the location of the components, and the exact connections between components are abstracted in the figure and excluded in detail. Yes. Where such details are not necessary for an understanding of the present invention, the representative geometric shapes, wiring, and configurations shown are intended to be exemplary of general design and operating principles.

図37-Fは、3730のような従来使用している相互接続を用いて、アナログ回路3720a〜372
0dとMEMS 3710a〜3710dを接続する可能な回路設計を示す概略図である。多くの回路設計
では、アナログ回路3720a-3720dは、インターフェースで様々なMEMSパラメータとつない
でMEMSパラメータを測定する。しかしながら、測定は、信号の精度を制限する接続寄生抵
抗によって劣化する。図37-Fに示すように、複数のアナログ回路3720a-3720dは、MEMSの
機械的-電気エネルギー変換によって生成された信号を増幅する必要があり、また、抵抗
性導電体3760を介して伝播する信号で発生した寄生抵抗損失を補償するため従来の技術で
コンポーネント3740に信号を提供する。アナログ回路がMEMSに非常に近接して配置される
場合、通常はより良い機能が設けられる。しかしながら、場合によっては、MEMS 3710A〜
3710dは、他の設計および製造上の理由かアナログ回路3720a〜3720dに近隣して配置する
ことができない。その結果、従来の導電路に起因する接続寄生抵抗からパフォーマンスの
低下が発生し、追加の設計上の考慮が十分なパフォーマンスを得るために必要とされる。
同様に、MEMSが他の回路および/または他のコンポーネントに接続されるとき、従来の導
電性相互接続に使用される場合に同様の劣化が発生する可能性がある。
FIG. 37-F shows analog circuits 3720a-372 using conventional interconnects such as 3730.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a possible circuit design connecting 0d and MEMS 3710a to 3710d. In many circuit designs, the analog circuits 3720a-3720d connect the various MEMS parameters at the interface and measure the MEMS parameters. However, measurements are degraded by connection parasitic resistances that limit the accuracy of the signal. As shown in Figure 37-F, multiple analog circuits 3720a-3720d need to amplify the signal generated by the mechanical-electrical energy conversion of the MEMS and propagate through the resistive conductor 3760 The signal is provided to component 3740 in a conventional manner to compensate for the parasitic resistance loss caused by the signal. If the analog circuit is placed very close to the MEMS, a better function is usually provided. However, in some cases, MEMS 3710A ~
3710d cannot be placed adjacent to analog circuits 3720a-3720d for other design and manufacturing reasons. As a result, performance degradation occurs from the connection parasitic resistance due to the conventional conductive path, and additional design considerations are required to obtain sufficient performance.
Similarly, when MEMS is connected to other circuits and / or other components, similar degradation can occur when used in conventional conductive interconnects.

本発明のいくつかの実施例では、ELRIを使用してMEMSをIC上のアナログ回路に接続する
方法やシステムを提供する。例えば、ELRIは、アナログ回路機能及びMEMSエレメントとの
間で伝播する信号のための導電路を実現するために使用することができる。これらの導電
路は、抵抗を無視することができ、波面遅延時定数をゼロに近づけることができる。この
ように、電気的相互作用中の信号および駆動電流の遅延を実質的に低減することができる
。また、性能および精度は、MEMS回路への接続するときの寄生抵抗を低減することによっ
て、従来の導電路の使用よりも優れる傾向がある。従って、MEMSをコンポーネント(例え
ば、アナログ回路および/または他の回路)に接続するためにELRIを使用すると、構成エ
レメントが場所にほぼ独立してMEMS回路に接続されることを可能にする。
Some embodiments of the present invention provide methods and systems for connecting MEMS to analog circuitry on an IC using ELRI. For example, ELRI can be used to implement analog circuit functions and conductive paths for signals propagating between MEMS elements. These conductive paths have negligible resistance and can bring the wavefront delay time constant closer to zero. In this way, signal and drive current delays during electrical interaction can be substantially reduced. Also, performance and accuracy tend to be superior to the use of conventional conductive paths by reducing parasitic resistance when connecting to MEMS circuits. Thus, using ELRI to connect MEMS to components (eg, analog circuits and / or other circuits) allows components to be connected to the MEMS circuit almost independently of location.

図38-Fは、MEMSをIC上の1つまたはそれ以上のアナログ回路に接続するためにELRIsを使
用する方法を示す概略図である。様々な実施例によれば、MEMS回路3810A〜3810dをアナロ
グ回路ブロック3840のアナログ回路3820にそれぞれ接続するための3830のようなELRIは、
MEMS構造とアナログ回路とともに半導体IC上に実質的に実装することができる。アナログ
回路は、インタフェースでMEMSパラメータにつないでMEMSパラメータを測定することがで
きる。しかしながら、伝統的な相互接続では、測定は、接続寄生で劣化し精度を制限する
。、理解されるように、ELRI 3830を使用すると、アナログ回路3820がMEMS回路3810a〜38
10dに位置に実質的に独立して、かつ、実質的に寄生抵抗無しで、接続することを可能に
し、さらには、必要な回路設計の複雑さを低減することができる。各アナログ回路3820の
出力は、別のELRI 3860を介して駆動線3850に結合することができる。
FIG. 38-F is a schematic illustrating how to use ELRIs to connect MEMS to one or more analog circuits on an IC. According to various embodiments, an ELRI such as 3830 for connecting the MEMS circuits 3810A-3810d to the analog circuit 3820 of the analog circuit block 3840, respectively,
Along with MEMS structure and analog circuit, it can be practically mounted on a semiconductor IC. Analog circuits can measure MEMS parameters by connecting to MEMS parameters at the interface. However, in traditional interconnects, measurements degrade with connection parasitics and limit accuracy. As can be seen, using the ELRI 3830, the analog circuit 3820 is replaced by the MEMS circuit 3810a-38.
10d can be connected substantially independently of position and substantially without parasitic resistance, and the required circuit design complexity can be reduced. The output of each analog circuit 3820 can be coupled to drive line 3850 via a separate ELRI 3860.

本発明のいくつかの実施例では、1つまたはそれ以上の導電路、MEMS、および1つまたは
それ以上の導電路を通ってMEMSに接続された回路のセット(例えば、アナログ回路)を含
むICが供給される。いくつかの実施例では、1つ又はそれ以上の導電路は、ELR材料(例え
ば、YBCO、BSCCO、またはその他)からなる第1の層と、第1層のELR材料に結合され、変
更する材料(例えば、クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム
、ベリリウム、ガリウム、セレン、銀など)からなる第2層と、を有するELRIで構成され
ている。いくつかの実施例では、複数のレベルのIC相互接続を有することができ、各レベ
ルは、導電路を連続的にするために要求されるような隣接する相互接続レベルに電気的に
結合するように形成されたビアを有する絶縁体と隣接するレベルから分離する。相互接続
の層および複数のレベルは、1つまたは複数の導電路のうちの少なくとも一つを含むこと
ができる。いくつかの実施例によれば、ELRIは、周囲温度で、または他の適切な所望の条
件下で超電導体または完全導体であり得る。
In some embodiments of the invention, an IC that includes one or more conductive paths, a MEMS, and a set of circuits (eg, analog circuits) connected to the MEMS through one or more conductive paths Is supplied. In some embodiments, the one or more conductive paths are coupled to the first layer of ELR material (eg, YBCO, BSCCO, or others) and the first layer of ELR material to modify the material. And a second layer made of chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, beryllium, gallium, selenium, silver, or the like. In some embodiments, there can be multiple levels of IC interconnects, each level being electrically coupled to an adjacent interconnect level as required to make the conductive path continuous. Isolate from the adjacent level with the insulator having vias formed in the. The interconnect layer and the plurality of levels can include at least one of one or more conductive paths. According to some embodiments, the ELRI can be a superconductor or a full conductor at ambient temperature or under other suitable desired conditions.

MEMSは、1つまたは複数のコンポーネントを含むことができる。例えば、高周波回路、
可変伝送線、導波管共振器、ELR成分、受動部品、ELR受動部品、準光学部品、可変インダ
クタ、可変コンデンサおよび/または電気機械的フィルタを含むが、これらに限定される
ものではない。他の例として、1つまたはそれ以上のコンポーネントは、環境パラメータ
を検出するためのセンサを含むことができる。使用することができるセンサの種類の例と
しては、圧力センサ、温度センサ、光センサ、振動センサ、加速度計、湿度センサ、電場
センサ、および/または、音響センサを含むが、これらに限定されるわけではない。
The MEMS can include one or more components. For example, a high frequency circuit,
Including but not limited to variable transmission lines, waveguide resonators, ELR components, passive components, ELR passive components, quasi-optical components, variable inductors, variable capacitors and / or electromechanical filters. As another example, one or more components can include sensors for detecting environmental parameters. Examples of sensor types that can be used include, but are not limited to, pressure sensors, temperature sensors, optical sensors, vibration sensors, accelerometers, humidity sensors, electric field sensors, and / or acoustic sensors. is not.

いくつかの実施例では、ICに接続された電源を含む電子デバイス(例えば、ワイヤレス
デバイス、Wi-Fiデバイス、スペクトラム拡散デバイス、無線USBデバイス、Bluetooth(
登録商標)デバイスなどを提供する。ICは、ELR材料からなる第1層と、ELR材料からなる
第1層に結合した、変更する材料からなる第2層と、を含むELRIからなる1つまたはそれ以
上の導電路を有することができる。また、回路(例えば、RF回路、アナログ回路、デジタ
ル回路、等)のセットは、1つまたはそれ以上の導電路を介してMEMSデバイスに接続する
ことができる。いくつかの実施例では、電子デバイス内のICはまた、RFアンテナ、RFアン
プ、RFフィルタ、および/またはRFコントローラを含むことができる。いくつかの場合に
おいて、これらのコンポーネントは、ELR材料から作られたELRコンポーネントである。例
えば、RFアンテナは、ELR材料からなる第1のELRアンテナ層と、ELR材料からなる第1のE
LRアンテナ層に結合された、変更する材料からなる第2のアンテナELR層を有することがで
きる。
In some embodiments, an electronic device that includes a power source connected to an IC (eg, wireless device, Wi-Fi device, spread spectrum device, wireless USB device, Bluetooth (
(Registered trademark) devices. The IC may have one or more conductive paths made of ELRI including a first layer made of ELR material and a second layer made of the material to be coupled, coupled to the first layer made of ELR material. it can. Also, a set of circuits (eg, RF circuits, analog circuits, digital circuits, etc.) can be connected to the MEMS device via one or more conductive paths. In some examples, an IC in an electronic device can also include an RF antenna, an RF amplifier, an RF filter, and / or an RF controller. In some cases, these components are ELR components made from ELR materials. For example, the RF antenna includes a first ELR antenna layer made of ELR material and a first ER made of ELR material.
There may be a second antenna ELR layer made of the material to be modified, coupled to the LR antenna layer.

図39-Fは、MEMS 3920をIC実装基板またはSIP 3940上の他の回路やコンポーネント3930
に接続するためにELRI 3910の使用を示す。例えば、ELRI 3910は、MEMS 3920をマイクロ
プロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、DSP、システムオンチップ
(SoC)、アンテナ、第2MEMS、ASIC、ASSP、FPGAおよび/または他の回路、コンポーネン
トまたはデバイス3930への接続するために使用することができる。これらの実施例に使用
される技術は、MEMS 3920を他の回路や部品3930に接続するために使用することができる
。さらに、これらの技術は、同一または様々な種類のMEMS 3920を含む実質的に半導体IC
実装基板に実装することができる。例えば、SiPに対して、ELRI 3910は、基板上のMEMSデ
バイスをICやアンテナなどの他の受動コンポーネントに接続し、感知できる抵抗がないこ
とは、これらのエレメントが、基板上での物理的な場所に関係なく各ノードで直接的に接
続されているように実行することを可能にする。
Figure 39-F shows MEMS 3920 as an IC mounting board or other circuit or component 3930 on SIP 3940
Shows the use of ELRI 3910 to connect to. For example, ELRI 3910 converts MEMS 3920 to a microprocessor, microcomputer, microcontroller, DSP, system on chip (SoC), antenna, second MEMS, ASIC, ASSP, FPGA and / or other circuits, components or devices 3930 Can be used to connect. The techniques used in these embodiments can be used to connect the MEMS 3920 to other circuits and components 3930. In addition, these technologies are substantially semiconductor ICs that include the same or different types of MEMS 3920.
It can be mounted on a mounting board. For example, for SiP, the ELRI 3910 connects MEMS devices on the substrate to other passive components such as ICs and antennas, and the lack of appreciable resistance makes these elements physically on the substrate. It is possible to execute it so that it is directly connected to each node regardless of the place.

少なくとも1つの実施例では、MEMS、ネットワークまたはコンポーネント、およびIC実
装基板を含むICが提供される。IC実装基板は、ELR材料からなる第1層と、ELR材料からな
る第1層に結合されている、変更する材料からなる第2層と、を有するELRIからなる1つま
たはそれ以上の導電路を備えることができる。コンポーネントのネットワークは、1つま
たはそれ以上の導電路を介してMEMSに接続することができる。いくつかの実施例では、コ
ンポーネントのネットワークは、プログラマブルなコンポーネント、マイクロプロセッサ
、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、DSP、システムオンチップ(SoC)、ア
ンテナ、第2のMEMS、ASIC、ASSP、および/またはFPGAなどの1つまたはそれ以上のELRI受
動コンポーネントを含む。1つの実施例では、ELRI受動コンポーネントのセットは、送信
回路または受信回路の特定の周波数またはQを設定することがプログラム可能である。
In at least one embodiment, an IC is provided that includes a MEMS, a network or component, and an IC mounting substrate. The IC mounting substrate includes one or more conductive paths made of ELRI having a first layer made of ELR material and a second layer made of the material to be modified, which is bonded to the first layer made of ELR material. Can be provided. A network of components can be connected to the MEMS via one or more conductive paths. In some embodiments, the component network is a programmable component, a microprocessor, a microcomputer, a microcontroller, a DSP, a system-on-chip (SoC), an antenna, a second MEMS, an ASIC, an ASSP, and / or an FPGA, etc. Includes one or more ELRI passive components. In one embodiment, the set of ELRI passive components is programmable to set a specific frequency or Q for the transmit or receive circuit.

いくつかの実施例では、MEMSは、ELR材料からなる第1層と、ELR材料からなる第1層に
結合された、変更する材料からなる第2層とからなる、1つまたはそれ以上の内部パスおよ
び/またはコンポーネントを含むことができる。1つまたはそれ以上のコンポーネントは、
電気的コンポーネントおよび/または機械的コンポーネントであり得る。例えば、少なく
とも一つの実施例では、1つまたはそれ以上のコンポーネントは、ELRI受動コンポーネン
トのセット、可変伝送線、導波管、共振器、準光学部品、可変インダクタ、可変コンデン
サ、電気機械的フィルタ、センサ、スイッチ、アクチュエータ、構造、および/または他
のコンポーネントを含むことができる。
In some embodiments, the MEMS comprises one or more internal layers consisting of a first layer of ELR material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material. Can include paths and / or components. One or more components are
It can be an electrical component and / or a mechanical component. For example, in at least one embodiment, the one or more components include a set of ELRI passive components, a variable transmission line, a waveguide, a resonator, a quasi-optical component, a variable inductor, a variable capacitor, an electromechanical filter, Sensors, switches, actuators, structures, and / or other components can be included.

いくつかの実施例では、MEMSは、MEMSの外部からの入力信号を受信するための入力ポー
トおよび/またはMEMS外部で内部的に生成された信号を送信する出力ポートを含むことが
できる。入力ポートは、入力信号を受信し、応答を生成するように構成されたコンポーネ
ントに接続することができる。いくつかのケースでは、入力ポートおよび/または出力ポ
ートは、信号伝達を可能にする1つ又はそれ以上の導電路を介して、コンポーネントに接
続することができる。いくつかの実施例では、1つまたはそれ以上の導電路は、非常に低
い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層に結合
された変更する材料からなる第2層と、を含む。
In some embodiments, the MEMS can include an input port for receiving input signals from outside the MEMS and / or an output port for transmitting signals generated internally outside the MEMS. The input port can be connected to a component configured to receive an input signal and generate a response. In some cases, input ports and / or output ports can be connected to components via one or more conductive paths that allow signal transmission. In some embodiments, one or more conductive paths are coupled to a first layer of very low resistance (ELR) material and a first layer of very low resistance (ELR) material. And a second layer made of a material to be used.

ICに接続された電源を有する電子機器のための様々な実施例を提供する。これらの実施
例によれば、ICは、ELR材料からなる第1層と、ELR材料からなる第1層に結合された変更す
る材料からなる第2層と、を含むELRIからなる1つまたは複数の導電路を備える、IC実装基
板を含むことができる。また、ICは、MEMSと、1つまたは複数の導電路を介してMEMSに接
続されている他のコンポーネント(例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ
、マイクロコントローラ、DSP、SoC、アンテナ、RF制御部、RF回路、RFアンプ、第2のMEM
S、ASIC、ASSP、FPGA、ニューラルネットワーク、および/または他のコンポーネント)の
ネットワークを含むことができる。いくつかの実施例では、MEMSは、以下のコンポーネン
ト(すなわち、可変伝送線、導波管共振器、準光学部品、可変インダクタ、可変コンデン
サ、および/または電気機械フィルタ)の1つまたはそれ以上を含むことができる。
Various embodiments are provided for an electronic device having a power source connected to an IC. According to these embodiments, the IC is one or more of ELRI comprising a first layer of ELR material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material. An IC mounting board having a plurality of conductive paths can be included. ICs are also MEMS and other components connected to the MEMS through one or more conductive paths (eg, microprocessors, microcomputers, microcontrollers, DSPs, SoCs, antennas, RF controllers, RF Circuit, RF amplifier, second MEM
Network of S, ASIC, ASSP, FPGA, neural network, and / or other components). In some embodiments, the MEMS includes one or more of the following components (ie, variable transmission lines, waveguide resonators, quasi-optical components, variable inductors, variable capacitors, and / or electromechanical filters). Can be included.

多くの利点は、MEMS回路をICまたはSIP上のアナログ回路、および/または他の回路/コ
ンポーネントは他に接続するためにELRIを使用すること起因している。例えば、1つまた
はそれ以上の導電路は、ほぼゼロの寄生抵抗を有するので、このことは、MEMSがパッケー
ジ上の位置に関係なく回路またはコンポーネントのセットに接続することを可能にする。
また、ELRIは、MEMSと回路やコンポーネントが最適化された位置でIC上に集積され、かつ
寄生抵抗による劣化を最小限に抑えることを可能にする。別の例として、ELRIは、MEMSお
よびアナログ回路が幾分独立して設計されることを可能にする。この独立した設計は、迅
速な開発を容易にすることができる。さらに、このことは、MEMSIPおよびアナログ回路IP
のより自由な使用を可能にする。ELRIは、MEMSとアナログ回路設計の間でより独立性を可
能にするので、より多くの量と多様性がIC上に集積することができる。従って、MEMS IC
は、新製品で増殖し、その増殖が改善された製品設計と製造のための学習曲線を提供する
であろう。
Many of the benefits stem from using ELRI to connect MEMS circuits to analog circuits on ICs or SIPs, and / or other circuits / components to others. For example, one or more conductive paths have near zero parasitic resistance, which allows the MEMS to connect to a circuit or set of components regardless of their location on the package.
ELRI also enables MEMS and circuits and components to be integrated on the IC at optimized locations and minimizes degradation due to parasitic resistance. As another example, ELRI allows MEMS and analog circuits to be designed somewhat independently. This independent design can facilitate rapid development. In addition, this means that MEMSIP and analog circuit IP
Allows for more free use of ELRI allows for greater independence between MEMS and analog circuit design, so more amount and variety can be integrated on the IC. Therefore, MEMS IC
Will grow with new products, which will provide a learning curve for product design and manufacture with improved growth.

IC製品中でこのELRI技術を使用すると、相乗的に他のELRI技術を利用することが容易に
なる。例としては、複数のMEMS回路を接続するためのELRI、実装基板またはSIP上の他の
回路にMEMSを接続するためのELRI、IC上の3D相互接続のためのELRI(パッケージ上の実装
基板をICに接続する)、基板上の電源分配用ELRIなどのMEMS ELRI技術を含む。そのすべ
ては、さらにELRI技術開発を向上させ、製品の性能を向上させることができる。
Using this ELRI technology in IC products makes it easy to synergistically use other ELRI technologies. Examples include ELRI for connecting multiple MEMS circuits, ELRI for connecting MEMS to a mounting board or other circuit on a SIP, ELRI for 3D interconnection on an IC (mounting board on a package) Including MEMS ELRI technology such as ELRI for power distribution on the board). All of which can further improve ELRI technology development and product performance.

MEMS回路を接続するための伝統的な技術で生成された金属相互接続の抵抗は、それらの
パラメータまたは属性を制限、および/または低下させる可能性がある。図40-Fに示され
るように、いくつかの伝統的な設計は、信号強度を増大させるために、各MEMS 4020a〜40
20fの出力に増幅器4010a〜4010fを使用している。増幅器4010a〜4010fからの出力は、次
に、インターフェース(例えば、アナログ・インターフェース4030)によってMEMS回路の
出力に接続され、MEMS回路の出力が動作するようにする。しかしながら、本発明の様々な
実施例に係るELRIを用いて、MEMSとインターフェイスは、相互接続の寄生効果を無効にす
るような方法で接続することができる。
The resistance of metal interconnects created with traditional techniques for connecting MEMS circuits can limit and / or reduce their parameters or attributes. As shown in FIG. 40-F, some traditional designs have each MEMS 4020a-40 to increase signal strength.
Amplifiers 4010a to 4010f are used for the output of 20f. The outputs from amplifiers 4010a-4010f are then connected to the output of the MEMS circuit by an interface (eg, analog interface 4030) so that the output of the MEMS circuit is operational. However, using ELRI according to various embodiments of the present invention, the MEMS and interface can be connected in a manner that negates the parasitic effects of the interconnect.

図41-Fは、インターフェイスデバイス4120に接続されている複数のMEMS 4110a-4110fを
示す模式図である。様々な実施例によれば、ELRI材料は、複数のMEMS 4110a-4110fをIC、
SiP、あるいは、IC実装基板4130上に一緒に接続するために使用することができる。例え
ば、ELRI材料は、IC上の種々のMEMS回路4110a-4110f間で信号を伝播する導電路4140を実
装するために使用することができる。さまざまなMEMS 4110a-4110fを結ぶこれらの導電路
は、異なるMEMSパラメータまたは属性と組み合わせるかまたは補正して、複数のおよび可
変パラメータまたは属性を持ちながら電気的にMEMSとして作用するという意味で、MEMSネ
ットワークまたは仮想マルチMEMSを生成することができる。本発明ELRIの様々な実施例に
よれば、MEMS回路を他のMEMSに接続するためELRIは、同一または様々なタイプのMEMSと半
導体IC上に実質的に実装することができる。いくつかのケースでは、ELRIは、MEMSの出力
を低下させない。
FIG. 41-F is a schematic diagram showing a plurality of MEMS 4110a-4110f connected to the interface device 4120. According to various embodiments, the ELRI material comprises a plurality of MEMS 4110a-4110f ICs,
It can be used to connect together on a SiP or IC mounting substrate 4130. For example, ELRI material can be used to implement conductive paths 4140 that propagate signals between various MEMS circuits 4110a-4110f on the IC. These conductive paths connecting the various MEMS 4110a-4110f can be combined or corrected with different MEMS parameters or attributes to act as MEMS electrically while having multiple and variable parameters or attributes. Or a virtual multi-MEMS can be generated. According to various embodiments of the ELRI of the present invention, the ELRI can be implemented substantially on the same or different types of MEMS and semiconductor ICs for connecting the MEMS circuit to other MEMS. In some cases, ELRI does not reduce the output of MEMS.

仮想マルチMEMSの一例は、"トリミング"としてマージンを調整するために、MEMSスイッ
チを介して他のMEMSコンデンサに接続されたMEMSコンデンサである。"トリミング"コンポ
ーネントは、プライマリーが遭遇する同じ環境力に征服されない場合がある。もう一つは
、様々な環境パラメータを検出する複数のMEMSである。例としては、容器中の流体圧、大
気圧、容器の温度、空気温度、周囲光、振動を含むが、これらに限定されるものではない
。検出された環境パラメータは、次に、統合制御に接続することができる。
An example of a virtual multi-MEMS is a MEMS capacitor connected to another MEMS capacitor via a MEMS switch to adjust the margin as "trimming". The “trimming” component may not be conquered by the same environmental forces encountered by the primary. The other is a plurality of MEMS that detects various environmental parameters. Examples include, but are not limited to, fluid pressure in the container, atmospheric pressure, container temperature, air temperature, ambient light, and vibration. The detected environmental parameters can then be connected to the integrated control.

いくつかの実施例では、1つまたはそれ以上のMEMSのネットワーク、回路のセット、お
よび1つまたはそれ以上の導電路を含むICが供給される。1つまたはそれ以上の導電路は、
ELR材料からなる第1層と、ELR材料からなる第1層に結合された変更する材料からなる第
2層と、を有するELRIを含むことができる。いくつかの実施例では、ICは、それぞれの層
が少なくとも1つの導電路を含む複数の層を有することができる。MEMSのネットワークは
、1つまたはそれ以上の導電路を介して相互接続することができる。また、回路(例えば
、デジタル回路および/またはアナログ回路)のセットは、1つまたはそれ以上の導電路を
介してMEMSのネットワークに(直接または間接的に)結合することができる。いくつかの
実施例では、1つまたはそれ以上の導電路は、第1のMEMSが従来技術の相互接続材料の導電
特性によって前に課された設計要件に無関係で回路のセットに接続することができるよう
に、ほぼゼロの寄生抵抗を持つことができる。
In some embodiments, an IC is provided that includes one or more networks of MEMS, a set of circuits, and one or more conductive paths. One or more conductive paths are
A first layer of ELR material and a first layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material.
And an ELRI having two layers. In some embodiments, the IC can have multiple layers, each layer including at least one conductive path. MEMS networks can be interconnected through one or more conductive paths. Also, a set of circuits (eg, digital circuits and / or analog circuits) can be coupled (directly or indirectly) to a network of MEMS via one or more conductive paths. In some embodiments, one or more conductive paths may be connected to a set of circuits where the first MEMS is independent of the design requirements previously imposed by the conductive properties of the prior art interconnect material. It can have almost zero parasitic resistance as it can.

少なくとも1つの実施例では、MEMSのネットワークは、出力ポートを有する第1MEMSと、
1つまたはそれ以上の導電路を介して第1MEMSに接続された、入力ポートを有する第2MEMS
と、を含むMEMSのネットワークを含む。いくつかのケースでは、追加のMEMS(例えば、第
3MEMS、第4MEMSなど)は、単一IC上に実装することができる。図42-Fに示されるように
、MEMSの多環境セットを利用することができる。例えば、MEMS 4210は、圧力を測定する
ように構成することができ、MEMS 4220は、温度を測定するように構成することができ、M
EMS 4230は、光を測定するように構成することができ、MEMS 4240は、振動を測定するよ
うに構成することができる。幾つかの実施例では、MEMS 4250のようなMEMSの1つは、高
周波回路、センサ(例えば、圧力センサ、温度センサ、光センサ、振動センサ、加速度計
、湿度センサ、電界センサ、磁場センサ、音響センサ等)、アクチュエータ(例えば、ス
イッチ)、および/または機械的または電気的構成(例えば、可変伝送線、導波管、共振
器、準光学コンポーネント、可変インダクタ、可変コンデンサ、電気機械的フィルタなど
)を含む。
In at least one embodiment, the MEMS network includes a first MEMS having an output port;
A second MEMS having an input port connected to the first MEMS via one or more conductive paths
And including a network of MEMS. In some cases, additional MEMS (eg, third MEMS, fourth MEMS, etc.) can be implemented on a single IC. As shown in FIG. 42-F, a multi-environment set of MEMS can be used. For example, MEMS 4210 can be configured to measure pressure, MEMS 4220 can be configured to measure temperature, and M
EMS 4230 can be configured to measure light and MEMS 4240 can be configured to measure vibration. In some embodiments, one of the MEMS, such as MEMS 4250, is a high frequency circuit, a sensor (eg, pressure sensor, temperature sensor, light sensor, vibration sensor, accelerometer, humidity sensor, electric field sensor, magnetic field sensor, acoustics). Sensors), actuators (eg, switches), and / or mechanical or electrical configurations (eg, variable transmission lines, waveguides, resonators, quasi-optical components, variable inductors, variable capacitors, electromechanical filters, etc.) including.

いくつかの実施例では、電子装置(例えば、無線装置)を提供することができる。電子
デバイスは、ICに接続された電源を含むことができる。ICは、ELR材料からなる第1層と
、ELR材料からなる第1層に結合された変更する材料からなる第2層と、を有するELRIから
なる1つまたはそれ以上の導電路を含むことができる。様々な実施例では、ICは、1つまた
はそれ以上のMEMSと1つまたはそれ以上の導電路を介してMEMSのネットワークに結合され
た回路(例えば、アナログ回路)のセットとのネットワークを含む。ICおよび/またはMEM
Sは、ELR材料から作られる様々な追加のコンポーネントを含むことができる。例として、
RF回路、RFアンテナ、可変伝送線、導波管共振器、準光学部品、可変インダクタ、可変コ
ンデンサ、電気機械的フィルタ、センサ、アクチュエータ、および/または他の電気的又
は機械的構造が含まれるが、これらに限定されるものではない。
In some embodiments, an electronic device (eg, a wireless device) can be provided. The electronic device can include a power source connected to the IC. The IC may include one or more conductive paths made of ELRI having a first layer made of ELR material and a second layer made of the modifying material coupled to the first layer made of ELR material. it can. In various embodiments, an IC includes a network of one or more MEMS and a set of circuits (eg, analog circuits) coupled to the network of MEMS via one or more conductive paths. IC and / or MEM
S can include a variety of additional components made from ELR materials. As an example,
Includes RF circuits, RF antennas, variable transmission lines, waveguide resonators, quasi-optical components, variable inductors, variable capacitors, electromechanical filters, sensors, actuators, and / or other electrical or mechanical structures However, it is not limited to these.

図43-Fは、仮想マルチMEMSを作成するために、複数のMEMS回路4320を接続するためにEL
RI 4310を使用するICアセンブリ4300を示す。これらの相互接続によって生成されるMEMS
4320のネットワークを設計することができる。例えば、MEMS 4320のいくつかは、スイッ
チにすることができ、いくつかは、環境制約を変えるためにさらされるセンサーであり得
る。ELRI 4310は寄生抵抗を無視して別のMEMSを接続すると、統合されたマルチMEMSは1
つのMEMSとして作用しパラメータまたは属性を変えることができる。
Figure 43-F shows an EL for connecting multiple MEMS circuits 4320 to create a virtual multi-MEMS
Shown is an IC assembly 4300 using a RI 4310. MEMS generated by these interconnects
4320 networks can be designed. For example, some of the MEMS 4320 can be switches, and some can be sensors that are exposed to change environmental constraints. When the ELRI 4310 ignores the parasitic resistance and connects another MEMS, the integrated multi-MEMS is 1
Can act as two MEMS and change parameters or attributes.

図43-Fに示すように、いくつかの実施例は、MEMS 4320がASIC 4330または他のコンポー
ネント上に実装されることを可能にする。図43-Fに示す実施例では、ASIC 4330は、通常
のパッド4340と拡張パッド4350を持つ。また、ICアセンブリ4300および/またはASIC 4330
は、ELRI 3D相互接続4360をコンポーネントのいくつかに相互接続するために使用するこ
とができる。
As shown in FIG. 43-F, some embodiments allow a MEMS 4320 to be implemented on an ASIC 4330 or other component. In the embodiment shown in FIG. 43-F, the ASIC 4330 has a normal pad 4340 and an expansion pad 4350. IC assembly 4300 and / or ASIC 4330
Can be used to interconnect the ELRI 3D interconnect 4360 to some of the components.

IC上の仮想マルチMEMSデバイスを設計できると、環境を検出し、電子的に応答するため
に広い機会を開く大きな能力を提供する。IC上のアナログ回路にMEMS回路を接続するため
のELRI、"3D"相互接続のためのELRI、および/または、搭載する基板上の電源分配用ELRI
のような他のELRI技術を利用して本発明の様々な実施例に係るELRIをICプロダクトに使用
することは、相乗的に有利であるが、これらに限定されるものではない。
Being able to design a virtual multi-MEMS device on an IC provides a great ability to open up wide opportunities to detect the environment and respond electronically. ELRI for connecting MEMS circuits to analog circuits on IC, ELRI for "3D" interconnection, and / or ELRI for power distribution on the board to be mounted
It is synergistically advantageous to use, but not limited to, the ELRI according to various embodiments of the present invention using other ELRI techniques such as:

1つまたはそれ以上の実施例では、ELRIは、半導体IC、あるいは、実装する基板上のMEM
S中の受動コンポーネントで用いることができる。例えば、いくつかの実施例では、ELRI
材料は、受動コンポーネントおよび/または受動コンポーネントと他の回路/コンポーネ
ントの間の導電路を実現するために使用することができる。導電路は、信号が無視できる
抵抗と、ゼロに近い波面遅延時定数で伝播するを可能にする。結果として、ELRI材料の使
用は、信号及び電気的相互作用における駆動電流の遅延を大幅に低減させる。さらに、こ
れらのELRI受動コンポーネントと接続は、時にはMEMS構造の一部としてELRI含むMEMSエレ
メントを含むことができる。
In one or more embodiments, the ELRI is a semiconductor IC or MEM on the substrate to be mounted.
Can be used with passive components in S. For example, in some embodiments, ELRI
The material can be used to implement passive components and / or conductive paths between passive components and other circuits / components. The conductive path allows the signal to propagate with a negligible resistance and a wavefront delay time constant close to zero. As a result, the use of ELRI materials greatly reduces drive current delays in signal and electrical interactions. Further, these ELRI passive components and connections can sometimes include MEMS elements that include ELRI as part of the MEMS structure.

様々な実施例は、従来のシステムに対して利点を生み出し、ある場合には、MEMS製造プ
ロセスを実用的なものにする、さもないと、使用可能な限度内でコンポーネントを製造す
ることができない。例えば、非常に低い抵抗値は、受動コンポーネントを"仮想ノード"に
統合することができる。受動コンポーネントが現技術の寄生抵抗を示さないからである。
別の例として、ELRI受動部品は、特にMEMSとともに使用される場合、理想に近いコンポー
ネントを生成でき、そうでなければ、ICやMEMS基板(例えば、インダクタやトランスなど
)上の他の従来の回路と統合するため利用できない。また、コンデンサとインダクタは、
送信機と受信機の回路の特定の周波数及び/又はQをプログラムするために接続することが
できる。アナログまたはデジタルのMEMSエレメントを用いることができる。一実施例では
、レジスタは、所望の回路属性を達成するために、必要とされるような様々な静電容量を
プログラムするために、戦略的な値の種々のコンデンサを可能とするためのビットを記憶
する。別の実施例では、プリセット値のコンデンサは、所望の回路属性を達成するために
選択的に接続される。
Various embodiments create advantages over conventional systems, in some cases making the MEMS manufacturing process practical, or failing to manufacture components within usable limits. For example, a very low resistance value can integrate passive components into a “virtual node”. This is because passive components do not exhibit the state of the art parasitic resistance.
As another example, ELRI passive components can produce near-ideal components, especially when used with MEMS, otherwise other conventional circuits on ICs and MEMS substrates (eg, inductors, transformers, etc.) Not available for integration with. Capacitors and inductors
A specific frequency and / or Q of the transmitter and receiver circuitry can be connected to program. Analog or digital MEMS elements can be used. In one embodiment, the register is a bit to enable various capacitors with strategic values to program various capacitances as needed to achieve the desired circuit attributes. Remember. In another embodiment, preset value capacitors are selectively connected to achieve the desired circuit attributes.

様々な実施例に基づき、ELRIルーティングは、MEMSスイッチをELRI材料で形成された受
動コンポーネントに無視できる寄生抵抗で接続し、IC上またはMEMS基板上の他の従来の回
路と統合するための理想に近いコンポーネントを生成することができる。MEMS ELRI受動
部品は、MEMSが応答するように設計されている環境力の影響でキャパシタンスまたはイン
ダクタンス(例えば、送信機および/または受信回路の特定の周波数をプログラムするよ
うに、および/またはQ)を調整することができる。いくつかのケースでは、ELRI受動エレ
メントのインダクタは、信号絶縁変圧器として機能するように形成することができる。
Based on various implementations, ELRI routing is ideal for connecting MEMS switches to passive components made of ELRI material with negligible parasitic resistance and integrating with other traditional circuits on the IC or MEMS substrate. Close components can be generated. MEMS ELRI passive components have capacitance or inductance (eg, to program a specific frequency of the transmitter and / or receiver circuit and / or Q) under the influence of environmental forces that the MEMS is designed to respond to Can be adjusted. In some cases, the inductor of the ELRI passive element can be formed to function as a signal isolation transformer.

図44-FはICコンポーネントの実装基板上にMEMS 4410(おそらくELRI受動部品を有する
)、受動コンポーネントのセット4420、および1つまたは複数の導電路4430を有するIC 44
00を示している。図示の実施例では、1つまたはそれ以上の導電路4430は、ELR材料の第1
層と、ELR材料の第1層に結合した変更する材料からなる第2層と、からなるELRが挙げら
れる。受動部品4420のセットは、1つまたはそれ以上の導電路4430を介してMEMS 4410に接
続することができる。1つまたはそれ以上の実施例では、ELRアンテナ4440とスパイラルイ
ンダクタELR 4450は、IC上に実施例することができる。
Figure 44-F shows an IC 44 with a MEMS 4410 (possibly with ELRI passive components), a set of passive components 4420, and one or more conductive paths 4430 on the IC component mounting board.
00 is shown. In the illustrated embodiment, one or more conductive paths 4430 are the first of ELR material.
An ELR consisting of a layer and a second layer of a modifying material bonded to a first layer of ELR material. The set of passive components 4420 can be connected to the MEMS 4410 via one or more conductive paths 4430. In one or more embodiments, ELR antenna 4440 and spiral inductor ELR 4450 can be implemented on an IC.

いくつかの実施例では、ELRI受動コンポーネントの第2セットは、ICやMEMS上に実装す
ることができる。ELRI受動コンポーネントのセットは、プログラム可能である。例えば、
受動コンポーネントは、送信回路または受信回路の特定の周波数またはQを設定するよう
にプログラムすることができる。別の例として、レジスタは、ビットを格納し、MEMSを使
用して種々のコンデンサを選択して特定の周波数を達成するために使用することができる
。いくつかのケースでは、受動エレメントは、スイッチおよび/またはELRI材料で作られ
たセンサを含むことができる。
In some embodiments, the second set of ELRI passive components can be implemented on an IC or MEMS. The set of ELRI passive components is programmable. For example,
The passive component can be programmed to set a specific frequency or Q of the transmitting or receiving circuit. As another example, a register can be used to store bits and select various capacitors using MEMS to achieve a particular frequency. In some cases, passive elements can include switches and / or sensors made of ELRI material.

いくつかの実施例では、冷却システムを使用して、1つまたはそれ以上のMEMSおよび/ま
たはELRIコンポーネントを動的にプログラムする。例えば、抵抗ELRIコンポーネントは、
MEMSをプログラムするために使用することができる。冷却システムは、温度を下げるので
、ELRIエレメント中の抵抗は、減少し、効果的にELRIエレメントをオフにする。同様に、
温度がELRIセグメントの臨界温度まで上昇すると、ELRIエレメント中の抵抗は、上昇し、
それによって、MEMSまたはプログラム可能なコンポーネントの状態が変化する。
In some embodiments, a cooling system is used to dynamically program one or more MEMS and / or ELRI components. For example, a resistive ELRI component
Can be used to program MEMS. As the cooling system lowers the temperature, the resistance in the ELRI element is reduced, effectively turning off the ELRI element. Similarly,
As the temperature rises to the critical temperature of the ELRI segment, the resistance in the ELRI element increases,
This changes the state of the MEMS or programmable component.

少なくとも1つの実施例では、導電路は、複数の層を備えたELR材料を有することができ
る。各層は、特定の(おそらく異なる)の厚さを有することができる。変更する層は、最
上層に取り付けられ、最上層をより剛性にすることができる。温度変化に応じて、異なる
層の導電特性も変わる。例えば、最上層は、変更する層に直接結合されるので、最も低い
抵抗を有し、他の層よりも高い温度で超伝導体または完全導体として機能する。温度が下
がるにつれ、最上層に続く層の抵抗が少なくなり、変更する層への近さの順に超伝導体や
完全導体のように動作する。理解されるように、温度の変化は、異なる層における導電特
性を変更し、結果としてELRIのJcとHcを変更する。
In at least one embodiment, the conductive path can comprise an ELR material with multiple layers. Each layer can have a specific (possibly different) thickness. The changing layer can be attached to the top layer, making the top layer more rigid. Depending on the temperature change, the conductive properties of the different layers also change. For example, the top layer is directly coupled to the changing layer, so it has the lowest resistance and functions as a superconductor or full conductor at a higher temperature than the other layers. As the temperature decreases, the resistance of the layer following the top layer decreases and behaves like a superconductor or perfect conductor in order of proximity to the changing layer. As can be seen, changes in temperature change the conductive properties in the different layers, resulting in changes in ELRI Jc and Hc.

様々な実施例では、MEMSは、ELR材料からなる第1MEMS層と、ELR材料からなる第1MEMS層
に結合した変更する材料からなる第2MEMS層と、からなる1つまたはそれ以上の内部路を含
むことができる。MEMSは、圧力センサ、温度センサ、光センサ、振動センサ、加速度計、
湿度センサ、電界センサ、及び/又は音センサを使用して、1つまたはそれ以上の環境パラ
メータを検出するように構成することができる。
In various embodiments, the MEMS includes one or more internal passages consisting of a first MEMS layer made of ELR material and a second MEMS layer made of a modifying material coupled to the first MEMS layer made of ELR material. be able to. MEMS are pressure sensors, temperature sensors, optical sensors, vibration sensors, accelerometers,
A humidity sensor, an electric field sensor, and / or a sound sensor can be used to detect one or more environmental parameters.

電源とICを有するデバイスに対する様々な実施例が提供される。ICは、ELR材料からな
る第1層と、ELR材料からなる第1層に結合された変更する材料からなる第2層と、を有す
るELRIからなる1つまたは複数の導電路を有することができる。また、ICは、1つまたは複
数の導電路を介して受動コンポーネントのセットに接続されたMEMSを有することができる
。場合によっては、MEMSは、IC上のRFアンテナ4450に結合されたRF回路を含むことができ
る。また、MEMSは、1つまたはそれ以上の可変伝送線路、導波路、共振器、準光学部品、
可変インダクタ、可変コンデンサ、及び電気機械フィルタおよび/または上述の他のコン
ポーネントを含んでもよい。
Various embodiments for devices having a power supply and an IC are provided. The IC may have one or more conductive paths made of ELRI having a first layer made of ELR material and a second layer made of the modifying material coupled to the first layer made of ELR material. . The IC can also have a MEMS connected to a set of passive components via one or more conductive paths. In some cases, the MEMS can include an RF circuit coupled to an RF antenna 4450 on the IC. MEMS also includes one or more variable transmission lines, waveguides, resonators, quasi-optical components,
Variable inductors, variable capacitors, and electromechanical filters and / or other components described above may be included.

受動コンポーネントのためのELRIは、理想に近いコンポーネントを生成するためにMEMS
で使用することができ、そうでなければ集積化のために利用できない。ここでは、受動コ
ンポーネントのネットワークが設計され、いくつかはスイッチであり、いくつかのMEMSは
環境制約を変化させるために曝されるセンサである。ごくわずかな寄生で接続するELRIを
用いると、統合された理想に近いコンポーネントは、複数の変化するパラメータまたは属
性を持つMEMSの延長として機能するだろう。IC上の仮想の理想に近いマルチMEMSデバイス
を設計することができることは、環境を検出し、電子的に対応するための広大な機会を開
く大きさより能力の順序を提供する。
ELRI for passive components MEMS to produce near ideal components
Otherwise it is not available for integration. Here, a network of passive components is designed, some are switches, and some MEMS are sensors that are exposed to change environmental constraints. With ELRI connecting with very few parasitics, integrated near-ideal components will function as an extension of MEMS with multiple changing parameters or attributes. The ability to design multi-MEMS devices close to virtual ideals on ICs provides an order of capacity rather than size that opens up a vast opportunity to detect and respond electronically.

IC製品にELRI技術を使用すると、他のELRI技術の活用を相乗的に有利にする。例として
は、MEMS回路をIC上のアナログ回路に接続するためELRI、IC上の"3D"相互接続(ICを実装
基板に接続する)、IC上の電源分配用ELRI、実装基板上の電源分配用ELRIを含むが、これ
らに限定されるものではない。これらおよび他のELRI技術は、さらにIC製品の性能を向上
させることができる。
Using ELRI technology in IC products synergizes the use of other ELRI technologies. Examples include ELRI to connect a MEMS circuit to an analog circuit on the IC, "3D" interconnection on the IC (connecting the IC to the mounting board), ELRI for power distribution on the IC, power distribution on the mounting board Including but not limited to ELRI. These and other ELRI technologies can further improve the performance of IC products.

図45-Fは、IC上に、導電路、ELRI MEMS、および/または、ELRIコンポーネントを製造す
るための例示の操作を示すフローチャート4500である。ELRIは、材料の種類、ELRIの用途
、ELRIを用いるコンポーネントの大きさ、ELRIを使用するデバイスや機械の動作要件など
に基づいて製造することができる。
FIG. 45-F is a flowchart 4500 illustrating exemplary operations for fabricating conductive paths, ELRI MEMS, and / or ELRI components on an IC. ELRI can be manufactured based on the type of material, the application of ELRI, the size of components using ELRI, the operating requirements of devices and machines using ELRI, and so on.

図45-Fに示す実施例では、第1の堆積操作4510では、IC、基板、またはSiP上に非常に
低い抵抗(ELR)材料の第1層を堆積させる。様々な実施例によれば、第1層はYBCOまた
はBSCCOを含むことができる。ELR相互接続を形成するために、ELR材料の第1層上に変更
する材料からなる第2層を第2操作4520で堆積させる。第2層は、クロム、銅、ビスマス、
コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、ベリリウム、ガリウム、セレン又は銀を含む
ことができる。ELRIの第1層またはベース層として用いられる材料、および/または、ELRI
の変更する層として用いられる材料は、様々な考慮事項、所望の動作特性および/または
製造特性に基づいて選択されてもよい。その例は、コスト、性能目標、利用可能な装置、
利用可能な材料、および/または他の考慮事項および特性を含む。処理操作4530では、ELR
相互接続を処理して、様々なコンポーネント、導電路、および/または相互接続を形成す
る。例えば、いくつかの実施例では、MEMS ELRI、ELRI受動コンポーネント、ELRI RFアン
テナ、電力分配システム、および/または、信号をルーティングすることができる1つまた
はそれ以上の導電路を有する信号バスを形成することができる。
In the example shown in FIG. 45-F, a first deposition operation 4510 deposits a first layer of very low resistance (ELR) material on an IC, substrate, or SiP. According to various embodiments, the first layer can include YBCO or BSCCO. To form the ELR interconnect, a second layer of material to be modified is deposited in a second operation 4520 on the first layer of ELR material. The second layer is chromium, copper, bismuth,
Cobalt, vanadium, titanium, rhodium, beryllium, gallium, selenium or silver can be included. Materials used as the first or base layer of ELRI and / or ELRI
The material used for the changing layer may be selected based on various considerations, desired operating characteristics, and / or manufacturing characteristics. Examples include cost, performance goals, available equipment,
Includes available materials and / or other considerations and properties. In processing operation 4530, ELR
The interconnect is processed to form various components, conductive paths, and / or interconnects. For example, in some embodiments, a MEMS ELRI, an ELRI passive component, an ELRI RF antenna, a power distribution system, and / or a signal bus having one or more conductive paths that can route signals are formed. be able to.

本明細書に記載されたシステム、デバイス、および/またはアプリケーションに加えて
、当業者であれば、導電路を含む他のシステム、デバイス、およびアプリケーションが本
明細書に記載のELRIを利用することができることを理解するであろう。
In addition to the systems, devices, and / or applications described herein, one of ordinary skill in the art may use other systems, devices, and applications that include conductive paths to utilize the ELRI described herein. You will understand what you can do.

パートC 集積回路のRFデバイス
本章の説明は、図1-36と図37-G〜図41-Gを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Part C Integrated Circuit RF Devices Refer to Figures 1-36 and Figures 37-G through 41-G for descriptions in this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

本発明の様々な実施例は、一般に、非常に低い抵抗の相互接続(ELRI)に関係し、その
ような相互接続は、変更された、開口された、および/または他のELR材料を含む。いくつ
かの実施例では、ELRIは、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、第1層のELR材
料に結合された変更する材料からなる第2層と、を有することができる。ELRIは、各種の
改良を生成するために様々なシステム及び方法で使用することができる。様々な効率が生
成されるいくつかの例は、IC上の無線周波数(RF)回路にELRIを使用するシステム及び方
法、半導体IC上にRFアンテナのためのELRIを使用するシステムおよび方法、モノリシック
マイクロ波IC(MMIC)上のRF送信機および受信回路の受動エレメントでELRIを使用するた
めのシステムおよび方法、半導体IC上のRF回路機能に埋め込まれたELRIを使用するシステ
ムおよび方法を含むが、これらに限定されるものではない。
Various embodiments of the present invention generally relate to very low resistance interconnects (ELRI), such interconnects including modified, open, and / or other ELR materials. In some embodiments, the ELRI can have a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material. . ELRI can be used in various systems and methods to produce various improvements. Some examples where various efficiencies are generated include systems and methods that use ELRI for radio frequency (RF) circuits on ICs, systems and methods that use ELRI for RF antennas on semiconductor ICs, monolithic micros Systems and methods for using ELRI in passive elements of RF transmitter and receiver circuits on wave ICs (MMICs), systems and methods using ELRI embedded in RF circuit functions on semiconductor ICs. It is not limited to.

いくつかの実施例は、IC上のRF回路に対して導電路を実現するためにELRI材料を使用す
ることができるIC上のRF回路を提供する。ELRI材料の使用は、より高いQ能力をもたらす
ことができる。このように、導電路でELRIを使用するICは、所望の用途に応じて、アクテ
ィブ回路を少なくすること、及び/又は各種回路の半導体面積を少なくすることができる
。いくつかの実施例では、ELRIは、RF回路および/または他の技術(他のELRI技術を含む
)の複数の個別のブロックを接続するために使用することができる。
Some embodiments provide an RF circuit on an IC that can use ELRI material to provide a conductive path for the RF circuit on the IC. The use of ELRI material can provide higher Q capability. As described above, an IC using ELRI in a conductive path can reduce the number of active circuits and / or reduce the semiconductor area of various circuits according to a desired application. In some embodiments, ELRI can be used to connect multiple individual blocks of RF circuitry and / or other technologies (including other ELRI technologies).

様々な実施例によれば、ELRI材料は、IC上のRFアンテナ形態のための導電路を実現する
ために使用することができる。得られるアンテナトポロジは、ELRI材料を使用していない
従来の基板形態よりも面積を少なくすることができる。また、RFアンテナは、配線抵抗の
ペナルティを招くことなく隔離された場所に配置することができ、必ずしもオフチップの
インタフェースを持たず、それにより、より高Q性能を得ることができる。このように、
導電路にELRI材料を使用して得られるRFアンテナトポロジは、アクティブ回路の使用を少
なくし、その結果、さまざまな回路に対して半導体領域の使用を少なくすることができる
According to various embodiments, ELRI material can be used to provide a conductive path for RF antenna configurations on ICs. The resulting antenna topology can take up less area than conventional substrate configurations that do not use ELRI materials. Also, the RF antenna can be placed in an isolated location without incurring a wiring resistance penalty, and does not necessarily have an off-chip interface, thereby achieving higher Q performance. in this way,
The RF antenna topology obtained using ELRI material for the conductive path reduces the use of active circuitry and, consequently, the use of semiconductor areas for various circuits.

1つまたは複数の実施例では、ELRIは、MMIC上のRF送信及び受信回路の受動エレメント
に用いることができる。受動エレメントおよび/またはRF回路に接続する導電路を実現す
るELRI材料を使用することによって、信号はゼロに近い波面遅延時定数で伝播することが
できる。結果として、様々な機能エレメント間での信号の遅延が実質的に排除又は著しく
低減することができる。いくつかの実施例では、ELRI材料は、非常に高いQの送信回路お
よび受信回路を形成することができる。
In one or more embodiments, ELRI can be used for passive elements of RF transmit and receive circuitry on the MMIC. By using ELRI material that implements a conductive path that connects to passive elements and / or RF circuits, the signal can propagate with a wavefront delay time constant close to zero. As a result, signal delays between the various functional elements can be substantially eliminated or significantly reduced. In some embodiments, ELRI material can form very high Q transmit and receive circuits.

さらに、半導体IC上の埋め込まれたRF回路機能でELRIを使用するシステム及び方法のた
めに本発明の様々な実施例を提供する。これらの実施例のいくつかにおいて、ELRI材料は
、ゼロに近い波面遅延時間で伝播する信号の導電路を実現するために使用することができ
る。その結果、埋め込まれたRF回路機能と、その機能を包むサブシステムの間、または、
埋め込まれた機能に接続されたサブシステムブロック間でのインタフェース信号の遅延を
大幅に低減あるいは除去することができる。このことは、埋め込まれたRF回路機能に関し
て、実際の物理的な場所には関係なくごくわずかな寄生分散で、コンピューターモデルが
示すように実行するので、それぞれの接続信号がそれぞれの埋め込まれたノードに触れて
いるように見えるという意味で、仮想ブロックのような様々なブロックを作る。
In addition, various embodiments of the present invention are provided for systems and methods for using ELRI with embedded RF circuit functionality on a semiconductor IC. In some of these embodiments, ELRI material can be used to achieve a conductive path for signals that propagate with a wavefront delay time close to zero. As a result, between the embedded RF circuit function and the subsystem that wraps that function, or
The delay of the interface signal between the subsystem blocks connected to the embedded function can be greatly reduced or eliminated. This is done with respect to the embedded RF circuit function, with very little parasitic dispersion, regardless of the actual physical location, as the computer model shows, so that each connection signal has its own embedded node. Create various blocks like virtual blocks in the sense that they appear to touch.

ELRIは、材料の種類、ELRIのアプリケーション、ELRIを採用するコンポーネントの大き
さ、ELRIを採用するデバイスや機械の動作要件などに基づいて製造することができる。こ
のように、設計および製造中に、ELRIのベース層として使用されるた材料および/またはE
LRIの変更する層として使用される材料は、様々な考慮事項、所望される動作特性および/
または製造特性に基づいて選択することができる。
ELRI can be manufactured based on the type of material, the application of ELRI, the size of components that employ ELRI, the operating requirements of devices and machines that employ ELRI, and so on. In this way, the materials and / or E used as the ELRI base layer during design and manufacture
The materials used as the changing layer of the LRI vary according to various considerations, desired operating characteristics and / or
Or it can be selected based on manufacturing characteristics.

変更されたELRのレイアウト、および/または配置のために、本明細書には種々の適切な
形状と構成が示され、記載されているが、多くの他の形状が可能である。これらの他の形
状は、材料の厚さ、異なる層、複数の隣接した変更する層を有するELR膜、単一の変更す
る層により変更された複数のELR膜、他の3次元構造の違いに加えて、長さ及び/又は幅に
対しての異なるパターン、構成やレイアウトを含む。したがって、適切な変更されたELR
は、所望のアプリケーションおよび/または特性に応じて使用することができる。
Although various suitable shapes and configurations are shown and described herein for modified ELR layouts and / or placements, many other shapes are possible. These other shapes can vary in material thickness, different layers, ELR films with multiple adjacent modifying layers, multiple ELR films modified by a single modifying layer, and other three-dimensional structure differences In addition, it includes different patterns, configurations and layouts for length and / or width. Therefore, the appropriate modified ELR
Can be used depending on the desired application and / or characteristics.

本発明の様々な実施例によれば、ELR RF回路および/またはアンテナは、IC上で実現す
ることができる。RF回路及び/又はアンテナは、RF回路および/またはアンテナ内にあるア
ンテナおよび導電路にRF回路を接続する導電路を実現するために、変更された、開口され
たおよび/または他の新しいELR材料のようなELRI材料を使用することができる。ELRI材料
の使用は、従来の相互接続材料に比べて多くの利点を有することができることが当業者に
よって理解され得る。
According to various embodiments of the present invention, the ELR RF circuit and / or antenna can be implemented on an IC. RF circuits and / or antennas have been modified, opened and / or other new ELR materials to realize conductive paths that connect RF circuits to RF circuits and / or antennas and conductive paths within antennas ELRI material like can be used. It can be appreciated by those skilled in the art that the use of ELRI materials can have many advantages over conventional interconnect materials.

本発明の様々な例は、"変更されたELR材料"および/または変更されたELR材料の様々な
構成(例えば、変更されたELR膜等)、を参照して説明されるが、本明細書に記載の改良
されたELR材料は、本発明の種々の実施例に係る変更されたELR材料(例えば、変更された
ELR材1060など)、開口されたELR材料、および/または他の新しいELR材料を使用すること
ができることが理解される。本明細書で説明するように、これらの改良されたELR材料は
、少なくとも1つの改善された動作特性を有し、いくつかの例では150Kよりも高い温度に
おいてELR状態で動作する。
Various examples of the invention are described with reference to “modified ELR materials” and / or various configurations of modified ELR materials (eg, modified ELR films, etc.), although The improved ELR material described in is modified ELR material according to various embodiments of the present invention (eg, modified
It is understood that ELR material 1060), apertured ELR material, and / or other new ELR materials can be used. As described herein, these improved ELR materials have at least one improved operating characteristic and, in some examples, operate in the ELR state at temperatures above 150K.

例えば、ELRIを使用することにより、RFアンテナは、相互接続抵抗のペナルティを招く
ことなく、オフチップのインタフェースを用いる必要なく、それにより、高Q性能を得る
ことができ、隔離された場所に配置することができる。このように、導電路におけるELRI
材料の使用に起因するRFアンテナ接続形態は、少ない能動回路とそれによる各種回路の半
導体面積を減らすことができる。いくつかの実施例では、ELRIは、RF回路および/または
他の技術(他のELRI技術など)の複数の個々のブロックを接続するために使用することが
できる。また、ELRIは非常に低い損失を生成するので、そうしないと、ICには使用できな
いRFアンテナアーキテクチャと回路を考案し実施することができ、かつ能動回路の増幅と
フィルタ処理を実質的に減少させることができる。
For example, by using ELRI, the RF antenna can be placed in an isolated location, without incurring an interconnect resistance penalty and without the need to use an off-chip interface, thereby providing high Q performance. can do. Thus, the ELRI in the conductive path
The RF antenna topology resulting from the use of materials can reduce the semiconductor area of fewer active circuits and thereby various circuits. In some embodiments, ELRI can be used to connect multiple individual blocks of RF circuitry and / or other technologies (such as other ELRI technologies). ELRI also generates very low losses, otherwise RF antenna architectures and circuits that cannot be used in ICs can be devised and implemented, and the amplification and filtering of active circuits is substantially reduced. be able to.

別の例として、ELRIの使用はまた、改良された導電性相互接続を有するIC上のRF回路に
より密接にRFアンテナを配置するIC設計を可能にすることができる。このことは、設計要
件が簡素化され、例えば、特別な半導体プロセスとオフパッケージデザインを回避するこ
とができ、より高いQを生成し、低い寄生損失もたらす傾向がある。さらに、従来技術で
実現不可能であった、高いQを備えた単一チップRF送信機のような新しいRF製品もまた開
発することができ、ハンドヘルドの機器が多数の離れたチャネルに対処することを可能に
する。
As another example, the use of ELRI can also allow IC designs to place RF antennas closer to RF circuits on ICs with improved conductive interconnects. This simplifies the design requirements and can, for example, avoid special semiconductor processes and off-package designs, tend to produce higher Q and result in lower parasitic losses. In addition, new RF products such as single-chip RF transmitters with high Q that were not feasible with the prior art can also be developed, allowing handheld devices to handle a large number of remote channels. Enable.

図37-Gは、IC 3710上のRF回路用導電路を実現するELRI材料の使用を示す。従来の集積
回路において、RF回路は、分離要件が特別なより高価な半導体プロセスを強いるため、コ
ントローラ機能からチップ外に実装される。しかしながら、これらの方法は、多くの場合
、コントローラ機能などのデジタル回路を実現するために効果的ではない。対照的に、EL
RIがRF回路に直接的にRFアンテナ3720を接続すると、寄生損失が少ないので、RF回路は、
特別な隔離又は他の特別高価な半導体プロセスの必要なしに、デジタル回路を持つ同一の
チップのIC 3710上に実現することができる。
FIG. 37-G shows the use of ELRI material to realize a conductive path for an RF circuit on IC 3710. In conventional integrated circuits, RF circuits are implemented off-chip from the controller function because the isolation requirements impose special and more expensive semiconductor processes. However, in many cases, these methods are not effective for realizing a digital circuit such as a controller function. In contrast, EL
When the RI connects the RF antenna 3720 directly to the RF circuit, there is less parasitic loss, so the RF circuit
It can be implemented on the same chip IC 3710 with digital circuitry without the need for special isolation or other special expensive semiconductor processes.

本発明の様々な実施例によれば、ELRI材料がIC 3710上のRF回路用導電路3730および/ま
たは3760を実現するために使用されるとき、ELRI材料を使用しない従来の回路と比較する
と、より高いQ能力が得られる。いくつかの実施例では、ELRIは、RF回路の各ブロック並
びに他のELRI技術を含む他の技術を接続するために使用することができる。このように、
導電路におけるELRI材料を使用して得られるRF回路は、様々な回路においてアクティブ回
路を減らし、おそらく半導体領域を減らして使用することができる。いくつかの実施例で
は、RF回路は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、デ
ジタル信号プロセッサ(DSP)、チップ上のシステム(SoC)、ディスクドライブコントロ
ーラ、ASIC、ASSP、FPGAおよび/または、ブルートゥース(登録商標)、無線USB、Wi-Fi(
無線LAN)または他のRF送受信器・インタフェースなどの様々なシステム内の他の半導体IC
上で実現することができる。特定の態様によれば、電源とグランドプレーンとしてELRを
使用すると、デジタル回路からアナログ回路へのノイズ・カップリングを減らすことがで
きる。
According to various embodiments of the present invention, when ELRI material is used to implement RF circuit conductive paths 3730 and / or 3760 on IC 3710, compared to conventional circuits that do not use ELRI material, Higher Q ability can be obtained. In some embodiments, ELRI can be used to connect other technologies, including each block of RF circuitry as well as other ELRI technologies. in this way,
RF circuits obtained using ELRI material in the conductive path can be used in various circuits, reducing active circuitry and possibly reducing semiconductor area. In some embodiments, the RF circuitry is a microprocessor, microcomputer, microcontroller, digital signal processor (DSP), on-chip system (SoC), disk drive controller, ASIC, ASSP, FPGA and / or Bluetooth ( Registered trademark), wireless USB, Wi-Fi (
Other semiconductor ICs in various systems such as wireless LAN) or other RF transceivers / interfaces
Can be realized above. According to certain aspects, the use of ELR as a power and ground plane can reduce noise coupling from digital to analog circuits.

図37-Gに示すように、本発明のいくつかの実施例では、IC実装基板、RFアンテナ3720、
及びRF回路を含むIC 3710を提供する。IC実装基板は、複数の層と、信号ルーティング用
の1つまたはそれ以上の導電路3730を持つことができる。1つまたはそれ以上の導電路3730
は、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1の層を有する、変更された非常に低い抵抗
配線(ELRI)から作ることができる。また、1つまたはそれ以上の導電路3730は、第1層
のELR材料に結合された、変更する材料からなる第2層を有することができる。もちろん、
変更されたELRIは、適切な形成や形状を取ることができる。
As shown in FIG. 37-G, in some embodiments of the present invention, an IC mounting substrate, an RF antenna 3720,
And IC 3710 including RF circuitry. The IC mounting substrate can have multiple layers and one or more conductive paths 3730 for signal routing. One or more conductive paths 3730
Can be made from a modified very low resistance wiring (ELRI) having a first layer of very low resistance (ELR) material. Also, the one or more conductive paths 3730 can have a second layer of a modifying material coupled to the first layer of ELR material. of course,
The modified ELRI can take the appropriate formation and shape.

従来の集積回路では、RFアンテナは、寄生損失があるため、コントローラ機能からチッ
プ外に実装される。対照的に、ELRIは、RF回路をRFアンテナ3720に直接接続するので、寄
生損失が少ないという傾向があり、RFアンテナ3720は、RF回路および共通デバイスのデジ
タル回路とともに同一チップ上に実現することができる。
In a conventional integrated circuit, the RF antenna is mounted outside the chip due to the controller function because of parasitic losses. In contrast, ELRI tends to have low parasitic losses because it connects the RF circuit directly to the RF antenna 3720, and the RF antenna 3720 can be implemented on the same chip along with the RF circuit and the digital circuit of the common device. it can.

本発明の様々な実施例により1つ又はそれ以上の利点を得ることができることを当業者
は理解できる。例えば、説明したように、ELRIの使用は、(例えば、配線抵抗による)寄
生損失のペナルティを削減または排除する導電性の機能を提供することができる。別の例
として、ELRIは、非常に低い損失を生じるので、そうでなければ効果的でなく非現実的で
あるRF回路を考案し、実現することができる。従来技術で実現不可能であった、高いQを
備えた単一チップRF送信機のような新しいRF製品もまた開発することができ、ハンドヘル
ドの機器が多数の離れたチャネルに対処することを可能にする。ある実施例は、小さく抵
抗損失のため、より高い電力効率を提供する。いくつかの実施例は、アナログ信号とデジ
タル信号に対する増加した感度を実証する。システム機能デザインエレメントを配置する
ことで柔軟性が増加する可能性がある。さらなる実施例は、信号忠実度の増加を実証する
。さらにまた実施例は、割り当てられた帯域内のエレメントと増加した情報密度の間の調
整を改善することができる。さらに他の実施例では、IC上、または、選択信号干渉遮蔽上
で実現され得るソフトウェアロジックおよびハードウェアロジックの新しいタイプを有効
にする。
Those skilled in the art will appreciate that one or more of the advantages may be obtained by various embodiments of the present invention. For example, as described, the use of ELRI can provide a conductive function that reduces or eliminates the penalty of parasitic losses (eg, due to wiring resistance). As another example, ELRI produces very low losses so that RF circuits that are otherwise ineffective and impractical can be devised and implemented. New RF products such as single-chip RF transmitters with high Q that could not be realized with the prior art can also be developed, allowing handheld devices to handle a large number of remote channels To. Some embodiments provide higher power efficiency due to small resistance losses. Some examples demonstrate increased sensitivity to analog and digital signals. Placing system function design elements can increase flexibility. Further examples demonstrate increased signal fidelity. Furthermore, embodiments can improve coordination between elements in the allocated band and increased information density. Yet another embodiment enables a new type of software and hardware logic that can be implemented on an IC or on select signal interference shielding.

本発明のいくつかの実施例では、ICまたはIC実装基板上で実現することができるRFコン
ポーネントを有する集積回路IC 3710を含む。RFコンポーネントは、サブ回路を含むこと
ができる。図38-Gに示すように、サブ回路は、RFアンプ3810、RFフィルタ3820、1つまた
はそれ以上の導電路3840を介して相互接続されたRFコントローラ3830(およびその他のサ
ブ回路)を含むことができる。ここで、導電路3840は、ELR材料からなる第1層と、ELR材
料からなる第1層に結合された変更する材料からなる第2層とを有する変更されたELRIを含
む。様々な実施例によれば、第1層はYBCOまたはBSCCOを含むことができる。第2層は、ク
ロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、ベリリウム、ガリウム
、セレンを含むことができる。相互接続は、相互接続の複数のレベル/複数の層から構成
することができ、そのいくつかは、理想的には、変更されたELRI(または、そうでなけれ
ば従来金属)からなり、各々は、他の隣接するレベルから誘電体によって絶縁されており
、それぞれが連続的に導電路に接続するように誘電体を通って導電性ビアが選択的に配置
されている。
Some embodiments of the present invention include an integrated circuit IC 3710 having RF components that can be implemented on an IC or IC mounting substrate. The RF component can include sub-circuits. As shown in Figure 38-G, the subcircuit should include an RF amplifier 3810, an RF filter 3820, and an RF controller 3830 (and other subcircuits) interconnected via one or more conductive paths 3840 Can do. Here, the conductive path 3840 includes a modified ELRI having a first layer of ELR material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material. According to various embodiments, the first layer can include YBCO or BSCCO. The second layer can include chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, beryllium, gallium, selenium. Interconnects can be composed of multiple levels / multiple layers of interconnects, some of which ideally consist of modified ELRI (or otherwise conventional metal), each The conductive vias are selectively disposed through the dielectric so that each is continuously connected to the conductive path, isolated from the other adjacent levels by the dielectric.

いくつかの実施例では、RFコンポーネントとRFアンテナ3720は、同一チップ上に実装す
ることができる。例えば、IC実装基板はまた、ELR材料からなるアンテナの第1層と、ELR
材料からなるアンテナの第1層に結合した変更する材料からなるアンテナの第2の層と、
からなるRFアンテナ3720を含むことができる。その結果、RFコンポーネントは、別のチッ
プ上への実装により分離を必要としない。
In some embodiments, the RF component and the RF antenna 3720 can be mounted on the same chip. For example, an IC mounting board can also have a first layer of antenna made of ELR material and ELR
A second layer of antenna made of a material coupled to a first layer of antenna made of material;
An RF antenna 3720 can be included. As a result, RF components do not require separation by mounting on a separate chip.

いくつかの実施例では、電源、デジタル回路のセット、および/またはELRI技術を利用
するRF送受信器を含むワイヤレスデバイスを実現することができる。ワイヤレスデバイス
は、RF送受信器またはRF回路を使用することができるデバイスやハンドヘルド送受信器で
あり得る。例としては、無線LAN装置、スペクトラム拡散装置、携帯電話、無線電話、ワ
イヤレスUSBデバイス、Bluetooth(登録商標)デバイス、ワイヤレスイヤホンセット、補
聴器、医療用トランスポンダ、セキュアガレージドアオープナー、無線周波数識別(RFID
)タグ、サーモスタットまたはセキュリティ意識の高い家庭、商業または産業用デバイス
を調整することができるリモートセキュリティコントローラ、ハンドヘルドコンピュータ
インタフェース、自動車キートランスミッタ、RFインターフェースセキュリティデバイス
、オーディオ/ビデオ送受信器等があげられるが、これらに限定されるものではない。イ
ンターフェースセキュリティデバイスは、財産のセキュリティ(安全なガレージドアオー
プナー、セキュリティアラームのセット/リセット/問い合わせ、サーモスタットプログラ
ミング、一般の電気制御など)と自動車キー送信機を制御するためのユニバーサルリモー
トセキュリティコントローラを含む。また、無線装置は、検針や特別のRFIDタグとの在庫
の照会、ハンドヘルド・コンピュータ・インタフェース(ブルートゥース(登録商標)プ
ログラムアクチュエータとデータ送受信器)等のように、特殊な用途のためのハンドヘル
ド送受信器である得る。
In some examples, a wireless device may be implemented that includes a power source, a set of digital circuits, and / or an RF transceiver that utilizes ELRI technology. The wireless device may be a device that can use an RF transceiver or RF circuit or a handheld transceiver. Examples include wireless LAN devices, spread spectrum devices, mobile phones, wireless phones, wireless USB devices, Bluetooth (registered trademark) devices, wireless earphone sets, hearing aids, medical transponders, secure garage door openers, radio frequency identification (RFID)
) Tags, thermostats or remote security controllers that can adjust security conscious home, commercial or industrial devices, handheld computer interfaces, automotive key transmitters, RF interface security devices, audio / video transceivers, etc. It is not limited to these. Interface security devices include universal remote security controllers for controlling property security (safe garage door opener, security alarm set / reset / query, thermostat programming, general electrical control, etc.) and car key transmitters. Wireless devices also include handheld transceivers for special applications such as meter reading, inventory inquiry with special RFID tags, handheld computer interfaces (Bluetooth® program actuators and data transceivers), etc. Get.

RF回路用ELRIを使用する無線機器は、様々な改良を含むことができる。例えば、スペク
トラム拡散デバイスは、大きさ以上の個々のチャンネル(例えば、100以上の個々のチャ
ネル)の命令を使用して構築することができる。加えて、携帯電話、無線電話、Bluetoot
h(登録商標)デバイス、タブレット、他のコンピュータ、および他のWi-Fiデバイスは、
より大きな受信状態/距離を持つであろう。いくつかのケースでは、受信状態/距離は、従
来技術で利用できる受信状態/距離よりも大きい大きさのオーダーとすることができる。
Wireless devices that use ELRI for RF circuits can include various improvements. For example, a spread spectrum device can be constructed using instructions for individual channels that are larger in size (eg, 100 or more individual channels). In addition, mobile phones, wireless phones, Bluetoot
h (registered trademark) devices, tablets, other computers, and other Wi-Fi devices
Will have greater reception status / distance. In some cases, the reception state / distance may be on the order of magnitude greater than the reception state / distance available in the prior art.

いくつかの実施例では、RF送受信器は、電源およびデジタル回路のセットに結合するこ
とができる。いくつかのケースでは、RF送受信器は、デジタル回路として同じチップ上に
配置することができる。RF送受信器は、RF回路に結合されたRFアンテナ3720を含むことが
できる。本発明の様々な実施例によれば、RF回路は、ELR材料からなる第1の層と、ELR材
料からなる第1の層に結合した変更する材料からなる第2層とを有する変更されたELRIを
含む、1つまたはそれ以上の導電路3730および/または導電路3760を介して相互接続された
、1つまたはそれ以上のサブ回路を含む。少なくとも1つの実施例では、RFアンテナ3720は
、ELR材料からなるRFアンテナの第1ELR層と、ELR材料からなるRFアンテナの第1ELR層に
結合した変更する材料からなるRFアンテナの第2ELR層と、を含むことができる。
In some embodiments, the RF transceiver can be coupled to a set of power supplies and digital circuitry. In some cases, the RF transceiver can be located on the same chip as the digital circuit. The RF transceiver can include an RF antenna 3720 coupled to an RF circuit. In accordance with various embodiments of the present invention, an RF circuit is modified having a first layer of ELR material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material. One or more sub-circuits interconnected via one or more conductive paths 3730 and / or conductive paths 3760, including ELRI. In at least one embodiment, RF antenna 3720 includes a first ELR layer of an RF antenna made of ELR material, a second ELR layer of an RF antenna made of a modifying material coupled to the first ELR layer of the RF antenna made of ELR material, and Can be included.

現在の技術では、モノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)は、より高い周波数が使用
できる受動デバイス用チップをオフにする必要があるため、統合のMSI&LSIレベルでのみ
である。そして、今まで、マイクロ波周波数が使用できるトランジスタに必要な半導体技
術のコストは、VLSIを必要とする製品にまで助長されていない。本発明の一つまたはそれ
以上の実施例では、ELRIは、MMIC上のRF送信機回路と受信機回路の受動エレメントで用い
ることができる。ELRIを使用することにより、同じチップ(例えば、MMICは、オフチップ
受動デバイスまたはインターフェイスを含まない)上のすべての機能を統合し、それによ
りその機能を変換するMMICを生成することができる。いくつかの実施例では、MMICは、マ
イクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、DSP、システムオン
チップ(SoC)、ディスクドライブコントローラ、ASIC、ASSP、および/またはFPGAを含む
ことができる。
With current technology, monolithic microwave integrated circuits (MMICs) are only at the integrated MSI & LSI level, as it is necessary to turn off passive device chips that can use higher frequencies. Until now, the cost of semiconductor technology required for transistors that can use microwave frequencies has not been helped by products that require VLSI. In one or more embodiments of the present invention, ELRI can be used in the passive elements of the RF transmitter and receiver circuits on the MMIC. By using ELRI, it is possible to integrate all functions on the same chip (eg, MMIC does not include off-chip passive devices or interfaces), thereby generating an MMIC that translates that function. In some embodiments, the MMIC may include a microprocessor, microcomputer, microcontroller, DSP, system on chip (SoC), disk drive controller, ASIC, ASSP, and / or FPGA.

RF回路を接続する受動エレメントおよび/または導電路を実現するためにELRI材料を用
いることにより、信号は、ゼロに近い波面遅延時定数で伝播することができる。結果とし
て、様々な機能エレメント間での信号の遅延を排除又は著しく低減することができる。い
くつかの実施例では、受動エレメント3740で使用されるELRI材料は、非常に高いQでの送
信回路および受信回路を形成する。高いRF送信回路および受信回路の受動エレメント用EL
RIは、受動エレメントを提供し、相互接続の無視できる抵抗は、VLSI回路の機能を生成す
るマイクロ波周波数回路を可能にする。すべてのRF回路をMMIC、追加されたマイクロコン
トローラやDSP上で行うことができるので、同じプロセス中でその能力を変換することが
できる。
By using ELRI material to implement passive elements and / or conductive paths connecting RF circuits, the signal can propagate with a wavefront delay time constant close to zero. As a result, signal delays between the various functional elements can be eliminated or significantly reduced. In some embodiments, the ELRI material used in passive element 3740 forms transmitter and receiver circuits with very high Q. EL for passive elements in high RF transmitter and receiver circuits
RI provides passive elements, and the negligible resistance of the interconnect enables a microwave frequency circuit that generates the functionality of a VLSI circuit. All RF circuitry can be done on an MMIC, an added microcontroller or DSP, so its capabilities can be converted in the same process.

ELRIを使用することによって生成することができる非常に高いQ増幅(VHQA)は、非常
に高い周波数ではるかに狭いバンドと非常に低消費電力での送信を有効にすることができ
る。VHQAのこのレベルは、軍事利用で様々なバンドで最大100GHzまでとそれ以上で、消費
者製品(2.4GHzの範囲)で個人的なコミュニケーションのためにwalkyのキートーキーで
、周波数ホッピングで使用することができる。他の実施例では、セキュリティセンサの検
出やRADARなどの新しい計測・セキュリティ・データ送信のためのシステム及び方法もま
た使用することができる。また、非常に高い周波数送受信器を、新しい高周波数帯域での
産業および医療データ伝送およびコントロールのために作製することができる。
The very high Q amplification (VHQA) that can be generated by using ELRI can enable transmission in a much narrower band and very low power consumption at very high frequencies. This level of VHQA is up to 100GHz and above in various bands in military use, with walky key talkies for personal communication with consumer products (2.4GHz range), to be used with frequency hopping Can do. In other embodiments, new measurement, security and data transmission systems and methods such as security sensor detection and RADAR can also be used. Very high frequency transceivers can also be made for industrial and medical data transmission and control in new high frequency bands.

IC製品でELRI技術を使用すると、他のELRI技術を活用することを相乗的に有利にする。
例は、MEMS回路3770をIC 3710上のアナログ回路に接続するためのELRI、IC 3710上の電源
分配用ELRI、IC上の3D相互接続3730用のELRI(ICを実装基板3750に接続し、パッケージ37
50上のELRI"3D"相互接続3730を通す)、実装基板上の電源分配のためのELRIなどのMEMS E
LRI技術を含む。そのすべては、さらに、すべてのELRI技術の開発を向上させ、特に、RFI
C製品の優れた性能を向上させる。
Using ELRI technology in IC products makes it synergistically advantageous to utilize other ELRI technologies.
Examples include ELRI for connecting MEMS circuit 3770 to analog circuitry on IC 3710, ELRI for power distribution on IC 3710, ELRI for 3D interconnect 3730 on IC (connecting IC to mounting board 3750, package 37
50 ELRI "3D" interconnect 3730), MEMS E such as ELRI for power distribution on the mounting board
Includes LRI technology. All that further improves the development of all ELRI technologies, especially RFI
Improve the superior performance of C products.

本発明の様々な実施例は、モノリシック半導体(例えば、シリコン、GaAs、SiGe、GaN
、SOS、SOIなど)、"3D"積層で作られた複数のモノリシック半導体、またはIC 3770上のM
EMSおよび/またはIC実装基板やSiP上のMEMSを含む他の新規な製造方法から作製されたMMI
Cを提供する。MMICは、ELRIsのセット、1つまたはそれ以上の受動エレメント(例えば、
レーザプログラマブルELRI抵抗3910、ELRIコンデンサ3920と3740、RF発振器4090、RFアン
プ3810、RFコントローラ3830および/またはRFアンテナ3720、他のRFブロック4030と支持
ブロック)を有するRFフィルタ3820を含むことができる。いくつかの実施例によれば、EL
RIsは、ELR材料からなる第1層と、ELR材料からなる第1層に結合した、変更する材料から
なる第2層と、を含むことができる。いくつかの実施例では、RF増幅器は、ELRIsによって
RFフィルタに接続することができる。同様に、RFアンテナ3720は、ELRIs 3840によってRF
増幅器3810に接続することができ、RF制御部3830は、ELRIs 3840によってRFフィルタ3820
に接続することができる。
Various embodiments of the present invention include monolithic semiconductors (eg, silicon, GaAs, SiGe, GaN).
, SOS, SOI, etc.), multiple monolithic semiconductors made of "3D" stacks, or M on IC 3770
MMI made from EMS and / or other novel manufacturing methods including IC mounting substrate and MEMS on SiP
Provide C. An MMIC is a set of ELRIs, one or more passive elements (eg,
RF filter 3820 having laser programmable ELRI resistor 3910, ELRI capacitors 3920 and 3740, RF oscillator 4090, RF amplifier 3810, RF controller 3830 and / or RF antenna 3720, other RF block 4030 and support block). According to some embodiments, EL
The RIs can include a first layer made of ELR material and a second layer made of a material to be modified that is bonded to the first layer made of ELR material. In some embodiments, RF amplifiers are used by ELRIs.
Can be connected to RF filter. Similarly, the RF antenna 3720 is RF by ELRIs 3840.
The RF controller 3830 can be connected to the amplifier 3810, the RF filter 3820 by the ELRIs 3840
Can be connected to.

いくつかの実施例では、RFアンテナ3720は、1つまたはそれ以上のレベルの相互接続中
に、1つまたはそれ以上の導電路を有する。RFアンテナ3720は、ELR材料(例えば、YBCOま
たはBSCCO)からなる第1アンテナ層と、ELR材料からなる第1アンテナ層に結合した変更す
る材料(例えば、クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、ベ
リリウム、ガリウム、セレン)からなる第2アンテナ層と、を有する変更されたアンテナE
LRIを含む。また、RFアンテナ3720は、別のチップへの実装を通して、RFコントローラ383
0からの隔離を必要としない。
In some embodiments, the RF antenna 3720 has one or more conductive paths during one or more levels of interconnection. RF antenna 3720 includes a first antenna layer made of ELR material (eg, YBCO or BSCCO) and a modified material (eg, chrome, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium) coupled to the first antenna layer made of ELR material. A second antenna layer comprising rhodium, beryllium, gallium, selenium), and a modified antenna E
Includes LRI. In addition, the RF antenna 3720 can be mounted on another chip through the RF controller 383.
Does not require isolation from zero.

MMICは、高周波スイッチング、マイクロ波混合、低雑音増幅、または電力増幅を提供す
るために、様々な実施例で構成することができる。MMICはまた、300MHzから300ギガヘル
ツ間の範囲のマイクロ波周波数で動作するように構成されている。少なくとも一つの実施
例では、MMICは、400MHz以上のアナログの周波数で動作することができる。いくつかの実
施例では、MMICは、上述のような無線装置の一部とすることができる。
The MMIC can be configured in various embodiments to provide high frequency switching, microwave mixing, low noise amplification, or power amplification. The MMIC is also configured to operate at microwave frequencies in the range between 300 MHz and 300 gigahertz. In at least one embodiment, the MMIC can operate at an analog frequency of 400 MHz or higher. In some embodiments, the MMIC can be part of a wireless device as described above.

伝統技術は、アルミニウムまたは銅ベース金属から通常から形成されている相互接続を
使用する。残念ながら、これらの相互接続は寄生抵抗を有する。寄生抵抗は、タイミング
が臨界になり、多くの場合、いくつかの複数の機能を禁止する程度まで埋め込まれた機能
の位置を制限する。また、寄生抵抗の増殖のため、埋め込みプログラムのローディングや
パラメータ設定は、促進回路でのさらなる抵抗の追加によって障害をうけ、または制限さ
れ、したがって、埋め込まれたRF機能は、一般に提供することができない。対照的に、本
発明の様々な実施例は、半導体IC 3710上に埋め込まれたRF回路機能中のELRIを使用する
システム及び方法を提供する。ELRIの使用は、伝統的な技術の使用で見いだされた限界を
低減または排除し、IC 3710のRF回路の実現を高める。
Traditional techniques use interconnects that are usually formed from aluminum or copper-based metals. Unfortunately, these interconnects have parasitic resistance. Parasitic resistance becomes critical in timing and often limits the location of embedded functions to the extent that some multiple functions are prohibited. Also, due to the proliferation of parasitic resistances, embedded program loading and parameter settings are hampered or limited by the addition of additional resistances in the facilitating circuit, so embedded RF functions cannot generally be provided. . In contrast, various embodiments of the present invention provide systems and methods that use ELRI in RF circuit functionality embedded on a semiconductor IC 3710. The use of ELRI reduces or eliminates the limitations found with the use of traditional technologies and enhances the implementation of the IC 3710 RF circuit.

いくつかの実施例において、ELRI材料は、ゼロに近い波面遅延時定数で伝播する信号の
導電路を実現するために使用することができる。結果として、埋め込まれたRF回路機能と
その機能を包むサブシステムと間、または埋め込まれた機能に接続されたサブシステムブ
ロック間のインターフェース信号の遅延は、大幅に低減又は実質的に排除することができ
る。このことは、埋め込まれたRF回路機能に関して実際の物理的な場所に関係なく、ごく
わずかな寄生分散で、コンピューターモデルが示すようにそれが実行するので、各接続信
号がそれぞれの埋め込まれたノードに触れているように見えるという意味で、仮想のブロ
ックのような様々なブロックを作る。いくつかの実施例では、埋め込まれたRF回路機能は
、埋め込まれたマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、DS
P、SoC、ASIC、専用IC、FPGA、同一または様々な種類の埋め込み機能を持つ半導体IC上で
実現することができる。
In some embodiments, ELRI material can be used to implement a signal conduction path that propagates with a wavefront delay time constant close to zero. As a result, the delay of the interface signal between the embedded RF circuit function and the subsystem that wraps that function, or between the subsystem blocks connected to the embedded function, can be greatly reduced or substantially eliminated. it can. This means that each connected signal has its own embedded node, as it does as the computer model shows, with very little parasitic dispersion, regardless of the actual physical location with respect to the embedded RF circuit function. Create various blocks like virtual blocks in the sense that they appear to touch. In some embodiments, the embedded RF circuit function may include an embedded microprocessor, microcomputer, microcontroller, DS
It can be realized on P, SoC, ASIC, dedicated IC, FPGA, semiconductor IC with the same or various kinds of embedded functions.

本発明の様々な実施例は、1つまたはそれ以上の利点を提供することができる。例えば
、埋め込まれたRF機能のIC設計でELRIルーティングを使用することによって、本技術分野
のバッファリング要件に起因する電力損失することなく、グローバル信号との間でかなり
のスキューせずに、高速の回路を作製することができる。また、RF設計の経験が少ないデ
ザイン会社は、SoCにRF回路を追加することができる。さらに、多くの現在のRF機能IC製
品は、ELRI RF機能を埋め込み、かつより高いパフォーマンスと低電力使用(例えば、動
作電圧0.25ボルト未満と、オペアンプの非常に低い静止電流)を達成するために再設計す
ることができる。
Various embodiments of the present invention may provide one or more advantages. For example, by using ELRI routing in an embedded RF function IC design, there is no power loss due to buffering requirements in the art, and there is no significant skew with the global signal, without significant skew. A circuit can be fabricated. Design companies with little RF design experience can add RF circuitry to the SoC. In addition, many current RF functional IC products have been re-embedded to embed ELRI RF functionality and achieve higher performance and lower power usage (eg, operating voltage less than 0.25 volts and very low quiescent current in op amps). Can be designed.

いくつかのケースでは、埋め込まれた機能は、設計のあらゆる態様でより便利なIC上の
位置に配置することができる。その結果、組み込まれたRF機能の開発と設計は、包み込ん
でいるSoCの最も寄生態様に通常は依存している、異なってカスタマイズされたインター
フェイスバッファ(伝統的な技術の)を必要とせずに、より少なく抑制することができる
。さらに、埋め込まれた機能は、より独立して設計することができ、さまざまなソースか
らのソリューションは、より簡単に埋め込むことができるので、ELRIによって可能となっ
た独立した配置は、SoC開発において、より良い"コンカレントエンジニアリング"を可能
にする。いくつかの実施例では、埋め込まれたRF機能は、付随の埋め込まれたツールパッ
ケージで、"配置と配線"セルになることができる(特に、RF設計経験の少ないデザイン会
社のために)。
In some cases, the embedded functionality can be placed in a more convenient location on the IC in any aspect of the design. As a result, the development and design of embedded RF functions does not require a different customized interface buffer (of traditional technology), which usually depends on the most parasitic aspects of the enclosing SoC, Less can be suppressed. In addition, embedded functions can be designed more independently, and solutions from different sources can be more easily embedded, so the independent placement enabled by ELRI can be used in SoC development. Enable better "concurrent engineering". In some embodiments, the embedded RF function can be a “place and route” cell with an accompanying embedded tool package (especially for design companies with less RF design experience).

いくつかの例では、埋め込まれたRF回路にELRIを使用するという決定は、他の応用可能
なELRI技術を使用するという決定を支持するだろう。例は、電源分配用ELRI、クロックル
ーティング用ELRI、IC上のSoCルーティングと基板接続用ELRI、IC上の3D相互接続用ELRI
、実装基板および/または他上のRFアンテナ用ELRIを含むが、これらに限定されるもので
はない。設計者は、RF製品の最適化を完了するための適切な組み合わせを選択するために
、いろいろなコスト機能を利用することができる。
In some examples, the decision to use ELRI for embedded RF circuits may support the decision to use other applicable ELRI techniques. Examples are ELRI for power distribution, ELRI for clock routing, ELRI for SoC routing and board connection on the IC, ELRI for 3D interconnection on the IC
Including, but not limited to, ELRI for RF antennas on mounting substrates and / or others. Designers can use a variety of cost functions to select the appropriate combination to complete the optimization of the RF product.

いくつかの実施例では、IC基板を有するIC 3710、IC基板上に実装された回路4010のセ
ット(例えば、アナログまたはデジタル回路)、および/または、1つまたはそれ以上のプ
ログラム可能なブロック4020を提供する。IC基板は、基板の1つまたはそれ以上の層内に1
つまたはそれ以上の導電路を有することができる。導電路は、非常に低い抵抗(ELR)材
料からなる第1層と、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層に結合した、変更する
材料からなる第2層とを有する、非常に低い抵抗相互接続(ELRI)で構成することができ
る。第1のプログラマブル・ブロックは、1つまたはそれ以上の導電路を介して回路のセ
ットに接続することができる。第1のプログラマブル・ブロックは、基板上に実装された
1つまたはそれ以上のコンポーネント、例えば、デジタル信号プロセッサ(DSP)4035、DS
P 4035に結合されたRF送信部4040、および/またはIC基板に実装された埋め込まれたコア4
050を含むことができるが、これらに限定されるものではない。
In some embodiments, an IC 3710 having an IC substrate, a set of circuits 4010 (eg, analog or digital circuits) mounted on the IC substrate, and / or one or more programmable blocks 4020 provide. IC substrate is one in one or more layers of the substrate
It can have one or more conductive paths. The conductive path has a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of very low resistance (ELR) material, Can be configured with low resistance interconnect (ELRI). The first programmable block can be connected to the set of circuits via one or more conductive paths. The first programmable block was mounted on the substrate
One or more components, eg, digital signal processor (DSP) 4035, DS
RF transmitter 4040 coupled to P 4035 and / or embedded core 4 mounted on IC board
050 can be included, but is not limited to these.

いくつかの実施例によれば、埋め込まれたコア4050は、1つまたはそれ以上の機能4060
を実行するようにプログラムすることができる。様々な実施例では、埋め込まれたコア40
50は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、GPU、デー
タフロープロセッサ、またはDSPとすることができる。
According to some embodiments, the embedded core 4050 has one or more functions 4060.
Can be programmed to perform. In various embodiments, the embedded core 40
50 can be a microprocessor, microcomputer, microcontroller, GPU, data flow processor, or DSP.

ELRIから作られたコンポーネント(例えば、ELRI RF回路4070、ELRI RFアンテナ4070、
ELRIルーティング4080、ELRI RFアンプ、ELRI RFフィルタ、ELRI RFコントローラ、など
)を含むプログラマブルELRIブロックのセットは、IC基板上に実装することができる。所
望の用途に応じて、ELRIブロックは、設計レベルでプログラム可能、またはフィールド・
プログラマブル、または、システムが動作した後でソフトウェアでプログラム可能である
。いくつかの実施例では、埋め込まれた機能4060を有するICは、例えば上述の無線装置の
一部とすることができる。
Components made from ELRI (eg ELRI RF circuit 4070, ELRI RF antenna 4070,
A set of programmable ELRI blocks including ELRI routing 4080, ELRI RF amplifier, ELRI RF filter, ELRI RF controller, etc.) can be implemented on the IC substrate. Depending on the desired application, ELRI blocks can be programmed at the design level, or field
Programmable or programmable by software after the system is operating. In some embodiments, an IC with embedded functionality 4060 may be part of the wireless device described above, for example.

図41-Gは、RF回路、RFアンテナ、受動ELRIコンポーネントを備えたMMIC、及び/又はIC
上のERLIを使用する埋め込まれたRF回路機能を製造するための例示の操作を示すフローチ
ャート4100である。ELRIは、材料の種類、ELRIの用途、ELRIを使用するコンポーネントの
大きさ、ELRIを使用するデバイスや機械の動作要件などに基づいて製造することができる
Figure 41-G shows an RF circuit, RF antenna, MMIC with passive ELRI components, and / or IC
4 is a flowchart 4100 illustrating example operations for manufacturing embedded RF circuit functions using the above ERLI. ELRI can be manufactured based on the type of material, the application of ELRI, the size of the component using ELRI, the operating requirements of the device or machine using ELRI, and so on.

図41-Gに示す実施例では、第1の堆積操作4110では、IC上に非常に低い抵抗(ELR)材
料の第1層を堆積する。様々な実施例によれば、第1層はYBCOまたはBSCCOを含むことがで
きる。ELR相互接続を生成するために、ELR材料の第1層上に変更する材料からなる第2層
が、第2の堆積操作4120の間に堆積される。第2層は、クロム、銅、ビスマス、コバルト
、バナジウム、チタン、ロジウム、ベリリウム、ガリウム、セレン又は銀を含むことがで
きる。ELRIの第1層またはベース層として用いられる材料、および/または、ELRIの変更す
る層として用いられる材料は、様々な考慮事項、所望の動作特性および/または製造特性
に基づいて選択することができる。その例は、コスト、性能目標、利用可能な装置、利用
可能な材料、および/または、他の考慮事項および特性を含む。処理操作4130では、RFア
ンテナ、配電システム、および/または基板上の信号をルーティングできる1つまたはそれ
以上の導電路を有する信号バスを形成するために、ELR相互接続を処理する。
In the example shown in FIG. 41-G, the first deposition operation 4110 deposits a first layer of very low resistance (ELR) material on the IC. According to various embodiments, the first layer can include YBCO or BSCCO. To create the ELR interconnect, a second layer of material to be altered is deposited during the second deposition operation 4120 on the first layer of ELR material. The second layer can include chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, beryllium, gallium, selenium, or silver. The material used as the first or base layer of ELRI and / or the material used as the ELRI modifying layer can be selected based on various considerations, desired operating characteristics and / or manufacturing characteristics . Examples include cost, performance goals, available equipment, available materials, and / or other considerations and characteristics. In processing operation 4130, the ELR interconnect is processed to form a signal bus having one or more conductive paths that can route signals on the RF antenna, power distribution system, and / or substrate.

本明細書に記載のシステム、デバイス、および/またはアプリケーションに加えて、当
業者は、他のシステム、デバイス、および導電路を含むアプリケーションは、本明細書に
記載のELRIsを利用することができることを理解するであろう。
In addition to the systems, devices, and / or applications described herein, those skilled in the art will recognize that applications including other systems, devices, and conductive paths can utilize the ELRIs described herein. You will understand.

パートD 集積回路のルーティング
本章の説明は、図1-36と図37-H〜図43-Hを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Part D Integrated Circuit Routing Refer to Figures 1-36 and Figures 37-H through 43-H for descriptions in this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

変更された、開口された、および/または他の新しい、非常に低い抵抗(ELR)の材料で
形成されている、電力分配ネットワーク、クロック分配ネットワーク、および他の信号分
配ネットワークなどの集積回路コンポーネントが記載される。ELR材料は、例えば、膜、
テープ、箔、又はナノワイヤであってもよい。ELR材料は、従来の高温超伝導(HTS)に関
連付けられる通常の温度よりも高い温度で電流に対して非常に低い抵抗を提供し、これら
のより高い温度で集積回路の動作特性を向上させる。本発明の様々な実施例は、"変更さ
れたELR材料"および/または変更されたELR材料(例えば、変更されたELR膜等)の様々な
構成を参照して説明されているが、本明細書に記載の改良されたELR材料は、本発明の様
々な態様に一致する、変更されたELR材料(例えば、変更されたELR材1060など)、開口さ
れたELR材料、および/または他の新しいELR材料を含んで使用されていることが理解され
るであろう。本明細書で説明するように、これらの改良されたELR材料は、少なくとも1つ
の改善された動作特性を有する。この動作特性は、いくつかの実施例では、150Kよりも高
い温度でELR状態で動作することを含んでいる。
Integrated circuit components such as power distribution networks, clock distribution networks, and other signal distribution networks that have been modified, opened, and / or formed of other new, very low resistance (ELR) materials be written. ELR materials can be, for example, membranes,
It may be a tape, foil, or nanowire. ELR materials provide very low resistance to current at temperatures higher than the normal temperatures associated with conventional high temperature superconductivity (HTS) and improve the operating characteristics of integrated circuits at these higher temperatures. While various embodiments of the present invention have been described with reference to various configurations of “modified ELR materials” and / or modified ELR materials (eg, modified ELR films, etc.), The improved ELR materials described in the document are modified ELR materials (eg, modified ELR materials 1060, etc.), apertured ELR materials, and / or other new, consistent with various aspects of the present invention. It will be understood that it is used with ELR material. As described herein, these improved ELR materials have at least one improved operating characteristic. This operating characteristic includes, in some embodiments, operating in the ELR state at temperatures above 150K.

図37-Hは、ELR材料ベース層3704と、ELR材料ベース層3704上に形成された変更する層37
06と、を有する膜のような変更されたELR膜で少なくとも部分的に形成された導電路3700
の破断図を示す概略図である。様々な適切な変更されたELR膜は、本明細書で詳細に説明
される。理解されるように、変更されたELR膜は、1つ以上のELR材料層および/または、
1つ以上の変更する層を有することができるし、又は他の適切な構成または幾何学的形状
をとることができる。そのような導電路は、集積回路が実現された場合、相互接続の複数
のレベルで、連続した導電路のそれぞれを接続するように設計された特定の接続ビアを除
き、複数のレベルを使用して便利な密度と接続性を構成するために、それらの間で絶縁さ
れている。導電路は、例えば、電源を分配し、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュー
タ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、システムLSI、ディスクドライブ
コントローラ、メモリ、ASIC、専用IC、FPGA、または、変更されたELR膜と互換性を持た
せることができる他の半導体集積回路中の回路コンポーネントの間で信号を伝播するため
に使用されることができる。
FIG. 37-H shows an ELR material base layer 3704 and a modifying layer 37 formed on the ELR material base layer 3704.
06 and a conductive path 3700 at least partially formed of a modified ELR film, such as a film having
It is the schematic which shows the fracture | rupture figure. Various suitable modified ELR membranes are described in detail herein. As will be appreciated, the modified ELR film can include one or more ELR material layers and / or
It can have one or more changing layers, or can take other suitable configurations or geometric shapes. Such conductive paths use multiple levels when integrated circuits are implemented, with the exception of specific connection vias designed to connect each successive conductive path at multiple levels of interconnection. Insulated between them to form a convenient density and connectivity. Conductive paths, for example, distribute power and are compatible with microprocessors, microcomputers, microcontrollers, digital signal processors, system LSIs, disk drive controllers, memories, ASICs, dedicated ICs, FPGAs, or modified ELR films Can be used to propagate signals between circuit components in other semiconductor integrated circuits.

図37-Hの例に示すように、導電路は、ELR材料のベース層3704と、ベース層3704上に、
任意の適切なプロセスを介して形成された、変更する層3706とを含む。導電路は、基板37
02上に、例えば、集積回路の誘電体基板上に形成することができる。変更されたELR膜で
形成された、導電路3700は、従来のHTS材料で使用される温度(室温または周囲温度(〜2
1℃))よりも高い温度のような適切な状況下で導電路中の電流の流れに対して、ほとん
ど又は全く抵抗がない。
As shown in the example of FIG. 37-H, a conductive path is formed on the base layer 3704 of ELR material and the base layer 3704.
And a modifying layer 3706 formed through any suitable process. Conductive path is substrate 37
On 02, for example, it can be formed on a dielectric substrate of an integrated circuit. Formed with a modified ELR film, the conductive path 3700 is the temperature (room temperature or ambient temperature (~ 2) used in conventional HTS materials
There is little or no resistance to current flow in the conductive path under appropriate conditions such as temperatures higher than 1 ° C)).

基板3702の材料又は寸法は、様々な要因に基づいて選択することができる。例えば、よ
り高い誘電率を有する基板材料を選択すると、一般に、伝送線路によって見られるキャパ
シタンスを低減して、信号を駆動するために必要な電力を減少させる。当業者であれば、
所望の特性および/または動作特性を達成するために、基板が異なる材料と異なる形状で
形成されることを理解するであろう。
The material or dimensions of the substrate 3702 can be selected based on various factors. For example, selecting a substrate material with a higher dielectric constant generally reduces the capacitance seen by the transmission line and reduces the power required to drive the signal. If you are an expert,
It will be appreciated that the substrate may be formed with different materials and different shapes to achieve the desired characteristics and / or operational characteristics.

いくつかの例では、変更されたELR導電路は、従来のHTS材料の転移温度(〜80〜135K)
と室温(〜294K)の間の温度で、電流の流れに対して非常に低い抵抗を提供する。これら
の例では、導電路は、導電路3700を導電路3700で使用される、変更されたELR膜の種類の
臨界温度まで冷却するために使用される冷凍機又はクライオスタットのような冷却システ
ム(図示せず)を含むことができる。例えば、冷却システムは、液体フロンの温度と同じ
の温度まで、凍った水の温度と同じの温度まで、又は本明細書に記載他の温度と同じの温
度まで、導電路を冷却することが可能なシステムであってもよい。すなわち、冷却システ
ムは、導電路3700に使用される、変更されたELR膜の種類や構造に基づいて選択すること
ができる。
In some examples, the modified ELR conduction path is the transition temperature (~ 80-135K) of conventional HTS materials
And provides a very low resistance to current flow at temperatures between room temperature (~ 294K). In these examples, the conductive path is a cooling system such as a refrigerator or cryostat used to cool the conductive path 3700 to the critical temperature of the modified ELR membrane type used in the conductive path 3700 (FIG. Not shown). For example, the cooling system can cool the conductive path to the same temperature as that of liquid chlorofluorocarbon, to the same temperature as frozen water, or to the same temperature as other temperatures described herein. It may be a simple system. That is, the cooling system can be selected based on the type and structure of the modified ELR film used for the conductive path 3700.

図38-Hは、変更されたELR膜から形成された導電路の例示のモデルを示す図である。い
くつかの例では、モデルは、入力"I"、出力"O"、および、変更されたELR膜から形成され
た導電路の入出力端に接続する材料の各抵抗値であるRi、Roを含む。Rv1、Rv2、Rv3、Rv4
は、ビアの抵抗値および/または導通パスの外皮の他の接続の抵抗値である。Rw1とRw2は
、変更されたELR膜の内部パスの抵抗値である。Rs1-Rs4とCSI-Cssは、導電路の外皮の伝
送線路モデルである。破線3802で包含されたエレメントは、導電路上の各ビア(または他
の接続)の位置Pで直列に複製することができる。図38-Hの例は、導電性ビア(Rv4で示す
)と出力O先直列経路に接続する分岐のBiを示している。いくつかの例では、モデルは、
インダクタを含む複数のエレメントを含むことができる。
FIG. 38-H is a diagram illustrating an exemplary model of a conductive path formed from a modified ELR film. In some examples, the model has an input “I”, an output “O”, and Ri, Ro, which are the respective resistance values of the material connected to the input and output ends of the conductive path formed from the modified ELR film. Including. Rv1, Rv2, Rv3, Rv4
Is the resistance value of the via and / or the other connection of the outer skin of the conduction path. Rw1 and Rw2 are resistance values of the internal path of the changed ELR film. Rs1-Rs4 and CSI-Css are transmission line models of the outer skin of the conductive path. The element encompassed by the dashed line 3802 can be replicated in series at the position P of each via (or other connection) on the conductive path. The example in FIG. 38-H shows Bi that is connected to the conductive via (indicated by Rv4) and the output O-destination series path. In some examples, the model is
Multiple elements including inductors can be included.

変更されたELR膜からなる導電路の抵抗が非常に低いために、導電路を伝播する信号は
、ゼロに近い波面遅延時間定数を持ち、それによって、消費電力を低減するドライブ強度
要件を最小限に抑える。信号が変更されたELR膜の結晶構造を通って伝播するので、外部
環境のコンデンサンスによって邪魔されない光導波路の伝播と類似する方法で、信号は最
小の遅延を達成する傾向にある。しかしながら、信号はまた、通常の抵抗と周囲の環境の
キャパシタンスを示す、変更されたELR膜の外皮に伝播する。したがって、変更されたELR
膜の結晶構造を伝播する信号は、宛先ノードに到達し、外皮が完全に変更された電圧を達
成する前に、ノードの電圧を変化させることができる。
Due to the very low resistance of the conductive path consisting of the modified ELR film, the signal propagating through the conductive path has a near-zero wavefront delay time constant, thereby minimizing drive strength requirements to reduce power consumption Keep it down. Since the signal propagates through the crystal structure of the modified ELR film, the signal tends to achieve minimal delay in a manner similar to the propagation of an optical waveguide that is not disturbed by the external environment's capacitance. However, the signal also propagates to the outer skin of the modified ELR membrane, which exhibits normal resistance and ambient environmental capacitance. Therefore, the modified ELR
A signal propagating through the crystalline structure of the membrane can change the voltage at the node before it reaches the destination node and the skin achieves a fully altered voltage.

ドライブ強度要件の減少は、駆動信号が変更されたELR材料から形成された導電路を伝
導するトランジスタサイズを減少させる可能性もある。トランジスタサイズをより小くす
ると、集積回路レイアウトに必要なシリコン面積を低減することができ、集積回路のさら
なる小型化と、より効率的に行うことができる回路を可能にする。変更されたELR材料か
ら形成される導電路の別の利点は、信号の伝播中の還元遅延による回路設計におけるタイ
ミング制約の負担又は重要性の低減である。
Decreasing drive strength requirements may also reduce the size of transistors that conduct through conductive paths formed from ELR materials with altered drive signals. A smaller transistor size can reduce the silicon area required for the integrated circuit layout, enabling further miniaturization of the integrated circuit and a more efficient circuit. Another advantage of conductive paths formed from modified ELR materials is the reduced burden or importance of timing constraints in circuit design due to reduction delays during signal propagation.

本明細書で説明したように、多くの集積回路デバイスおよびシステムは、高温または周
囲温度で非常に低い抵抗値を示す、変更されたELR導電路を、利用、使用および/または組
み込むことができる。すなわち、電子の流れのための経路を実質的に提供するデバイス又
はシステムは、本明細書に記載される変更されたELR導電路を組み込んでもよい。次の章
で、いくつかの例示のデバイス、システム、および/またはアプリケーションを記述する
。当業者は、配慮しなくても明らかなようには見えないいくつかの独特で新規な利点があ
るが、他のデバイス、システム、および/またはアプリケーションもまた、変更されたELR
導電路を利用してもよいことを理解するであろう。
As described herein, many integrated circuit devices and systems can utilize, use, and / or incorporate modified ELR conductive paths that exhibit very low resistance values at high or ambient temperatures. That is, a device or system that substantially provides a path for the flow of electrons may incorporate the modified ELR conductive paths described herein. In the next section, some exemplary devices, systems, and / or applications are described. Those skilled in the art have some unique and novel advantages that do not seem obvious without consideration, but other devices, systems, and / or applications may also have changed ELRs.
It will be appreciated that a conductive path may be utilized.

いくつかの例では、集積回路の電源分配ネットワークは、本明細書に記載の変更された
ELR導電路を利用することができる。図39-Hは、変更されたELR導電路で形成された例示の
電力分配ネットワーク3900の図である。図39-Hに示すように、変更されたELR材料は、変
更されたELR材料の低い抵抗により、分散電圧がゼロ近くまで減少する状態で、集積回路
の周りに分布される、電圧源(V1-V4)とグランド(G)接続のための導電路3902などの導
電路を実現するために使用される。いくつかの例では、変更されたELR導電路は、指向す
ることができる、すなわち、電流が変更されたELR材料の特定面に沿って流れるので、図3
9-Hの電源分配ネットワーク3900は、集積回路を通ってパワーを送るために、ビア3904な
どのビアによって互いに結合された2つの実質的に直交層を利用することができる。
In some examples, the integrated circuit power distribution network has been modified as described herein.
ELR conductive paths can be used. FIG. 39-H is a diagram of an example power distribution network 3900 formed with modified ELR conductive paths. As shown in Figure 39-H, the modified ELR material is a voltage source (V1) distributed around the integrated circuit with the dispersion voltage decreasing to near zero due to the low resistance of the modified ELR material. -V4) and used to implement a conductive path such as conductive path 3902 for ground (G) connection. In some examples, the modified ELR conduction path can be directed, i.e., because the current flows along a specific surface of the modified ELR material, FIG.
The 9-H power distribution network 3900 can utilize two substantially orthogonal layers coupled together by vias, such as via 3904, to send power through the integrated circuit.

従来の集積回路の電力分配ネットワークは、いくつかの電力ドメインに分割され、各電
力ドメインは、集積回路のコンポーネントによって使用される特定の電圧を有する。従来
の集積回路では、すなわち、金属製の導電路を用いる回路では、各電源ドメインは、通常
は、導電路に使用される抵抗材料のため、独自の導電層を有している。これらの従来の導
電路は、熱(I2R)により、及び抵抗によって起こされる伝播遅延を軽減するために使用
される大きいまたは追加のトランジスタにより、電力損失をもたらすかなり大きな抵抗を
有する。抵抗信号線を駆動するために必要な"ブルートフォース"は、配電導体のノイズを
引き起こすので、デカップリングする必要がある。多くの場合、特にノイズの多い回路を
分離するために、別々の電圧ドメインが設計されている。しかし、変更されたELR導電路
を使用する集積回路中の変更されたELR材料の優れた導電性のため、すべての電圧とグラ
ンドドメインは、追加の層を必要とせずに、図39-Hに示すような二つの直交層中にルーテ
ィングすることができる。例えば、電圧V1、V2、V3、及びグランドネットワークは、図39
-Hの2層配電ネットワーク3900を使用して、集積回路上ですべて分散させることができる
Conventional integrated circuit power distribution networks are divided into a number of power domains, each power domain having a particular voltage used by the components of the integrated circuit. In a conventional integrated circuit, i.e., a circuit that uses a metal conductive path, each power domain typically has its own conductive layer because of the resistive material used in the conductive path. These conventional conductive paths have a fairly large resistance that results in power loss due to heat (I 2 R) and large or additional transistors used to mitigate the propagation delay caused by the resistance. The “brute force” required to drive the resistance signal line causes noise in the distribution conductor and must be decoupled. In many cases, separate voltage domains are designed to isolate particularly noisy circuits. However, due to the superior conductivity of the modified ELR material in an integrated circuit that uses a modified ELR conduction path, all voltage and ground domains do not require an additional layer in Figure 39-H. It can be routed into two orthogonal layers as shown. For example, the voltages V 1 , V 2 , V 3 and the ground network are shown in FIG.
-H two-layer power distribution network 3900 can be used to distribute everything on the integrated circuit.

他の多くの利点は、変更されたELR材料で形成された導電路を使用することにより得ら
れる。たとえば、変更されたELR材料を用いた電力分配ネットワークは、消費電力を低減
するだけでなく、"IRドロップ"を無視できる量まで減少させて、次に、より低い動作電圧
を可能にする。このより低い動作電圧は、トランジスタの寄生漏れを低減し、それにより
、回路全体の効率を向上させる。また、mELR中の信号は非常に早く伝播するので、配電ネ
ットワーク上のノイズパルスは、直ちにすべての分散型デカップリング・キャパシタンス
に伝播する。変更されたELRIが信号をルーティングするために使用される場合、"ブルー
トフォース"ドライバは必要ないので、ノイズ妨害ははるかに少なくなる。
Many other advantages are obtained by using conductive paths formed from modified ELR materials. For example, a power distribution network using modified ELR materials not only reduces power consumption, but also reduces “IR drop” to a negligible amount, which in turn allows for lower operating voltages. This lower operating voltage reduces transistor parasitic leakage, thereby improving overall circuit efficiency. Also, since the signal in mELR propagates very quickly, noise pulses on the distribution network immediately propagate to all distributed decoupling capacitances. If a modified ELRI is used to route the signal, noise interference is much less because a “brute force” driver is not needed.

変更されたELR導電路から形成される電源分配ネットワークは、例えば、マイクロプロ
セッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、DSP、SoC、ディスクドライブコ
ントローラ、メモリ、ASIC、ASSP、FPGA、変更されたELR膜または材料と互換性を持たせ
ることができる他の半導体集積回路で実現することができる。
The power distribution network formed from the modified ELR conductive path can be, for example, a microprocessor, microcomputer, microcontroller, DSP, SoC, disk drive controller, memory, ASIC, ASSP, FPGA, modified ELR film or material It can be realized by another semiconductor integrated circuit capable of providing compatibility.

いくつかの例では、集積回路のクロック分配ネットワークは、本明細書に記載のような
変更されたELR導電路を利用することができる。図40A-Hは、変更されたELR導電路で形成
されたクロック分配ネットワークを示す図である。図40A-Hは、クロック分配ネットワー
クの幹線路4004に結合されたクロックドライバ4002を含む。図40A-Hに示すように、変更
されたELR導電路から形成されたクロック分配ネットワークは、クロックドライバ4002か
らクロック信号をゲート4006のような集積回路のクロックドコンポーネントに分配するこ
とができる。幹線路4004は、実質的に垂直な分岐流路、例えば、集積回路コンポーネント
にクロック信号を分配する分岐路4008と連結されている。図40A-Hのクロック分配ネット
ワークはまた、さらにクロック信号を他の回路コンポーネントに分配することができる分
岐路4010のような並列分岐流路を含む。分岐流路4010は、実質的に直交層に接続している
ビア4012などのビアを介して幹線路4004と結合することができる。
In some examples, the integrated circuit clock distribution network may utilize a modified ELR conductive path as described herein. FIGS. 40A-H are diagrams illustrating a clock distribution network formed with modified ELR conductive paths. FIGS. 40A-H include a clock driver 4002 coupled to a trunk line 4004 of the clock distribution network. As shown in FIGS. 40A-H, a clock distribution network formed from modified ELR conductive paths can distribute clock signals from clock driver 4002 to clocked components of an integrated circuit such as gate 4006. The main line 4004 is connected to a substantially vertical branch channel, for example, a branch channel 4008 that distributes the clock signal to the integrated circuit components. The clock distribution network of FIGS. 40A-H also includes a parallel branch path, such as branch 4010, that can further distribute the clock signal to other circuit components. The branch channel 4010 can be coupled to the trunk line 4004 via vias such as vias 4012 that are substantially connected to orthogonal layers.

変更されたELR導電路を使用する利点の1つは、そのようなネットワークを伝播するクロ
ック信号が、ゼロに近い波面遅延時定数接近を持ち、余分なバッファ回路または遅延回路
を必要とせず、それによって同期回路間の伝播遅延及びクロック・スキューを最小限に抑
えることである。
One advantage of using a modified ELR conducting path is that the clock signal propagating through such a network has a near-zero wavefront delay time constant approach and does not require an extra buffer or delay circuit. To minimize propagation delays and clock skew between synchronous circuits.

図40B-Hは、変更されたELR導電路で形成されたクロック分配ネットワークを示す代替の
レイアウトを示す図である。図40B-Hに示すように、クロック分配ネットワークは、枝405
6などの垂直分岐に供給するためにクロックドライバ4052に結合されている1つの中央トラ
ンク4054を有している。枝4056は、次に、ゲート4058のようなクロックドコンポーネント
にクロックバッファを供給する。1つの実施例では、変更されたELR導電路は、指向する
ことができる、すなわち、電流が変更されたELR材料の特定の面に沿って流れるので、図4
0A-H及び40B-Hのクロック分配ネットワークは、集積回路を通ってクロック信号を送るた
めに、ビア4012や4060などのビアによって互いに結合された2つの実質的に直交層を利用
することができる。
FIGS. 40B-H are diagrams showing alternative layouts showing a clock distribution network formed with modified ELR conductive paths. As shown in FIGS. 40B-H, the clock distribution network includes branches 405.
It has one central trunk 4054 coupled to the clock driver 4052 to feed vertical branches such as six. Branch 4056 then provides a clock buffer to a clocked component such as gate 4058. In one embodiment, the modified ELR conduction path can be directed, ie, the current flows along a particular surface of the modified ELR material, so that FIG.
The 0A-H and 40B-H clock distribution networks can utilize two substantially orthogonal layers coupled together by vias such as vias 4012 and 4060 to route clock signals through the integrated circuit. .

図40C-Hは、変更されたELR導電路で形成されたクロック分配ネットワークの代替のレイ
アウトを示す図である。図40C-Hに示すように、クロック分配ネットワークは、ブランチ4
076などの垂直枝を供給するために、クロックドライバ4072と結合した、1つの中央のトラ
ンク4074を持っている。ブランチ4076は、次に、クロック分配ネットワークの等比数列H-
構造を介してゲート4078などのクロッキングコンポーネントに供給する。1つの実施例で
は、変更されたELR導電路は、指向することができる、すなわち、電流が変更されたELR材
料の特定の面に沿って流れるので、図40A-H、40B-H、及び40C-Hのクロック分配ネットワ
ークは、集積回路を通ってクロック信号を送るために、ビア4012、4060、および4080など
のビアによって互いに結合された2つの実質的に直交する層を利用することができる。
FIGS. 40C-H are diagrams showing an alternative layout of a clock distribution network formed with modified ELR conductive paths. As shown in Figure 40C-H, the clock distribution network
It has one central trunk 4074 coupled with a clock driver 4072 to supply vertical branches such as 076. Branch 4076 is then the geometric sequence H- of the clock distribution network.
Supply to clocking components such as gate 4078 through the structure. In one embodiment, the modified ELR conductive path can be directed, ie, the current flows along a particular surface of the modified ELR material, so that FIGS. 40A-H, 40B-H, and 40C The -H clock distribution network can utilize two substantially orthogonal layers coupled together by vias such as vias 4012, 4060, and 4080 to route clock signals through the integrated circuit.

クロック分配ネットワークの導電路のために変更されたELR材料を用いる利点としては
、例えば、バッファリングおよび抵抗を減らすために導電路を広げることで追加されたキ
ャパシタンスによる従来の抵抗回路ネットワークからの大幅な電力の低減と速度損失の低
減を含む。また、クロックスキューと挿入遅延がかなり低減され、それにより、設計上の
制約の負担又は重要性が低減する。同様に、多相クロックアーキテクチャを実現すること
ができ、さらに大幅に低減したクロックスキューにより同期的に実行することができる。
また、伝播するクロック信号を必要としない、高度な同期集積回路アーキテクチャが存在
する。これらの回路は、その同時性を保証するために特別なソフトウェアを使用する。こ
れらの回路は、クロックであるので、同様の利点を実現するために、その同期制御信号に
変更されたELR導電路を利用することができる。
Advantages of using modified ELR material for the clock distribution network's conductive path include, for example, significant differences from conventional resistive circuit networks due to the added capacitance by widening the conductive path to reduce buffering and resistance. Includes power reduction and speed loss reduction. Also, clock skew and insertion delay are significantly reduced, thereby reducing the burden or importance of design constraints. Similarly, a multi-phase clock architecture can be implemented and can be performed synchronously with significantly reduced clock skew.
There are also advanced synchronous integrated circuit architectures that do not require a propagating clock signal. These circuits use special software to guarantee their simultaneity. Since these circuits are clocks, the ELR conductive paths that have been changed to their synchronization control signals can be used to achieve similar advantages.

変更されたELR導電路から形成されたクロック分配ネットワークは、例えば、マイクロ
プロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、DSP、SoC、ディスクドライ
ブコントローラ、メモリ、ASIC、専用IC、FPGA、および、変更されたELR膜又は材料と互
換性を持たせて作ることができる他の半導体集積回路上に実現することができる。
Clock distribution networks formed from modified ELR conductive paths include, for example, microprocessors, microcomputers, microcontrollers, DSPs, SoCs, disk drive controllers, memories, ASICs, dedicated ICs, FPGAs, and modified ELR films Alternatively, it can be realized on another semiconductor integrated circuit which can be made compatible with the material.

いくつかの例では、集積回路のアナログコンポーネントは、本明細書に記載のような変
更されたELR導電路を使用して補償回路と結合することができる。図41-Hは、変更されたE
LR導電路によって補償回路に結合されたアナログコンポーネントを示すブロック図である
。図41-Hに示す例示のブロック図は、補償回路4104、4106に結合されている増幅器4102な
どの増幅器などのアナログコンポーネントを含む。前述したように、1つの実施例では、
変更されたELR導電路は、指向する、すなわち、電流が変更されたELR材料の特定の面に沿
って流れることができる。従って、図41-Hの例では、アナログコンポーネントが集積回路
を介して信号を送るために、ビア4108などのビアによって互いに接続された4110、4112な
どの2つの実質的に直交する層を使用して実現されることができる状態で、導電路は補償
回路に結合するために使用される。
In some examples, the analog components of the integrated circuit can be combined with the compensation circuit using a modified ELR conductive path as described herein. Figure 41-H shows the modified E
FIG. 3 is a block diagram illustrating analog components coupled to a compensation circuit by LR conductive paths. The example block diagram shown in FIG. 41-H includes analog components such as amplifiers such as amplifier 4102 coupled to compensation circuits 4104, 4106. As mentioned above, in one embodiment,
The modified ELR conductive path is directed, i.e., the current can flow along a specific surface of the modified ELR material. Thus, in the example of FIG. 41-H, analog components use two substantially orthogonal layers, such as 4110, 4112, connected to each other by vias, such as via 4108, to send signals through the integrated circuit. The conductive path is used to couple to the compensation circuit in a state that can be realized.

アナログ回路は、補償回路から補償信号が提供される場合、通常は、より高度で便利で
ある。しかしながら、アルミニウムや銅などの従来の導電路はかなりの抵抗を導入し、補
償信号を劣化させ、システム全体のパフォーマンスを低下させる。アナログコンポーネン
トと補償回路の間の信号を伝播するために変更されたELR導電路を使用する1つの利点は
、ゼロに近い時定数を持つので、補償処理における抵抗干渉が最小限に抑えられることで
ある。
Analog circuits are usually more sophisticated and convenient when a compensation signal is provided from the compensation circuit. However, conventional conductive paths such as aluminum and copper introduce significant resistance, degrade the compensation signal, and reduce overall system performance. One advantage of using a modified ELR conduction path to propagate signals between the analog component and the compensation circuit is that it has a time constant close to zero, thus minimizing resistive interference in the compensation process. is there.

さらに、アナログコンポーネントを含む従来の集積回路は、通常は、向きに敏感であり
、すなわち、空間的にバランスされなければならない。回路がアンバランスの場合は、導
電路の抵抗は、パフォーマンスと機能性を低下させる。変更されたELR材料で形成され、
低減された抵抗を持つ導電路を実現すると、個別のアナログコンポーネントと集積回路の
位置の問題の大部分が解消される。このことは、回路を設計する場合に、スペースの考慮
などの他の考慮事項を計算に入れることを可能にする。
Furthermore, conventional integrated circuits containing analog components are usually orientation sensitive, that is, they must be spatially balanced. When the circuit is unbalanced, the resistance of the conductive path degrades performance and functionality. Formed with modified ELR material,
Implementing a conductive path with reduced resistance eliminates most of the problems of discrete analog components and integrated circuit location. This allows other considerations such as space considerations to be taken into account when designing the circuit.

いくつかの例では、メモリの導電路は、本明細書に記載の変更されたELR膜を用いて実
現することができる。たとえば、図42-Hは、変更されたELR導電路で導電路を実現する例
示のメモリのブロック図である。図42-Hの例では、メモリは、低しきい値、高速メモリ"
リード"機能のために、変更されたELR導電路を使用する。各メモリセル4202は、ビット線
4204と、4206、4210のようなアドレス線と、ビア4208などのビアを介して接続されている
。ビット線4204、4206は、ビット線の低電圧検知を可能にするために、センスアンプ4212
に結合されている。
In some examples, the memory conduction path can be implemented using a modified ELR film as described herein. For example, FIG. 42-H is a block diagram of an example memory that implements conductive paths with modified ELR conductive paths. In the example of Figure 42-H, the memory is a low threshold, high speed memory "
Use a modified ELR conduction path for the “read” function. Each memory cell 4202 is a bit line
4204 is connected to address lines such as 4206 and 4210 and vias such as via 4208. The bit lines 4204, 4206 are connected to a sense amplifier 4212 to enable low voltage detection of the bit line.
Is bound to.

半導体メモリの速度と精度は、メモリセルの電圧検出に基づいている。いくつかの例で
は、ビット線のペアは、セルの特定行(row)のすべてのセルに接続されている。列(col
umn)選択線、例えば、線4210が有効な場合、選択された列のメモリセル4202の相補的な
出力は、各ビット線4204および4206に連絡する。メモリセルのトランジスタがビット線42
04、4206を駆動するとき、センスアンプ4212は、どのビット線が高く、どのビット線が低
いかをできるだけ早く区別して出力する。センスアンプが差を検出できるような線を充電
するのにかかる時間は、抵抗配線で、設計されたセルの大きさ(セルが小さいほどより小
さいドライブを作り出す)と行の長さ(メモリセル駆動するために、より長い行はより多
くの抵抗容量負荷を引き起こす)によって、従来の技術では妥協することができる。しか
しながら、変更されたELR膜から形成されたビット線は、メモリセルのトランジスタが貯
蔵された電圧レベルに向かって直ちにセンスアンプの入力を駆動すること可能にし、それ
によって、はるかに速いサンプリングレートでこれらのビット線を検出して応答するため
に最小限の電力のみを必要とする。
The speed and accuracy of a semiconductor memory is based on memory cell voltage detection. In some examples, a pair of bit lines is connected to all cells in a particular row of cells. Column (col
umn) When the select line, eg, line 4210, is valid, the complementary output of the memory cell 4202 of the selected column communicates with each bit line 4204 and 4206. Memory cell transistor is bit line 42
When driving 04 and 4206, the sense amplifier 4212 distinguishes and outputs as soon as possible which bit line is high and which bit line is low. The time it takes to charge a line where the sense amplifier can detect the difference is the resistive wiring, designed cell size (smaller cells create smaller drives) and row length (memory cell drive) In order to do this, longer lines cause more resistive capacitive loading), which can be compromised with conventional technology. However, the bit line formed from the modified ELR film allows the memory cell transistors to drive the sense amplifier inputs immediately towards the stored voltage level, thereby enabling these at a much faster sampling rate. Only a minimum amount of power is required to detect and respond to the bit line.

メモリセンシングアンプは、特定の半導体技術や特定のメモリの行の長さのために設計
される。従来のメモリは、寄生抵抗のために、行の長さが限られ、それにより、より小さ
いブロックを有する。より高速な読み出し時間を達成するために、従来のメモリは、セン
スアンプがメモリセルを待たせずにより速く反応して、抵抗ビット線を異なる論理状態に
駆動するように高い消費電流を使用する。したがって、従来は、より高速なメモリほどよ
り大きな電力を使用する。信号が変更されたELR膜の構造体の内部を伝播するとき、信号
が遭遇する抵抗とキャパシタンスの影響が軽減されるために、メモリは、低電力使用量で
、センスアンプ中でより速く、より正確に読み込むことができる。さらに、変更されたEL
R膜から形成されたビット線は、はるかに大きなブロックを可能にし、かつ、はるかに少
ない電力を使用し、より高いパフォーマンスを実現することができる。
Memory sensing amplifiers are designed for specific semiconductor technologies or specific memory row lengths. Conventional memories have limited row length due to parasitic resistance, thereby having smaller blocks. In order to achieve faster read times, conventional memories use high current consumption so that the sense amplifier reacts faster without waiting for the memory cells to drive the resistive bit lines to different logic states. Therefore, conventionally, higher power memory uses more power. As the signal propagates inside the modified ELR film structure, the memory is faster and more in the sense amplifier, with lower power usage, because the effects of resistance and capacitance encountered by the signal are reduced. It can be read accurately. In addition, the modified EL
Bit lines formed from R films allow much larger blocks and can use much less power to achieve higher performance.

いくつかの例では、データ・フロー・プロセッサのデータバスと命令ラインは、本明細
書に記載の変更されたELR導電路を使用して実現することができる。図43-Hは、変更され
たELR材料から形成された導電路を持つデータフロープロセッサ4300の例示の機能セルの
ブロック図である。データフロープロセッサは、機能セル4302、データバス4306、及び命
令ライン4304を含む。データバス4306と命令ライン4304は、本明細書に記載のようにな変
更されたELR膜を用いて実現することができる。
In some examples, the data flow processor data bus and instruction lines may be implemented using the modified ELR conductive paths described herein. FIG. 43-H is a block diagram of an exemplary functional cell of a data flow processor 4300 with a conductive path formed from a modified ELR material. The data flow processor includes a functional cell 4302, a data bus 4306, and an instruction line 4304. Data bus 4306 and command line 4304 can be implemented using a modified ELR film as described herein.

データフロー・アーキテクチャによって構築された、性能の限界を定義するためのプロ
セッサは、機能を実行するために指示ラインを伝播する指令信号の速度に依存し、次に、
データ信号はデータバス上を伝播する。変更されたELR膜でバスと命令ラインを実現する
により、信号にゼロに近い波面遅延時定数を持たせ、それにより、電力を低減するドライ
ブ強度要件を最小限に抑えることができる。さらに、伝播遅延を減らすことにより、指示
信号は、実質的に瞬時にその機能を実行し、データ信号は、瞬的に指示された宛先に伝播
するであろう。
The processor built by the dataflow architecture to define performance limits depends on the speed of the command signal propagating the instruction line to perform the function, and then
Data signals propagate on the data bus. Implementing a bus and command line with a modified ELR film allows the signal to have a near-zero wavefront delay time constant, thereby minimizing drive strength requirements to reduce power. Further, by reducing the propagation delay, the indication signal will perform its function substantially instantaneously and the data signal will propagate to the indicated destination instantaneously.

従来のデータフロープロセッサの動作周波数は、従来の導線の抵抗によって引き起こさ
れるデータバスおよび命令ラインの伝播遅延によって制限される。変更されたELR材料を
持つ導体を実現すると、桁違いに早い命令ラインとデータバスの性能を提供する。ここで
、相互接続のアレイがアーキテクチャを実現する戦略である。例えば、DSPアプリケーシ
ョンは、桁違いに速い周波数を処理することができ、RF受信機は、高いRF伝送帯域を復調
でき、DSPは、従来の導体を使用するプロセッサが達成できる同じタイムスパンでより洗
練されたアルゴリズム(すなわち、多い命令数で)を実現することができる。
The operating frequency of a conventional data flow processor is limited by the propagation delay of the data bus and command line caused by the resistance of conventional conductors. Realizing conductors with modified ELR material provides orders of magnitude faster and data bus performance. Here, an array of interconnects is a strategy for realizing the architecture. For example, DSP applications can handle orders of magnitude faster frequencies, RF receivers can demodulate high RF transmission bands, and DSPs are more sophisticated in the same time span that a processor using conventional conductors can achieve Can be implemented (ie, with a large number of instructions).

いくつかの例において、本明細書に記載のシステム及びデバイス一部または全部は、ア
プリケーションで使用される特定の変更されたELR材料は、周囲温度よりも低い温度で非
常に低い抵抗値を示すようなアプリケーションで低コストの冷却システムを使用すること
ができる。本明細書に記載のように、これらの実施例では、アプリケーションは、変更さ
れたELR導電路を液体フロンの温度と同じの温度まで、凍った水の温度と同じ温度まで、
又は本明細書に記載他の温度と同じ温度まで、冷却するシステムのような冷却システム(
図示せず)を含むことができる。冷却システムは、アプリケーション、および/または、
変更されたELR膜またはアプリケーションによって利用される材料の種類や構造に基づい
て選択することができる。
In some examples, some or all of the systems and devices described herein may cause certain modified ELR materials used in applications to exhibit very low resistance values at temperatures below ambient temperature. Low cost cooling systems can be used in complex applications. As described herein, in these examples, the application allows the modified ELR conductive path to the same temperature as the liquid freon temperature, to the same temperature as the frozen water temperature,
Or a cooling system, such as a system that cools to the same temperature as other temperatures described herein (
(Not shown). Cooling system, application and / or
Selection can be based on the type and structure of the material used by the modified ELR film or application.

本明細書に記載のシステム、デバイス、および/またはアプリケーションに加えて、当
業者は、他の集積回路、システム、デバイス、およびアプリケーションが、本明細書に記
載の変更されたELR導電路を利用できることを理解することができる。また、"膜"、"材料
"等の用語は、本明細書で使用される場合には、他の構造又は実施例でも使用可能であり
、本発明の範囲内であることは明らかである。
In addition to the systems, devices, and / or applications described herein, one of ordinary skill in the art will be able to make use of the modified ELR conductive paths described herein for other integrated circuits, systems, devices, and applications. Can understand. Also "membrane", "material
It is clear that the term “etc.” as used herein can be used in other structures or embodiments and is within the scope of the present invention.

パートE - 集積回路SIPデバイス
本章の説明は、図1-36と図37-I〜図41B-Iを参照する。従って、本章に含まれるすべて
の参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Part E-Integrated Circuit SIP Device Refer to FIGS. 1-36 and FIGS. 37-I-41B-I for the description of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

本発明の様々な実施例は、ELRIを組み込む、変更された、開口された、および/または
他の新しいELR材料のような、一般に非常に低い抵抗配線(ELRI)に関するものである。
いくつかの実施例では、ELRIは、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、第1層
のELR材料に結合された変更する材料からなる第2層と、を有することができる。ELRIは、
各種の改良を行うための様々なシステムおよび方法で使用することができる。様々な効率
が作られる幾つかの例は、IC実装基板上の無線周波数アンテナのためのシステムおよび方
法、半導体IC実装基板上の電源分布、システム・イン・パッケージ(SiP)基板、半導体
実装基板上の信号ルーティング(例えば、制御、クロック、データ、その他の信号タイプ
)を含むが、これらに限定されるものではない。
Various embodiments of the present invention generally relate to very low resistance wiring (ELRI), such as modified, opened, and / or other new ELR materials that incorporate ELRI.
In some embodiments, the ELRI can have a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material. . ELRI
It can be used in various systems and methods for making various improvements. Some examples where various efficiencies can be made include systems and methods for radio frequency antennas on IC mounting boards, power distribution on semiconductor IC mounting boards, system-in-package (SiP) boards, on semiconductor mounting boards Signal routing (e.g., control, clock, data, other signal types).

例えば、ELRI材料は、IC実装基板上にRFアンテナ形態のための導電路を実現するために
使用される場合、所要面積は、ELRI材を使用しない従来の基板の形態よりも小さくなる傾
向にある。さらに、RFアンテナは、相互接続抵抗のペナルティを招くことなく、それによ
り、高Q性能を得ることができる隔離された場所に配置することができる。このように、
導電路におけるELRI材料の使用に起因するRFアンテナ接続の形態は、少ない能動回路とそ
れによる各種回路の半導体面積を減らすことができる。
For example, when ELRI material is used to realize a conductive path for an RF antenna form on an IC mounting board, the required area tends to be smaller than the form of a conventional board that does not use ELRI material. . Furthermore, the RF antenna can be placed in an isolated location where high Q performance can be obtained without incurring a penalty in interconnect resistance. in this way,
The form of RF antenna connection resulting from the use of ELRI material in the conductive path can reduce the number of active circuits and thereby the semiconductor area of various circuits.

いくつかの実施例では、ELRI材料は、電圧源(複数の電圧ドメインを含む)と基板の複
数の部分にバスのようにルーティングされるようなグランド接続のための導電路を実現す
るために使用することができる。分散電圧変化がゼロに近づくので、これらのパスは仮想
ノードを形成する。また、配電導体上のすべての高周波付帯ノイズスパイクは、瞬時に近
くのすべての湿らせてあるデカップリングキャパシタンスまで移動する。
In some embodiments, ELRI material is used to implement a voltage source (including multiple voltage domains) and a conductive path for ground connections that are routed like buses to multiple parts of the board can do. These paths form virtual nodes as the distributed voltage change approaches zero. Also, all high frequency incidental noise spikes on the distribution conductor will instantaneously move to all nearby wet decoupling capacitances.

電圧電源用の導電路を提供することに加えて、ELRI材料は、ルーティング制御、クロッ
ク、IC実装基板(又はSiPの基板)上のデータおよび他の信号のために使用することがで
きる。ELRI材料は信号用の非常に低い抵抗導電路を提供する。いくつかの実施例では、導
電路は、ICパッド、基板ピン、またはパッケージ内の他のコンポーネントに接続するため
に実質的に直交する方向の層(設計された導電ビアを除いて層間が絶縁された)のペアま
たはペアにルーティングすることができます。
In addition to providing conductive paths for voltage power supplies, ELRI materials can be used for routing controls, clocks, data on IC mounting boards (or SiP boards) and other signals. ELRI material provides a very low resistance conductive path for signals. In some embodiments, the conductive paths are substantially orthogonal layers (except for the designed conductive vias) that are insulated to connect to IC pads, board pins, or other components in the package. Can be routed to a pair or pair.

ELRIは、材料の種類、ELRIの用途、ELRIを採用したコンポーネントのサイズ、ELRIを採
用した装置や機械の動作要件などに基づいて製造することができる。このように、設計お
よび製造中に、ELRIのベース層として使用される材料および/またはELRIの変更する層と
して使用される材料は、様々な考慮事項、所望される動作特性および/または製造特性に
基づいて選択してもよい。
ELRI can be manufactured based on the type of material, the application of ELRI, the size of components using ELRI, and the operating requirements of equipment and machines using ELRI. Thus, during design and manufacturing, the material used as the ELRI base layer and / or the material used as the ELRI modifying layer can be subject to various considerations, desired operating characteristics and / or manufacturing characteristics. You may choose based on:

図37-Iは、実装基板3750上にRFアンテナ3710ための導電路を実現するELRI材料の使用を
示す図である。従来の集積回路では、RFアンテナは、寄生損失のため、コントローラ機能
からチップ外に実装される。対照的に、IC 3730中のRF回路を直接RFアンテナ3710に接続
するELRIは、寄生損失がより少なくなり、RFアンテナ3710は、RF回路およびIC 3730と同
一チップの実装基板3750上に実装することができる。
FIG. 37-I is a diagram illustrating the use of ELRI material that implements a conductive path for the RF antenna 3710 on the mounting substrate 3750. In a conventional integrated circuit, the RF antenna is mounted off-chip from the controller function due to parasitic losses. In contrast, an ELRI that connects the RF circuit in the IC 3730 directly to the RF antenna 3710 has less parasitic loss, and the RF antenna 3710 must be mounted on the same circuit board 3750 as the RF circuit and IC 3730. Can do.

本発明の様々な実施例によれば、ELRI材料が実装基板3750上のRFアンテナ形態のための
導電路を実現するために使用される場合、所要面積は、従来の基板の形態に比べて小さい
。。さらに、RFアンテナ3710は、相互接続抵抗のペナルティを招くことなく、それにより
、高Q性能を得ることができる隔離された場所に配置することができる。このように、導
電路におけるELRI材料の使用に起因するRFアンテナ接続の形態は、少ない能動回路とそれ
による各種回路の半導体面積を減らすことができる。
According to various embodiments of the present invention, when ELRI material is used to realize a conductive path for an RF antenna configuration on a mounting substrate 3750, the required area is small compared to a conventional substrate configuration. . . Further, the RF antenna 3710 can be placed in an isolated location where high Q performance can be obtained without incurring a penalty in interconnect resistance. Thus, the form of RF antenna connection resulting from the use of ELRI material in the conductive path can reduce the number of active circuits and the semiconductor area of various circuits thereby.

本発明の様々な実施例が1つ又はそれ以上の利点を得ることができることは、当業者に
よって理解されるであろう。例えば、今説明したように、導電性の機能を提供するELRIの
使用は、アンテナ形態が、配線抵抗のペナルティを負うことなく、従来の基板形態よりも
一般的に少ない領域で、かつ孤立した場所に配置することをを可能にする。別の例として
、ELRIは、非常に低い損失を有するので、RFアンテナアーキテクチャは、より効果的かつ
実用的であることを考案し実施することができる。いくつかの実施例では、RFアンテナ設
計は、かなり能動回路の増幅を低減し、フィルタ処理をすることができる。ELRIはまた、
改善された導電性の相互接続を有するIC上のRF回路により密接に接続されたRFアンテナを
、少ない寄生損失で、より高いQが得られる設計を可能にし、特別な半導体プロセスがな
く、IC実装基板パッケージをオフにすることなく、設計要件を満たすようにできる。新し
いRF製品はまた、ハンドヘルド機器が別々の多数のチャネルに対応することを可能にかつ
、非常に高いQを有するシングルチップRF送受信器などの従来技術で実現不可能であった
ことを開発することができる。
It will be appreciated by those skilled in the art that various embodiments of the present invention may obtain one or more advantages. For example, as just described, the use of ELRI to provide a conductive function means that the antenna configuration is generally less area than the conventional substrate configuration and isolated location without incurring a wiring resistance penalty. Allows to be placed in. As another example, ELRI has very low loss, so the RF antenna architecture can be devised and implemented to be more effective and practical. In some embodiments, the RF antenna design can significantly reduce active circuit amplification and filter. ELRI also
RF antennas that are more closely connected to the RF circuitry on the IC with improved conductive interconnects, allowing for designs that achieve higher Q with less parasitic loss, no special semiconductor processes, and IC implementation Design requirements can be met without turning off the substrate package. New RF products will also develop that handheld devices can accommodate multiple separate channels and were not feasible with prior art such as single chip RF transceivers with very high Q Can do.

様々な実施例によれば、RFアンテナ3710は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュー
タ、マイクロコントローラ、コンピュータメモリ、DSP、SoC、ディスクドライブコントロ
ーラ、ASIC、専用IC、FPGA、ニューラルネットワーク、MEMS、MEMSアレイ、マイクロエネ
ルギー貯蔵デバイス、RF回路アンテナ3710を実装する他のIC実装基板で実現することがで
きる。図37-Iで示されるように、本発明のいくつかの実施例では、IC実装基板3750、RFア
ンテナ3710、及びRF回路3730を含む集積回路(IC)を提供する。IC実装基板3750は、複数
の層と、1つまたはそれ以上の導電路3720と、信号ルーティング3740を持つことができる
。1つまたは複数の導電路3740は、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1の層を含む、
変更された非常に低い抵抗相互配線(ELRI)を用いることができる。また、1つまたは複
数の導電路3720と3740は、第1層のELR材料に結合した、変更する材料からなる第2層を含
むことができる。
According to various embodiments, the RF antenna 3710 can be a microprocessor, microcomputer, microcontroller, computer memory, DSP, SoC, disk drive controller, ASIC, dedicated IC, FPGA, neural network, MEMS, MEMS array, micro energy. The storage device can be realized by another IC mounting board on which the RF circuit antenna 3710 is mounted. As shown in FIG. 37-I, some embodiments of the present invention provide an integrated circuit (IC) that includes an IC mounting substrate 3750, an RF antenna 3710, and an RF circuit 3730. The IC mounting substrate 3750 can have multiple layers, one or more conductive paths 3720, and signal routing 3740. The one or more conductive paths 3740 include a first layer of very low resistance (ELR) material,
A modified very low resistance interconnect (ELRI) can be used. Also, the one or more conductive paths 3720 and 3740 can include a second layer of a modifying material coupled to the first layer of ELR material.

無線周波数(RF)アンテナ3710は、IC実装基板3750上に実装することができる。RF回路
3730はまた、IC実装基板3750上に実装され、ELRIを介してRF回路3730に接続することがで
きる。いくつかのケースでは、RFアンテナ3710は、ELRI無しの同様の実装の要件と比較し
て、RF回路3730に近接することができる。いくつかの実施例では、RFアンテナは、ELR材
料からなる第1層と、第1層のELR材料に結合された変更する材料からなる第2層を含むこと
ができる。
The radio frequency (RF) antenna 3710 can be mounted on the IC mounting substrate 3750. RF circuit
The 3730 can also be mounted on the IC mounting substrate 3750 and connected to the RF circuit 3730 via ELRI. In some cases, the RF antenna 3710 can be in close proximity to the RF circuit 3730 as compared to similar implementation requirements without ELRI. In some embodiments, the RF antenna can include a first layer of ELR material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material.

いくつかの実施例によれば、ワイヤレスデバイスは、ELRIの様々な構成を使用して、RF
送受信機に結合された電源を含むことができる。様々な実施例によれば、RF送受信器は、
実装基板、RFアンテナ、RF回路を含むことができる。実装基板は、1つまたは複数の導電
路(3720および3740)を有することができる。いくつかのケースでは、1つ又はそれ以上
の導電路は、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1の副層と、ELR材料からなる第1の
副層に結合した変更する材料からなる第2の副層と、を有する非常に低い抵抗相互接続(E
LRI)から構成することができる。RFアンテナは、RF回路とともに実装基板に実装するこ
とができる。RFアンテナはELRIを介してRF回路に接続することができる。いくつかの実施
例では、RFアンテナは、ELR材料からなる第1層と、第1層のELR材料に結合する変更する材
料からなる第2層とを含む。
According to some embodiments, the wireless device uses various configurations of ELRI and RF
A power supply coupled to the transceiver can be included. According to various embodiments, the RF transceiver is
A mounting substrate, an RF antenna, and an RF circuit can be included. The mounting substrate can have one or more conductive paths (3720 and 3740). In some cases, the one or more conductive paths are composed of a first sublayer made of very low resistance (ELR) material and a modifying material coupled to the first sublayer made of ELR material. A very low resistance interconnection (E
LRI). The RF antenna can be mounted on a mounting board together with the RF circuit. The RF antenna can be connected to the RF circuit via ELRI. In some embodiments, the RF antenna includes a first layer of ELR material and a second layer of a modifying material that couples to the first layer of ELR material.

ワイヤレスデバイスは、デバイスやハンドヘルド送受信器であり得る。例は、スペクト
ラム・デバイス、携帯電話、無線電話、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi、Wi-Maxのデバイ
ス、インターフェースセキュリティデバイス、イヤホン、補聴器、医療トランスポンダ等
を含むが、これらに限定されるものではない。インターフェースセキュリティデバイスは
、財産のセキュリティ(安全なガレージドアオープナー、セキュリティアラームのセット
/リセット/問い合わせ、サーモスタットプログラミング、一般の電気制御など)と自動車
キー送信機を制御するためのユニバーサルリモートセキュリティコントローラを含む。ま
た、無線装置は、検針や特別のRFIDタグとの在庫の照会、ハンドヘルド・コンピュータ・
インタフェース(ブルートゥース(登録商標)プログラムアクチュエータとデータ送受信
器)等のように、特殊な用途のためのハンドヘルド送受信器であり得る。
The wireless device can be a device or a handheld transceiver. Examples include, but are not limited to, spectrum devices, mobile phones, wireless phones, Bluetooth®, Wi-Fi, Wi-Max devices, interface security devices, earphones, hearing aids, medical transponders, etc. is not. Interface security device, property security (safe garage door opener, security alarm set
Including universal remote security controller for controlling car key transmitter / etc. / reset / query, thermostat programming, general electrical control). Wireless devices can also be used for meter reading, inventory checking with special RFID tags, handheld computer
It can be a handheld transceiver for special applications, such as an interface (Bluetooth® program actuator and data transceiver).

RFアンテナのためにELRIを使用する無線機器は、様々な改のを含む。例えば、スペクト
ラム拡散デバイスは、個々のチャンネル以上の大きさ(例えば、100以上の個々のチャネ
ル)の命令を使用して構築することができる。携帯電話、無線電話、Bluetooth(登録商
標)デバイス、および他のWi-Fiデバイスは、大きな受信状態/距離を有する。
Wireless devices that use ELRI for RF antennas include various modifications. For example, a spread spectrum device can be constructed using instructions that are larger than individual channels (eg, 100 or more individual channels). Mobile phones, wireless phones, Bluetooth® devices, and other Wi-Fi devices have large reception conditions / distances.

図38-IはELRI材料を用いた無線周波数アンテナを設計するための例示的な操作3800を示
すフローチャートである。図38-Iに示される実施例によると、受信動作3810は、RF送受信
器の設計要件を受信する。設計要件は、IC実装基板上に実装されたRFアンテナと、IC実装
基板上に実装されたRF回路を含むことができる。また、様々な材料のコスト、利用可能な
材料の種類、位置制限/さまざまなコンポーネントの要件、製造方法、コンポーネントサ
イズ、Q因子、電力要件、およびその他の設計要件を含むことができる。例えば、一実施
例では、設計要件は、RFアンテナがRF回路に近接していることを含むことができる。
FIG. 38-I is a flowchart illustrating an exemplary operation 3800 for designing a radio frequency antenna using ELRI material. According to the embodiment shown in FIG. 38-I, receive operation 3810 receives RF transceiver design requirements. The design requirements can include an RF antenna mounted on the IC mounting board and an RF circuit mounted on the IC mounting board. It can also include various material costs, available material types, location restrictions / various component requirements, manufacturing methods, component sizes, Q factors, power requirements, and other design requirements. For example, in one embodiment, the design requirements can include the RF antenna being in close proximity to the RF circuit.

生成動作3820では、RF回路にRFアンテナを接続するためにIC実装基板上に複数の導電路
をルーティングすることによってデザインを生成する。導電路は、非常に低い抵抗(ELR
)材料からなる第1層と、第1層のELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を
有する非常に低い抵抗相互接続を含むことができる。生成操作3820では、非常に低い抵抗
相互接続と様々な設計要件の影響を考慮する。
In generate operation 3820, a design is generated by routing a plurality of conductive paths on the IC mounting substrate to connect the RF antenna to the RF circuit. Conductive path has very low resistance (ELR
And) a very low resistance interconnect having a first layer of material and a second layer of modifying material bonded to the ELR material of the first layer. Generation operation 3820 considers the effects of very low resistance interconnections and various design requirements.

検証動作3830では、設計要件が満たされていることを検証する。検証動作3830は、設計
が満たされていないと判定した場合、追加の設計反復を生成動作3820へ分岐することによ
り行われる。検証動作3830では、設計要件が満たされていると決定すると、製造動作3840
に分岐してその設計を製造に提出する。
Verification operation 3830 verifies that the design requirements are met. Verification operation 3830 is performed by branching additional design iterations to generation operation 3820 if it is determined that the design is not satisfied. If verification operation 3830 determines that the design requirements are met, manufacturing operation 3840
Branch off to submit the design to manufacturing.

BGAやPGAなどのIC実装基板上には、電源分配のためのバスがある。導電路は、一般に、
外部電源から各ICの電源パッドに抵抗を低減するために結合されている。従来の設計上の
抵抗は、依然として重要であり、IC性能を制限する。また、IC基板上に、複数の電圧領域
が、通常は、外部電源に接続している導電路中の様々なブロックの電圧供給ノードから抵
抗を分離するために作製される。また、抵抗は、分散型電圧"IRドロップ"を引き起こし、
同じ電圧を有する複数の電圧ドメインに分割する(他のブロックに影響を与える雑音を1
つのブロックに維持するため)ことを含む回路設計の緩和救済を反復トリガする。さらに
、抵抗が広がると、ノイズは減衰しないので、緩和するには、外部ソースに導電接続され
るまで配線を分離することである。
There are buses for power distribution on IC mounting boards such as BGA and PGA. The conductive path is generally
Coupled from an external power source to the power pad of each IC to reduce resistance. Conventional design resistance is still important and limits IC performance. Also, on the IC substrate, a plurality of voltage regions are typically created to isolate the resistance from the voltage supply nodes of various blocks in the conductive path connected to the external power source. Also, the resistance causes a distributed voltage "IR drop"
Divide into multiple voltage domains with the same voltage (1 noise that affects other blocks
Circuit design mitigation remedy including repetitive triggering). Furthermore, as resistance increases, noise does not attenuate, so to mitigate it is to isolate the wiring until it is conductively connected to an external source.

様々な実施例によれば、ELRIは、電力分配のために使用することができる。ELRIルーテ
ィングは、"仮想外部電源"ノードで基板上に複数の電圧ドメインおよび接地バスを作って
無視できる"IRドロップ"を作ることに加えて、消費電力(基板配線の抵抗を電流が通過す
ることで引き起こされる)を減少させる。ライン上の"IRドロップ"を排除すると、実装IC
上の電力および接地ノードに接続することを可能にし、基板上の仮想ノードに結合するこ
とができる。いくつかのケースでは、パッドの数を減少させることができる。
According to various embodiments, ELRI can be used for power distribution. ELRI routing creates multiple voltage domains and ground buses on the board at the “virtual external power” node, creating a negligible “IR drop”, plus power consumption (current passing through the resistance of the board wiring) Reduced). Mounting IC, eliminating "IR drop" on the line
Allows connection to the above power and ground nodes and can be coupled to virtual nodes on the board. In some cases, the number of pads can be reduced.

図39-Iは、基板上にELRIを用いた電源分布3900を示す例示のレイアウト図である。ELR
配電がライン上の様々なポイントでゼロに近づいて電圧の違いで複数の電圧ドメインとグ
ランド接続を提供し、各IC電源パッドは、各所定の電圧のための"仮想外部電源"に結合す
る。
FIG. 39-I is an exemplary layout diagram showing a power distribution 3900 using ELRI on a substrate. ELR
Distribution provides multiple voltage domains and ground connections with voltage differences approaching zero at various points on the line, and each IC power pad couples to a “virtual external power source” for each given voltage.

いくつかの実施例では、ELRI材料は、電圧源(複数の電圧ドメインを含む)と、レイア
ウト全体のバスのようにルーティングされるグランド接続のための導電路を実現するため
に使用することができる。分散電圧変化がゼロに近づくので、これらのパスは、仮想ノー
ドを形成する。さらに、すべての高周波ノイズスパイクは、瞬時に減衰またはデカップリ
ングされているすべてのデカップリングコンデンサンスに移動する。様々な実施例によれ
ば、導電路は、単一IC用BGAまたはPGA基板、SiPまたはMCM基板、薄膜受動コンポーネント
基板、基板上に1つまたはそれ以上のコンポーネントを含むシステムなどのIC実装基板ま
たはSiP基板上に配置することができろ。
In some embodiments, ELRI materials can be used to implement voltage sources (including multiple voltage domains) and conductive paths for ground connections that are routed like buses throughout the layout. . These paths form virtual nodes as the distributed voltage change approaches zero. In addition, all high frequency noise spikes move to all decoupling capacitances that are instantaneously attenuated or decoupled. According to various embodiments, the conductive path can be an IC mounting substrate such as a BGA or PGA substrate for a single IC, a SiP or MCM substrate, a thin film passive component substrate, a system that includes one or more components on the substrate, or Can be placed on a SiP substrate.

本発明のいくつかの実施例は、基板と、電力バス3920と、パッド3930に結合された1つ
または複数の仮想ノードICを含むパッケージ3910を提供する。基板は、BGA基板、PGA基板
、SiP基板、MCM基板、薄膜受動コンポーネント基板とすることができる。電力バス3920は
、基板上に実装された電力分配用のごくわずかなIRドロップをもたらす低抵抗を有する1
つまたは複数の導電路を含むことができる。1つまたは複数の導電路は、非常に低い抵抗
(ELR)材料からなる第1層と、ELR材料の第1層に結合した変更する材料からなる第2層と
、を含む。基板の周りをルーティングするグランド接続によって形成された1つまたはそ
れ以上の仮想ノードは、各グランド接続が第2のELR材料と、第2のELR材料に結合された
第2の変更する材料とを含むことを特徴とする。
Some embodiments of the present invention provide a package 3910 that includes a substrate, a power bus 3920, and one or more virtual node ICs coupled to a pad 3930. The substrate can be a BGA substrate, PGA substrate, SiP substrate, MCM substrate, thin film passive component substrate. The power bus 3920 has a low resistance that results in negligible IR drops for power distribution mounted on the board1
One or more conductive paths may be included. The one or more conductive paths include a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material coupled to the first layer of ELR material. One or more virtual nodes formed by ground connections that route around the substrate include a second ELR material, each ground connection coupled to a second ELR material, and a second modifying material. It is characterized by including.

いくつかの実施例では、1つ又は複数の導電路は、複数の電圧ドメインを形成するよう
に配置することができる。ICパッケージ3910はまた、複数の電圧ドメインおよびグランド
接続から生成された1つまたはそれ以上の仮想外部電源ノードを含むことができる。ICパ
ッケージは、非常に低い抵抗の相互接続(ELRI)3950と、ELRI内の1つまたは複数のELRI
を介して仮想外部電源ノードに接続された集積回路を含むことができる。集積回路は、い
くつかの実施例では、約0.25ボルト以下の動作電圧の低電圧回路を有する。いくつかの実
施例では、ICパッケージ3910は、複数の層を有し、3960で示す複数の層内に多層電力分布
を有することができる。いくつかの実施例では、ICパッケージ3910はまた、ワイヤボンド
3940と、ワイヤボンド内の1つまたはそれ以上のワイヤボンド3940を介して仮想外部電源
ノードに接続された、1つまたはそれ以上の集積回路を含むことができる。
In some embodiments, the one or more conductive paths can be arranged to form a plurality of voltage domains. The IC package 3910 can also include one or more virtual external power supply nodes generated from multiple voltage domains and ground connections. The IC package has a very low resistance interconnect (ELRI) 3950 and one or more ELRIs within the ELRI
An integrated circuit connected to the virtual external power supply node via The integrated circuit, in some embodiments, has a low voltage circuit with an operating voltage of about 0.25 volts or less. In some embodiments, the IC package 3910 can have multiple layers and have a multilayer power distribution within the multiple layers, indicated by 3960. In some embodiments, the IC package 3910 can also be a wire bond
3940 and one or more integrated circuits connected to the virtual external power supply node via one or more wirebonds 3940 in the wirebond.

本発明の様々な実施例は、電圧供給源を含む回路と、1つまたは複数の集積回路と電圧
供給源から1つまたは複数の集積回路に電力を供給する電源電圧供給分布を有するICパッ
ケージ3910とを含む。ICパッケージ3910は、基板と、電力バス3920と、1つまたはそれ以
上の仮想ノードとを含むことができる。様々な実施例によれば、基板は、BGA基板、PGA基
板、SiP基板、MCM基板、薄膜受動コンポーネント基板などである。電力バス3920は、基板
上に実装された電力分配のための低い抵抗を有する1つまたは複数の導電路を持つことが
でき、かつ仮想外部電源ノードを有する複数の電圧ドメインを形成してもよい。導電路の
低い抵抗は、ごくわずかなIRドロップをもたらす。いくつかの実施例では、ICパッケージ
3910は、複数の層3960を含み、複数の層3960内の多層動力分配を可能にする。
Various embodiments of the present invention include an IC package 3910 having a circuit including a voltage supply, and one or more integrated circuits and a power supply voltage supply distribution for supplying power to the one or more integrated circuits from the voltage supply. Including. The IC package 3910 can include a substrate, a power bus 3920, and one or more virtual nodes. According to various embodiments, the substrate is a BGA substrate, PGA substrate, SiP substrate, MCM substrate, thin film passive component substrate, and the like. The power bus 3920 may have one or more conductive paths with low resistance for power distribution mounted on the board and may form multiple voltage domains with virtual external power supply nodes. . The low resistance of the conductive path results in negligible IR drop. In some embodiments, an IC package
3910 includes a plurality of layers 3960 and enables multi-layer power distribution within the plurality of layers 3960.

1つまたは複数の導電路は、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、ELR材料の
第1層に結合する、変更する材料からなる第2層と、を含むことができる。1つまたはそれ
以上の仮想ノードは、基板の周囲にルーティングされたグランド接続により形成すること
ができる。各グランド接続部は、第2のELR材料と、第2のELR材料に結合された第2の変更
する材料を含むことができる。
The one or more conductive paths can include a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material that couples to the first layer of ELR material. One or more virtual nodes can be formed by ground connections routed around the substrate. Each ground connection can include a second ELR material and a second altering material coupled to the second ELR material.

いくつかの実施例では、回路は、ELRIを介して仮想外部電源ノードに1つまたはそれ以
上の集積回路を結合するELRIを含む。他の場合では、回路は、ワイヤボンド3940を介して
仮想外部電源ノードに1つまたはそれ以上の集積回路を連結するワイヤボンド3940を含む
ことができる。
In some embodiments, the circuit includes an ELRI that couples one or more integrated circuits to the virtual external power supply node via the ELRI. In other cases, the circuit may include a wire bond 3940 that couples one or more integrated circuits to the virtual external power supply node via wire bond 3940.

ICを使用する既存の製品の再設計のノイズと電力使用量をかなり削減するために、基板
上に電力分配するためのELRIを使用する新しい包装方法および材料を提供することは、当
業者によって理解される。ELRIの使用はまた、タイトで信頼できる制御下で電源マージン
がICパッドに供給されるため集積回路のアナログ回路設計を改善する。また、ELRIの使用
は従来技術では実現不可能だった新製品の創出を可能にするであろう。例えば、電圧マー
ジンがICパッドに配信することができないため現在の技術では一緒に動作しないデジタル
回路を持つICの上のアナログ回路は、本発明のパラダイム内で実現可能となる。もう一つ
の例は、低消費電力で実現可能になる新規な回路や回路アーキテクチャを備えている。他
のケースでは、ICは、ICへの接続をもつ実装基板上にRFアンテナのためのELRIを利用する
ことにより、周囲の環境から奪われた電力を使用することができる。他の例としては、非
常に低い電圧降下パッケージを必要とする、非常に低い電圧回路(0.25Vの動作範囲以内
で)を含む。また別の例としては、ハードウェアおよび/またはソフトウェアで実現され
るセンサおよび/または論理エレメントによって制御可能なMEMSスイッチを有する再構成
可能なICを含む。
One skilled in the art understands to provide new packaging methods and materials that use ELRI to distribute power on the board to significantly reduce the redesign noise and power usage of existing products that use ICs Is done. The use of ELRI also improves integrated circuit analog circuit design because power margin is provided to the IC pad under tight and reliable control. The use of ELRI will also enable the creation of new products that were not feasible with the prior art. For example, an analog circuit on an IC with a digital circuit that does not work together in current technology because the voltage margin cannot be delivered to the IC pad can be implemented within the paradigm of the present invention. Another example includes a novel circuit and circuit architecture that can be realized with low power consumption. In other cases, ICs can use power deprived from the surrounding environment by utilizing ELRI for RF antennas on a mounting board with connections to the IC. Other examples include very low voltage circuits (within a 0.25V operating range) that require a very low voltage drop package. Another example includes a reconfigurable IC having MEMS switches that can be controlled by sensors and / or logic elements implemented in hardware and / or software.

電圧供給のための導電路を提供することに加えて、ELRI材料は、IC実装基板(又はSiP
の基板)上の信号をルーティングするために使用することができる。ELRIの使用は、ゼロ
に近い抵抗の信号経路を提供することにより、相互接続の品質(従来技術を超える)を向
上させることができる。いくつかの実施例では、導電路が、ICパッド基板上のアイコン、
またはパッケージ内の他のコンポーネントに接続するために、直交方向の層のペアにルー
ティングすることができる。多くの場合、信号のルーティングのためのELRI材料の使用は
、従来技術の抵抗によって起こされるタイミングの問題のために要求される緩和設計の救
済を繰り返し除去することにより設計時間を短縮するであろう。ELRI材料の使用はまた、
基板上にICや他のコンポーネントのためのマージンを可能にし、そうでなければ従来技術
を使用する設計要件を満たすことができかるもしれない。
In addition to providing a conductive path for voltage supply, ELRI materials can be used for IC mounting boards (or SiP
Can be used to route signals on the board). The use of ELRI can improve interconnect quality (over the prior art) by providing a near zero resistance signal path. In some embodiments, the conductive path is an icon on the IC pad substrate,
Or it can be routed to a pair of orthogonal layers to connect to other components in the package. In many cases, the use of ELRI materials for signal routing will reduce design time by repeatedly eliminating the mitigation design relief required for timing issues caused by prior art resistors. . The use of ELRI material is also
It may allow margin for ICs and other components on the board, otherwise it may be able to meet design requirements using prior art.

本発明の様々な実施例では、構成エレメント(例えば、基板ピン、低電圧用ICなど)と
必要な導電路のセットを有する基板を備えたICパッケージが含まれる。様々な実施例によ
れば、基板は、BGA基板、PGA基板、基板のSiP、MCM基板、薄膜受動エレメント基板、また
はその他とすることができる。ICパッケージは、1つまたは複数の導電路は、それぞれす
べての連続的な導電路を接続するために設計された特定の接続ビアを有する絶縁体によっ
て分離された直交方向の層の対又は対にルーティングできるようにする複数の層を有して
いてもよい。
Various embodiments of the present invention include an IC package with a substrate having a set of components (eg, substrate pins, low voltage IC, etc.) and the necessary conductive paths. According to various embodiments, the substrate can be a BGA substrate, a PGA substrate, a substrate SiP, an MCM substrate, a thin film passive element substrate, or the like. An IC package consists of a pair or pair of orthogonal layers separated by an insulator with a specific connection via, each one or more conductive paths designed to connect all the continuous conductive paths You may have multiple layers that allow routing.

1つまたは複数の導電路は、コンポーネント間に相互接続を提供し、基板上の信号をル
ーティングするために相互接続する非常に低い抵抗を含むことができる(すなわち、ゼロ
に近い抵抗)。いくつかの実施態様によれば、非常に低い抵抗相互接続は、非常に低い抵
抗(ELR)材料の第1層と、ELR材料の第1層に結合する、変更する材料からなる第2層と
を含む。
The one or more conductive paths can include very low resistance to provide interconnection between components and interconnect to route signals on the substrate (ie, resistance near zero). According to some embodiments, the very low resistance interconnect includes a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material that is bonded to the first layer of ELR material. including.

いくつかの実施例は、電圧源と、1つまたはそれ以上の集積回路(例えば、低減された
電力出力ドライバを有する)と、ICパッケージを有する回路を含む。ICパッケージは、電
圧源と1つまたはそれ以上の集積回路間の信号を転送する信号ルーティング経路によって
相互接続されたコンポーネント(例えば、ICパッド、基板ピンなど)を持つことができる
。ICパッケージは、基板と信号バスを含むことができる。信号バスは、基板上に信号ルー
ティングするための1つまたはそれ以上の導電路を有することができる。いくつかの実施
例では、1つまたは複数の導電路は、非常に低い抵抗材料(ELR材料)からなる第1層と、
ELR材料の第1層に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する非常に低い抵抗(例
えば、ゼロに近い)相互接続を含む。いくつかの実施例では、基板は、ELR材料からなるR
Fアンテナの第1層と、RFアンテナからなる第1の層のELR材料に結合した、変更する材料
からなるRFアンテナの第2のと、を含むRFアンテナを含むことができる。
Some examples include a voltage source, one or more integrated circuits (eg, having reduced power output drivers), and a circuit having an IC package. An IC package can have components (eg, IC pads, substrate pins, etc.) interconnected by signal routing paths that transfer signals between a voltage source and one or more integrated circuits. The IC package can include a substrate and a signal bus. The signal bus can have one or more conductive paths for signal routing on the substrate. In some embodiments, the one or more conductive paths include a first layer of very low resistance material (ELR material);
A very low resistance (eg, close to zero) interconnect having a second layer of modifying material coupled to a first layer of ELR material. In some embodiments, the substrate is R made of ELR material.
An RF antenna can be included that includes a first layer of F antenna and a second RF antenna made of a material to be modified, coupled to an ELR material of the first layer made of an RF antenna.

当業者によって理解されるように、信号をルーティングしライン間のノイズを低減する
ために基板上に複数の層を含む従来の相互接続は、分散電圧"IRドロップ"をもたらし、回
路設計の緩和救済を反復トリガする。抵抗が広がると、ノイズは減衰しないので、緩和す
るには、外部ソースに導電接続されるまで配線を分離することである。ELRIルーティング
の様々な実施例は、ICの信号出力ドライバの無駄な電力を低減し、無視できる程度まで信
号の電圧"IRドロップ"を低減することに加えて、基板配線の抵抗を通って電流を流すこと
よって引き起こされる電力消費を低減する。
As understood by those skilled in the art, traditional interconnects that include multiple layers on the board to route signals and reduce noise between lines result in distributed voltage "IR drop", mitigating circuit design relief Trigger repeatedly. As the resistance spreads, the noise is not attenuated. To mitigate it, the wiring must be separated until it is conductively connected to an external source. Various embodiments of ELRI routing reduce the wasted power of the IC's signal output driver and reduce the signal voltage “IR drop” to a negligible level, in addition to passing current through the resistance of the board wiring. Reduce power consumption caused by flowing.

様々な実施例は、IC実装基板上の信号をルーティングするためにELRIを利用する。ルー
ティング信号のためにELRIを使用すると、ICを使用する既存製品の再設計上のノイズや消
費電力をかなり低減する新しいパッケージ方法および材料をもたらす。さらに、信号をル
ーティングするためにELRIを使用すると、タイトで信頼できる制御の下で信号マージンが
ICパッドに配信されるためIC上のアナログ回路設計を改善する。また、信号のルーティン
グにELRIを使用すると、従来技術では実現不可能だった新製品の創出を可能にするであろ
う。例としては、電圧マージンICパッドに配信できないため従来技術では一緒に動作しな
いデジタル回路を有するIC上のアナログ回路を含むが、これに限定されるものではない。
新規な回路および回路アーキテクチャは、低電流、低消費電力、そしてタイトなマージン
で実現可能になる。ICは、ICへの相互接続を持つ実装基板上にRFアンテナのためのELRIを
利用することにより、周囲環境から奪われた電力を使用することができる。他の例として
は、非常に低い電圧降下パッケージを必要とする、非常に低い電圧回路(0.25Vの動作範
囲以内で)を含む。
Various embodiments utilize ELRI to route signals on an IC mounting board. Using ELRI for routing signals results in new packaging methods and materials that significantly reduce the redesign noise and power consumption of existing products that use ICs. In addition, using ELRI to route signals results in signal margins under tight and reliable control.
Improve analog circuit design on IC for delivery to IC pad. The use of ELRI for signal routing will also enable the creation of new products that were not possible with the prior art. Examples include, but are not limited to, analog circuits on ICs having digital circuits that cannot be delivered together in the prior art because they cannot be distributed to voltage margin IC pads.
New circuits and circuit architectures can be realized with low current, low power consumption, and tight margins. ICs can use power deprived from the surrounding environment by using ELRI for RF antennas on a mounting board that has interconnections to the IC. Other examples include very low voltage circuits (within a 0.25V operating range) that require a very low voltage drop package.

図40-Iは、RFアンテナ、電力分配システム、及び/又は、基板上のERLIを用いる信号バ
スを製造するための例示の操作を示すフローチャート4000である。ELRIは、材料の種類、
ELRIの用途、ELRIを用いるコンポーネントのサイズ、ELRIを用いる装置や機械の動作要件
などに基づいて製造することができる。
FIG. 40-I is a flowchart 4000 illustrating example operations for manufacturing a signal bus using an RF antenna, a power distribution system, and / or ERLI on a board. ELRI is the type of material,
It can be manufactured based on the use of ELRI, the size of components using ELRI, and the operating requirements of devices and machines using ELRI.

図40-Iに示す実施例では、第1の堆積操作4110では、基板上に非常に低い抵抗(ELR)
材料の第1層を堆積する。様々な実施例によれば、第1層は、YBCOまたはBSCCOなどの適切
な材料を含むことができる。ELR相互接続を生成するために、ELR材料の第1層上に変更す
る材料からなる第2層が第2の堆積操作4020の間に堆積される。第2層は、クロム、銅、ビ
スマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、ベリリウム、ガリウム、銀、セレン
などの適切な材料を含むことができる。ELRIの第1層またはベース層として用いられる材
料、および/または、ELRIの変更する層として用いられる材料は、様々な考慮事項、所望
の動作特性および/または製造特性に基づいて選択することができる。その例は、コスト
、性能目標、利用可能な装置、利用可能な材料、および/または、他の考慮事項および特
性を含む。処理操作4030では、RFアンテナ、配電システム、および/または基板上の信号
をルーティングできる1つまたはそれ以上の導電路を有する信号バスを形成するために、E
LR相互接続を処理する。
In the embodiment shown in FIG. 40-I, the first deposition operation 4110 has a very low resistance (ELR) on the substrate.
Deposit a first layer of material. According to various embodiments, the first layer can include a suitable material such as YBCO or BSCCO. A second layer of modifying material is deposited during the second deposition operation 4020 on the first layer of ELR material to create the ELR interconnect. The second layer can include any suitable material such as chromium, copper, bismuth, cobalt, vanadium, titanium, rhodium, beryllium, gallium, silver, selenium. The material used as the first or base layer of ELRI and / or the material used as the ELRI modifying layer can be selected based on various considerations, desired operating characteristics and / or manufacturing characteristics . Examples include cost, performance goals, available equipment, available materials, and / or other considerations and characteristics. In processing operation 4030, E to form a signal bus having one or more conductive paths that can route signals on the RF antenna, power distribution system, and / or substrate.
Handles LR interconnects.

いくつかの例では、変更されたELR材料から形成された導電路は、集積回路のパッケー
ジングに使用することができる。たとえば、図41A-lは、変更されたELR材料から形成され
たパッケージ内接続による集積回路パッケージを示すブロック図である。集積回路パッケ
ージ4402は、チップ4404、4406と電気的にチップ4406、4404とカップリングしている変更
するELR材料の導電路4408を含む。従来の導電性材料、例えば、銅、アルミニウムは、通
常は、集積回路パッケージ中のチップ間接続に使用される。しかし、変更されたELR材料
で形成された導電路を使用することによって、チップ間の通信がより速く、より効率的に
なる。
In some examples, conductive paths formed from modified ELR materials can be used for integrated circuit packaging. For example, FIGS. 41A-l are block diagrams illustrating integrated circuit packages with in-package connections formed from modified ELR materials. Integrated circuit package 4402 includes conductive paths 4408 of a modified ELR material that are electrically coupled to chips 4404, 4406 and chips 4406, 4404. Conventional conductive materials such as copper and aluminum are typically used for chip-to-chip connections in integrated circuit packages. However, by using conductive paths formed from modified ELR materials, communication between chips is faster and more efficient.

集積回路のパッケージングに用いられる変更されたELR材料の別の例は、図41B-Iに示さ
れる。図41B-Iの集積回路パッケージ4452は、チップ4454、外側のコンポーネントにチッ
プを接続するピン4456、およびチップ4454とピン445を電気的に結合するための変更され
たELRナノワイヤ4458を含む。いくつかの例では、ピン4456はまた、変更されたELR材料か
ら形成することができる。導電路用に変更ELR材料を使用することから実現される上記説
明された利点は、パッケージされた集積回路がコンポーネントであるシステムに信号をよ
り迅速かつ効率的に送信するために使用することができることである。
Another example of a modified ELR material used in integrated circuit packaging is shown in FIGS. 41B-I. The integrated circuit package 4452 of FIGS. 41B-I includes a chip 4454, pins 4456 that connect the chip to outer components, and modified ELR nanowires 4458 for electrically coupling the chip 4454 and the pin 445. In some examples, the pin 4456 can also be formed from a modified ELR material. The above described benefits realized from using modified ELR materials for conductive paths can be used to more quickly and efficiently send signals to systems where packaged integrated circuits are components It is.

、本明細書に記載のシステム、装置、および/またはアプリケーションに加えて、当業
者は、導電路を含む他のシステム、装置、材料の用途が本明細書に記載のELRIsを利用し
てもよいことを理解するであろう。
In addition to the systems, devices, and / or applications described herein, one of ordinary skill in the art may utilize ELRIs described herein for other system, device, and material applications that include conductive paths. You will understand that.

図面において、種々の図示のエレメントまたはコンポーネントの大きさ、および横方向
の大きさ、様々な層の厚さは、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、これらの様々なエ
レメントは、見やすくするために、適宜拡大または縮小されている。また、本発明の詳細
な記載が不要な場合には、正確な幾何学的形状やコンポーネントの位置、コンポーネント
間の正確な接続などのコンポーネントの詳細は、図では抽象化され、詳細は除外されてい
る。このような詳細が本発明の理解に不要な場合には、図示される代表的な幾何学的形状
、配線、及び示す構成は、一般的な設計及び動作原理の例示を意図する。
In the drawings, the size of various illustrated elements or components, as well as the lateral size and thickness of the various layers, are not necessarily drawn to scale, and these various elements are for ease of viewing. In addition, it is enlarged or reduced as appropriate. Also, if a detailed description of the present invention is not required, component details such as the exact geometry, the location of the components, and the exact connections between components are abstracted in the figure and excluded in detail. Yes. Where such details are not necessary for an understanding of the present invention, the representative geometric shapes, wiring, and configurations shown are intended to be exemplary of general design and operating principles.

ある実施例では、変更されたELR材料を含む集積回路、コンポーネント、および/または
デバイスは、以下のように説明することができる。
In one example, an integrated circuit, component, and / or device that includes a modified ELR material can be described as follows.

集積回路であって、入力/出力パッドと、静電放電保護回路と、前記静電放電保護回路
に前記入力/出力パッドを連結する導電路と、前記静電放電保護回路と結合している接地
ネットワークと、を有し、前記導電路と前記接地ネットワークは、ELR材料からなる第1
層と、前記ELR材料からなる第1層に結合した、変更する材料からなる第2層とを有する変
更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成されていることを特徴とする集積回路。
An integrated circuit comprising: an input / output pad; an electrostatic discharge protection circuit; a conductive path connecting the input / output pad to the electrostatic discharge protection circuit; and a ground coupled to the electrostatic discharge protection circuit And the conductive path and the grounding network are first made of ELR material.
An integrated circuit formed of a modified very low resistance (ELR) material having a layer and a second layer of a modifying material bonded to a first layer of the ELR material.

集積回路であって、誘電体基板と、集積回路の前記誘電体基板上に配置された導電路と
、を有し、前記導電路は、ELR材料からなる第1層と、前記ELR材料からなる第1層に結合し
た変更する材料からなる第2層とを有する、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から
形成され、前記導電路の少なくとも一部は、レーザで改質された部分であり、前記レーザ
で改質された部分が前記導電路の残りの部分よりも高い抵抗を有することを特徴とする集
積回路。
An integrated circuit comprising: a dielectric substrate; and a conductive path disposed on the dielectric substrate of the integrated circuit, wherein the conductive path is formed of a first layer made of an ELR material and the ELR material. Formed of a modified very low resistance (ELR) material having a second layer of modifying material coupled to the first layer, wherein at least a portion of the conductive path is a laser modified portion An integrated circuit, wherein the portion modified by the laser has a higher resistance than the rest of the conductive path.

集積回路であって、誘電体基板と、集積回路の前記誘電体基板上に配置された導電路と
を有し、前記導電路は、ELR材料からなる第1層と、前記ELR材料からなる第1層に結合した
変更する材料からなる第2層とを有する、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形
成され、前記導電路の複数の部分は、少なくとも1つのレーザで改質された部分を含み、
前記少なくとも1つのレーザで改質された部分は、前記導電路の残りの部分よりも高い抵
抗を有することを特徴とする集積回路。
An integrated circuit comprising: a dielectric substrate; and a conductive path disposed on the dielectric substrate of the integrated circuit, wherein the conductive path is a first layer made of an ELR material and a first layer made of the ELR material. Formed of a modified very low resistance (ELR) material having a second layer of modifying material bonded to one layer, wherein portions of the conductive path were modified with at least one laser Including parts,
The integrated circuit characterized in that the at least one laser modified portion has a higher resistance than the rest of the conductive path.

集積回路であって、前記集積回路は、前記集積回路の誘電体層上に配置された導電路を
有し、前記導電路は、ELR材料からなる第1層と、前記ELR材料からなる第1層に結合した変
更する材料からなる第2層とを有する、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成
され、前記集積回路は、さらに、前記導電路の一部に影響を及ぼす磁場を生成するための
磁場源を有し、前記導電路の前記影響を受けた部分の前記変更されたELR材料は、変更を
受けなかった部分よりも抵抗が高いことを特徴とする集積回路。
An integrated circuit, wherein the integrated circuit has a conductive path disposed on a dielectric layer of the integrated circuit, and the conductive path includes a first layer made of an ELR material and a first layer made of the ELR material. Formed of a modified very low resistance (ELR) material having a second layer of modifying material coupled to the layer, the integrated circuit further comprising a magnetic field that affects a portion of the conductive path. An integrated circuit comprising a magnetic field source for generating, wherein the modified ELR material of the affected portion of the conductive path has a higher resistance than the unaffected portion.

集積回路であって、前記集積回路は、前記集積回路の誘電体層上に配置された導電路を
有し、前記導電路は、ELR材料からなる第1層と、前記ELR材料からなる第1層に結合した変
更する材料からなる第2層とを有する、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成
され、前記集積回路は、さらに、前記導電路の一部に影響を及ぼす磁場を生成するための
磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを有し、前記導電路の前記影響を受けた部分の
前記変更されたELR材料は、変更を受けなかった部分よりも抵抗が高いことを特徴とする
集積回路。
An integrated circuit, wherein the integrated circuit has a conductive path disposed on a dielectric layer of the integrated circuit, and the conductive path includes a first layer made of an ELR material and a first layer made of the ELR material. Formed of a modified very low resistance (ELR) material having a second layer of modifying material coupled to the layer, the integrated circuit further comprising a magnetic field that affects a portion of the conductive path. A magnetic random access memory (MRAM) cell for generating, wherein the modified ELR material of the affected portion of the conductive path is higher in resistance than the unaffected portion. Integrated circuit.

集積回路であって、誘電体基板と、集積回路の前記誘電体基板上の導電路とを有し、前
記導電路は、ELR材料からなる第1層と、前記ELR材料からなる第1層に結合した変更する材
料からなる第2層とを有する、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成され、臨
界電流が前記導電路の残りの前記臨界電流よりも小さいような電流制限エレメントを定義
するために、前記導電路の少なくとも一部が前記導電路の残りの部分と異なる寸法を有す
ることを特徴とする集積回路。
An integrated circuit, comprising: a dielectric substrate; and a conductive path on the dielectric substrate of the integrated circuit, wherein the conductive path includes a first layer made of an ELR material and a first layer made of the ELR material. A current limiting element formed from a modified very low resistance (ELR) material having a second layer of coupled modifying material, the critical current being less than the remaining critical current of the conductive path For definition purposes, an integrated circuit wherein at least a portion of the conductive path has a different dimension than the rest of the conductive path.

集積回路(IC)であって、前記集積回路(IC)は、複数の導電路を有し、前記複数の導
電路のうちの少なくとも一つは、非常に低い抵抗材料(ELR)からなる第1層と、前記第1
層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層とを有する、非常に低い抵抗相互
接続からなり、前記集積回路(IC)は、さらに、微小電気機械システム(MEMS)と、1つ
またはそれ以上の前記導電路を介して前記MEMSに接続された回路のセットを有することを
特徴とする集積回路。
An integrated circuit (IC), wherein the integrated circuit (IC) has a plurality of conductive paths, and at least one of the plurality of conductive paths is a first made of a very low resistance material (ELR). Layer and said first
The integrated circuit (IC) further comprises a micro-electromechanical system (MEMS) and one of the two layers of a modifying material coupled to the ELR material of the layer. An integrated circuit comprising a set of circuits connected to the MEMS through the conductive path.

集積回路(IC)であって、前記集積回路(IC)は、1つまたはそれ以上の導電路を有し
、前記1つまたはそれ以上の導電路は、非常に低い抵抗材料(ELR)からなる第1層と、前
記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層とを有する、非常に低い抵
抗相互接続からなり、前記集積回路(IC)は、さらに、1つまたはそれ以上の微小電気機
械システム(MEMS)のネットワークと、前記1つまたはそれ以上の導電路を介して前記MEM
Sの前記ネットワークに接続された回路のセットを有することを特徴とする集積回路。
An integrated circuit (IC), the integrated circuit (IC) having one or more conductive paths, the one or more conductive paths being made of a very low resistance material (ELR) Consisting of a very low resistance interconnect having a first layer and a second layer of modifying material bonded to the ELR material of the first layer, the integrated circuit (IC) further comprising one or A further network of microelectromechanical systems (MEMS) and the MEM via the one or more conductive paths
An integrated circuit comprising a set of circuits connected to the network of S.

集積回路(IC)であって、前記集積回路(IC)は、1つまたはそれ以上の導電路を有し
、前記1つまたはそれ以上の導電路は、非常に低い抵抗材料(ELR)からなる第1層と、前
記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層とを有する、非常に低い抵
抗相互接続からなり、前記集積回路(IC)は、さらに、微小電気機械システム(MEMS)と
、前記1つまたはそれ以上の導電路を介して前記MEMSに接続された受動コンポーネントを
有することを特徴とする集積回路。
An integrated circuit (IC), the integrated circuit (IC) having one or more conductive paths, the one or more conductive paths being made of a very low resistance material (ELR) The integrated circuit (IC) further comprises a microelectromechanical circuit comprising a very low resistance interconnect having a first layer and a second layer of modifying material bonded to the ELR material of the first layer. An integrated circuit comprising a system (MEMS) and a passive component connected to the MEMS via the one or more conductive paths.

パッケージを含む集積回路(IC)であって、前記集積回路(IC)は、1つまたはそれ以
上の導電路を有するIC実装基板を有し、前記1つまたはそれ以上の導電路は、非常に低い
抵抗材料(ELR)からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料か
らなる第2層とを有する、非常に低い抵抗相互接続からなり、前記集積回路(IC)は、さ
らに、微小電気機械システム(MEMS)と、前記1つまたはそれ以上の導電路を介して前記M
EMSに接続されたコンポーネントのネットワークを有することを特徴とする集積回路。
An integrated circuit (IC) including a package, the integrated circuit (IC) having an IC mounting substrate having one or more conductive paths, wherein the one or more conductive paths are very The integrated circuit (IC) comprising a very low resistance interconnect having a first layer of low resistance material (ELR) and a second layer of modifying material coupled to the ELR material of the first layer. ) Further includes a microelectromechanical system (MEMS) and the M via the one or more conductive paths.
An integrated circuit comprising a network of components connected to an EMS.

微小電気機械システム(MEMS)であって、1つまたはそれ以上のコンポーネントを含み
、各コンポーネントは、非常に低い抵抗材料(ELR)からなる第1層と、前記第1層の前記
ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層とを有する、ことを特徴とする微小電気機
械システム(MEMS)。
A microelectromechanical system (MEMS) comprising one or more components, each component comprising a first layer of very low resistance material (ELR) and the first layer of the first layer
A microelectromechanical system (MEMS), characterized in that it has a second layer of modifying material bonded to ELR material.

微小電気機械システム(MEMS)であって、前記MEMSの外部からの入力信号を受信するた
めの入力ポートと、前記入力信号を受信し、応答を発生するように構成されたコンポーネ
ントと、前記入力信号が前記コンポーネントに転送されるように、前記入力ポートに前記
コンポーネントを接続する1つまたはそれ以上の導電路と、を有し、前記1つまたはそれ以
上の導電路は、非常に低い抵抗材料(ELR)からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料
に結合した変更する材料からなる第2層とを有する、ことを特徴とする小電気機械システ
ム(MEMS)。
A microelectromechanical system (MEMS), an input port for receiving an input signal from outside the MEMS, a component configured to receive the input signal and generate a response, and the input signal One or more conductive paths connecting the component to the input port so that the one or more conductive paths are very low resistance material ( A small electromechanical system (MEMS) comprising: a first layer made of ELR) and a second layer made of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer.

微小電気機械システム(MEMS)であって、出力ポートと、信号を発生するように構成さ
れたコンポーネントと、前記発生された前記信号が前記出力ポートに転送されるように、
前記出力ポートに前記コンポーネントを接続する1つまたはそれ以上の導電路と、を有し
、前記1つまたはそれ以上の導電路は、非常に低い抵抗材料(ELR)からなる第1層と、前
記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層とを有する、ことを特徴と
する小電気機械システム(MEMS)。
A microelectromechanical system (MEMS), wherein an output port, a component configured to generate a signal, and the generated signal are transferred to the output port;
One or more conductive paths connecting the components to the output port, the one or more conductive paths comprising a first layer of very low resistance material (ELR); A microelectromechanical system (MEMS) comprising a second layer of a modifying material bonded to the ELR material of a first layer.

集積回路(IC)であって、IC実装基板と、前記IC実装基板上のRFコンポーネントと、を
含み、前記無線周波数(RF)コンポーネントは、非常に低い抵抗材料(ELR)からなる第1
層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層とを有する、変更
された非常に低い抵抗相互接続(ELRI)を含む1つまたは複数の導電路を介して相互接続
されたサブ回路を含むことを特徴とする集積回路。
An integrated circuit (IC) comprising an IC mounting substrate and an RF component on the IC mounting substrate, wherein the radio frequency (RF) component is a first made of a very low resistance material (ELR)
Through one or more conductive paths including a modified very low resistance interconnect (ELRI) having a layer and a second layer of modifying material coupled to the ELR material of the first layer An integrated circuit comprising interconnected sub-circuits.

集積回路(IC)であって、1つまたはそれ以上の導電路を有する無線周波数(RF)アン
テナを有し、前記1つまたはそれ以上の導電路は、非常に低い抵抗材料(ELR)からなる第
1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層とを有する、こ
とを特徴とする集積回路(IC)。
An integrated circuit (IC) having a radio frequency (RF) antenna having one or more conductive paths, the one or more conductive paths being made of a very low resistance material (ELR) First
An integrated circuit (IC) comprising: one layer; and a second layer of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer.

1つのシリコンから作られたモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)であって、非常
に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材
料からなる第2層と、を有する非常に低い抵抗の相互接続(ELRIs)と、1つまたはそれ以
上の受動エレメントを含む無線周波数(RF)と、前記ELRIsによってRFフィルタに接続さ
れたRFアンプと、前記ELRIsによって前記RFアンプに接続されたRFアンテナと、を有する
ことを特徴とするモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)。
A monolithic microwave integrated circuit (MMIC) made from a single silicon, comprising a first layer of very low resistance (ELR) material and a modifying material coupled to the ELR material of the first layer A very low resistance interconnect (ELRIs) having a second layer, a radio frequency (RF) including one or more passive elements, an RF amplifier connected to an RF filter by the ELRIs, and A monolithic microwave integrated circuit (MMIC) comprising: an RF antenna connected to the RF amplifier by ELRIs.

無線デバイスであって、無線周波数(RF)電源に結合された、送受信器と受信回路を有
するモノリシック・マイクロ波集積回路(MMIC)を含み、前記RF送受信機と受信回路は、
非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更す
る材料からなる第2層と、を有する非常に低い抵抗の相互接続(ELRIs)と、1つまたはそ
れ以上の受動エレメントを含む無線周波数(RF)フィルタと、前記ELRIsによって前記RF
アンプに接続されたRFアンテナと、を含むことを特徴とするモノリシック・マイクロ波集
積回路(MMIC)。
A wireless device comprising a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) having a transceiver and a receiver circuit coupled to a radio frequency (RF) power source, the RF transceiver and receiver circuit comprising:
Very low resistance interconnects (ELRIs) having a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material coupled to the ELR material of the first layer; A radio frequency (RF) filter including one or more passive elements and the RF by the ELRIs
A monolithic microwave integrated circuit (MMIC), characterized by comprising an RF antenna connected to an amplifier.

集積回路(IC)であって、前記集積回路(IC)は、非常に低い抵抗(ELR)材料からな
る第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する
非常に低い抵抗の相互接続(ELRI)からなる1つまたはそれ以上の導電路を有するIC基板
と、IC基板上に実装された回路のセットと、前記1つまたはそれ以上の導電路を介して前
記回路のセットに接続された第1のプログラム可能なブロックと、を有し、前記第1のプ
ログラム可能なブロックは、前記基板上に実装されたディジタル信号プロセッサ(DSP)
と、前記DSPに結合された無線周波数(RF)送信機と、前記IC基板上に実装された埋め込
まれたコアと、を有し、前記埋め込まれたコアは、1つまたはそれ以上の機能を実行する
ためにプログラム可能でありかつ前記DSPに結合され、前記集積回路(IC)は、さらに、
前記ELRIから作られたコンポーネントを含むプログラマブルELRIブロックのセットを有す
ることを特徴とする集積回路(IC)。
An integrated circuit (IC), wherein the integrated circuit (IC) comprises a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material coupled to the ELR material of the first layer. An IC substrate having one or more conductive paths consisting of a very low resistance interconnect (ELRI) having a layer, a set of circuits mounted on the IC substrate, and the one or more A first programmable block connected to the set of circuits via a conductive path, wherein the first programmable block is a digital signal processor (DSP) mounted on the substrate
And a radio frequency (RF) transmitter coupled to the DSP, and an embedded core mounted on the IC substrate, the embedded core having one or more functions. Programmable to execute and coupled to the DSP, the integrated circuit (IC) further comprises
An integrated circuit (IC) comprising a set of programmable ELRI blocks including components made from said ELRI.

集積回路であって、基板と、前記基板上に配置された複数の導電路と、を備え、前記複
数の導通路のうちの少なくとも一つは、ELR材料と、前記ELR材料に結合された変更する材
料とを有する、変更された非常に低い抵抗(ELR)で形成されていることを特徴とする集
積回路。
An integrated circuit comprising a substrate and a plurality of conductive paths disposed on the substrate, wherein at least one of the plurality of conductive paths is an ELR material and a modification coupled to the ELR material An integrated circuit, characterized in that it is formed with a modified very low resistance (ELR).

集積回路であって、第1コンポーネントと、第2コンポーネントと、前記第2コンポー
ネントに前記第1コンポーネントを電気的に結合させる特定の導電路を含む複数の導電路
と、を有し、前記特定の導電路は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料
に結合し、変更する材料からなる第2層と、を有するから非常に低い抵抗(ELR)膜で形成
されていることを特徴とする集積回路。
An integrated circuit comprising: a first component; a second component; and a plurality of conductive paths including a specific conductive path that electrically couples the first component to the second component; The conductive path has a first layer made of ELR material and a second layer made of a material to be bonded to and changed from the first layer of ELR material, so that the conductive path is formed of a very low resistance (ELR) film. An integrated circuit characterized by comprising:

集積回路用の配電ネットワークであって、前記集積回路の少なくとも1つのコンポーネ
ントに電源を電気的に結合するための導電路を有し、前記電源は、前記集積回路の外部ま
たは内部に配置され、前記導電路は、前記集積回路の基板上に配置され、前記導電路は、
ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2
層と、を有する、変更された非常に低い抵抗(ELR)膜で形成されていることを特徴とす
る集積回路。
A power distribution network for an integrated circuit, comprising a conductive path for electrically coupling a power source to at least one component of the integrated circuit, the power source being disposed outside or within the integrated circuit, Conductive paths are disposed on the substrate of the integrated circuit, and the conductive paths are
A first layer of ELR material and a second layer of modifying material bonded to the ELR material of the first layer.
An integrated circuit formed of a modified very low resistance (ELR) film.

集積回路のクロック分配ネットワーク。   Integrated circuit clock distribution network.

集積回路用の信号分配ネットワークであって、前記集積回路の基板上に配置された複数
の導電路を有し、前記複数の導電路のうちの少なくとも1つは、ELR材料からなる第1層
と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する、変更
された非常に低い抵抗(ELR)膜で形成されていることを特徴とする集積回路用の信号分
配ネットワーク。
A signal distribution network for an integrated circuit, comprising a plurality of conductive paths disposed on a substrate of the integrated circuit, wherein at least one of the plurality of conductive paths includes a first layer made of ELR material; And a second layer made of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer, and formed of a modified very low resistance (ELR) film. Signal distribution network.

集積回路であって、アナログ回路と、導電路によって前記アナログ回路と電気的に結合
された補償回路と、を有し、前記導電路は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記
ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する、変更された非常に低い抵抗
(ELR)膜で形成されていることを特徴とする集積回路。
An integrated circuit comprising an analog circuit and a compensation circuit electrically coupled to the analog circuit by a conductive path, wherein the conductive path is formed of a first layer made of ELR material, and the first layer Above
An integrated circuit formed of a modified very low resistance (ELR) film having a second layer of modified material bonded to the ELR material.

集積回路であって、複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルのメモリセルに電気的
に結合されたセンスアンプと、を有し、前記複数のメモリセルは、複数の導電路を介して
前記センスアンプに結合され、前記複数の導通路のうちの少なくとも1つは、ELR材料か
らなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を
有する、変更された非常に低い抵抗(ELR)膜で形成されていることを特徴とする集積回
路。
An integrated circuit, comprising: a plurality of memory cells; and a sense amplifier electrically coupled to the memory cells of the plurality of memory cells, wherein the plurality of memory cells pass through a plurality of conductive paths. And at least one of the plurality of conductive paths coupled to a sense amplifier includes: a first layer made of ELR material; and a second layer made of a changing material coupled to the ELR material of the first layer. An integrated circuit comprising a modified very low resistance (ELR) film.

データフロープロセッサであって、機能セルと、前記機能セルに電気的に結合したバス
と、前記機能セルに電気的に結合した命令ラインと、を有し、前記バスと前記命令ライン
は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からな
る第2層と、を有する、変更された非常に低い抵抗(ELR)膜で形成されていることを特徴
とするデータフロープロセッサ。
A data flow processor, comprising: a functional cell; a bus electrically coupled to the functional cell; and an instruction line electrically coupled to the functional cell, the bus and the instruction line comprising an ELR material And a modified very low resistance (ELR) film having a first layer comprising: a second layer comprising a modifying material coupled to the ELR material of the first layer. Data flow processor.

集積回路(IC)であって、前記集積回路(IC)は、1つまたは複数の導電路を持つIC実
装基板を有し、前記1つまたは複数の導電路は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の
前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する、変更された非常に低い
相互接続(ELRI)で形成され、前記集積回路(IC)は、前記IC実装基板に実装された無線
周波数(RF)アンテナと、前記IC実装基板上に実装されたRF回路と、をさらに有し、前記
RFアンテナは、前記ELRIを介して前記RF回路に接続されていることを特徴とする集積回路
(IC)。
An integrated circuit (IC), the integrated circuit (IC) having an IC mounting substrate having one or more conductive paths, wherein the one or more conductive paths are a first layer made of ELR material And a second layer of modified material bonded to the ELR material of the first layer, and a modified very low interconnect (ELRI), the integrated circuit (IC) A radio frequency (RF) antenna mounted on the IC mounting board, and an RF circuit mounted on the IC mounting board,
An integrated circuit (IC), wherein an RF antenna is connected to the RF circuit through the ELRI.

ICパッケージであって、前記ICパッケージは、基板と、前記基板上に実装された配電用
の1つまたはそれ以上の導電路とを有し、前記1つまたは複数の導電路は、ELR材料からな
る第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を含み
、前記ICパッケージは、前記基板の周りをルーティングするグランド接続によって形成さ
れた1つまたはそれ以上の仮想ノードを有し、前記グランド接続は、第2のELR材料からな
る第1のグランド接続と、前記第1のグランド接続層の前記第2のELR材料に結合した第2
の変更する材料からなる第2層と、を含むことを特徴とするICパッケージ。
An IC package, the IC package comprising a substrate and one or more conductive paths for power distribution mounted on the substrate, wherein the one or more conductive paths are made of ELR material And a second layer of modifying material coupled to the ELR material of the first layer, wherein the IC package is formed by a ground connection that routes around the substrate. Or more virtual nodes, the ground connection comprising a first ground connection made of a second ELR material and a second ELR material coupled to the second ELR material of the first ground connection layer.
And a second layer made of a material to be changed.

基板上で使用するための改善された信号ルーティング路であって、前記信号ルーティン
グ路は、1つまたはそれ以上の導電路を含み、前記改善は、前記1つまたはそれ以上の導電
路は、各々が非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に
結合した変更する材料からなる第2層と、を有することを特徴とする信号ルーティング路
An improved signal routing path for use on a substrate, wherein the signal routing path includes one or more conductive paths, wherein the improvement includes each of the one or more conductive paths A signal routing path comprising: a first layer made of a very low resistance (ELR) material; and a second layer made of a modifying material coupled to the ELR material of the first layer.

システム・イン・パッケージ(SIP)であって、複数のチップと、前記複数のチップの
うちの第1チップを前記複数のチップのうちの第2チップに電気的に接続する導電路と、を
有し、前記導電路は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変
更する材料からなる第2層と、を有する変更された非常に小さい抵抗(ELR)から形成され
ていることを特徴とするシステム・イン・パッケージ(SIP)。
A system-in-package (SIP) having a plurality of chips and a conductive path that electrically connects a first chip of the plurality of chips to a second chip of the plurality of chips. The conductive path from a modified very low resistance (ELR) having a first layer of ELR material and a second layer of modifying material coupled to the ELR material of the first layer. System-in-package (SIP), characterized by being formed.

第9章 - ELR材料で形成される回転機
本章の説明は、図1-36と図37A-J〜図42-Jを参照する。従って、本章に含まれるすべて
の参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 9-Rotating Machines Made of ELR Material Refer to Figure 1-36 and Figures 37A-J through 42-J for an explanation of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

変更された、開口された、および/または他の新しい非常に低い抵抗(ELR)の材料で形
成されるコンポーネントを含むモータ、発電機、エネルギー変換装置、および/またはフ
ライホイールなどの回転機械が記載される。いくつかの例では、回転機械は、ELR材料か
ら形成された巻線を含む回転子、ELR材料から形成された巻線を含む固定子、および/また
はELR材料から形成された他のコンポーネントから形成された他のコンポーネントを含む
。例えば、回転子の巻線は、YBCO層と変更する層を有する変更されたELR膜から構成され
ている。変更されたELR材料は、現在の高温超伝導(HTS)に関連付けられる温度よりも高
い温度で電流に対して非常に低い抵抗値を提供し、これらのより高い温度で回転機械の動
作特性を向上させる。
Describes rotating machines such as motors, generators, energy conversion devices, and / or flywheels, including components formed of modified, apertured, and / or other new very low resistance (ELR) materials Is done. In some examples, the rotating machine is formed from a rotor that includes a winding formed from ELR material, a stator that includes a winding formed from ELR material, and / or other components formed from ELR material. Other components For example, the rotor windings are composed of a modified ELR film having a YBCO layer and a modifying layer. Modified ELR materials provide very low resistance to current at temperatures higher than those associated with current high temperature superconductivity (HTS) and improve the operating characteristics of rotating machinery at these higher temperatures Let

いくつかの例では、ELR材料は、ELR材料の種類、ELR材料の用途、ELR材料を用いたコン
ポーネントのサイズ、ELR材料を用いたデバイスまたはマシンの動作要件の適用に基づい
て製造される。このように、回転機械の設計および製造中に、ELR膜のベース層として使
用される材料および/または変更されたELR膜の変更する層として用いられる材料は、様々
な考慮事項、所望の動作特性、および/または製造特性に基づいて選択することができる
In some examples, the ELR material is manufactured based on the type of ELR material, the application of the ELR material, the size of the component using the ELR material, and the application requirements of the device or machine using the ELR material. Thus, during the design and manufacture of rotating machinery, the material used as the base layer of the ELR film and / or the material used as the changing layer of the modified ELR film has various considerations and desired operating characteristics. And / or based on manufacturing characteristics.

図37A-Jは、ELR材料を利用した回転機3700を示す概略図である。回転機械3700は、ステ
ータ(固定子)3710、ロータ(回転子)3720、または電機子を含む。ステータ3710は、こ
の例では、北"N"極と反対の南"S"極を有する永久磁石は、ロータ3720のELRベースの巻線3
730を含むギャップ3712内に磁場を発生する。巻線3730は、ELR材料のベース層と、ベース
層上に形成された変更する層と、を有する膜のような変更された、開口された、および/
または、新しいELR材料で形成されている。他の様々な適切なELR材料が本明細書に詳細に
記載されている。
FIGS. 37A-J are schematic diagrams showing a rotating machine 3700 using an ELR material. The rotating machine 3700 includes a stator (stator) 3710, a rotor (rotor) 3720, or an armature. The stator 3710, in this example, is a permanent magnet with a south “S” pole opposite to the north “N” pole, and the rotor 3720 ELR-based winding 3
A magnetic field is generated in the gap 3712 including 730. Winding 3730 is a modified, open, and / or film having a base layer of ELR material, and a modifying layer formed on the base layer.
Or it is made of new ELR material. Various other suitable ELR materials are described in detail herein.

電池3726や他の電力源は、電圧(ACまたはDC)をリード線3728を介して、ELRベースの
巻線3730に印加すると、ELRベースの巻線3730内に電流が流れる。ELRベースの巻線3730は
、室温や周囲温度(例えば、〜21℃)などの従来のHTS材料で使用されている温度よりも
高い温度において巻線3730内の電流の流れに対してほとんどあるいはまったく抵抗を示さ
ない。ELRベースの巻線3730内の電流の流れは、ステータ3710の磁場内で磁場を生成し、
ロータ3720上のトルクを発生し、ロータ3720はギャップ3712内で回転する(すなわち、巻
線3730は、ページ内と外に回転する)か、または、そうでない場合、軸3724やロータ3720
の他の支持構造の周り、および/または、支持構造を含まないロータではそれ自身の周り
など、ステータ3710に対して回転する。
When the battery 3726 or other power source applies voltage (AC or DC) to the ELR base winding 3730 via the lead wire 3728, a current flows in the ELR base winding 3730. ELR-based winding 3730 has little or no current flow in winding 3730 at temperatures higher than those used in conventional HTS materials such as room temperature and ambient temperature (eg ~ 21 ° C) Does not show resistance. The current flow in the ELR-based winding 3730 generates a magnetic field within the magnetic field of the stator 3710,
Generates torque on the rotor 3720 and the rotor 3720 rotates within the gap 3712 (ie, the winding 3730 rotates in and out of the page) or otherwise the shaft 3724 or the rotor 3720
Rotate relative to the stator 3710, such as around other support structures and / or around a rotor that does not include a support structure.

いくつかの例では、巻線3730、又は他のコンポーネントを形成するELR材料は、従来のH
TS材料の転移温度(例えば、〜80〜135K)と室温(例えば、〜294K)の間の温度で、また
は巻線3730を取り囲む温度で、または関連する回転機より低い他の温度で、電流の流れに
対して非常に低い抵抗を示すことができる。例えば、ELR材料は、150Kと313Kの間の温度
でまたはそれ以上の温度で、電流の流れに対して非常に低い抵抗を示すことができる。
In some examples, the ELR material forming winding 3730, or other component, is conventional H
At a temperature between the transition temperature of the TS material (eg ~ 80-135K) and room temperature (eg ~ 294K) or at a temperature surrounding the winding 3730 or at other temperatures lower than the associated rotating machine It can exhibit very low resistance to flow. For example, ELR materials can exhibit very low resistance to current flow at temperatures between 150K and 313K or higher.

図37B-Jは、冷却システムを有する回転機3750を示す概略図である。図37A-Jに示す回転
機3700と同様に、回転機3750は、ステータ3710とELRベースの巻線3730を有するロータ372
0を含み、様々な高温(例えば150K以上)で、電流の流れに対して非常に低い抵抗を示す
。回転機械3750は、巻線3730を回転機械3750の巻線3730で利用される変更されたELR膜の
種類の臨界温度まで冷却するために使用される冷凍機やクライオスタットなどの冷却シス
テム3760を含む。例えば、冷却システム3760は、液体フレオンの温度と同じ温度まで、氷
の温度と同じ温度まで、または本明細書に記載他の温度と同じ温度まで、巻線3730を冷却
することができるシステムであってもよい。すなわち、冷却システムは、ロータ3720の巻
線3730中で利用されるELR材料の種類及び構造に基づいて選択することができ、巻線3730
の周囲温度よりも低い温度に巻線3730を冷却することができる。
FIGS. 37B-J are schematic diagrams showing a rotating machine 3750 having a cooling system. Similar to rotating machine 3700 shown in FIGS. 37A-J, rotating machine 3750 includes a rotor 372 having a stator 3710 and ELR-based winding 3730.
It exhibits a very low resistance to current flow at various high temperatures (eg, 150K and above), including zero. The rotating machine 3750 includes a cooling system 3760, such as a refrigerator or cryostat, used to cool the winding 3730 to the critical temperature of the modified ELR membrane type utilized in the winding 3730 of the rotating machine 3750. For example, the cooling system 3760 is a system that can cool the winding 3730 to the same temperature as the temperature of the liquid freon, to the same temperature as the ice, or to the same temperature as other temperatures described herein. May be. That is, the cooling system can be selected based on the type and structure of ELR material utilized in the winding 3730 of the rotor 3720, and the winding 3730
Winding 3730 can be cooled to a temperature lower than the ambient temperature.

いくつかの例では、冷却システム3760は、監視コンポーネント(図示せず)を含むかま
たは監視コンポーネントと通信することができる。監視コンポーネントは、ELR巻線、ロ
ータ、ステータ、および/または回転機の温度、ELRコンポーネントの抵抗、および他のパ
ラメータを監視することができる。監視中に、監視されたパラメータが特定のしきい値を
満たすと、監視コンポーネントは、冷却システムを適用される温度又はクーラントに増加
および/または減少させる。例えば、監視された温度がELR材料の臨界温度以上に上昇する
(又は近づく)場合、監視コンポーネントは、冷却システムがELR材料の温度を下げるよ
うにさせる。もちろん、当業者は、冷却システムの監視および/または動作調節に他の技
術を用いることができることを理解するであろう。
In some examples, the cooling system 3760 can include or communicate with a monitoring component (not shown). The monitoring component can monitor ELR windings, rotor, stator, and / or rotating machine temperature, ELR component resistance, and other parameters. During monitoring, if the monitored parameter meets a certain threshold, the monitoring component increases and / or decreases the cooling system to the applied temperature or coolant. For example, if the monitored temperature rises (or approaches) above the critical temperature of the ELR material, the monitoring component causes the cooling system to lower the temperature of the ELR material. Of course, those skilled in the art will appreciate that other techniques can be used to monitor and / or regulate the cooling system.

一般的な方法で、図37A-Jと37B-Jで示したが、回転機3700、3750は、DCモータ、ACモー
タ、発電機、オルタネータ、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する変換器、イン
バータ、または電気エネルギーを機械的エネルギーに変換、および/または、電気エネル
ギーの形態を別の電気エネルギーの形態(例えば、DCにAC)に変換する他のマシンとデバ
イスでありえる。さらに、ELR材料を使用することから利益を得ることができる様々な回
転機械に関するさらなる詳細は、本明細書で記載される。
37A-J and 37B-J are general methods, but rotating machines 3700 and 3750 are DC motors, AC motors, generators, alternators, converters and inverters that convert mechanical energy into electrical energy. Or other machines and devices that convert electrical energy to mechanical energy and / or convert a form of electrical energy to another form of electrical energy (eg, DC to AC). In addition, further details regarding various rotating machines that can benefit from using ELR materials are described herein.

図37A-Jと図37B-Jに示すようなスタンドアローン巻線3720に加えて、回転機3700のロー
タ3720は、回転機械の種類、回転機械の使用または用途、回転機の大きさ、回転機械の動
作要件、ELR材料の種類を含む多くの要因に基づいて、様々な方法で構成することができ
る。図38A-J〜図38G-Jは、変更された、開口された、および/または他の新しいELR材料を
利用する回転機械内で使用するための様々なロータの模式図であるが、当業者は、具体的
に説明されていない他のロータもまた本明細書で説明するELR材料を利用し得ることを認
識するであろう。
In addition to the stand-alone winding 3720 as shown in Fig. 37A-J and Fig. 37B-J, the rotor 3720 of the rotating machine 3700 includes the type of rotating machine, the use or application of the rotating machine, the size of the rotating machine, the rotating machine Based on many factors, including the operating requirements, the type of ELR material, can be configured in various ways. FIGS. 38A-J to 38G-J are schematic views of various rotors for use in rotating machines that utilize modified, opened, and / or other new ELR materials. Will recognize that other rotors not specifically described may also utilize the ELR materials described herein.

図38A-Jは、ELR膜3802から形成された巻線と変更されたELR膜3802を支持する支持構造3
804を有するロータ3800を示す概略図である。ELR膜3802は、ELR膜3802をテープ、箔又は
他の類似のコンポーネントに形成することによって支持構造体3804上に形成されてもよい
。支持構造体3804は、ELR膜を支持し、ELR膜3802を通って流れる電流によって生成される
磁場強度を強めることができる鉄又は他の適切な材料(例えば、他の磁性材料、セラミッ
クス、アモルファス金属など)から形成されてもよい。
38A-J shows a winding structure formed from ELR film 3802 and a support structure 3 that supports modified ELR film 3802.
4 is a schematic diagram showing a rotor 3800 having 804. FIG. The ELR film 3802 may be formed on the support structure 3804 by forming the ELR film 3802 into a tape, foil, or other similar component. The support structure 3804 supports the ELR film and can enhance the magnetic field strength generated by the current flowing through the ELR film 3802 (eg, other magnetic materials, ceramics, amorphous metals) Etc.).

ELR材料のテープおよび/または箔を生成、製造するための様々な技術がある。いくつか
の例では、この技術は、バッファの金属酸化物で被覆された可撓性金属テープ上にYBCOま
たは他のELR材料を堆積させ、被覆された導体を形成する工程を含む。処理中に、テクス
チャは、圧延アシスト、二軸テクスチャ基板(RABiTS)プロセスなどを用いて金属テープ
中に導入することができる。あるいは、その代わりに、テクスチャされたセラミック緩衝
層が、テクスチャされていない合金基板上にイオンビームアシスト蒸着(IBAD)プロセス
を使用して、堆積されてもよい。酸化物層の追加は、テープからELR材料中への金属の拡
散を防止する。ELRテープを製造するために、化学蒸着CVD法、物理蒸着(PVD)法、分子
線エピタキシー(MBE)、アトミックレイヤーバイレイヤー分子線エピタキシー(ALL-MBE
)、および他の溶液堆積技術などの他の技法を利用してもよい。
There are various techniques for producing and manufacturing tapes and / or foils of ELR materials. In some examples, the technique includes depositing YBCO or other ELR material on a flexible metal tape coated with a buffer metal oxide to form a coated conductor. During processing, the texture can be introduced into the metal tape using a rolling assist, biaxial textured substrate (RABiTS) process or the like. Alternatively, a textured ceramic buffer layer may be deposited using an ion beam assisted deposition (IBAD) process on an untextured alloy substrate. The addition of the oxide layer prevents metal diffusion from the tape into the ELR material. To produce ELR tape, chemical vapor deposition CVD, physical vapor deposition (PVD), molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer bilayer molecular beam epitaxy (ALL-MBE)
), And other techniques such as other solution deposition techniques may be utilized.

図38B-Jは、ELRベースのワイヤ3812として形成された巻線、および支持層3814を有する
ロータ3810を示す概略図である。図では、ワイヤ3812は支持層3814内に形成されているが
、いくつかのケースでは、ワイヤは、スタンドアロンでもよいし、スタンド支持層3814の
周りに形成されてもよい。
FIGS. 38B-J are schematic diagrams illustrating a rotor 3810 having a winding formed as an ELR-based wire 3812 and a support layer 3814. FIG. In the illustration, the wire 3812 is formed in the support layer 3814, but in some cases, the wire may be standalone or formed around the stand support layer 3814.

ELR配線を形成する際、複数のELRテープ又は箔は、大容量線を形成するために一緒に挟
持されてもよい。例えば、巻線は、支持構造と、支持構造によって支持された1つまたは
それ以上のELRテープ又は箔を含むことができる。
In forming the ELR wiring, a plurality of ELR tapes or foils may be sandwiched together to form a large capacity line. For example, the winding can include a support structure and one or more ELR tapes or foils supported by the support structure.

ELRワイヤに加えて本明細書に記載の巻線は、ELRナノワイヤから形成することができる
。従来の用語では、ナノワイヤは、ナノメートルのオーダーまたはそれ以下の幅または直
径と、規定されていない長さを有するナノ構造体である。いくつかのケースでは、ELR材
料は、50ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができ
る。いくつかのケースでは、ELR材料は、40ナノメートルの幅および/または深さを有する
ナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、30ナノメート
ルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケー
スでは、ELR材料は、20ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成す
ることができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、10ナノメートルの幅および/または
深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、5
ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いく
つかのケースでは、ELR材料は、5ナノメートル未満の幅および/または深さを有するナノ
ワイヤに形成することができる。
In addition to ELR wires, the windings described herein can be formed from ELR nanowires. In conventional terms, a nanowire is a nanostructure having a width or diameter on the order of nanometers or less and an undefined length. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 50 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 40 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 30 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 20 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 10 nanometers. In some cases, the ELR material is 5
It can be formed into nanowires having a nanometer width and / or depth. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth less than 5 nanometers.

図38C-Jは、変更されたELRテープまたはワイヤなどのELR材料から形成された巻線3822
と、鉄芯などのコアまたはシャフト3824を有するロータ3820を示す概略図である。いくつ
かの場合において、巻線3822の巻き数は、ロータ3820への所望のトルクまたは他の要因に
基づいて選択される。いくつかの場合において、巻線3822および/または3824コアに用い
られる材料の種類は、ロータ3820への所望のトルク、または他の要因に基づいて選択され
る。
Figure 38C-J shows a winding 3822 formed from ELR material such as modified ELR tape or wire
4 is a schematic diagram showing a rotor 3820 having a core or shaft 3824 such as an iron core. In some cases, the number of turns of winding 3822 is selected based on the desired torque to rotor 3820 or other factors. In some cases, the type of material used for winding 3822 and / or 3824 core is selected based on the desired torque to rotor 3820, or other factors.

図38D-Jは、ELRなどの変更されたELRテープまたはワイヤなどの材料、ならびに鉄芯と
して円形コア3834、3832で形成された巻線を有するロータ3830を示す概略図である。いく
つかの場合において、巻線3822の巻き数は、ロータ3830上に所望のトルク、または他の要
因に基づいて選択される。いくつかの場合において、巻線3832および/または3834コアに
用いられる材料のタイプは、ロータ3830上に所望のトルク、または他の要因に基づいて選
択される。
FIGS. 38D-J are schematic diagrams showing a rotor 3830 having a material such as an ELR tape or wire modified, such as ELR, and a winding formed with circular cores 3834, 3832 as iron cores. In some cases, the number of turns of winding 3822 is selected based on the desired torque on rotor 3830, or other factors. In some cases, the type of material used for winding 3832 and / or 3834 core is selected based on the desired torque on rotor 3830, or other factors.

図38E-Jは、変更されたELRテープ又はナノワイヤなどのELR材料から形成されたロッド3
842と支持構造3844とを有するロータ3840を示す概略図である。ロータ3840は、公知のか
ご形ロータまたは他の類似のロータと同様とすることができる。
Figures 38E-J show a modified rod 3 formed from ELR material such as modified ELR tape or nanowires.
4 is a schematic diagram showing a rotor 3840 having 842 and a support structure 3844. FIG. The rotor 3840 can be similar to known squirrel-cage rotors or other similar rotors.

図38F-Jは、ELR材料で形成されたリング3852と1つまたはそれ以上の支持環385を有する
ロータ3850を示す概略図である。いくつかのケースでは、ELRリング3852は、ロータ3850
の回転軸の周りの一つの連続するリングであってもよい。いくつかのケースでは、ELRリ
ング3852は、ロータ3850の回転軸の周りに2つ又はそれ以上の別個のリングであってもよ
い。
FIGS. 38F-J are schematic diagrams illustrating a rotor 3850 having a ring 3852 and one or more support rings 385 formed of ELR material. In some cases, ELR ring 3852 is a rotor 3850
May be one continuous ring around the axis of rotation. In some cases, the ELR ring 3852 may be two or more separate rings around the rotational axis of the rotor 3850.

図38G-Jは、変更されたELRテープ又はナノワイヤなどのELR材料から形成された複数の
ストリップまたはロッド3862と支持構造体3864を有するロータ3860を示す概略図である。
いくつかの場合では、ELRストリップ又はロッド3862は、ロータ3860の長さに延びる支持
構造体3864上に形成される。いくつかの場合では、支持構造体3864は、ストリップまたは
ロッド3862の端部を支持し、ロータ3860は、かご形ロータと構造が類似している。
FIGS. 38G-J are schematic diagrams showing a rotor 3860 having a plurality of strips or rods 3862 and a support structure 3864 formed from ELR material, such as modified ELR tape or nanowires.
In some cases, the ELR strip or rod 3862 is formed on a support structure 3864 that extends the length of the rotor 3860. In some cases, support structure 3864 supports the end of a strip or rod 3862 and rotor 3860 is similar in structure to a squirrel-cage rotor.

上述したように、当業者は本明細書に記載ELR材料で使用することを意図されたロータ
が図38A-J〜図38G-Jに示されるもの以外の形態をとることができることを理解するであろ
う。すなわち、ELR材料は、所望の形態を達成するために種々の方法で製造することがで
きる。ELR材料は、ワイヤ、テープ、ロッド、ストリップ、ナノワイヤ、膜、ホイル、他
の形状または構造、および/または磁場を生成するために、電流を1つの点から別の点に
移動または運ぶことができる他の形状に形成されてもよい。巻線、ロータ、ステータ、お
よび/または他のコンポーネントに対していくつかの適切な幾何学的形状は本明細書に示
され記載されているが、多数の他の形状も可能である。他の形状は、材料の厚さ、異なる
層の使用、他の3次元構造の違いに加えて、長さおよび/または幅に対して異なるパターン
、異なる構成または異なるレイアウトを含む。
As noted above, those skilled in the art will appreciate that a rotor intended for use with the ELR materials described herein can take forms other than those shown in FIGS. 38A-J through 38G-J. I will. That is, the ELR material can be manufactured in various ways to achieve the desired morphology. ELR materials can move or carry current from one point to another to generate wires, tapes, rods, strips, nanowires, films, foils, other shapes or structures, and / or magnetic fields It may be formed in other shapes. Although some suitable geometric shapes for windings, rotors, stators, and / or other components are shown and described herein, many other shapes are possible. Other shapes include different patterns, different configurations or different layouts for length and / or width, in addition to material thickness, use of different layers, and other three-dimensional structural differences.

いくつかの例において、巻線および/または他のコンポーネントまたはデバイスで使用
されるELR材料の種類は、ELR材料を利用するアプリケーションの種類によって決定するこ
とができる。たとえば、いくつかのアプリケーションでは、BSCCO ELR層を有するELR材料
を利用することができるが、他のアプリケーションではYBCO ELR層を使用するかもしれな
い。すなわち、本明細書に記載のELR材料は、ELR材料を使用する機械またはコンポーネン
トの種類に基づいて、特定の材料(例えば、YBCOまたはBSCCO)から形成され、特定の構
造(例えば、テープまたはワイヤ)に形成することができる。
In some examples, the type of ELR material used in windings and / or other components or devices can be determined by the type of application utilizing the ELR material. For example, some applications may utilize ELR material with a BSCCO ELR layer, while other applications may use a YBCO ELR layer. That is, the ELR materials described herein are formed from a specific material (eg, YBCO or BSCCO) based on the type of machine or component that uses the ELR material, and a specific structure (eg, tape or wire) Can be formed.

ロータに加えて、回転機の他のコンポーネントは、本明細書に記載のELR材料を利用す
ることができる。例えば、導電性巻線を有する固定子、コンポーネント間のリード(例え
ば、電池リードなど)、他のコンポーネントは、ELR材料を用いることができる。本明細
書に記載のELR材料を利用することができる様々な回転機器およびコンポーネントについ
て、以下に説明する。
In addition to the rotor, other components of the rotating machine can utilize the ELR materials described herein. For example, a stator having conductive windings, leads between components (eg, battery leads, etc.), and other components can use ELR materials. Various rotating equipment and components that can utilize the ELR materials described herein are described below.

図37A-Jおよび図37B-Jは、磁場を発生するために非常に低い抵抗で電流を流すことがで
きる変更されたELR膜巻線を有するロータを備えた回転機械を示している。しかしながら
、いくつかの例では、回転機は、ロータを収容するギャップ中に磁場を生成するために電
流を流す変更されたELR膜巻線を有する固定子を含むことができる。図39-Jは、ELR巻線を
有する固定子を備えた回転機械3900の概略図である。回転機3900は、支持構造体3912と、
変更されたELRワイヤまたはテープのような、変更された、開口された、および/または他
の新しいELRの材料から形成された巻線3914と、を有するステータを備える。ロータ3920
は、ステータ3910のギャップ3915内に位置している。ロータ3920は、支持構造3924によっ
て保持されたロッド3922のような1つまたはそれ以上のELRコンポーネントを含む。
FIGS. 37A-J and 37B-J show a rotating machine with a rotor having a modified ELR film winding that can conduct current with very low resistance to generate a magnetic field. However, in some examples, the rotating machine can include a stator having a modified ELR membrane winding that conducts current to generate a magnetic field in a gap that houses the rotor. FIG. 39-J is a schematic diagram of a rotating machine 3900 with a stator having ELR windings. The rotating machine 3900 includes a support structure 3912,
A stator having a winding 3914 formed from a modified, open, and / or other new ELR material, such as a modified ELR wire or tape. Rotor 3920
Is located in the gap 3915 of the stator 3910. The rotor 3920 includes one or more ELR components such as a rod 3922 held by a support structure 3924.

本明細書で説明するように、ELR巻線3914および/またはELRロッド3922は、種々の異な
る材料を用いて様々な方法で形成することができる。例えば、巻線は変更されたELRテー
プまたはワイヤで形成することができる。
As described herein, ELR winding 3914 and / or ELR rod 3922 can be formed in a variety of ways using a variety of different materials. For example, the winding can be formed from a modified ELR tape or wire.

したがって、本明細書に記載のELR材料は、回転機械の種々の異なるコンポーネントと
して、または回転機械の種々の異なるコンポーネントの中で使用することができる。例え
ば、ロータの巻線としてまたはロータの巻線の中で、固定子としてまたは固定子の中で、
ロッドまたはロータとして、または、ロッドまたはロータの中で、テープとしてまたはテ
ープの中で、リングとしてまたはリングの中で、コンポーネントの間でリードまたは他の
接続エレメントとして使用することができる。モータ、発電機、オルタネータ、エネルギ
ー変換器(ACからDC、DCからDC、DCからAC)フライホイールを含む種々の回転機は、この
ような膜を利用することができる。いくつかの例について以下説明する。
Thus, the ELR materials described herein can be used as various different components of a rotating machine or in various different components of a rotating machine. For example, as a rotor winding or in a rotor winding, as a stator or in a stator,
It can be used as a rod or rotor or as a lead or other connecting element between components in a rod or rotor, as a tape or in a tape, as a ring or in a ring. Various rotating machines, including motors, generators, alternators, energy converters (AC to DC, DC to DC, DC to AC) flywheels can utilize such membranes. Some examples are described below.

図40-Jは、ELR材料を用いるブラシ付きDCモータ4000の概略図である。ブラシ付きDCモ
ータ4000は、永久磁石で形成された固定子4010、コア4022(例えば、鉄、セラミック、ア
モルファス金属、空気)で形成された回転子4020、ELRベース巻線4024、ステータ4010内
の回転子4020の回転を容易にしする車軸4021または他の支持体サポート、電流源4030から
巻線4024に電流を供給するブラシ4026、ローター4020の巻線4024を整流する整流子4028が
含まれる。
FIG. 40-J is a schematic diagram of a brushed DC motor 4000 using ELR material. The brushed DC motor 4000 has a stator 4010 formed of permanent magnets, a rotor 4020 formed of a core 4022 (eg, iron, ceramic, amorphous metal, air), ELR base winding 4024, rotation within the stator 4010 An axle 4021 or other support that facilitates rotation of the child 4020, a brush 4026 that supplies current from the current source 4030 to the winding 4024, and a commutator 4028 that rectifies the winding 4024 of the rotor 4020.

様々なタイプのブラシ付きDCモータまたはステッピングモータは、種々のコンポーネン
トとして変更されたELR膜を利用するまたは種々のコンポーネント内で変更されたELR膜を
利用することができる。ブラシ付きDCモータは、永久磁石のブラシ付きDC(PMDC)モータ
、シャント巻ブラシ付きDC(SHWDC)モータ、直巻ブラシ付きDC(SWDC)モータ、複巻(C
WDC)モータを含む。
Various types of brushed DC motors or stepping motors can utilize modified ELR films as various components or utilize modified ELR films within various components. Brushed DC motors include permanent magnet brushed DC (PMDC) motors, shunt wound brushed DC (SHWDC) motors, direct wound brushed DC (SWDC) motors, and multiple windings (C
WDC) including motor.

図41-Jは、ELR材料を用いるブラシレスDCモータ4100の概略図である。ブラシレスDCモ
ータ4100は、支持構造4114から形成されたステータ4110、変更されたELR膜巻線4112、ホ
ール効果センサ4116、ホール効果整流子4118、およびステータ4110内で回転する永久磁石
で形成されたロータ4120を含む。様々な種類のブラシレスDCモータまたは電子整流モータ
は、種々のコンポーネントとしてまたは種々のコンポーネント内でELR材料を利用するこ
とができる。
FIG. 41-J is a schematic diagram of a brushless DC motor 4100 using ELR material. The brushless DC motor 4100 includes a stator 4110 formed from a support structure 4114, a modified ELR film winding 4112, a Hall effect sensor 4116, a Hall effect commutator 4118, and a rotor formed from a permanent magnet that rotates within the stator 4110. Includes 4120. Various types of brushless DC motors or electronic commutation motors can utilize ELR material as various components or within various components.

図42-Jは、ACモータ4200用いるELR材料の概略図である。ACインダクションモータ4200
は、ステータ4210の磁極4212の周りに巻かれたELR巻線4214を有する固定子4210と、導電
体エレメントを4222(ELR材料であってもよい)とステータ4210内で回転するシャフト422
4または他の支持構造体4214とを有するロータ4220とを含む。
FIG. 42-J is a schematic diagram of the ELR material used in the AC motor 4200. AC induction motor 4200
Includes a stator 4210 having an ELR winding 4214 wound around a magnetic pole 4212 of a stator 4210, a conductor element 4422 (which may be ELR material) and a shaft 422 that rotates within the stator 4210.
And a rotor 4220 having four or other support structures 4214.

ACモータの様々な種類は、様々なコンポーネントとしてまたはコンポーネント内でELR
材料を利用することができる。ACモータは、単相誘導電動機(例えば、分割相誘導モータ
、コンデンサスタート誘導モータ、永久スプリットコンデンサ誘導電動機、コンデンサス
タートコンデンサラン誘導電動機、陰影極AC誘導モータなど)と三相誘導電動機(リスケ
ージモータ、巻線形電動機など)を含む。
Different types of AC motors ELR as different components or within components
Materials can be used. AC motors include single-phase induction motors (eg, split-phase induction motors, capacitor start induction motors, permanent split capacitor induction motors, capacitor start capacitor run induction motors, shadow pole AC induction motors) and three-phase induction motors (risk cage motors). , Wire-wound motors, etc.).

もちろん、当業者は、他の回転機械が本明細書に記載のELRの材料を用いることが分か
るであろう。他の回転機械は、ユニバーサルモータ、印刷されたアーマチュアまたはパン
ケーキモータ、サーボモータ、静電モータ、トルクモータ、ステッピングモータ、ハブモ
ータ、ファンモータ、発電機、交流発電機、空気芯モータ、フライホイール、磁気クラッ
チ、動力機械、および/または他の回転機械を含む。
Of course, those skilled in the art will appreciate that other rotating machines use the ELR materials described herein. Other rotating machines include universal motors, printed armature or pancake motors, servo motors, electrostatic motors, torque motors, stepping motors, hub motors, fan motors, generators, alternators, air core motors, flywheels, Includes magnetic clutches, power machines, and / or other rotating machines.

本明細書に記載された様々な回転機械は、変更された、開口された、および/または他
の新しいELR材料を利用することによって、改善された又は強化された動作特性を示すこ
とができる。例えば、回転機械は、巻線、リード線、容量エレメントなどの種々の導電エ
レメントの抵抗からより少ない抵抗損失を示すことができる。このことは、改良された動
作特性を有する回転機械を用いる装置が、次に同様の改善と利益をもたらすことになる。
変更されたELRの材料を利用する回転機の例は、ファン、タービン、ドリル、ポンプ、電
気駆動電車、電気自動車の車輪、鉄道機関車の牽引、電気クラッチ、ベルトコンベア、ロ
ボット、自動車、家電製品、エンジン、製造装置、ハードディスクドライブなどの情報記
憶システム、運動器具、補綴装置、外骨格、玩具、ローラスケート/ブレード、芝生と庭
園の機器、靴、家具などである。
The various rotating machines described herein can exhibit improved or enhanced operating characteristics by utilizing modified, apertured, and / or other new ELR materials. For example, rotating machinery can exhibit less resistance loss from the resistance of various conductive elements such as windings, leads, capacitive elements. This means that devices using rotating machines with improved operating characteristics will in turn provide similar improvements and benefits.
Examples of rotating machines that use modified ELR materials include fans, turbines, drills, pumps, electric drive trains, electric car wheels, railway locomotive traction, electric clutches, belt conveyors, robots, automobiles, home appliances Information storage systems such as engines, manufacturing devices, hard disk drives, exercise equipment, prosthetic devices, exoskeletons, toys, roller skates / blades, lawn and garden equipment, shoes, furniture, etc.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含む回転機械は、以下のように記述する
ことができる。
In some embodiments, a rotating machine that includes a modified ELR material can be described as follows.

回転機械であって、ステータアセンブリと、前記ステータアセンブリ内で回転するよう
に配置されたロータアセンブリとを有し、前記ロータアセンブリは、支持構造体と、変更
されたELR材料で形成された巻線とを含むことを特徴とする回転機械。
A rotating machine comprising a stator assembly and a rotor assembly arranged to rotate within the stator assembly, the rotor assembly comprising a support structure and a winding formed of a modified ELR material A rotating machine characterized by comprising:

回転機械中で使用するロータであって、支持構造体と、前記支持構造体に結合する変更
されたELR材料から形成される巻線と、を含むことを特徴とするロータ。
A rotor for use in a rotating machine, comprising: a support structure; and a winding formed from a modified ELR material coupled to the support structure.

回転機械であって、ステータと、ロータとを含み、前記ロータは、標準圧力で150ケル
ビンを超える温度で電流に対して非常に低い抵抗を示す材料で形成されていることを特徴
とする回転機械。
A rotating machine comprising a stator and a rotor, wherein the rotor is formed of a material that exhibits a very low resistance to electric current at temperatures exceeding 150 Kelvin at standard pressure .

回転機に使用するためのロータアセンブリであって、磁性材料から形成されたコア構造
体と、電流を運ぶように構成されている変更されたELR膜と、を含み、前記変更されたELR
膜は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料から
なる第2層と、からなることを特徴とするロータアセンブリ。
A rotor assembly for use in a rotating machine comprising a core structure formed from a magnetic material and a modified ELR film configured to carry electrical current, the modified ELR
A rotor assembly, wherein the membrane comprises a first layer made of ELR material and a second layer made of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer.

回転機械で使用するためのステータアセンブリであって、支持構造体と、電流を運ぶよ
うに構成されている変更されたELR膜と、を含み、前記変更されたELR膜は、ELR材料から
なる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からな成る第2層とから
なることを特徴とするステータアセンブリ。
A stator assembly for use in a rotating machine, comprising a support structure and a modified ELR film configured to carry current, wherein the modified ELR film comprises a first layer of ELR material. A stator assembly comprising: one layer; and a second layer of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer.

回転機械内に磁場を生成するために電流を運ぶように構成された巻線であって、ELR材
料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と
を含むことを特徴とする巻線。
A winding configured to carry an electric current to generate a magnetic field in a rotating machine, the first layer comprising an ELR material and a first material comprising a modifying material coupled to the ELR material of the first layer. A winding comprising two layers.

回転機械あって、支持構造体を含むステータアセンブリと、変更されたELR材料から形
成された巻線と、前記ステータアセンブリ内で回転するように配置されたロータとを含む
ことを特徴とする回転機械。
A rotating machine comprising a stator assembly including a support structure, a winding formed from a modified ELR material, and a rotor arranged to rotate within the stator assembly. .

回転機械で使用するためのステータであって、支持構造体と、前記巻線支持構造体に結
合する変更されたELR材料から形成されている巻線と、を含むことを特徴とするステータ
。、
A stator for use in a rotating machine, comprising a support structure and a winding formed from a modified ELR material coupled to the winding support structure. ,

回転機械であって、ロータと、ステータとを含み、前記ステータは、標準圧力で150ケ
ルビンを超える温度で電流に対して非常に低い抵抗を示す材料で形成されていることを特
徴とする回転機械。
A rotating machine comprising a rotor and a stator, wherein the stator is formed of a material that exhibits a very low resistance to current at temperatures exceeding 150 Kelvin at standard pressure .

回転機械であって、ステータアセンブリと、前記ステータアセンブリ内で回転するよう
に配置されたロータアセンブリとを有し、前記ロータアセンブリは、支持構造体と、変更
されたELR材料から形成された巻線と、135Kと273Kの間の温度で前記変更されたELR材料か
ら形成された巻線を維持する冷却システムと、を有することを特徴とする回転機械。
A rotating machine comprising a stator assembly and a rotor assembly arranged to rotate within the stator assembly, the rotor assembly comprising a support structure and a winding formed from a modified ELR material And a cooling system that maintains a winding formed from the modified ELR material at a temperature between 135K and 273K.

回転機械であって、支持構造体及び変更されたELR材料から形成された巻線を含むステ
ータアセンブリと、前記ステータアセンブリ内で回転するように配置されたロータアセン
ブリと、前記変更されたELR材料の膜から形成された前記巻線を、前記巻線を取り囲む温
度よりも低い温度で維持する冷却システムと、を有することを特徴とする回転機械。
A rotating machine comprising a stator assembly including a support structure and windings formed from a modified ELR material, a rotor assembly disposed to rotate within the stator assembly, and a modified ELR material. And a cooling system for maintaining the winding formed from a film at a temperature lower than a temperature surrounding the winding.

回転機械であって、ステータと、150Kと313Kの間の温度で電流に対して非常に低い抵抗
を示す材料で形成されたロータと、材料の臨界温度またはそれより低い温度で電流に対し
て非常に低い抵抗を示す前記材料を維持する冷却コンポーネントと、を有することを特徴
とする回転機械。
A rotating machine, a stator, a rotor formed of a material that exhibits a very low resistance to current at temperatures between 150K and 313K, and an emergency for current at or below the critical temperature of the material And a cooling component that maintains the material exhibiting a low resistance to the rotating machine.

DCモータであって、ロータアセンブリを収容するように構成された間隙を含むステータ
アセンブリと、前記ステータアセンブリの前記間隙内で回転するように構成されたロータ
アセンブリと、磁性材料で形成されたコア構造とを含み、電流を運ぶるように構成されて
いる変更されたELR材料の巻線と、を有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる
第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合された変更する材料からなる第2層と、から形
成されていることを特徴とするDCモータ。
A stator assembly including a gap configured to receive a rotor assembly, a rotor assembly configured to rotate within the gap of the stator assembly, and a core structure formed of a magnetic material A modified ELR material winding configured to carry current, the modified ELR material comprising: a first layer of ELR material; and a first layer of the first layer. A DC motor comprising: a second layer made of a material to be changed, which is bonded to the ELR material.

AC誘導モータであって、磁性材料で形成され、ステータアセンブリの間隙内で回転する
ように構成されたロータアセンブリと、支持構造体を有し、前記ロータアセンブリを収容
する隙間を提供するように構成されたステータアセンブリと、電流を運ぶように構成され
ている変更されたELR材料と、を有し前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層と
、前記第1層の前記ELR材料に結合された変更する材料からなる第2層と、から形成されて
いることを特徴とするAC誘導モータ。
An AC induction motor, comprising a rotor assembly made of a magnetic material and configured to rotate within a gap of a stator assembly, and having a support structure and configured to provide a gap for receiving the rotor assembly A modified stator assembly and a modified ELR material configured to carry electrical current, the modified ELR material comprising a first layer of ELR material, and the ELR material of the first layer An AC induction motor, characterized in that the AC induction motor is formed from a second layer made of a material to be modified, which is coupled to the material.

ブラシ付きDCモータであって、永久磁石で形成されたステータと、鉄芯で形成されたロ
ータと、周囲温度以下でほぼゼロ抵抗で電流を運ぶ変更されたELR巻線と、を有すること
を特徴とするブラシ付きDCモータ。
A brushed DC motor, characterized by having a stator formed of permanent magnets, a rotor formed of iron core, and a modified ELR winding that carries current at near zero resistance below ambient temperature DC motor with brush.

DCモータであって、ロータアセンブリを収容するように構成された間隙を含むステータ
アセンブリと、前記ステータアセンブリの前記間隙内で回転するように構成されたロータ
アセンブリと、を有し、前記ロータアセンブリは、電流を運ぶように構成された変更され
たELR材料の巻線を有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層と、前記第1
層の前記ELR材料に結合された変更する材料からなる第2層と、から形成されていることを
特徴とするDCモータ。
A stator assembly including a gap configured to receive a rotor assembly; and a rotor assembly configured to rotate within the gap of the stator assembly, the rotor assembly comprising: A modified ELR material winding configured to carry current, the modified ELR material comprising a first layer of ELR material and the first layer
A DC motor comprising: a second layer made of a material to be modified that is bonded to the ELR material of the layer.

AC誘導モータであって、磁性材料で形成され、ステータアセンブリの間隙内で回転する
ように構成されたロータアセンブリと、支持構造体を有し、前記ロータアセンブリを収容
する隙間を提供するように構成されたステータアセンブリと、電流を運ぶように構成され
ている変更されたELR材料と、を有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層
と、前記第1層の前記ELR材料に結合された変更する材料からなる第2層と、から形成され
ていることを特徴とするAC誘導モータ。
An AC induction motor, comprising a rotor assembly made of a magnetic material and configured to rotate within a gap of a stator assembly, and having a support structure and configured to provide a gap for receiving the rotor assembly A modified stator assembly and a modified ELR material configured to carry current, wherein the modified ELR material comprises a first layer of ELR material, and the ELR of the first layer. An AC induction motor, characterized in that it is formed of a second layer made of a material to be changed and bonded to a material.

ブラシ付きDCモータであって、永久磁石で形成された固定子と、非磁性体コアで形成さ
れたロータと、変更されたELR巻線と、を含み、前記変更されたELR巻線は、周囲温度以下
でほぼゼロの抵抗で電流を流すことを特徴とするブラシ付きDCモータ。
A brushed DC motor comprising a stator formed of a permanent magnet, a rotor formed of a non-magnetic core, and a modified ELR winding, wherein the modified ELR winding is A brushed DC motor characterized by flowing current with almost zero resistance below temperature.

DCモータを含む車両であって、前記DCモータは、ロータアセンブリを収容するように構
成された間隙を含むステータアセンブリと、前記ステータアセンブリの前記空隙内で回転
するように構成された前記ロータアセンブリと、を有し、前記ロータアセンブリは、磁性
材料で形成されたコア構造と、電流を運ぶるように構成されている変更されたELR材料の
巻線と、を有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層のELR
材料に結合された変更する材料からなる第2層と、で形成されていることを特徴とする車
両。
A vehicle including a DC motor, wherein the DC motor includes a stator assembly including a gap configured to receive a rotor assembly, and the rotor assembly configured to rotate within the gap of the stator assembly. The rotor assembly has a core structure formed of a magnetic material and a winding of the modified ELR material configured to carry current, the modified ELR material A first layer of ELR material and the ELR of the first layer
And a second layer made of the material to be changed, which is coupled to the material.

インダクタモータを備える電気自動車であって、前記インダクタモータは、磁性材料か
ら形成され、ステータアセンブリの間隙内で回転するように構成されたロータアセンブリ
と、前記ロータアセンブリを収容する隙間内で回転するように構成されたステータアセン
ブと、を有し、前記ステータアセンブリは、支持構造体と、電流を運ぶように構成された
変更されたELR材料とを含み、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層と、前記
第1層のELR材料に結合された変更する材料からなる第2層と、で形成されていることを特
徴とする電気自動車。
An electric vehicle comprising an inductor motor, wherein the inductor motor is formed of a magnetic material and configured to rotate within a gap of a stator assembly, and to rotate within a gap that houses the rotor assembly. A stator assembly, wherein the stator assembly includes a support structure and a modified ELR material configured to carry electrical current, the modified ELR material comprising an ELR material An electric vehicle comprising: a first layer comprising: a first layer comprising: a second layer comprising a modifying material coupled to the ELR material of the first layer.

自動車であって、支持構造体と、各回転機械が少なくとも一つの変更されたELRコンポ
ーネントを含む複数の回転機械と、前記複数の回転機械に結合され、かつ前記少なくとも
1つの変更されたELRコンポーネントを取り囲む周囲温度よりも低い温度に前記少なくとも
1つの変更されたELRコンポーネントの温度を維持するように構成ている冷却システムと、
前記冷却システムに結合され、かつ、前記少なくとも1つの変更されたELRコンポーネント
の状態を監視するように構成されている監視コンポーネントと、を有することを特徴とす
る自動車。
An automobile, a support structure, a plurality of rotating machines, each rotating machine including at least one modified ELR component, coupled to the plurality of rotating machines, and the at least
Said at least a temperature lower than the ambient temperature surrounding one modified ELR component
A cooling system configured to maintain the temperature of one modified ELR component;
And a monitoring component coupled to the cooling system and configured to monitor the status of the at least one modified ELR component.

DCモータを含む電気器具であって、前記DCモータは、ロータアセンブリを収容するよう
に構成された間隙を含むステータアセンブリと、前記ステータアセンブリの前記間隙内で
回転するように構成されたロータアセンブリと、を含み、前記ロータアセンブリは、磁性
材料で形成されたコア構造と、電流を運ぶように構成されている変更されたELR材料の巻
線と、を有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層のELR材
料に結合された変更する材料からなる第2層と、で形成されていることを特徴とする電気
器具。
An appliance including a DC motor, the DC motor including a gap configured to receive a rotor assembly, and a rotor assembly configured to rotate within the gap of the stator assembly Wherein the rotor assembly has a core structure formed of a magnetic material and a winding of a modified ELR material configured to carry current, the modified ELR material comprising: An electrical appliance comprising: a first layer made of an ELR material; and a second layer made of a material to be modified bonded to the ELR material of the first layer.

誘導モータを含む電気機器であって、前記誘導モータは、磁性材料から形成され、かつ
、ステータアセンブリの間隙内で回転するように構成されたロータアセンブリと、前記ロ
ータアセンブリを収容する間隙を提供するように構成されたステータアセンブリと、を有
し、前記ステータアセンブリは、支持構造体と、電流を運ぶように構成された変更された
ELR材料と、を含み、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の
ELR材料に結合された変更する材料からなる第2層と、で形成されていることを特徴とする
電気器具。
An electrical device including an induction motor, wherein the induction motor provides a rotor assembly formed from a magnetic material and configured to rotate within a gap in a stator assembly, and a gap that houses the rotor assembly A stator assembly configured to, wherein the stator assembly is modified to carry a support structure and current
The modified ELR material includes: a first layer made of an ELR material; and a first layer of the first layer.
And a second layer of modifying material coupled to the ELR material.

ELRベースのサブアセンブリを含むシステムであって、前記ELRベースのサブアセンブリ
は、少なくとも一部が変更されたELR材料から形成されたコンポーネントと、前記変更さ
れたELRで材料をELR状態に維持するために使用される冷却剤を収容するか、または排出す
るように構成された冷却剤インタフェースと、を有することを特徴とするシステム。
A system including an ELR-based subassembly, wherein the ELR-based subassembly is configured to maintain a material in an ELR state with a component formed from at least partially modified ELR material and the modified ELR And a coolant interface configured to contain or discharge a coolant used in the system.

回転機械であって、前記回転機械は、電気的サブアセンブルを含み、前記電気的サブア
センブルは、変更されたまたは開口されたELR材料を含み、電気エネルギーを受け取るよ
うに構成され、前記回転機械は、回転サブアセンブリを有し、前記回転サブアセンブリは
、前記受けとった前記電気エネルギーに基づいて回転エネルギーを提供するように構成さ
れていることを特徴とする回転機械。
A rotating machine, wherein the rotating machine includes an electrical subassembly, the electrical subassembly includes a modified or opened ELR material and is configured to receive electrical energy, the rotating machine comprising: A rotating machine comprising: a rotating subassembly, wherein the rotating subassembly is configured to provide rotational energy based on the received electrical energy.

第10章 ELR材料で形成されたベアリング
本章の説明は、図1-36と図37A-K〜図41-Kを参照する。従って、本章に含まれるすべて
の参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 10 Bearings made of ELR material Refer to Figures 1-36 and Figures 37A-K through 41-K for an explanation of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

変更された、開口された、および/または、他の新しい非常に低い抵抗(ELR)の材料で
形成されたコンポーネントを含む回転機械で使用するための軸受などのベアリングアセン
ブリが記載される。いくつかの例では、軸受アセンブリは、ELR材料又はELR材料から形成
された他のコンポーネントから形成された巻線および/またはコイルを有するベアリング
を含む。例えば、軸受の巻線は、YBCO層及び変更する層を有する変更されたELR膜から構
成されている。ELR材料は、高温超伝導(HTS)に関連付けられる通常の温度よりも高い温
度で電流に対する非常に低い抵抗を提供し、これらのより高い温度で軸受アセンブリの動
作特性を向上させる。
A bearing assembly, such as a bearing for use in a rotating machine, including components formed of modified, open, and / or other new very low resistance (ELR) materials is described. In some examples, the bearing assembly includes a bearing having windings and / or coils formed from ELR material or other components formed from ELR material. For example, the bearing winding is composed of a modified ELR film having a YBCO layer and a modifying layer. ELR materials provide very low resistance to current at temperatures higher than the normal temperatures associated with high temperature superconductivity (HTS) and improve the operating characteristics of the bearing assembly at these higher temperatures.

本明細書に記載のように、浮上回転軸受を利用する軸受アセンブリ等の軸受アセンブリ
は、変更されたELRエレメント等の各種ELRエレメントを用いることができる。図37A-Kは
、ELR材料を用いる軸受アセンブリを含む適切な保護回路3700のブロック図である。ベア
リングアセンブリ3710のELRコイルや巻線内の電流を制御する、変更する、および/または
、維持するエレメントを含む。保護回路3700は、スイッチ3730、電源3735、コントローラ
3750、およびオプションの冷却システム3720を含む。電源3735は、軸受アセンブリ3710の
ELRコイル又は巻線内に電流を引き起こすように、スイッチ3730を介して軸受アセンブリ3
710に電力を供給する。コントローラ3750は、ベアリングアセンブリ3710の電源3735のア
プリケーションを制御する。
As described herein, various ELR elements, such as modified ELR elements, may be used in a bearing assembly such as a bearing assembly that utilizes a floating rotary bearing. FIGS. 37A-K are block diagrams of a suitable protection circuit 3700 including a bearing assembly using ELR material. Includes elements that control, modify and / or maintain current in ELR coils and windings of bearing assembly 3710. Protection circuit 3700, switch 3730, power supply 3735, controller
Includes 3750, and optional cooling system 3720. Power supply 3735 bearing assembly 3710
Bearing assembly 3 via switch 3730 to cause current in the ELR coil or winding
Supply power to the 710. Controller 3750 controls the application of power supply 3735 of bearing assembly 3710.

いくつかの例では、軸受アセンブリ3710内のELRコイル又は巻線、または他のELRのコン
ポーネントは、従来のHTS材料の転移温度(例えば、〜80〜135K)と室温又は周囲温度(
例えば、〜294K)の間の温度、またはコイルや巻線の周囲温度より低い他の温度で、電流
の流れに対して非常に低い抵抗を提供することができる。したがって、回路は、軸受アセ
ンブリ3710の様々なコンポーネントを軸受アセンブリ3710によって利用される、変更され
たELR材料の種類の臨界温度まで冷却するために使用される冷凍機又はクライオスタット
のような冷却システム3720を含むことができる。例えば、冷却システム3720は、軸受アセ
ンブリ3710を液体フロンの沸点の温度と同じ温度まで、水の融点の温度と同じ温度まで、
または本明細書に記載の他の温度と同じ温度まで冷却することが可能なシステムであって
もよい。すなわち、冷却システム3720は、軸受アセンブリ3710中で利用される、変更され
たELR材料の種類及び/又は構造、軸受アセンブリが置かれている環境によってなどに基づ
いて選択することができる。
In some examples, the ELR coil or winding, or other ELR component, in the bearing assembly 3710 is a conventional HTS material transition temperature (eg, ~ 80-135K) and room or ambient temperature (
For example, very low resistance to current flow can be provided at temperatures between ˜294K) or other temperatures below the ambient temperature of the coil or winding. Thus, the circuit uses a cooling system 3720 such as a refrigerator or cryostat used to cool various components of the bearing assembly 3710 to the critical temperature of the modified ELR material type utilized by the bearing assembly 3710. Can be included. For example, the cooling system 3720 may cause the bearing assembly 3710 to reach the same temperature as the boiling point of liquid chlorofluorocarbon, to the same temperature as the melting point of water,
Alternatively, the system may be capable of cooling to the same temperature as other temperatures described herein. That is, the cooling system 3720 can be selected based on the type and / or structure of the modified ELR material utilized in the bearing assembly 3710, the environment in which the bearing assembly is located, and the like.

様々なシステム、デバイス、およびその他の装置は、軸受アセンブリ3700または他の軸
受アセンブリおよび/または本明細書に記載のコンポーネントを使用してもよい。図37B-K
は、軸受アセンブリ3700のような軸受アセンブリ使用するシステム3760のブロック図であ
る。システム3760は、ELRコンポーネントを有する電磁固定子とロータ回転子を含む軸受
アセンブリ等の軸受アセンブリ3765を含むことができる。システム3760はまた、軸受アセ
ンブリの動作を制御するために比例積分微分(PID)コントローラなどの信号調節コンポ
ーネント3770から受信された信号を増幅する種々のELRベースのコンポーネントを含む電
力増幅器3770を含むことができる。さらに、システム3760は、軸受アセンブリ3765に対す
る制御フィードバックループを提供するために、基準信号を3780とセンサ信号3785を受信
することができる様々な他の回路エレメント3775を含むことができる。
Various systems, devices, and other apparatus may use the bearing assembly 3700 or other bearing assemblies and / or components described herein. Figure 37B-K
FIG. 7 is a block diagram of a system 3760 that uses a bearing assembly, such as bearing assembly 3700. The system 3760 can include a bearing assembly 3765, such as a bearing assembly including an electromagnetic stator having ELR components and a rotor rotor. The system 3760 may also include a power amplifier 3770 that includes various ELR-based components that amplify the signal received from the signal conditioning component 3770, such as a proportional integral derivative (PID) controller, to control the operation of the bearing assembly. it can. Further, the system 3760 can include various other circuit elements 3775 that can receive the reference signal 3780 and the sensor signal 3785 to provide a control feedback loop for the bearing assembly 3765.

システム3760は、モータや他の回転機械、おもちゃ、ジャイロスコープ、エネルギー貯
蔵装置、エネルギー変換装置、情報記憶装置、家電製品、自動車、回転軸受を利用するこ
とができるデバイスや装置などの様々なデバイスとして作用することができる、または、
そのデバイスの一部に組み込むことができる。
System 3760 as various devices such as motors and other rotating machines, toys, gyroscopes, energy storage devices, energy conversion devices, information storage devices, home appliances, automobiles, devices and devices that can use rotating bearings Can act or
It can be incorporated into part of the device.

以下に浮上軸受アセンブリの様々な種類と構成について説明する。図38-Kは、回転機械
で使用するための軸受アセンブリなどの浮上軸受アセンブリ3800の概略図である。ベアリ
ングアセンブリ3800は、ELRベアリング3810、磁気回転子3820、ステータ3830を含む。動
作中、軸受3810は、軸受3810とステータ3830との間の空間又は間隙3840内でロータを浮揚
させる磁場を提供するおよび/または発生する。
The various types and configurations of the levitation bearing assembly are described below. FIG. 38-K is a schematic illustration of a levitation bearing assembly 3800, such as a bearing assembly for use in a rotating machine. The bearing assembly 3800 includes an ELR bearing 3810, a magnetic rotor 3820, and a stator 3830. During operation, the bearing 3810 provides and / or generates a magnetic field that causes the rotor to float within the space or gap 3840 between the bearing 3810 and the stator 3830.

ELR軸受3810は、本明細書に記載の150Kと313Kの間の温度で、またはそれ以上の温度で
、電流に対して非常に低い抵抗を示す、変更された、および/または開口されたELR材料の
ようなELR材料で一部または全部形成することができる。いくつかの例では、軸受3810は
、軸受3810の上で浮上ロータ3820を維持するのを助けるために、中心に向かってわずかな
曲率を有するディスクのようなELR材料の円盤(図示のように)で形成することができる
。いくつかの例では、軸受3810は、非常に低い抵抗で電流を運び、磁場を生成することが
できるELRエレメントコイル又は巻線、または他の構成であってもよい。
ELR bearing 3810 is a modified and / or open ELR material that exhibits very low resistance to current at temperatures between 150K and 313K as described herein, or higher A part or all of the ELR material can be used. In some examples, the bearing 3810 is a disk of disc-like ELR material (as shown) that has a slight curvature towards the center to help maintain the floating rotor 3820 over the bearing 3810. Can be formed. In some examples, the bearing 3810 may be an ELR element coil or winding, or other configuration that can carry current with very low resistance and generate a magnetic field.

ロータ3820は、ベアリング3810とステータ3830の間で浮上して回転可能な永久磁石があ
る。例えば、ロータ3820は、ディスク、ドーナツ、または他の円形形状の物体であっても
よい。ロータ3820は、複数の永久磁石で形成してもよいし、または、電磁石で形成しても
よい。ロータ3820の磁石は、軸受アセンブリ3800を利用するマシンのニーズを満たすため
に様々な磁極構成で磁化されてもよい。いくつかの例では、磁化は、等方性、異方性であ
ってもよいし、複数の磁極のパターンを有していてもよい。例えば、ロータ3820は、ステ
ータ3830に結合された第1の磁気エレメントと、軸受3810に結合された第2磁気エレメン
トと、第1の磁気エレメントを第2の磁気エレメントから磁気的に分離する緩衝磁石とを
含むかもしれない。
The rotor 3820 includes a permanent magnet that can float and rotate between the bearing 3810 and the stator 3830. For example, the rotor 3820 may be a disk, donut, or other circular shaped object. Rotor 3820 may be formed of a plurality of permanent magnets, or may be formed of an electromagnet. The magnets of the rotor 3820 may be magnetized with various pole configurations to meet the needs of machines utilizing the bearing assembly 3800. In some examples, the magnetization may be isotropic, anisotropic, or may have a plurality of magnetic pole patterns. For example, the rotor 3820 includes a first magnetic element coupled to the stator 3830, a second magnetic element coupled to the bearing 3810, and a buffer magnet that magnetically separates the first magnetic element from the second magnetic element. And may contain.

ステータ3830は、ロータ3820を駆動する磁場を生成するために、電源に接続された電機
子巻線を含むことができる。ステータは、ホール効果検知コンポーネント、電気光学スイ
ッチコンポーネント、無線周波数検出構成エレメントなどの位置決めおよび/または検出
コンポーネントを含むことができる。ステータ3830は、ロータ3820の動作に関する情報を
決定するためにこれらのコンポーネントを利用し、それにより、電機子巻線に発生した磁
場を調節させる。
Stator 3830 can include an armature winding connected to a power source to generate a magnetic field that drives rotor 3820. The stator can include positioning and / or detection components such as Hall effect sensing components, electro-optic switch components, radio frequency sensing components. The stator 3830 utilizes these components to determine information regarding the operation of the rotor 3820, thereby adjusting the magnetic field generated in the armature winding.

本明細書で説明したように、軸受アセンブリ3800は、他のベアリング構成を利用するこ
ともできる。図39A-Kは、基板3910と、変更された、および/または、開口されたELR材料
などのELR材料から形成されたコイルまたは巻線3920を含む軸受3900の概略図である。軸
受3900は、ロータ3820などの磁気回転子を浮上させることができる磁場を作り出すコイル
3820を通じて非常に低抵抗の電流を流す。
As described herein, the bearing assembly 3800 may utilize other bearing configurations. FIGS. 39A-K are schematic views of a bearing 3900 that includes a substrate 3910 and a coil or winding 3920 formed from an ELR material, such as a modified and / or open ELR material. The bearing 3900 is a coil that creates a magnetic field that can levitate a magnetic rotor such as the rotor 3820
A very low resistance current is passed through the 3820.

図39B-Kは、磁場を生成するために電流を流すことができる、変更されたELRループ3950
(またはループ)を形成するために一緒に配置される2つまたはそれ以上の基板3940を備
える軸受3930の概略図である。例えば、ELR材料3952のストリップを含む4個の三角形の基
板3942のそれぞれは、ELR材料3952のストリップが非常に低い抵抗で電流を循環させて、
ロータ3820などののような磁気回転子を浮上することができる磁場を生成するループ3950
を形成するように、互いに隣接して配置される。
Figures 39B-K show a modified ELR loop 3950 that allows current to flow to generate a magnetic field.
FIG. 4 is a schematic view of a bearing 3930 comprising two or more substrates 3940 arranged together to form a (or loop). For example, each of the four triangular substrates 3942 that include a strip of ELR material 3952 causes the strip of ELR material 3952 to circulate current with very low resistance,
A loop 3950 that generates a magnetic field that can levitate a magnetic rotor such as a rotor 3820
To be adjacent to each other.

図38-Kに示す円盤状軸受アセンブリに加えて、他の軸受アセンブリは、本明細書に記載
ELR材料を利用することができる。図40A-K〜図40C-Kは、様々な軸受アセンブリ構成の概
略図である。
In addition to the disc bearing assembly shown in FIG. 38-K, other bearing assemblies are described herein.
ELR material can be used. 40A-K to 40C-K are schematic views of various bearing assembly configurations.

図40A-Kで、ベアリングアセンブリ4000は、ベアリング4010のギャップ内に間隔を空け
て配置されるコイル4025を有する回転シャフト4020を含む。いくつかのケースでは、本明
細書に記載されるように、回転可能なシャフト4020のコイル4025は、ELR材料から形成さ
れている。いくつかのケースでは、本明細書に記載されるように、軸受4010は、ELR材料
で形成されるか、または、ELR材料から形成されたコイルまたはループを含む。シャフト4
020のコイル4025の励起は、磁場を生成し、磁場は、シャフトをベアリング4010に対して
浮上させる。いくつかのケースでは、軸受4010は、軸受4010に対するシャフト4020の位置
決めを補助するために、様々な形状に形成されている。ステータおよび/または電機子(
図示せず)による第2の磁場の印加は、シャフトを浮上させるが、シャフトを回転させる
In FIGS. 40A-K, the bearing assembly 4000 includes a rotating shaft 4020 having a coil 4025 spaced within the gap of the bearing 4010. In some cases, as described herein, the coil 4025 of the rotatable shaft 4020 is formed from an ELR material. In some cases, as described herein, the bearing 4010 is formed of ELR material or includes a coil or loop formed of ELR material. Shaft 4
The excitation of the 020 coil 4025 generates a magnetic field that causes the shaft to float relative to the bearing 4010. In some cases, the bearing 4010 is formed in a variety of shapes to assist in positioning the shaft 4020 relative to the bearing 4010. Stator and / or armature (
Application of a second magnetic field (not shown) causes the shaft to float, but rotates the shaft.

図40B-Kで、ベアリングアセンブリ4030は、ベアリング4040の一部を囲むコイル4055を
有する回転シャフト4050を含み、したがって、回転可能なシャフト4050はドーナツ形状で
あり得る。いくつかのケースでは、回転可能なシャフト4050のコイル4055は、本明細書に
記載のように、ELR材料から形成されている。いくつかのケースでは、本明細書に記載の
ように、軸受4040はELR材料から形成されるか、または、ELR材料から形成されたコイルま
たはループを含む。シャフト4050のコイル4055の励起は、磁場を生成し、磁場は、シャフ
トをベアリング4040に対して浮上させる。いくつかのケースでは、軸受4040は、軸受4040
に対するシャフト4050の位置決めを補助するために、様々な形状に形成されている。例え
ば、軸受4040は、軸受4040で軸4050を中心にするのを助けることができるペデスタル4045
を含む。ステータおよび/または電機子(図示せず)による第2磁場を印加は、シャフトを
浮上させるが、シャフトを回転させる。
In FIGS. 40B-K, the bearing assembly 4030 includes a rotating shaft 4050 having a coil 4055 that encloses a portion of the bearing 4040, and thus the rotatable shaft 4050 can be donut shaped. In some cases, the coil 4055 of the rotatable shaft 4050 is formed from an ELR material as described herein. In some cases, as described herein, the bearing 4040 is formed from ELR material or includes a coil or loop formed from ELR material. Excitation of the coil 4055 of the shaft 4050 generates a magnetic field that causes the shaft to float relative to the bearing 4040. In some cases, bearing 4040, bearing 4040
In order to assist the positioning of the shaft 4050 with respect to, it is formed in various shapes. For example, bearing 4040 can help centering axis 4050 with bearing 4040 pedestal 4045
including. Application of a second magnetic field by a stator and / or armature (not shown) causes the shaft to float but rotates the shaft.

図40C-Kにおいて、軸受アセンブリ4060は、回転可能なシャフト4080とELR材料から形成
されたコイル4075を含む軸受4070を含む。ベアリング4070のコイル4075の励起は磁場を生
成し、磁場は、シャフト4080をベアリング4070に対して浮上させる。場合によっては、軸
受4070は、固定子として機能し、シャフト4080を回転させるが、軸受4070から離れた空間
にシャフト4080を浮上させる、又は、配置する場を提供するためにコイル4075を利用する
ことができる。いくつかのケースでは、ステータおよび/または電機子(図示せず)によ
る第2磁場の印加は、シャフトを浮上するが、シャフトを回転させる。いくつかのケース
では、軸受4070は、軸受4070に対するシャフト4080の位置決めを補助するために、様々な
形状に形成されている。
In FIGS. 40C-K, the bearing assembly 4060 includes a bearing 4070 that includes a rotatable shaft 4080 and a coil 4075 formed from ELR material. Excitation of the coil 4075 of the bearing 4070 generates a magnetic field that causes the shaft 4080 to float relative to the bearing 4070. In some cases, the bearing 4070 functions as a stator and rotates the shaft 4080 but utilizes the coil 4075 to provide a place to float or place the shaft 4080 in a space away from the bearing 4070. Can do. In some cases, the application of a second magnetic field by the stator and / or armature (not shown) causes the shaft to float but rotates the shaft. In some cases, the bearing 4070 is formed in a variety of shapes to assist in positioning the shaft 4080 relative to the bearing 4070.

もちろん、当業者は、他の構成が可能であることを理解するであろう。例えば、図40A-
K〜図40C-Kに記載のシャフトは、軸受として動作し、軸受はシャフトとして動作する。ま
た、ベアリングおよび/またはシャフトは、ベアリングに対してシャフトを浮上させるた
めに利用されるELRエレメント、ベアリングに対してシャフトを回転させるために利用さ
れるELRエレメント、シャフトの位置決めおよび/または回転を制御するために利用される
ELRエレメントなど複数のELRエレメントを含んでもよい。
Of course, those skilled in the art will appreciate that other configurations are possible. For example, Figure 40A-
The shaft described in K to FIGS. 40C-K operates as a bearing, and the bearing operates as a shaft. Also, bearings and / or shafts control ELR elements used to float the shaft relative to the bearings, ELR elements used to rotate the shaft relative to the bearings, shaft positioning and / or rotation Used to
A plurality of ELR elements such as ELR elements may be included.

例として、図41-Kは、5点シャフトベアリングアセンブリ4100を示す。ベアリングアセ
ンブリ4100は、複数のラジアル軸受4110と回転軸4120を含む。いくつかのケースでは、ラ
ジアルベアリング4110は、少なくともELRコンポーネントの一部として形成されている。
いくつかのケースでは、シャフトはELRコンポーネント、磁性材料、又は他の材料から形
成されている。いくつかのケースでは、シャフトの動きを監視し、制御機構にフィードバ
ックを提供するセンサは、ELRコンポーネントから形成されている。ベアリングアセンブ
リは、シャフトの回転の制御、シャフトの平行移動の制御、三次元空間におけるシャフト
の動きの制御および/またはシャフトの位置決め制御のような5軸制御を提供する。
As an example, FIG. 41-K shows a five-point shaft bearing assembly 4100. FIG. The bearing assembly 4100 includes a plurality of radial bearings 4110 and a rotating shaft 4120. In some cases, radial bearing 4110 is formed as at least part of an ELR component.
In some cases, the shaft is formed from an ELR component, magnetic material, or other material. In some cases, sensors that monitor shaft movement and provide feedback to the control mechanism are formed from ELR components. The bearing assembly provides 5-axis control such as control of shaft rotation, control of shaft translation, control of shaft movement in three-dimensional space and / or control of shaft positioning.

本明細書で説明するように、種々の軸受アセンブリのベアリング、ロータおよび/また
は固定子は、変更された、開口された、および/または他の新しいELR材料などのELR材料
を用いるコイル、巻線、および/またはディスクを含むことができる。これらのコイル、
巻線、および/または、ディスクは、ELR材料で形成されたテープ、膜、箔、および/また
は配線を使用することができる。
As described herein, the bearings, rotors, and / or stators of various bearing assemblies are coils, windings that use ELR materials, such as modified, open, and / or other new ELR materials. , And / or discs. These coils,
The windings and / or disks can use tapes, films, foils, and / or wires formed of ELR material.

ELRワイヤを形成する際に、複数のELRテープ又は箔は、大容量線を形成するために一緒
に挟持されてもよい。例えば、コイルは、支持構造体と、支持構造によって支持された1
つまたはそれ以上のELRテープ又は箔を含むことができる。
In forming the ELR wire, a plurality of ELR tapes or foils may be sandwiched together to form a high capacity line. For example, a coil is supported by a support structure and a support structure.
One or more ELR tapes or foils can be included.

ELRワイヤに加えて、ベアリング、ロータ及び/又はステータはELRナノワイヤから形成
することができる。従来の用語では、ナノワイヤは、ナノメートルのオーダーまたはそれ
以下の幅または直径と、規定されていない長さを有するナノ構造体である。いくつかのケ
ースでは、ELR材料は、50ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成
することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、40ナノメートルの幅および/また
は深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は
、30ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。
いくつかのケースでは、ELR材料は、20ナノメートルの幅および/または深さを有するナノ
ワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、10ナノメートルの
幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースで
は、ELR材料は、5ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成するこ
とができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、5ナノメートル未満の幅および/または
深さを有するナノワイヤに形成することができる。
In addition to ELR wires, bearings, rotors and / or stators can be formed from ELR nanowires. In conventional terms, a nanowire is a nanostructure having a width or diameter on the order of nanometers or less and an undefined length. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 50 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 40 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 30 nanometers.
In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 20 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 10 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 5 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth less than 5 nanometers.

ナノワイヤに加えて、ELRテープ又は箔は、本明細書に記載の軸受、ステータ、ロータ
として利用することができる。ELR材料のテープおよび/または箔を生成し、製造するため
の様々な技術が存在する。いくつかの例では、この技術は、バッファの金属酸化物で被覆
された可撓性金属テープ上にYBCOまたは他のELR材料を堆積させ、被覆された導体を形成
する工程を含む。処理中に、テクスチャは、圧延アシスト、二軸テクスチャ基板(RABiTS
)プロセスなどを用いて金属テープ中に導入することができる。あるいは、その代わりに
、テクスチャされたセラミック緩衝層が、テクスチャされていない合金基板上にイオンビ
ームアシスト蒸着(IBAD)プロセスを使用して、堆積されてもよい。酸化物層の追加は、
テープからELR材料中への金属の拡散を防止する。ELRテープを製造するために、化学蒸着
CVD法、物理蒸着(PVD)法、分子線エピタキシー(MBE)、アトミックレイヤーバイレイ
ヤー分子線エピタキシー(ALL-MBE)、および他の溶液堆積技術などの他の技法を利用し
てもよい。
In addition to nanowires, ELR tapes or foils can be utilized as the bearings, stators, rotors described herein. There are various techniques for producing and manufacturing tapes and / or foils of ELR material. In some examples, the technique includes depositing YBCO or other ELR material on a flexible metal tape coated with a buffer metal oxide to form a coated conductor. During processing, the texture is rolled assist, biaxial texture substrate (RABiTS
) It can be introduced into the metal tape using a process or the like. Alternatively, a textured ceramic buffer layer may be deposited using an ion beam assisted deposition (IBAD) process on an untextured alloy substrate. The addition of the oxide layer
Prevent metal diffusion from the tape into the ELR material. Chemical vapor deposition to produce ELR tape
Other techniques such as CVD, physical vapor deposition (PVD), molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer by layer molecular beam epitaxy (ALL-MBE), and other solution deposition techniques may be utilized.

いくつかの例において、巻線および/または他のコンポーネントまたはデバイスで使用
されるELR材料の種類は、ELR材料を利用するアプリケーションの種類によって決定するこ
とができる。たとえば、いくつかのアプリケーションでは、BSCCO ELR層を有するELR材料
を利用することができるが、他のアプリケーションではYBCO ELR層を使用するかもしれな
い。すなわち、本明細書に記載のELR材料は、ELR材料を使用する機械またはコンポーネン
トの種類に基づいて、特定の材料(例えば、YBCOまたはBSCCO)から形成され、特定の構
造(例えば、テープまたはワイヤ)に形成されることができる。
In some examples, the type of ELR material used in windings and / or other components or devices can be determined by the type of application utilizing the ELR material. For example, some applications may utilize ELR material with a BSCCO ELR layer, while other applications may use a YBCO ELR layer. That is, the ELR materials described herein are formed from a specific material (eg, YBCO or BSCCO) based on the type of machine or component that uses the ELR material, and a specific structure (eg, tape or wire) Can be formed.

本明細書に記載のELR材料は、回転機によって利用される軸受アセンブリの様々な異な
るコンポーネントとして、または該コンポーネント内で利用することができる。軸受アセ
ンブリは、回転子の巻線としてまたは巻線内で、軸受の巻線としてまたは巻線内で、ステ
ータの巻線としてまたは巻線内で、ロッドまたはロータとしてまたはロッドまたはロータ
内で、リングとしてまたはリングの一部として、コンポーネント間のリード又は他の結合
エレメントとし、またはリード又は他の結合エレメントの一部を含む。
The ELR materials described herein can be utilized as or within various different components of a bearing assembly utilized by a rotating machine. The bearing assembly is a ring as a rotor winding or in a winding, as a bearing winding or in a winding, as a stator winding or in a winding, as a rod or rotor or in a rod or rotor Or as part of a ring, as a lead or other coupling element between components, or as part of a lead or other coupling element.

様々なタイプのブラシ付きDCモータまたはステッピングモータは、種々のコンポーネン
トとして変更されたELR膜を利用するまたは種々のコンポーネント内で変更されたELR膜を
利用することができる。ブラシ付きDCモータは、永久磁石のブラシ付きDC(PMDC)モータ
、シャント巻ブラシ付きDC(SHWDC)モータ、直巻ブラシ付きDC(SWDC)モータ、複巻(C
WDC)モータを含む。
Various types of brushed DC motors or stepping motors can utilize modified ELR films as various components or utilize modified ELR films within various components. Brushed DC motors include permanent magnet brushed DC (PMDC) motors, shunt wound brushed DC (SHWDC) motors, direct wound brushed DC (SWDC) motors, and multiple windings (C
WDC) including motor.

ACモータの様々な種類は、単相誘導電動機(例えば、分割相誘導モータ、コンデンサス
タート誘導モータ、永久スプリットコンデンサ誘導電動機、コンデンサスタートコンデン
サラン誘導、陰影極AC誘導モータなど)と三相誘導電動機(リスケージモータ、巻線形電
動機など)としてまたはその一部として変更されたELR膜を利用することができる。
Various types of AC motors include single phase induction motors (eg split phase induction motors, capacitor start induction motors, permanent split capacitor induction motors, capacitor start capacitor run induction, shadow AC induction motors) and three phase induction motors ( Modified ELR films can be used as or as part of a squirrel cage motor, wire wound motor, etc.

もちろん、当業者は、本明細書に記載の変更されたELR膜をユニバーサルモータ、印刷
されたアーマチュア、パンケーキモータ、サーボモータ、静電モータ、トルクモータ、ス
テッピングモータ、発電機、オルタネータ等の他の回転機械に用いることができることを
理解するであろう。
Of course, those skilled in the art may use the modified ELR film described herein as a universal motor, printed armature, pancake motor, servo motor, electrostatic motor, torque motor, stepping motor, generator, alternator, etc. It will be understood that the present invention can be used for various rotating machines.

本明細書に記載の様々な軸受アセンブリは、変更されたELR膜を利用することによって
改善された又は強化された動作特性を示すことができる。例えば、軸受アセンブリは、巻
線、リード線、容量エレメントなどの種々な導電エレメントの抵抗からより少ない抵抗損
失を示すことができるし、または特定のエレメントが摩擦による摩耗を示さないので、長
寿命であり得る。このことは、改良された動作特性を有する軸受アセンブリを用いた装置
もまた、同様の改善の利益を得ることになる。変更されたELR膜を利用するベアリングア
センブリを使用できるデバイスの例は、ファン、タービン、ドリル、電気自動車の車輪、
機関車、コンベヤーベルト、ロボット、自動車、家電製品、エンジン、製造装置、おもち
ゃ、ジャイロ、MEMSベースのモータとコンポーネント、回転機械を採用する他のデバイス
を含む。
Various bearing assemblies described herein can exhibit improved or enhanced operating characteristics by utilizing a modified ELR film. For example, bearing assemblies can exhibit less resistance loss from the resistance of various conductive elements such as windings, lead wires, capacitive elements, or long life because certain elements do not exhibit frictional wear. possible. This means that devices using bearing assemblies with improved operating characteristics will also benefit from similar improvements. Examples of devices that can use bearing assemblies that utilize modified ELR membranes include fans, turbines, drills, electric vehicle wheels,
Includes locomotives, conveyor belts, robots, automobiles, household appliances, engines, manufacturing equipment, toys, gyros, MEMS-based motors and components, and other devices that employ rotating machinery.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含む軸受アセンブリは、以下のように説
明することができる。
In some embodiments, a bearing assembly that includes a modified ELR material can be described as follows.

軸受アセンブリであって、少なくとも一部が変更されたELR材料から形成された軸受と
、磁性材料で形成され、前記軸受に近接して配置されたロータとを有し、前記ロータは、
磁場が前記軸受の前記変更されたELR材料内を流れる電流によって生成されるとき、前記
軸受に対して浮上することを特徴とする軸受アセンブリ。
A bearing assembly, comprising: a bearing formed of at least a portion of a modified ELR material; and a rotor formed of a magnetic material and disposed proximate to the bearing, the rotor comprising:
A bearing assembly that floats relative to the bearing when a magnetic field is generated by a current flowing in the modified ELR material of the bearing.

軸受アセンブリの製造方法であって、変更されたELR材料の軸受を形成する工程と、前
記軸受の変更されたELR材料を通過する電流によって発生する磁場に応答して、軸受に対
して浮上することができるように、前記形成された軸受に近接してロータを配置する工程
と、を有することを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a bearing assembly, the method comprising forming a bearing of a modified ELR material and levitating relative to the bearing in response to a magnetic field generated by a current passing through the modified ELR material of the bearing. And a step of disposing a rotor in proximity to the formed bearing.

軸受アセンブリであって、150K以上の温度で運ばれた電荷に対して非常に低い抵抗を示
すELR材料から形成された軸受を含むことを特徴とする軸受アセンブリ。
A bearing assembly comprising a bearing formed from an ELR material that exhibits a very low resistance to charges carried at temperatures of 150K and above.

軸受アセンブリ内で使用するための軸受であって、基板と、変更されたELR材料から少
なくとも一部が形成されたコイルを有することを特徴とする軸受。
A bearing for use in a bearing assembly comprising a substrate and a coil formed at least in part from a modified ELR material.

軸受の製造方法であって、基板を配置する工程と、配置された基板上にループ状に変更
されたELR材料を堆積する工程とを有することを特徴とする製造方法。
A method for manufacturing a bearing, comprising: a step of arranging a substrate; and a step of depositing an ELR material changed into a loop shape on the arranged substrate.

浮上された軸受アセンブリで使用するための軸受であって、基板と、150K以上の温度で
運ばれた電荷に対して非常に低い抵抗を示すELR材料から形成されたコイルを有すること
を特徴とする軸受。
A bearing for use in a levitated bearing assembly, characterized by having a substrate and a coil formed from ELR material that exhibits a very low resistance to charges carried at temperatures above 150K bearing.

軸受アセンブリであって、変更されたELR材料から少なくとも一部が形成された軸受と
、150Kと313Kとの間の軸受の温度を維持するように構成された冷却システムと、磁性材料
で形成され、前記軸受けに近接して配置されるロータと、を含み、前記ロータは、磁場が
前記軸受の変更されたELR材料内を流れる電流によって生成されたとき、前記軸受を上方
に浮上させることを特徴とする軸受アセンブリ。
A bearing assembly, formed of a magnetic material, a bearing at least partially formed from a modified ELR material, a cooling system configured to maintain a bearing temperature between 150K and 313K, A rotor disposed proximate to the bearing, wherein the rotor causes the bearing to float upward when a magnetic field is generated by a current flowing in the modified ELR material of the bearing. Bearing assembly.

軸受アセンブリの製造方法であって、変更されたELR材料からなる軸受を形成する工程
と、前記形成された軸受を軸受の温度を150Kと313Kとの間に維持するように構成された冷
却システムに結合する工程と、前記軸受の前記変更されたELR材料を通過する電流によっ
て生成した磁場に応答して、前記軸受に対して浮上することができるように、ロータを前
記形成された軸受に近接して配置する工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a bearing assembly, comprising the steps of forming a bearing of modified ELR material, and a cooling system configured to maintain the formed bearing at a bearing temperature between 150K and 313K. The rotor is proximate to the formed bearing so that it can float relative to the bearing in response to a magnetic field generated by a coupling and current passing through the modified ELR material of the bearing. And a step of arranging the steps.

軸受アセンブリであって、150Kと313Kの間の温度で運ばれた電荷に対して非常に低い抵
抗を示すELR材料から形成された軸受と、150Kと313Kとの間の前記軸受のELR材料の温度を
維持する冷却コンポーネントと、を有することを特徴とする軸受アセンブリ。
A bearing assembly, formed from an ELR material that exhibits a very low resistance to charges carried at temperatures between 150K and 313K, and the temperature of the ELR material of the bearing between 150K and 313K And a cooling component for maintaining the bearing assembly.

ロータ機械であって、変更されたELR材料から少なくとも一部が形成された軸受と、磁
性材料から形成され、前記軸受に隣接して配置された回転可能なシャフトとを有し、磁場
が前記軸受の変更されたELR材料内を流れる電流によって生成されるとき、前記回転可能
なシャフトは、前記軸受から一定の距離だけ間隔を空けて配置されていることを特徴とす
るロータ機械。
A rotor machine, comprising a bearing formed at least in part from a modified ELR material, and a rotatable shaft formed of a magnetic material and disposed adjacent to the bearing, wherein a magnetic field is the bearing A rotor machine wherein the rotatable shaft is spaced a distance from the bearing when generated by a current flowing in the modified ELR material.

モータであって、150Kと313Kの間の温度で運ばれた電荷に対して非常に低い抵抗を示す
ELR材料から形成された軸受アセンブリと、前記軸受アセンブリの前記ELR材料内に電流を
生成するために前記軸受アセンブリに電力を供給するように構成された電力コンポーネン
トと、を有することを特徴とするモータ。
A motor that has a very low resistance to charges carried at temperatures between 150K and 313K
A motor assembly comprising: a bearing assembly formed from an ELR material; and a power component configured to supply power to the bearing assembly to generate a current in the ELR material of the bearing assembly. .

回転機械であって、磁場を生成するように構成された軸受と、回転するように構成され
、かつ磁場の強度に基づいて前記軸受に近接して配置されたロータと、を有し、前記軸受
又は前記ロータは、周囲温度と標準圧力で電荷に対して非常に低い抵抗を示す材料を含む
ことを特徴とする回転機械。
A rotary machine, comprising: a bearing configured to generate a magnetic field; and a rotor configured to rotate and disposed in proximity to the bearing based on the strength of the magnetic field, the bearing Alternatively, the rotor comprises a material that exhibits a very low resistance to charge at ambient temperature and standard pressure.

第11章 ELR材料で形成されたセンサ
本章の説明は、図1-36と図37-L〜図88-Lを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 11 Sensors Made of ELR Material Refer to Figure 1-36 and Figures 37-L through 88-L for the description of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

変更された、開口された、および/または他の新しい、非常に低い抵抗(ELR)材料から
形成されたコンポーネントを含むセンサが記載されている。いくつかの例では、センサは
、ELR材料のナノワイヤを利用するコンポーネントを含む。いくつかの例では、センサは
、ELR材料から形成されたテープ又はホイルを利用するコンポーネントを含む。いくつか
の例では、センサは、薄膜ELR材料を用いて形成されたコンポーネントを含む。ELR材料は
、現在の高温超伝導体(HTS)に関連付けられる通常の温度よりも高い温度で電流に対し
て非常に低い抵抗値を提供し、より高い温度でセンサの動作特性を向上させる。
Sensors have been described that include components formed from modified, apertured, and / or other new, very low resistance (ELR) materials. In some examples, the sensor includes a component that utilizes a nanowire of ELR material. In some examples, the sensor includes a component that utilizes a tape or foil formed from ELR material. In some examples, the sensor includes a component formed using a thin film ELR material. The ELR material provides a very low resistance to current at temperatures higher than the normal temperatures associated with current high temperature superconductors (HTS) and improves the operating characteristics of the sensor at higher temperatures.

以下に、変更された、開口された、及び/又は、他の新しいELR材料をセンサに使用する
ことについて詳細に説明する。一般的に、ELR材料を用いるセンサの様々な構成が可能で
あり、その構成は設計されているセンサの種類に依存する。従来のセンサの設計を規定す
る様々な原理は、本明細書に記載のELR材料を用いたセンサに適用することができる。従
って、いくつかのセンサの幾何学的形状や構成は、本明細書に記載されているが、他の多
くのものももちろん可能である。さらに、本明細書に記載の様々な実施例は、特定のセン
サシステムがELR材料から形成されたセンサまたはセンサコンポーネントをどのように使
用することができるかを強調するかもしれないが、これらの実施例は、例示であり、網羅
的でないことが意図される。本開示の様々な実施例を供給された当業者は、ELR材料から
形成されることができる同じまたは同様のセンサシステム内の他のコンポーネントを識別
することができるであろう。
In the following, the use of modified, apertured and / or other new ELR materials in the sensor will be described in detail. In general, various configurations of sensors using ELR materials are possible, depending on the type of sensor being designed. Various principles defining the design of conventional sensors can be applied to sensors using ELR materials as described herein. Thus, although some sensor geometries and configurations are described herein, many others are of course possible. In addition, the various examples described herein may emphasize how a particular sensor system can use sensors or sensor components formed from ELR materials. The examples are intended to be illustrative and not exhaustive. Those skilled in the art, supplied with various embodiments of the present disclosure, will be able to identify other components within the same or similar sensor system that may be formed from ELR materials.

図37-Lは、変更された、開口された、および/または他の新しいELR材料から形成された
コンポーネント、または少なくともコンポーネントの一部に組み込まれたセンサ3700を示
すブロック図である。一般的に言えば、センサは、刺激(又は測定された)Sを受信して
刺激の量、プロパティ、または状態を示す電気出力信号soutを応答する。刺激とその関連
した数量、特性または状態の非網羅的例は、以下の表に示す。
FIG. 37-L is a block diagram illustrating a sensor 3700 incorporated in a modified, opened, and / or other new ELR material, or at least a portion of the component. Generally speaking, the sensor receives a stimulus (or measured) S and responds with an electrical output signal sout that indicates the amount, property, or state of the stimulus. Non-exhaustive examples of stimuli and their associated quantities, characteristics or conditions are shown in the table below.

センサ3700は、1つまたはそれ以上の任意の変換器3705、ダイレクトセンサ3710、およ
びポスト処理モジュール3715を備える。各任意のトランスデューサは、第1の種類のエネ
ルギーを第2の種類のエネルギーを持つ第2信号に変換する。例えば、第1の変換器3705a
は、機械的刺激信号Siを光信号S2にに変換することができ、次に、光信号S2は、仲介信号
SN+Iを生成するために熱信号S3に変換する第2の変換器3705bに供給される。ダイレクトセ
ンサ3710は、また、入力信号を電気信号に変換する特別の変換器である。ダイレクトセン
サ3710は、1つまたはそれ以上の変換器3705から中間信号SN+Iを受信し、電気信号seに変
換する。いくつかのセンサでは、変換器3705は省略され、直接センサ3710は直接刺激信号
seを受信する。生成された電気信号seは、刺激の量、プロパティ、または条件を示す1つ
またはそれ以上の出力信号Soutを生成するために、後処理モジュール3715によってを変更
(例えば、デジタル化、増幅等)することができる。後処理モジュール3715は、データプ
ロセッサ、デジタル変換器、特定用途向け集積回路、増幅器、フィルタ、アナログ・デジ
タル信号プロセッサ、静電容量-電圧変換器、差動回路、ブリッジ回路等などの入力端子
または出力端子、導電路、様々のアナログおよびデジタル後処理電子回路を含んでもよい
The sensor 3700 includes one or more optional transducers 3705, a direct sensor 3710, and a post processing module 3715. Each optional transducer converts a first type of energy into a second signal having a second type of energy. For example, the first converter 3705a
Can convert the mechanical stimulus signal Si into an optical signal S2, which in turn is an intermediary signal
It is supplied to a second converter 3705b that converts to a thermal signal S3 to generate SN + I. The direct sensor 3710 is also a special converter that converts an input signal into an electric signal. The direct sensor 3710 receives the intermediate signal SN + I from one or more converters 3705 and converts it into an electrical signal se. For some sensors, the transducer 3705 is omitted and the direct sensor 3710 is a direct stimulus signal
Receive se. The generated electrical signal s e is modified (eg, digitized, amplified, etc.) by post-processing module 3715 to generate one or more output signals Sout indicative of the amount, property, or condition of the stimulus can do. The post-processing module 3715 is an input terminal or output for data processors, digital converters, application specific integrated circuits, amplifiers, filters, analog / digital signal processors, capacitance-voltage converters, differential circuits, bridge circuits, etc. Terminals, conductive paths, various analog and digital post-processing electronics may be included.

表Bは、変換器3705および/またはダイレクトセンサ3710によって行うことができる変換
の種類の非網羅的例を示す。
Table B shows a non-exhaustive example of the types of conversions that can be performed by the converter 3705 and / or the direct sensor 3710.

いくつかの例では、センサ3700は、刺激の量、プロパティ、または状態を示すものとし
て、ヒトまたは装置が解釈可能である非電気出力信号Soutを生成することができる。例え
ば、センサは、動きを示す光出力信号を生成することができる。このような例において、
後処理モジュール3715は、非電気出力信号を生成するために直接センサ3710から中間電気
信号seに対して後処理を実行することができる。いくつかの例では、ダイレクトセンサ37
10および/または、後処理モジュール3715は例中で省略されてもよい(たとえば、後処理
モジュール3715は、ヒトによって解釈可能な光信号を生成する場合)。
In some examples, the sensor 3700 can generate a non-electrical output signal Sout that can be interpreted by a human or device as indicative of the amount, property, or condition of the stimulus. For example, the sensor can generate a light output signal indicative of movement. In such an example,
The post-processing module 3715 can perform post-processing on the intermediate electrical signal se directly from the sensor 3710 to generate a non-electrical output signal. In some examples, direct sensor 37
10 and / or post-processing module 3715 may be omitted in the examples (eg, if post-processing module 3715 generates an optical signal that can be interpreted by a human).

センサ3700は、インタフェース電子回路を含む図37-Lに示されていない他のコンポーネ
ントを含んでもよい。例えば、センサ3700がアクティブセンサの場合、センサは、励起回
路または他の励起源(例えば、光学的励起源)を含んでもよい。別の例として、信号前処
理、後処理回路は、変換器3705とダイレクトセンサ3710のいずれかで変換される前の信号
又は後の信号に信号処理をすることができる。センサ3700に含むことができる他のコンポ
ーネントとしては、プロセッサ、デジタル信号プロセッサおよび特定用途向け集積回路、
増幅器、フィルタ、光-圧変換器、励磁回路(例えば、電流発生器、磁場源(例えば、誘
導コイル又は巻線、トロイド、ソレノイド等を含む)、電圧リファレンス、ドライバ、お
よび光学ドライバ)、アナログ-デジタル変換器、導波路、発振器、静電容量-電圧変換器
、レシオメトリック回路、差動回路、ブリッジ回路、データ伝送コンポーネント、グラン
ド・プレーン/ループ、アンテナ、バイパスコンデンサ、ノイズ発生源(例えば、機械的
、磁気的、電気的、およびゼーベックノイズ)に対してシールドするコンポーネント、電
池などの動力源があげられる。
Sensor 3700 may include other components not shown in FIG. 37-L, including interface electronics. For example, if sensor 3700 is an active sensor, the sensor may include an excitation circuit or other excitation source (eg, an optical excitation source). As another example, the signal pre-processing and post-processing circuit can perform signal processing on a signal before or after being converted by either the converter 3705 or the direct sensor 3710. Other components that can be included in sensor 3700 include processors, digital signal processors and application specific integrated circuits,
Amplifiers, filters, light-to-pressure converters, excitation circuits (eg, current generators, magnetic field sources (including induction coils or windings, toroids, solenoids, etc.), voltage references, drivers, and optical drivers), analog- Digital converter, waveguide, oscillator, capacitance-voltage converter, ratiometric circuit, differential circuit, bridge circuit, data transmission component, ground plane / loop, antenna, bypass capacitor, noise source (eg, machine) , Magnetic, electrical, and Seebeck noise) and power sources such as batteries.

一般的に言えば、センサ3700は、変更された、開口された、および/または他の新しいE
LRの材料から全体が、または一部が形成されている種々のELRコンポーネントを含むこと
ができる。ELRコンポーネントは、例えば、電流を伝達したり、電磁信号からの信号(例
えば、電流、電圧を含む)を変換したり、信号を電磁信号に変換したり、または他の電磁
信号を送信または変更するように構成することができる。例えば、1つまたはそれ以上の
トランスデューサ3705、直接センサ3710、後処理モジュール3715、または他の前処理又は
後処理エレクトロニクスは、ELR膜および/またはELR薄膜から形成されたELRナノワイヤ、
ELRテープ、またはELR箔から形成されたELRコンポーネントをさらに含んでいてもよい。
以下のリストは、ELR材料を採用することができるセンサー3700内のコンポーネントの非
網羅的例を示す。
・導体(例えば、電極、コンタクト、ワイヤ、集積回路上の導電トレース/相互接続など

・インダクタ 回路基板に印刷される、及び/又は、磁場発生源として用いらるソレノイ
ド、トロイド、他の三次元形状として形成することができる誘導コイル又は巻線を含む
・容量エレメント(例えば、平行平板コンデンサ、円筒状コンデンサ、平面コンデンサな
ど)
・アンテナ。
Generally speaking, the sensor 3700 is modified, opened, and / or other new E
Various ELR components may be included that are formed in whole or in part from the material of the LR. ELR components, for example, carry current, convert signals from electromagnetic signals (including current, voltage, etc.), convert signals to electromagnetic signals, or send or modify other electromagnetic signals It can be constituted as follows. For example, one or more transducers 3705, direct sensor 3710, post-processing module 3715, or other pre-processing or post-processing electronics may include ELR nanowires formed from ELR films and / or ELR thin films,
An ELR component formed from ELR tape or ELR foil may further be included.
The following list provides a non-exhaustive example of components within sensor 3700 that can employ ELR materials.
Conductors (eg electrodes, contacts, wires, conductive traces / interconnects on integrated circuits, etc.)
• Inductors, including solenoids, toroids, or other three-dimensional shapes printed on circuit boards and / or used as magnetic field sources • Inductive coils or windings • Capacitive elements (eg, parallel plates) Capacitors, cylindrical capacitors, planar capacitors, etc.)
·antenna.

様々なセンサ及び/又はセンサの構成は、ELR材料から形成されるELRコンポーネントを
使用することができる。ELRコンポーネントは、上記にリストされたように、電流を伝導
するために、信号を送信するか、または信号を電磁信号に変換する、または、電磁信号を
を送信するかまたは電磁信号を信号に変換する(電流と電圧を含む)ために、または、電
磁信号を送信するか、または電磁信号を変更するために、使用する。本開示のELR材料、
検出システム、および検出原理の様々な例を提供された当業者は、過度の実験を行うこと
なく、1つまたはそれ以上のELRコンポーネントを有する他のセンサを実現することができ
るであろう。
Various sensors and / or sensor configurations can use ELR components formed from ELR materials. ELR components transmit signals or convert signals to electromagnetic signals, or transmit electromagnetic signals or convert electromagnetic signals to signals, as listed above, to conduct current Used to do (including current and voltage), or to send or change electromagnetic signals. ELR material of the present disclosure,
Those skilled in the art who have provided various examples of detection systems and detection principles will be able to implement other sensors having one or more ELR components without undue experimentation.

本明細書に記載の実施例は、特定の検出システムが特定のELRコンポーネントをどのよ
うに使用することができるかを強調するかもしれないが、これらの実施例は例示であり、
網羅的ではないことが意図されている。本開示の様々な実施例を供給された当業者は、EL
Rコンポーネントから形成され得る同じまたは類似するセンサシステム内に他のコンポー
ネントを識別することができるであろう。
Although the examples described herein may emphasize how a particular detection system can use a particular ELR component, these examples are exemplary,
It is intended not to be exhaustive. Those skilled in the art who have supplied various embodiments of the present disclosure will be able to
Other components could be identified within the same or similar sensor system that can be formed from R components.

当業者は、ELR材料が本明細書に記載の個別の検出システム及び原理を2つ以上組合せ
た複雑な検出システムで使用できることは、たとえ、それらの組合せが明示的に記述され
ていなくても理解するであろう。
Those skilled in the art will appreciate that ELR materials can be used in complex detection systems that combine two or more of the individual detection systems and principles described herein, even if the combination is not explicitly described. Will do.

さらに、本出願では、特定の測定または値の特徴付け(例えば、抵抗の測定、コンデン
サンス、インダクタンス、電圧、電流、インピーダンス電磁場強度等)を行うために使用
される回路、センサ、および他のコンポーネントの例を提供するが、このような実施例は
、網羅的、例示的でないことが意図される。当業者にとってこのような測定または特徴付
けを行うための様々な代替を容易に理解できる。また、各種センサは、"検出する"、"決
定する"、または、特定の未知数(例えば、未知の抵抗)を"算出する"、として記載され
ているが、明示的な別段の記載が無い限り、このことは、センサが説明した量を直接計算
しなければならないことを意味するものではない。代わりに、当業者は、この量がセンサ
によって間接的にまたは推定的に決定されることができることを理解するであろう。例え
ば、センサが、"エレメントAの抵抗を検出する"と記載されている場合、この記載は、時
定数が未知の抵抗値によって影響を受ける可能性があるので、エレメントAを含むRLC回路
の時定数を決定することを含んでもよい。
Further, in this application, circuits, sensors, and other components used to perform specific measurements or characterization of values (eg, resistance measurements, capacitance, inductance, voltage, current, impedance electromagnetic field strength, etc.) However, such examples are intended to be exhaustive and not exemplary. Those skilled in the art will readily understand various alternatives for making such measurements or characterizations. Various sensors are described as “detect”, “determine”, or “calculate” a specific unknown (eg, unknown resistance), unless otherwise specified. This does not mean that the quantity described by the sensor must be calculated directly. Instead, those skilled in the art will appreciate that this amount can be determined indirectly or presumptively by the sensor. For example, if the sensor is described as "detecting the resistance of element A", this description may be affected by an RLC circuit that includes element A because the time constant may be affected by an unknown resistance value. It may include determining a constant.

また、容量性エレメントまたはプレートなどの様々なコンポーネントが、"金属"、"導
電性"または、"導電体"であるとして本明細書に記載されているが、当業者は、いくつか
の例では、容量エレメントまたはプレートは、本発明の範囲から逸脱することなく、半導
体材料の代わりに形成することができることを理解するであろう。
Also, although various components, such as capacitive elements or plates, are described herein as being “metal”, “conductive”, or “conductor”, those skilled in the art will recognize in some examples It will be understood that a capacitive element or plate can be formed in place of a semiconductor material without departing from the scope of the present invention.

図面において、種々の図示のエレメントまたはコンポーネントの大きさ、および横方向
の大きさ、様々な層の厚さは、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、これらの様々なエ
レメントは、見やすくするために、適宜拡大または縮小されている。また、本発明の詳細
な記載が不要な場合には、正確な幾何学的形状やコンポーネントの位置、コンポーネント
間の正確な接続などのコンポーネントの詳細は、図では抽象化され、詳細は除外されてい
る。このような詳細が本発明の理解に不要な場合には、図示される代表的な幾何学的形状
、配線、及び示す構成は、一般的な設計及び動作原理の例示を意図したものである。
In the drawings, the size of various illustrated elements or components, as well as the lateral size and thickness of the various layers, are not necessarily drawn to scale, and these various elements are for ease of viewing. In addition, it is enlarged or reduced as appropriate. Also, if a detailed description of the present invention is not required, component details such as the exact geometry, the location of the components, and the exact connections between components are abstracted in the figure and excluded in detail. Yes. Where such details are not necessary for an understanding of the present invention, the representative geometric shapes, wiring, and configurations shown are intended to be exemplary of general design and operating principles.

本明細書に記載のシステムおよびデバイスの一部または全部が、特定ELR材料が周囲温
度よりも低い温度で非常に低い抵抗を示す用途で利用される場合、低コストの冷却システ
ムを採用してもよい。本明細書で説明するように、用途は、ELRインダクタを液体フレオ
ンの沸点の温度と同じ温度まで、水の融点の温度と同じ温度まで、または本明細書で説明
した他の温度と同じ温度まで冷却するシステムのような冷却システム(図示せず)を含む
ことができる。冷却システムは、用途によって利用されるELR材料の種類や構造に基づい
て選択することができる。
If some or all of the systems and devices described herein are used in applications where certain ELR materials exhibit very low resistance at temperatures below ambient temperature, low cost cooling systems may be employed. Good. As described herein, applications can be used for ELR inductors up to the same temperature as the boiling point of liquid freon, up to the same temperature as the melting point of water, or up to the same temperature as other temperatures described herein. A cooling system (not shown) such as a cooling system can be included. The cooling system can be selected based on the type and structure of ELR material utilized by the application.

検出システムでELR材料を使用すると数多くのメリット得られる。例えば、センサにお
いてHTS材料の代わりにELR材料を使用すると、センサを動作させるために必要とされる冷
却システムの複雑性を排除又は低減することができ、冷却システムのサイズ、重量、実装
および運用コストを低減することができる。また、ELR材料は、HTS材料よりも高い(非極
低温)温度でより強く、より微妙な温度および光子感度を示すことができ、高温での改善
された、熱、光および他の伝達特性を提供する。さらに、ELR材料は、電磁入力信号に対
して強い感受性を示す、および/または、低電流及び/又は低電圧を検出してもよい。また
、ELR材料は、電磁信号(入力電流または電圧、中間電流または電圧、出力電流または電
圧)を従来の導体よりさらに長い距離を小さい抵抗損失で運ぶことができ、このことは、
低ノイズをもたらし、信号増幅の必要性を低下させ、および/または、低い電流レベルを
許容し、検出コンポーネント間のより大きい分離を可能にする。一般的に、ELR材料で銅
導体、従来のコンデンサやインダクタなどの従来の導電エレメントおよび回路エレメント
を交換すると、抵抗損失を低減することができ、このことは、センサの動作効率を向上し
、廃熱を減少させ、および/または、他の動作特性、例えば、安定性、精度、応答速度、
動作寿命、資本又は運用コスト、サイズ、重量、形状サイズ、センサ密度、感度、選択性
、ヒステリシス、直線性、彩度、再現性、解像度、出力インピーダンス、信頼性を向上さ
せることができる。例えば、センサの様々なコンポーネント(フィルタ、発振器、共振器
、インダクタ、コンデンサ、増幅器など)にELRの材料を使用すると、コンポーネントよ
り理想的に(例えば、より高いQ値で、大きな利得で、低ノイズで)動作することを可能
にすることができる。これらのコンポーネントによって達成されるより理想的な性能は、
次に、センサの全体的なパフォーマンスを向上させることができる。
There are many benefits to using ELR materials in the detection system. For example, the use of ELR material instead of HTS material in the sensor can eliminate or reduce the complexity of the cooling system required to operate the sensor, and the size, weight, implementation and operating costs of the cooling system Can be reduced. In addition, ELR materials can exhibit stronger, more subtle temperature and photon sensitivity at higher (non-cryogenic) temperatures than HTS materials, and improved heat, light and other transfer properties at higher temperatures provide. Furthermore, the ELR material may be highly sensitive to electromagnetic input signals and / or detect low currents and / or low voltages. ELR materials can also carry electromagnetic signals (input current or voltage, intermediate current or voltage, output current or voltage) over longer distances than conventional conductors with low resistance loss,
It results in low noise, reduces the need for signal amplification, and / or allows lower current levels and allows greater separation between detection components. In general, replacing conventional conductive and circuit elements such as copper conductors, conventional capacitors and inductors with ELR material can reduce resistance loss, which improves the operational efficiency of the sensor and eliminates it. Reduce heat and / or other operating characteristics such as stability, accuracy, response speed,
The operating life, capital or operating cost, size, weight, shape size, sensor density, sensitivity, selectivity, hysteresis, linearity, saturation, reproducibility, resolution, output impedance, and reliability can be improved. For example, using ELR materials for various components of the sensor (filters, oscillators, resonators, inductors, capacitors, amplifiers, etc.) would be ideal (eg higher Q, higher gain, lower noise) than components Can be allowed to work). The more ideal performance achieved by these components is
Second, the overall performance of the sensor can be improved.

様々なセンサシステムの詳細を説明する前に、センサシステム3700を使用するための用
途について説明する。図38-Lは、センサシステム8700を用いる例示の装置又はシステム87
00を示す図である。システム8700は、アンテナ、ハードワイヤデータインターフェース(
例えば、高速シリアルバス、コンタクトピン)、ユーザ・インターフェース・コンポーネ
ント(例えば、ディスプレイ、スピーカ、キーパッド、等)などの1つまたはそれ以上の
ポート、インターフェイス、および/またはI/Oコンポーネント8715を介して信号を受信又
は送信する。システムは、論理及び制御回路8705、および/または、アナログまたはRF回
路、メモリ8710、電源8720に加えて、センサシステム3700を含み、これらの全ては、ハウ
ジング、パッケージ、またはユニットとして集められた他のものに含まれていてもよい。
他の例では、例えば、分散センサシステムのような1つまたはそれ以上のシステム8700は
、システム8700から離れた1つまたはそれ以上の論理及び制御コンポーネント8705によっ
て全体的または部分的に制御することができる。
Before describing the details of the various sensor systems, applications for using the sensor system 3700 will be described. FIG. 38-L illustrates an exemplary apparatus or system 87 using sensor system 8700.
FIG. System 8700 has an antenna, hardwire data interface (
Via one or more ports, interfaces, and / or I / O components 8715 such as high-speed serial buses, contact pins), user interface components (eg, displays, speakers, keypads, etc.) Receive or transmit a signal. The system includes a logic and control circuit 8705, and / or a sensor system 3700 in addition to analog or RF circuitry, memory 8710, power supply 8720, all of which are collected in a housing, package, or other unit It may be included in things.
In other examples, one or more systems 8700, such as, for example, a distributed sensor system, can be controlled in whole or in part by one or more logic and control components 8705 remote from the system 8700. it can.

システム8700は、多くの形態のいずれかを取ることができる。1つの例では、システム
は、携帯電話、スマートフォン、ラップトップ、タブレットまたは他の携帯型電子機器で
ある。この例では、電源8720は、電池であってもよく、センサシステム3700は、マイクロ
ホン(例えば、スピーチや他の音を検出する)、加速度計(例えば、動き、加速度、また
はデバイスの向きをの検出)、触覚入力センサ(例えば、タッチスクリーンセンサ及び入
力ボタン)、光及び/又は画像センサ(例えば、写真や画像を得るため)を含み、そのい
ずれかおよびすべては、1つまたはそれ以上の半導体チップ上に形成することができる。
論理回路および制御回路8705は、プロセッサを含むことができ、インタフェースおよびI/
Oコンポーネント8715は、アンテナ、USBポート、キーボードまたはキーパッド、指示装置
、表示装置、スピーカ、または他の公知のエレメントをを含むことができる。携帯型電子
デバイスのこの例における他の多くの周知のコンポーネントは、もちろん可能であるが、
それらは容易に当業者には理解されるため、図示していない。
I. 位置センサ、変位センサ、レベルセンサ
System 8700 can take any of a number of forms. In one example, the system is a mobile phone, smart phone, laptop, tablet or other portable electronic device. In this example, the power supply 8720 may be a battery and the sensor system 3700 detects a microphone (eg, detects speech or other sound), an accelerometer (eg, motion, acceleration, or device orientation) ), Tactile input sensors (eg, touch screen sensors and input buttons), light and / or image sensors (eg, for obtaining photos and images), any and all of which are one or more semiconductor chips Can be formed on top.
Logic and control circuitry 8705 can include a processor, interface and I / O
The O component 8715 can include an antenna, USB port, keyboard or keypad, pointing device, display device, speaker, or other known elements. Many other well-known components in this example of a portable electronic device are of course possible,
They are not shown because they are easily understood by those skilled in the art.
I. Position sensor, displacement sensor, level sensor

いくつかの例では、センサ3700は、物理的な対象物またはセンサに近接した流体のレベ
ルの位置又は変位を示す出力信号を提供するように構成することができる。"位置"を示す
ことは、特定の基準に対する対象物の角度座標または線形座標を示すことを意味するが、
"変位"は基準位置からの対象物の動きを示すことを意味する。
In some examples, the sensor 3700 can be configured to provide an output signal indicative of a position or displacement of a fluid level proximate to a physical object or sensor. Indicating "position" means indicating the angular or linear coordinates of the object relative to a particular reference,
“Displacement” means to indicate the movement of the object from the reference position.

I.A. 抵抗ベースレベルセンサ
図38A-Lは、深さDのクライオスタット(または他の適切な容器)3825に格納された極低
温(例えば、液体窒素、液体ヘリウムなど)または低温(例えば、液体フロン等)流体38
30のレベルを示す出力信号を生成するように構成された例示のセンサ3800の概略図を示す
。センサ3800は、クライオスタットの長軸と略平行なELR材料の長さを保持している支持
構造3810上にまたは支持構造中に配置することができるELR材料3805の長さを有する。ELR
材料は、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜とELR箔、または他の構成として形成するこ
とができる。ELR材料の長さの一部は、低温流体3830に直接または近接するように沈めて
もよい。センサ3800は、ELR材料の長さに既知の電流または電圧の入力信号を提供するよ
うに構成された1つまたはそれ以上の電流又は電圧源3815を含むことができる。センサ380
0は、低温流体3830の温度以上にELR材料の露出部分の温度を上げるために、ELR材料中に
熱を放散させるように構成されているヒータ3840をさらに含んでもよい。センサ3800はま
た、ELR材料の長さに沿って1つまたはそれ以上の既知の位置でELR材料の長さに結合する
(例えば、スイッチまたはその他の結合装置によって)ことができる1つまたはそれ以上
の電流、電圧、またはインピーダンスメーター3820を含むことができる。
IA Resistance-based level sensor Figure 38A-L shows cryogenic temperature (eg liquid nitrogen, liquid helium) or low temperature (eg liquid freon) stored in a cryostat (or other suitable vessel) 3825 of depth D Fluid 38
FIG. 9 shows a schematic diagram of an example sensor 3800 configured to generate an output signal indicative of 30 levels. The sensor 3800 has a length of ELR material 3805 that can be placed on or in the support structure 3810 holding the length of the ELR material substantially parallel to the major axis of the cryostat. ELR
The material can be formed as ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films and ELR foils, or other configurations. A portion of the length of the ELR material may be sunk directly or in close proximity to the cryogenic fluid 3830. Sensor 3800 can include one or more current or voltage sources 3815 configured to provide a known current or voltage input signal for the length of the ELR material. Sensor 380
0 may further include a heater 3840 configured to dissipate heat in the ELR material to raise the temperature of the exposed portion of the ELR material above the temperature of the cryogenic fluid 3830. The sensor 3800 can also be coupled to the length of the ELR material at one or more known locations along the length of the ELR material (eg, by a switch or other coupling device). Current, voltage, or impedance meter 3820 can be included.

上述したように、ELR材料の抵抗率は、温度に大きく依存するかもしれない。したがっ
て、ELR材料の長さの組成物は、組成物が低温流体3830中に浸漬されている(例えば、図3
8A-Lに示すレベルDより下に沈められる)とき、第1の低い抵抗(R1)を示し、組成物が
低温流体3830中に浸漬されていない(いくつかの例では、ヒータ3840で暖められている)
とき、第2の高い低い抵抗(R2)を示すように選択することができる。したがって、ELR
材料の長さの合計抵抗値は、クライオスタット内の低温液体のレベルDに反比例の関係を
有する。レベルと抵抗の間の反比例の関係は、理論的または実験的に決定することができ
る(例えば、較正手順によって)。また、ELR材料の長さに沿った任意の点での測定され
た抵抗率は、その点が、低温流体のレベルDの上であるかまたは下であるか否かを示す。
As mentioned above, the resistivity of ELR materials may depend greatly on temperature. Thus, an ELR material length composition is immersed in a cryogenic fluid 3830 (eg, FIG. 3
Shows a first low resistance (R1) when submerged below level D shown in 8A-L) and the composition is not immersed in cryogenic fluid 3830 (in some examples, warmed by heater 3840) ing)
When selected, it can be selected to exhibit a second high low resistance (R2). Therefore, ELR
The total resistance value of the material length is inversely related to the level D of the cryogenic liquid in the cryostat. The inverse relationship between level and resistance can be determined theoretically or experimentally (eg, by a calibration procedure). Also, the measured resistivity at any point along the length of the ELR material indicates whether that point is above or below level D of the cryogenic fluid.

従って、低温流体3830のレベルは、コンピュータ可読命令によって全部または一部を実
現することができる以下の方法により決定することができる。入力電流信号または入力電
圧信号は、ELR材料の長さに適用されてもよく、また、その露出部分の温度を上昇させる
ためにELR材料の長さに適用されてもよい。ELR材料の長さの部分の抵抗値は、例えば、直
接的にインピーダンス計を用いて、または間接的に電圧計または電流計を用いて得られる
電圧または電流を測定することにより決定することができる。測定された抵抗と、流体レ
ベルと抵抗の間の決定された逆関係を用いて、低温流体のレベルDを決定することができ
る。いくつかの実施例では、入力信号に応答するおおよその抵抗率は、ELR材の長さに沿
った1つまたはそれ以上の既知の点で測定され、測定された抵抗率は、ELR材料のどの部分
が浸漬されているかを決定するために利用され、それにより、低温流体の今のレベルDを
決定することができる。
Accordingly, the level of cryogenic fluid 3830 can be determined by the following method, which can be implemented in whole or in part by computer readable instructions. The input current signal or input voltage signal may be applied to the length of the ELR material and may be applied to the length of the ELR material to raise the temperature of the exposed portion. The resistance value of the length portion of the ELR material can be determined, for example, by measuring the voltage or current obtained directly using an impedance meter or indirectly using a voltmeter or ammeter. . Using the measured resistance and the determined inverse relationship between fluid level and resistance, the level D of the cryogenic fluid can be determined. In some embodiments, the approximate resistivity in response to the input signal is measured at one or more known points along the length of the ELR material, and the measured resistivity is determined by which of the ELR materials Used to determine if the part is immersed, so that the current level D of the cryogenic fluid can be determined.

上述の検出原理および方法は、既知の温度を有する液体に近接して又は直接的に配置さ
れたELR材料の他の構成と組み合わせて利用することができる。例えば、ELR材3805の単一
長さは、図38A-Lに示されているが、クライオスタットの長軸に沿って配向されたELRの材
料の複数の長さは、図38B-Lに示すように支持構造上にまたは支持構造中により長い蛇行
または蛇行長さ3850を形成するために、追加のELR材料または導電材料によって連続的に
結合されてもよい。
The detection principles and methods described above can be utilized in combination with other configurations of ELR materials placed in close proximity or directly to a liquid having a known temperature. For example, a single length of ELR material 3805 is shown in FIGS. 38A-L, but multiple lengths of ELR material oriented along the long axis of the cryostat are shown in FIGS.38B-L. In order to form a longer serpentine or serpentine length 3850 on or in the support structure, it may be continuously coupled by additional ELR material or conductive material.

I.B. 電位差位置センサ、レベルセンサ
図39A-Lは、ELR材料から形成され、対象物の変位("D")または位置を示す出力信号Vou
tを生成するように構成されたコンポーネントを有する電位差センサ3900の一例の概略図
を示す。センサ3900は、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、又は上述したELR
材料の他の形態の線形ポテンショメータまたは回転ポテンショメータなどの可変分圧器又
はポテンショメータ3905を含む。例えば、ポテンショメータのワイパーおよび/または抵
抗エレメントは、ELR材料から形成することができる。位置が測定されている対象物(図
示せず)は、機械的にワイパー3910に結合されている。対象物の位置は、ポテンショメー
タ3905の両端に入力電圧源3915(Vin)を適用し、ワイパー3910において出力電圧(Vout
)を測定することによって決定することができる。リニアポテンショメータの場合には、
測定されたワイパー電圧は、対象物の変位にほぼ比例することが知られている。他の種類
のポテンショメータでは、測定されたワイパー電圧は、入力電圧に対して別の既知の関係
(例えば、対数あるいは指数関数的な関係)を有していてもよい。
IB Potential difference position sensor, level sensor Figure 39A-L shows the output signal Vou formed from ELR material and indicating the displacement ("D") or position of the object
FIG. 9 shows a schematic diagram of an example potentiometric sensor 3900 having components configured to generate t. Sensor 3900 can be an ELR nanowire, ELR tape, ELR thin film, ELR foil, or ELR as described above
Other forms of material include variable voltage dividers or potentiometers 3905 such as linear or rotary potentiometers. For example, the potentiometer wiper and / or the resistive element can be formed of ELR material. The object whose position is being measured (not shown) is mechanically coupled to the wiper 3910. The position of the object is determined by applying the input voltage source 3915 (Vin) to both ends of the potentiometer 3905 and the output voltage (Vout) at the wiper 3910.
) Can be determined. For linear potentiometers,
It is known that the measured wiper voltage is approximately proportional to the displacement of the object. For other types of potentiometers, the measured wiper voltage may have another known relationship (eg, logarithmic or exponential relationship) to the input voltage.

図39B-Lは、ELR材料から形成され、容器3980内の流体3975のレベルまたは深さDを示す
出力信号を生成するように構成されたELRコンポーネントを有する例示の電位差センサ395
0の概略図を示す。図39B-Lに示すエレメントは、図39A-Lで示したものと類似している。E
LR材料から少なくとも部分的に形成されたポテンショメータ3905のワイパー3910にフロー
ト3965を結合することによって、流体のレベルDは上記と同様の原理および方法を用いて
検出することができる。
FIGS. 39B-L are exemplary potentiometric sensors 395 having ELR components formed from ELR material and configured to generate an output signal indicative of the level or depth D of fluid 3975 in container 3980.
A schematic diagram of 0 is shown. The elements shown in FIGS. 39B-L are similar to those shown in FIGS. 39A-L. E
By coupling float 3965 to wiper 3910 of potentiometer 3905 formed at least partially from LR material, fluid level D can be detected using principles and methods similar to those described above.

図40-Lは、ELR材料から形成され、対象物の位置を示す出力信号(Vout)を生成するよ
うに構成されたELRコンポーネントを有する別の電位差センサ4000の一例を示す断面であ
る。センサ4000は、接触ストリップとして機能する導電性表面4020と、抵抗体4010で被覆
されたと第2の剛体面4015とを有する第1の可撓性またはチルトシート4005を備える。導
電性表面4020および/または抵抗性材料4010は、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、EL
R箔、またはELR材料の他の形態から形成することができる。2枚のシートは、物理的にセ
パレータ4040によって分離されている。一方のシートは接地(または他の既知の電圧に保
持)され、他のシートは、既知の入力インピーダンスRin及び電圧源4025 Vinとともに直
列に配置されてもよい。指などの物体4030が可撓性シートをセンサの端からの距離dで押
圧するとき、導電性表面4020は抵抗材料4010に接触し、2つのシート両端の出力電圧Vout
は、公知の方法で、例えば、センサの端部から物体の距離dにほぼ比例して変化する。し
たがって、2つのシート両端の出力電圧(Vout)を測定することによって、物体4030の位
置を決定することができる。このような電位差位置センサは、音声制御装置、消費者およ
び商業電子機器の他の種類の制御を含む、多数の用途で使用することができる。他の多く
の用途は、もちろん可能である。
FIG. 40-L is a cross section illustrating an example of another potentiometric sensor 4000 having an ELR component formed from ELR material and configured to generate an output signal (Vout) indicative of the position of an object. The sensor 4000 includes a first flexible or tilt sheet 4005 having a conductive surface 4020 that functions as a contact strip and a second rigid surface 4015 that is coated with a resistor 4010. Conductive surface 4020 and / or resistive material 4010 can be ELR nanowire, ELR tape, ELR thin film, EL
It can be formed from R foil or other forms of ELR material. The two sheets are physically separated by a separator 4040. One sheet may be grounded (or held at another known voltage) and the other sheet may be placed in series with a known input impedance Rin and voltage source 4025 Vin. When an object 4030 such as a finger presses the flexible sheet at a distance d from the edge of the sensor, the conductive surface 4020 contacts the resistive material 4010 and the output voltage Vout across the two sheets
Changes in a known manner, for example, approximately in proportion to the distance d of the object from the end of the sensor. Therefore, the position of the object 4030 can be determined by measuring the output voltage (Vout) across the two sheets. Such potentiometric position sensors can be used in numerous applications, including voice control devices, consumer and other types of control of commercial electronics. Many other uses are of course possible.

図38-L〜図40-Lは、いくつかの例示の電位差センサを示すが、図示したのは、網羅的で
あることを意図するものではなく、例示の目的のために提供される。他の電位差センサは
、理解されるようにように、ELRコンポーネントを含むように設計することができる。例
えば、抵抗変化を用いて、位置または別の刺激を測定する電位差センサは、ELR材料から
形成された抵抗、導電または他のELRのコンポーネントを含んでもよい。例えば、ワイパ
ーとポテンショメータへの参照は、そのようなセンサに対する例示だけであり、ELR材料
を用いたセンサは、可変分圧器、可変インピーダンスエレメント、または所与の入力変位
又は位置に基づいて公知の可変電気出力を提供する他の構造を採用してもよい。
38-L to 40-L illustrate some exemplary potentiometric sensors, the illustration is not intended to be exhaustive and is provided for illustrative purposes. Other potentiometric sensors can be designed to include ELR components, as will be appreciated. For example, a potentiometric sensor that uses a resistance change to measure position or another stimulus may include a resistance, conductivity, or other ELR component formed from an ELR material. For example, references to wipers and potentiometers are only examples for such sensors, and sensors using ELR materials are variable voltage dividers, variable impedance elements, or known variable based on a given input displacement or position. Other structures that provide electrical output may be employed.

I.C. 静電容量変位センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、また
はELR材料の他の形態から少なくとも部分的に形成された容量プレートまたは容量構造を
備える静電容量変位センサを含む。非網羅的な例としては、ELR材料から形成された1つま
たはそれ以上の容量プレートまたは容量構造を有する静電容量変位センサは、(1)2つの
容量プレートまたは容量構造(図42-L、図44-L、図45-Lに示す)から形成された単一コン
デンサを使用するモノポーラセンサ、(2)3つ以上の容量プレートまたは容量構造)(
図41-Lで示す)から形成された二つのコンデンサを使用する差圧センサ、(3)ブリッジ
構成(図43-Lで示す)で配置された複数の容量プレートまたは容量構造を使用する静電容
量センサブリッジ、であってもよい。
IC Capacitive Displacement Sensor In some examples, sensor 3700 comprises a capacitive plate or capacitive structure formed at least partially from ELR nanowires, ELR tape, ELR thin film, ELR foil, or other forms of ELR material Includes a capacitance displacement sensor. As a non-exhaustive example, a capacitive displacement sensor with one or more capacitive plates or capacitive structures formed from ELR material can be (1) two capacitive plates or capacitive structures (Figure 42-L, Monopolar sensor using a single capacitor formed from (Figure 44-L, Figure 45-L), (2) Three or more capacitance plates or structures) (
Differential pressure sensor using two capacitors formed from (shown in Figure 41-L), (3) electrostatic using multiple capacitive plates or capacitive structures arranged in a bridge configuration (shown in Figure 43-L) It may be a capacitive sensor bridge.

図41-Lは、静電容量変位センサの一般的な動作原理を示す。図示のように、静電容量式
変位センサ4100は、距離Δによって固定された容量プレートまたは構造4105aと4105bに対
して変位する可動容量プレートまたは容量構造4110を使用する。変化したプレート形状の
結果として、可動板4110と固定容量プレート4105a、4105bの間の変化が存在する容量C1と
C2は、理論的および/または実験的に決定することができる既知量によって変わる。変化
した容量は、入力ソース4150に応答して観察される出力電圧(Vout)を変える。このよう
に、出力電圧(Vout)を監視することによって、可動容量プレートまたは構造4110に機械
的に接続されている物体の変位(Δ)を決定することができる。
FIG. 41-L shows the general operating principle of a capacitance displacement sensor. As shown, capacitive displacement sensor 4100 uses a movable capacitive plate or capacitive structure 4110 that is displaced relative to fixed capacitive plates or structures 4105a and 4105b by a distance Δ. As a result of the changed plate shape, there is a capacitance C1 where there is a change between the movable plate 4110 and the fixed capacitance plates 4105a, 4105b
C2 varies with known amounts that can be determined theoretically and / or experimentally. The changed capacitance changes the observed output voltage (Vout) in response to the input source 4150. Thus, by monitoring the output voltage (Vout), the displacement (Δ) of the object mechanically connected to the movable capacitive plate or structure 4110 can be determined.

図42-L、43-L、45-Lに示されるセンサは、同様の原理で動作する。たとえば、図42A-L
に示す2つのプレートのモノポールセンサ4200は、誘電体(例えば、空気)によって可動
検知プレート4210から分離された、固定基準プレート4205を有し、二つのプレート間の距
離dは、可動検出プレートの動きに依存する。二つのプレート間の静電容量C1は、距離dに
応じて変化する。図42B-Lおよび42C-Lに示すように、2つのプレートのモノポールセンサ
は、MEMS技術を用いて実現することができる。例えば、可動検知プレート4210は、固いサ
スペンション4225を有する微細加工された基準板4205に対して移動することを可能にする
柔軟なサスペンション4220によって支持されるように微細加工されてもよい。図43-Lに示
す静電容量式センサ4300では、2つの可動プレート4310a、4310bは、ブリッジ構成に配置
された4つの静止プレート4305a-dに対して移動することができる。図45-Lの断面図に示す
静電容量式センサ4500では、円筒形コンデンサの中心導体4510は、可動容量エレメントで
あってもよい。固定された外側容量構造4505中に挿入される深さ(d)は、導体4510と外
側構造体4505との間の静電容量に影響を与える。円筒形コンデンサについて説明したが、
横方向に可動な容量プレートは、他の実施例で使用されてもよい。もちろん、示された様
々な静電容量変位センサは、変位又は変化した容量を示す使用可能な電子信号を生成する
ために、追加のインタフェース電子回路(例えば、インバータ4155と、増幅器/同期検波4
355)を利用することができる。
The sensors shown in FIGS. 42-L, 43-L, and 45-L operate on a similar principle. For example, Figure 42A-L
The two-plate monopole sensor 4200 shown in FIG. 1 has a fixed reference plate 4205 separated from the movable sensing plate 4210 by a dielectric (eg, air), and the distance d between the two plates is Depends on movement. The capacitance C1 between the two plates changes according to the distance d. As shown in FIGS. 42B-L and 42C-L, a two-plate monopole sensor can be implemented using MEMS technology. For example, the movable sensing plate 4210 may be micromachined to be supported by a flexible suspension 4220 that allows movement relative to a micromachined reference plate 4205 having a hard suspension 4225. In the capacitive sensor 4300 shown in FIG. 43-L, the two movable plates 4310a and 4310b can move relative to the four stationary plates 4305a-d arranged in a bridge configuration. In the capacitive sensor 4500 shown in the sectional view of FIG. 45-L, the central conductor 4510 of the cylindrical capacitor may be a movable capacitive element. The depth (d) inserted into the fixed outer capacitive structure 4505 affects the capacitance between the conductor 4510 and the outer structure 4505. I explained about cylindrical capacitors.
A laterally movable capacitive plate may be used in other embodiments. Of course, the various capacitive displacement sensors shown have additional interface electronics (eg, inverter 4155 and amplifier / synchronous detection 4 to generate usable electronic signals indicative of displacement or changed capacitance.
355).

図44-Lは、ELR材料から形成され、導電性物体の位置を示す出力信号を生成するように
構成されたコンポーネントを有する例示の静電位置センサ4400を示す概略図を示す。図44
-Lに示すように、その距離または変位が測定された物体4410もまた導電性である場合、容
量センサ4400は、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材料の他方の
形態から少なくとも部分的に形成され、導電物体4410に容量的に結合するように構成され
ている単一の容量プレートまたはエレメント4405を有する容量プローブであってもよい。
容量プレートまたはエレメント4405は、ケーブル4355、および/または、容量プレートま
たはエレメント4405と導電物体4410との間の静電容量を測定するように構成された他の電
子機器の中心導体に結合されてもよい。結合容量は、容量プレートまたはエレメント4405
と導電物体4410との間の距離に依存し得る。したがって、センサ4400は、プローブと物体
との間の距離に対して公知の方法で関連している出力電圧を生成する。いくつかの実施例
では、センサ4400は、非導電性の物体を検出するために使用することができる。
FIG. 44-L shows a schematic diagram illustrating an exemplary electrostatic position sensor 4400 having components formed from ELR material and configured to generate an output signal indicative of the position of a conductive object. Figure 44
As shown in -L, if the object 4410 whose distance or displacement is measured is also conductive, the capacitive sensor 4400 is from an ELR nanowire, ELR tape, ELR thin film, ELR foil, or other form of ELR material. It may be a capacitive probe having a single capacitive plate or element 4405 that is at least partially formed and configured to capacitively couple to the conductive object 4410.
The capacitive plate or element 4405 may be coupled to the center conductor of the cable 4355 and / or other electronic equipment configured to measure the capacitance between the capacitive plate or element 4405 and the conductive object 4410. Good. Coupling capacity is capacity plate or element 4405
And the distance between the conductive object 4410. Accordingly, the sensor 4400 generates an output voltage that is related in a known manner to the distance between the probe and the object. In some examples, sensor 4400 can be used to detect non-conductive objects.

図45-L〜図41-Lに示す例示の静電容量変位センサの構成は、網羅的であることを意図す
るものではなく、1つまたはそれ以上の容量プレートまたはエレメントの変位に応答して
変更された電気出力を示す様々な構成の容量プレートまたは容量エレメントを用いてもよ
い。例えば、先に説明したような可動プレートまたはエレメントは、固定されてもよいし
、その逆もまた同様である。別の例として、プレートとシリンダ以外の形状を有する他の
容量エレメントを用いることができる。さらに別の例として、静電容量変位センサは、シ
ールドエレメント及び/又はガードリングを含んでもよく、液体、エラストマー、または
他の非剛体の/固くない誘電体などの1つまたはそれ以上の分離誘電体を含むことができる
。いずれの構成においても、1つまたはそれ以上の容量性プレートまたはエレメント(又
はセンサの他のエレメント)は、完全にまたは部分的にELR材料から形成することができ
る。
The exemplary capacitive displacement sensor configurations shown in FIGS. 45-L to 41-L are not intended to be exhaustive and in response to the displacement of one or more capacitive plates or elements. Various configurations of capacitive plates or capacitive elements that exhibit altered electrical output may be used. For example, a movable plate or element as described above may be fixed and vice versa. As another example, other capacitive elements having shapes other than plates and cylinders can be used. As yet another example, a capacitive displacement sensor may include a shield element and / or a guard ring, and one or more separate dielectrics such as a liquid, elastomer, or other non-rigid / non-rigid dielectric. The body can be included. In either configuration, one or more capacitive plates or elements (or other elements of the sensor) can be formed entirely or partially from ELR material.

ELR材料から形成されたコンポーネントを含む静電容量変位センサは、理解されるよう
に、精密位置決め(例えば、半導体の処理および試験で)、ディスクドライブ、工作機械
計測、組立ライン検査、正確な膜厚測定、力、圧力、温度が、変位を起こす複雑な計測シ
ステムなどの多くの用途に使用することができる。
Capacitive displacement sensors containing components formed from ELR materials, as will be understood, precision positioning (eg in semiconductor processing and testing), disk drives, machine tool metrology, assembly line inspection, accurate film thickness Measurements, forces, pressures, and temperatures can be used in many applications such as complex measurement systems that cause displacement.

I.D. 可変インダクタンス変位センサを含むインダクタンスセンサ
いくつかの例において、センサ3700は、ELR材料(例えば、ELRコイル)から少なくとも
部分的に形成された1つまたはそれ以上のコイル(または他の誘導コンポーネント)を含
む可変インダクタンス変位センサを備える。図46A-Lは、ELR材料から形成され、物体の位
置を示す出力信号を生成するように構成されたELRコンポーネントを有する線形可変差動
変圧器センサ4600 ELRの一例を示す回路図である。図46B-Lは、対応する単純化された記
載の回路を有するセンサ4600の断面図である。線形可変差動変圧器センサ4600は、一次コ
イル4605、一次コイルの両側に配置され対向相で接続された2つの二次コイル4610、4615
、一次コイルと二次コイルとの間に挿入された強磁性コア4620(例えば、コイル間の円筒
状開口中に同軸方向に挿入され、同軸ポール4630に沿って案内される)を含む。図示しな
いが、コイルは、コイルがコアに直接に接触することを防ぐ支持材料内に配置することが
できる。一次及び/又は二次コイルのうちの1つまたはそれ以上は、ELRナノワイヤ、ELRテ
ープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材の他方の形態から形成することができる。一次コイ
ル4605は、基準電圧信号(Vref)によって駆動され、2つの二次コイルの両端の差動出力
電圧(Vout)が測定される。二つの第2コイルに対して等距離の中心位置からの強磁性コ
ア4620の変位は、経路リラクタンスを変え、したがって、一次コイルと二次コイル間の結
合を変化させる。従って、出力電圧(Vout)は、強磁性コアの変位を決定するために監視
され、このようにして、強磁性コアに機械的に結合されている物体の変位を決定すること
ができる。
Inductance sensors including ID variable inductance displacement sensors In some examples, the sensor 3700 includes one or more coils (or other inductive components) formed at least partially from ELR material (eg, ELR coils). Including a variable inductance displacement sensor. 46A-L are circuit diagrams illustrating an example of a linear variable differential transformer sensor 4600 ELR formed of ELR material and having an ELR component configured to generate an output signal indicative of the position of an object. 46B-L are cross-sectional views of sensor 4600 with corresponding simplified described circuit. Linear variable differential transformer sensor 4600 is composed of a primary coil 4605, two secondary coils 4610, 4615 arranged on opposite sides of the primary coil and connected in opposite phase
, Including a ferromagnetic core 4620 inserted between the primary and secondary coils (eg, inserted coaxially into a cylindrical opening between the coils and guided along the coaxial pole 4630). Although not shown, the coil can be placed in a support material that prevents the coil from contacting the core directly. One or more of the primary and / or secondary coils can be formed from the other form of ELR nanowire, ELR tape, ELR thin film, ELR foil, or ELR material. The primary coil 4605 is driven by a reference voltage signal (Vref), and the differential output voltage (Vout) across the two secondary coils is measured. Displacement of the ferromagnetic core 4620 from the equidistant center position with respect to the two second coils changes the path reluctance and thus changes the coupling between the primary and secondary coils. Thus, the output voltage (Vout) is monitored to determine the displacement of the ferromagnetic core, and in this way the displacement of the object mechanically coupled to the ferromagnetic core can be determined.

他の例では(図示せず)、センサ3700は、代わりに、回転強磁性コアとELR材料からな
る一つまたは複数のコイルを含む回転可変差動変圧器を含むことができる。そのようなセ
ンサは、角変位を測定するために、線形可変差動変圧器センサ4600と同様の原理で動作す
ることができる。
In other examples (not shown), the sensor 3700 may instead include a rotating variable differential transformer that includes one or more coils of rotating ferromagnetic core and ELR material. Such a sensor can operate on the same principle as the linear variable differential transformer sensor 4600 to measure angular displacement.

誘導センサのさらに他の例(図示せず)では、1つまたはそれ以上のコイルは、位置が
測定される物体に機械的に結合される。そのような例では、物体の機械的な変位は、コイ
ル間の結合レベルを変化させる1つまたはそれ以上のコイルが他のコイルに対して変位す
るという結果になる。したがって、物体の変位は、1つまたはそれ以上の二次コイルを通
る出力電圧を測定することによって決定することができる。いくつかの例では、1つまた
はそれ以上のコイルが供給され、物体またはコアは、コイルからの測定可能な出力を生成
するように移動される。
In yet another example of an inductive sensor (not shown), one or more coils are mechanically coupled to the object whose position is to be measured. In such an example, the mechanical displacement of the object results in one or more coils that change the level of coupling between the coils being displaced relative to the other coils. Thus, the displacement of the object can be determined by measuring the output voltage through one or more secondary coils. In some examples, one or more coils are provided and the object or core is moved to produce a measurable output from the coils.

もちろん、理解されるようにように、これらの実施例が全てを網羅していることを意図
するものではなく、可変インダクタンスまたは他のインダクタンスセンサの様々な構成も
また、コイル又は他のコンポーネント内でELR材料を利用することができる。
Of course, as will be appreciated, these embodiments are not intended to be exhaustive, and various configurations of variable inductance or other inductance sensors may also be included within the coil or other component. ELR material can be used.

理解されるように、ELR材料から形成されたELRコンポーネントを含む可変インダクタン
ス変位センサは、サーボ機構における位置フィードバック、ゲージヘッド、工作機械にお
ける自動測定を含む多くの用途に使用することができる。
As will be appreciated, variable inductance displacement sensors that include ELR components formed from ELR materials can be used in many applications, including position feedback in servo mechanisms, gauge heads, and automatic measurements in machine tools.

I.E. 渦電流位置センサ
図47-Lは、ELR材料から形成され、物体の位置を示す出力信号を生成するように構成さ
れたコンポーネントを有する渦電流センサ4700の一例を示す断面図である。センサ4700は
、フェライトコア4720で巻回された基準コイル4710と検出コイル4715の両方を含む。1つ
またはそれ以上のコイルは、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材
の他方の形態から形成することができる。図示していないが、センサ4700はまた、センサ
の前方に電磁場を向ける金属ガードまたは他のガードを含むことができる。渦電流センサ
4700は、センサと導電性物体4705との間の距離dを測定するために使用することができる
。センサ4700は、導電性物体中に渦電流を誘導し、検知コイルに対向する磁場が発生し、
それにより、その磁気インピーダンスを変化させる。距離dに依存する、変更された磁気
インピーダンスは、検出コイル及び基準コイルとの間のミスバランスを検出することによ
り測定することができる。いくつかの例では、基準コイルは省略されてもよいし、変化し
た磁気インピーダンスは、検出コイルの絶対磁気インピーダンスを測定することによって
、又は一定の磁場を維持するために必要な電流の変化を決定することによって決定するこ
とができる。
IE Eddy Current Position Sensor FIG. 47-L is a cross-sectional view illustrating an example of an eddy current sensor 4700 formed of ELR material and having components configured to generate an output signal indicative of the position of an object. Sensor 4700 includes both a reference coil 4710 and a detection coil 4715 wound with a ferrite core 4720. One or more coils may be formed from the other form of ELR nanowires, ELR tape, ELR thin film, ELR foil, or ELR material. Although not shown, the sensor 4700 can also include a metal guard or other guard that directs the electromagnetic field in front of the sensor. Eddy current sensor
The 4700 can be used to measure the distance d between the sensor and the conductive object 4705. Sensor 4700 induces eddy currents in a conductive object, generating a magnetic field opposite the sensing coil,
Thereby, the magnetic impedance is changed. The altered magnetic impedance, which depends on the distance d, can be measured by detecting the imbalance between the detection coil and the reference coil. In some examples, the reference coil may be omitted and the changed magnetoimpedance determines the change in current required to maintain a constant magnetic field by measuring the absolute magnetoimpedance of the sensing coil. Can be determined.

図47-Lは、渦電流センサの2コイル構成の一例を示したが、図示の例は、例示のためで
あり、種々の適切なコアの構成(強磁性体、フェリ磁性、及び空気又は誘電体コアのよう
な非フェライトコアを含む)及び渦電流センサとして使用することができるコイル/巻数
(ソレノイド、トロイド、および他の構成を含む)は、ELR材料から形成されたコイル又
は巻線を含むことができる。また、様々な渦電流センサは、使用される操作や測定モード
にもかかわらず、ELRコイルを使用することができる。例えば、一定の磁場を維持するた
めに必要な電流を決定することによって、物体を検出する単一のコイル渦センサのデザイ
ンは、ELR材料から形成されたコイルを含むことができる。
While FIG. 47-L shows an example of a two-coil configuration of an eddy current sensor, the example shown is for illustration purposes only, and various suitable core configurations (ferromagnetic, ferrimagnetic, and air or dielectric). Coils / turns (including solenoids, toroids, and other configurations) that can be used as eddy current sensors, including non-ferrite cores such as body cores, include coils or windings formed from ELR materials be able to. Also, various eddy current sensors can use ELR coils regardless of the operation and measurement mode used. For example, a single coil vortex sensor design that detects an object by determining the current required to maintain a constant magnetic field can include a coil formed of ELR material.

理解されるように、ELR材料を有する渦電流センサは、位置センサとして、非導電性コ
ーティングの厚さを検出又は測定するために、材料厚さ、導電性、メッキ、亀裂、及び、
表面の欠陥、およびその他の用途などの様々な用途に使用することができる。
As will be appreciated, an eddy current sensor with ELR material can be used as a position sensor to detect or measure the thickness of a non-conductive coating, material thickness, conductivity, plating, cracks, and
It can be used in various applications such as surface defects and other applications.

I.F. 横誘導位置センサ
図48-Lは、ELR材料から形成され、強磁性物体4805の位置を示す出力信号を生成するよ
うに構成されたコンポーネントを有する横方向誘導近接センサ4800の一例を示す概略図で
ある。図49-Lは、ELR材料から形成され、物体の位置を示す出力信号を生成するように構
成されたコンポーネントを有する横方向誘導近接センサ4800の一例の概略断面図を示す。
センサ4800は、フェライトコアなどのコア4815の周囲に巻かれたコイル4810を含む。コイ
ルはELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材の他方の形態から形成す
ることができる。センサは、強磁性物体4805の近傍にくると、コイルのインダクタンスが
距離dに依存する方法で変更される。変更されたインダクタンスは、インダクタンスメー
タ4820によって検出することができる。従って、強磁性物体4805とセンサ4800との間の距
離dは、インダクタンスの変化を測定することによって決定することができる。図49-Lに
示すように、非強磁性物体4930を強磁性体ディスク4935などの強磁性物体に結合すること
によって、センサ4800は、上記と同じ方法を用いて、非強磁性物体4930までの距離dを間
接的に決定するために使用することができる。
IF Lateral Inductive Position Sensor FIG. 48-L is a schematic diagram illustrating an example of a lateral inductive proximity sensor 4800 having components formed from ELR material and configured to generate an output signal indicative of the position of the ferromagnetic object 4805. It is. FIG. 49-L shows a schematic cross-sectional view of an example of a lateral guidance proximity sensor 4800 formed of ELR material and having components configured to generate an output signal indicative of the position of an object.
Sensor 4800 includes a coil 4810 wound around a core 4815, such as a ferrite core. The coil can be formed from the other form of ELR nanowire, ELR tape, ELR thin film, ELR foil, or ELR material. When the sensor is near the ferromagnetic object 4805, the inductance of the coil is changed in a manner that depends on the distance d. The changed inductance can be detected by an inductance meter 4820. Accordingly, the distance d between the ferromagnetic object 4805 and the sensor 4800 can be determined by measuring the change in inductance. By coupling a non-ferromagnetic object 4930 to a ferromagnetic object, such as a ferromagnetic disk 4935, as shown in FIG. 49-L, the sensor 4800 uses the same method as described above to the non-ferromagnetic object 4930. It can be used to determine the distance d indirectly.

図48-Lおよび図49-Lは、横方向誘導近接センサの構成の2つの例を示すが、図示の実施
例は、例示のみを目的としており、理解されるように、他の種々の適切な構成(強磁性体
、フェリ磁性および空気又は誘電体コアのような非フェライトコア)および/またはコイ
ル/巻線(ソレノイド、トロイド、およびその他の構成を含む)が可能である。様々な横
方向誘導近接センサは、ELR材料から形成されたコイル又は巻線を含むことができる。ま
た、様々な横方向誘導近接センサは、その正確な動作と測定のモードに関係なく、ELRコ
イルを利用することができる。
48-L and 49-L show two examples of lateral inductive proximity sensor configurations, the illustrated embodiment is for illustration only and, as will be understood, various other suitable Configurations (ferromagnetic, ferrimagnetic and non-ferrite cores such as air or dielectric cores) and / or coils / windings (including solenoids, toroids, and other configurations) are possible. Various lateral inductive proximity sensors can include coils or windings formed from ELR material. Also, various lateral inductive proximity sensors can utilize ELR coils regardless of their precise operation and measurement mode.

I.G. ホール効果位置センサ
図50-Lは、ELR材料から形成され、磁場および/または物体の位置を示す出力信号を生成
するように構成されたELRコンポーネントを有するホール効果センサ5000の動作原理を示
す概略図である。示されるように、導電ストリップ5005の両端子間に印加される入力電流
I(たとえば、DC電流)に応答して、磁場(B)は、導体の他の2つの端子を横切る横方向
ホール電位差(VH)を生成する。出力信号VH(すなわち、その符号と振幅)は、磁場(B
)の大きさおよび方向と印加電流(I)の両方に依存する。導電ストリップ5005は、ELRナ
ノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材料の他の形態から形成することがで
きる。図示しないが、ホール効果センサ5000は、例えばアンプや閾値電子機器(例えば、
シュミット・トリガとして)のようなインターフェース回路を有するセンサを統合するこ
とにより、アナログまたはバイレベル形態で実現することができる。
IG Hall Effect Position Sensor Figure 50-L is a schematic illustrating the operating principle of a Hall Effect Sensor 5000 with ELR components formed from ELR material and configured to generate an output signal indicative of the position of the magnetic field and / or object. FIG. As shown, the input current applied across the terminals of the conductive strip 5005
In response to I (eg, DC current), the magnetic field (B) generates a transverse Hall potential difference (V H ) across the other two terminals of the conductor. The output signal V H (ie, its sign and amplitude) is a magnetic field (B
) Depending on both magnitude and direction and applied current (I). The conductive strip 5005 can be formed from ELR nanowires, ELR tape, ELR thin film, ELR foil, or other forms of ELR material. Although not shown, the Hall effect sensor 5000 includes, for example, an amplifier and a threshold electronic device (for example,
By integrating a sensor with an interface circuit such as a Schmitt trigger, it can be realized in analog or bi-level form.

ホール効果センサ5000(または単に"ホールセンサ")の出力信号は、直接的に磁場を測
定するために使用することができる。ホール効果センサ5000はまた、位置を検出するため
に、永久磁石又は他の磁場源(例えばソレノイドまたはトロイド)などの磁場源と組み合
わせることができる。ホール効果センサのいくつかの例では、永久磁石または他の磁場源
は、その位置が測定される物体に結合されている。このような例では、導電ストリップに
到達する磁場は、導電ストリップに対する物体の位置に依存して変化するので、ホールセ
ンサにより検出された磁場は、したがって、ホールセンサに対する物体の位置を示す。図
51-Lは、ホール効果位置センサの一般的なクラスの一例を示す図である。図示のように、
磁石5105または他の磁場発生源は、フロート対象物5110がポール5125の上部に配置された
、固定されたホールセンサ5120に対してポール5125に沿って上下に移動するようにフロー
ト対象物5110の上かその中に配置される。
The output signal of Hall Effect Sensor 5000 (or simply “Hall Sensor”) can be used to directly measure the magnetic field. Hall effect sensor 5000 can also be combined with a magnetic field source, such as a permanent magnet or other magnetic field source (eg, a solenoid or toroid) to detect position. In some examples of Hall effect sensors, a permanent magnet or other magnetic field source is coupled to the object whose position is to be measured. In such an example, since the magnetic field reaching the conductive strip varies depending on the position of the object relative to the conductive strip, the magnetic field detected by the Hall sensor thus indicates the position of the object relative to the Hall sensor. Figure
51-L is a diagram illustrating an example of a general class of Hall effect position sensors. As shown,
A magnet 5105 or other magnetic field source is located above the float object 5110 so that the float object 5110 moves up and down along the pole 5125 with respect to a fixed Hall sensor 5120 placed on top of the pole 5125. Or placed in it.

図52A-Lと図52B-Lによって示される別の例として、ホール効果センサは、プレート又は
ベーン5215のような移動可能な強磁性物体によって割り込み可能な磁場源5210(例えば、
永久磁石など)を含むことができる。図52A-Lに示すように、ベーン5215がセンサと磁石
との間の空隙5205を生成する第1位置にあるとき、磁場源からの磁束は、ギャップを横切
っホールセンサ5000に到達する。図52B-Lに示すように、ベーン5215がギャップ5205を占
める第2位置にあるとき、ベーンは、磁束がホールセンサ5000に到達しないように磁束を
シャントする。このような例では、ホールセンサにより検出された磁場は、それゆえ、ベ
ーンに結合された対象物の位置または変位を示すことができる。ベーンは、直線運動又は
回転運動をすることができる。そのようなセンサは、自動車販売代理店で使用することが
できるが、他の多くの用途は、もちろん可能である。
As another example illustrated by FIGS. 52A-L and 52B-L, a Hall effect sensor is a magnetic field source 5210 that can be interrupted by a movable ferromagnetic object such as a plate or vane 5215 (eg,
Permanent magnets, etc.). As shown in FIGS. 52A-L, when the vane 5215 is in a first position that creates an air gap 5205 between the sensor and the magnet, the magnetic flux from the magnetic field source reaches the Hall sensor 5000 across the gap. As shown in FIGS. 52B-L, when the vane 5215 is in the second position occupying the gap 5205, the vane shunts the magnetic flux so that the magnetic flux does not reach the Hall sensor 5000. In such an example, the magnetic field detected by the Hall sensor can therefore indicate the position or displacement of the object coupled to the vane. The vanes can be linear or rotational. Such sensors can be used in automobile sales agents, but many other applications are of course possible.

他の種々のセンサは、ホールセンサ5000の磁電伝達機構を利用する。例えば、センサは
ブリッジまたは他のネットワーク配置で構成され、直線または角張った三次元の位置また
は動きを測定するために永久磁石(又は他の磁場源)によって駆動される複数(例えば、
4個)のホールセンサを使用することができる。別の例として、ホールセンサは、電流に
よって生成した磁場を検出することにより、導体を通って運ばれた電流を測定することが
できる。さらに別の例として、ホールセンサは、金属構造、強磁性構造またはフェリ構造
、または磁場を乱す別の種類の物体に近接してセンサを配置することから得られる磁場に
対する乱れを監視するために使用することができる。
Various other sensors use the magnetoelectric transmission mechanism of Hall sensor 5000. For example, a sensor may be configured in a bridge or other network arrangement and driven by a permanent magnet (or other magnetic field source) to measure linear or angular three-dimensional position or motion (e.g.,
4) Hall sensors can be used. As another example, a Hall sensor can measure the current carried through a conductor by detecting the magnetic field generated by the current. As yet another example, Hall sensors are used to monitor disturbances to the magnetic field resulting from placing the sensor close to a metal structure, ferromagnetic structure or ferri structure, or another type of object that disturbs the magnetic field. can do.

図50-L〜図52-Lは、ホール効果センサの様々な例を示すが、示された例は説明のみを目
的としている。ホール効果センサの他の適切な様々な構成または形状、および/または、
物体の位置または刺激の他の種類を特徴付けるために使用される他のコンポーネント(永
久磁石、ソレノイド、トロイド、他の磁場源を含む)は、ELR材料を組み込むことができ
る。例えば、様々な構成は、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材
料の他の形態から生成された導電ストリップ5005を備えるホール効果センサを利用するこ
とができる。別の例として、様々な構成は、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔
、またはELR材料の他の形態から生成される磁場源(例えば、ソレノイド又はトロイド)
を利用することができる。
50-L to 52-L show various examples of Hall effect sensors, the examples shown are for illustrative purposes only. Various other suitable configurations or shapes of Hall effect sensors and / or
Other components (including permanent magnets, solenoids, toroids, other magnetic field sources) used to characterize the location of an object or other types of stimulation can incorporate ELR materials. For example, various configurations can utilize Hall effect sensors comprising conductive strips 5005 made from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, ELR foils, or other forms of ELR materials. As another example, the various configurations may include magnetic field sources (eg, solenoids or toroids) generated from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, ELR foils, or other forms of ELR materials.
Can be used.

ホール効果センサは、回転速度センサ(アンチロックシステム、自動車の速度計、ディ
スクドライブ、電子点火システム、タコメータ、タイミング車輪、シャフト、ギアの歯)
、電子コンパス、電動機制御、位置/動きの検出/スイッチ、自動車の点火および燃料噴射
、流体流量センサ、磁気センサ、電流センサ、圧力センサなど多くの用途に使用すること
ができるが、これらに限定されるものではない。ホール効果センサは、理解されるように
ように、例えば、自動車、スマートフォン、プリンタ、キーボード、産業機械、および全
地球測位システムなどのに含まれていることが理解される。
Hall effect sensor, rotational speed sensor (anti-lock system, car speedometer, disk drive, electronic ignition system, tachometer, timing wheel, shaft, gear teeth)
Can be used for many applications including, but not limited to, electronic compass, motor control, position / motion detection / switch, automobile ignition and fuel injection, fluid flow sensor, magnetic sensor, current sensor, pressure sensor, etc. It is not something. As will be appreciated, Hall effect sensors are understood to be included in, for example, automobiles, smartphones, printers, keyboards, industrial machinery, global positioning systems, and the like.

I.H. 磁気抵抗位置センサ
様々な磁気抵抗センサは、導電エレメントの異方性磁気抵抗特性を利用する。近接検出
器、位置検出器、回転検出器として含んでいる磁気抵抗センサは、ホールセンサと同じ構
成および用途の多くで使用されてもよい。磁気抵抗センサは、変更された磁場に応答して
変化する、磁気伝導エレメントの抵抗を監視することによって、磁場(例えば、永久磁石
またはソレノイドまたはトロイドのような他の磁場源によって生成された場など)の変化
を検出する。磁気抵抗センサの様々な構成は、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR
箔、またはELR材の他の形態などのELRコンポーネントを用いることができる。例えば、磁
気抵抗センサは、ELR薄膜、ELR箔またはELRの他の形態から形成された磁気抵抗の導電エ
レメントを用いることができる。別の例として、磁気抵抗センサは、ELRナノワイヤ、ELR
テープ、ELR薄膜、および/またはELR箔から形成された磁場源(ソレノイド、トロイドま
たは他の誘導巻線など)を用いることができる。
IH Magnetoresistive Position Sensor Various magnetoresistive sensors make use of the anisotropic magnetoresistive properties of conductive elements. Magnetoresistive sensors, including proximity detectors, position detectors, and rotation detectors, may be used in many of the same configurations and applications as Hall sensors. A magnetoresistive sensor is a magnetic field (eg, a field generated by a permanent magnet or other magnetic field source such as a solenoid or toroid, etc.) by monitoring the resistance of the magnetic conducting element, which changes in response to the changed magnetic field. ) Change is detected. Various configurations of magnetoresistive sensors include ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, ELR
ELR components such as foil or other forms of ELR material can be used. For example, a magnetoresistive sensor may use a magnetoresistive conductive element formed from an ELR thin film, ELR foil, or other form of ELR. As another example, magnetoresistive sensors are ELR nanowires, ELR
Magnetic field sources (such as solenoids, toroids, or other induction windings) formed from tape, ELR thin film, and / or ELR foil can be used.

I.I. 磁歪位置センサ
様々な磁歪センサは、磁気エネルギーを運動エネルギーに変換する、またはその逆に、
運動エネルギーを磁気エネルギーに変換する磁歪材料から形成された構造を利用する。磁
歪位置センサの一例は、超音波を使用して、導波路の長さに沿って移動可能である永久磁
石(又は他の磁場源)の位置を検出する。このようなシステムは、1つまたはそれ以上の
導波路、磁場源、圧電センサ、および/または磁気抵抗センサを用いることができる。磁
気抵抗センサの様々な構成は、導波管、磁場源、磁気抵抗センサ、またはELRナノワイヤ
、ELRテープ、ELR薄膜、および/またはELR箔から形成された他のELRコンポーネントを含
んでもよい。磁歪位置センサの用途は、理解されるように、油圧シリンダ、射出成形機、
フォージ、エレベータ、採掘、圧延、プレス、長期間にわたって高分解能を必要とする他
のデバイスを含む。
II Magnetostrictive Position Sensors Various magnetostrictive sensors convert magnetic energy into kinetic energy or vice versa.
Utilizes a structure formed from a magnetostrictive material that converts kinetic energy into magnetic energy. One example of a magnetostrictive position sensor uses ultrasound to detect the position of a permanent magnet (or other magnetic field source) that is movable along the length of the waveguide. Such systems can use one or more waveguides, magnetic field sources, piezoelectric sensors, and / or magnetoresistive sensors. Various configurations of magnetoresistive sensors may include waveguides, magnetic field sources, magnetoresistive sensors, or other ELR components formed from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, and / or ELR foils. Applications of magnetostrictive position sensors, as will be understood, hydraulic cylinders, injection molding machines,
Includes forges, elevators, mining, rolling, pressing, and other devices that require high resolution over long periods of time.

I.J. レーダ位置センサ
パルスレーダシステムと連続波レーダシステム(周波数変調連続波レーダ、パルスドプ
ラ、移動するターゲットインジケータ、周波数アジャイル・システム、合成開口レーダ、
逆合成開口レーダ、フェーズドアレイレーダーを含む)などの様々なレーダ位置センサは
、パルスまたはアンテナからの高周波の無線信号の連続波を送信し、その位置、範囲、高
度、方向、および/または速度を決定するために、対象体から反射された電磁信号を測定
する。システムは、対象物体の位置および/または速度を決定するために、反射された信
号および/または周波数のシフトの遅延を使用することができる。レーダ位置センサの様
々な構成は、送信機、シンクロナイザ、電源、発振器、変調器、導波路、デュプレクサ/
マルチプレクサ、アンテナ、フィルタ、レシーバ、プリ・ポスト処理装置、制御コンポー
ネント、および/または、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、および/またはELR箔から
形成される他のELRコンポーネントを含んでもよい。
IJ radar position sensor Pulse radar system and continuous wave radar system (frequency modulation continuous wave radar, pulse Doppler, moving target indicator, frequency agile system, synthetic aperture radar,
Various radar position sensors (including Inverse Synthetic Aperture Radar, Phased Array Radar) transmit continuous waves of high frequency radio signals from pulses or antennas, and their position, range, altitude, direction, and / or velocity To determine, the electromagnetic signal reflected from the object is measured. The system can use the reflected signal and / or the frequency shift delay to determine the position and / or velocity of the target object. Various configurations of radar position sensors include transmitters, synchronizers, power supplies, oscillators, modulators, waveguides, duplexers /
Multiplexers, antennas, filters, receivers, pre-post processing devices, control components, and / or other ELR components formed from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, and / or ELR foils may be included.

I.K. 他の位置センサ、変位センサ、レベルセンサ
ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材料の他の形態から少なくと
も部分的に形成されたELRコンポーネントを含む他のタイプのセンサは、位置(例えば、
近接)、対象物の変位、および/または、流体のレベルの変位を示す出力信号を生成する
ことができる。ELR材料から少なくとも一部が形成されているELRコンポーネントを含む他
の位置センサ、変位センサ、およびレベルセンサの非網羅的例としては、以下が含まれる
。(1)光源、光検出器(フォトダイオード、フォトトランジスタ、CCDアレイ、CMOS画像
アレイ)、光誘導および変更コンポーネント(例えば、レンズ、ミラー、光ファイバケー
ブル、フィルタ)を含む光近接、変位および位置センサ、例えば、(a)光学ブリッジ・
センサ、(b)偏光を利用する光近接検出器、(c)光ファイバセンサ、(d)ファブリ・
ペロー・センサ、(e)グレーティングセンサ、(f)非線形光学センサ、(g)他の光学
的位置センサ、変位センサ及びレベル・センサを含む。(2)超音波位置、変位、レベル
・センサ、(3)厚さおよびアブレーションセンサ。例えば、(a)アブレーションセンサ
(例えば、ブレークワイヤゲージ、放射線変換器センサ、光パイプセンサ、容量性又は共
振アブレーションゲージ)、(b)薄膜厚さ計測センサ(例えば、電極を用いた静電容量
センサ、光センサ)を含む。(4)レベルセンサ、例えば、(a)抵抗レベルセンサ、(b
)光レベルセンサ、(c)磁気レベルセンサ、(d)静電容量レベルセンサ(例えば、同軸
容量プレートを持つ)、(e)伝送線路レベルセンサ(例えば、気液界面からの反射率を
検出するセンサ)、(5)ポインティングデバイス、例えば、光ポインティングデバイス
、磁気ピックアップポインティングデバイス、慣性とジャイロスコープポインティングデ
バイスを含む、(6)サテライトナビゲーションシステム、例えば、全地球測位システム
、全地球的航法衛星システム(GNSS)を含む。
IK Other position sensors, displacement sensors, level sensors
Other types of sensors, including ELR components formed at least partially from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, ELR foils, or other forms of ELR materials are located (e.g.,
Output signals may be generated that indicate the proximity), the displacement of the object, and / or the displacement of the fluid level. Non-exhaustive examples of other position sensors, displacement sensors, and level sensors that include ELR components that are at least partially formed from ELR material include: (1) Optical proximity, displacement and position sensors including light sources, photodetectors (photodiodes, phototransistors, CCD arrays, CMOS image arrays), light guidance and modification components (eg lenses, mirrors, fiber optic cables, filters) For example, (a) optical bridge
Sensor, (b) optical proximity detector using polarized light, (c) optical fiber sensor, (d) Fabry
Includes Perot sensors, (e) grating sensors, (f) non-linear optical sensors, (g) other optical position sensors, displacement sensors and level sensors. (2) Ultrasonic position, displacement, level sensor, (3) thickness and ablation sensor. For example, (a) an ablation sensor (eg, break wire gauge, radiation transducer sensor, light pipe sensor, capacitive or resonant ablation gauge), (b) a thin film thickness measurement sensor (eg, capacitive sensor using electrodes) Optical sensor). (4) Level sensor, eg (a) resistance level sensor, (b
) Optical level sensor, (c) Magnetic level sensor, (d) Capacitance level sensor (for example, having a coaxial capacity plate), (e) Transmission line level sensor (for example, detecting reflectance from the gas-liquid interface) Sensors), (5) pointing devices, including optical pointing devices, magnetic pickup pointing devices, inertial and gyroscope pointing devices, (6) satellite navigation systems, eg global positioning systems, global navigation satellite systems ( GNSS).

II. 占有センサ、動きセンサ
いくつかの例では、センサ3700は、監視領域("占有")内の人や動物の存在または物体
の動きを示す出力信号を提供するように構成され得る。このようなセンサは、玩具、家電
製品、セキュリティシステム、監視システム、エネルギー管理システムは、個人安全シス
テム、器具、および他の多くの種類のシステムで使用することができる。
II. Occupancy Sensor, Motion Sensor In some examples, the sensor 3700 may be configured to provide an output signal indicative of the presence of a person or animal or the movement of an object within a monitored area (“occupation”). Such sensors can be used in toys, household appliances, security systems, surveillance systems, energy management systems, personal safety systems, appliances, and many other types of systems.

II.A. 容量占有センサ、モーションセンサ
静電容量センサは、ヒトまたは動物の身体容量の影響を測定することによって、占有ま
たは動物/ヒトの動きを検出することができる。図53-Lは、容量占有センサまたは運動セ
ンサ5300の一例を示す図である。図示のように、センサ5300は、1つまたはそれ以上の容
量プレート5305または他の容量構造(試験プレート5305a、基準プレート5305bを含む)、
シールド(従動シールドなど)、入力ソース、および静電容量センサ5330または、ヒト53
25または動物の存在によって引き起こされる種々の容量プレートまたは容量エレメント(
例えば、既知の基準容量Cref5320からの変更)の間の静電容量の変化を検出するように構
成された他のセンサを含むことができる。人間5325は、試験プレート5305aと基準板5305b
(C1 5310a、C2 5310b)に対するカップリング容量を含む人間の周囲とカップリング容量
を形成するので、静電容量の変化が発生する可能性がある。これらのコンポーネントの一
部または全部は、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材料の他の形
態から少なくとも部分的に形成することができる。
II.A. Capacitance Occupancy Sensor, Motion Sensor Capacitance sensors can detect occupancy or animal / human movement by measuring the effects of human or animal body volume. FIG. 53-L is a diagram showing an example of a capacity occupancy sensor or a motion sensor 5300. As shown, sensor 5300 includes one or more capacitive plates 5305 or other capacitive structures (including test plate 5305a, reference plate 5305b),
Shield (such as a driven shield), input source, and capacitive sensor 5330 or human 53
25 or various volume plates or elements caused by the presence of animals (
For example, other sensors configured to detect changes in capacitance during a change from a known reference capacitance Cref5320) may be included. Human 5325 has test plate 5305a and reference plate 5305b
Capacitance changes may occur because the coupling capacitance is formed with the human surroundings including the coupling capacitance for (C1 5310a, C2 5310b). Some or all of these components can be at least partially formed from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, ELR foils, or other forms of ELR materials.

II.B. 摩擦ディテクタ
様々な摩擦センサは、摩擦効果(または口語的に、"静電気")によって生じる表面電荷
を運ぶ移動するヒトまたは動物によって引き起こされる静的または準静的な電場(例えば
、5415)中の乱れを検出することにより、ヒト動物または他の物体の動きを検出する。図
54-Lは、単極摩擦動き検出器5400の一例を示す図である。図示のように、摩擦センサは、
ヒト5420、動物または他の電荷キャリアの動きによって引き起こされる電極板/電極構造
上の電荷の変化を検出するための、1つまたはそれ以上の電極板5405、または他の電極構
造、インピーダンス変換器5410、または他の後処理電子回路を含んでもよい。これらのコ
ンポーネントは、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材料の他の形
態から少なくとも部分的に形成することができる。
II.B. Friction Detectors Various friction sensors are used for static or quasi-static electric fields (eg, 5415) caused by moving humans or animals that carry surface charges caused by frictional effects (or colloquially “static”). ) Detect movements of human animals or other objects by detecting medium disturbances. Figure
54-L is a diagram showing an example of a single pole frictional motion detector 5400. FIG. As shown, the friction sensor
Human 5420, one or more electrode plates 5405, or other electrode structure, impedance converter 5410 for detecting changes in charge on the electrode plate / electrode structure caused by animal or other charge carrier movement Or other post-processing electronics. These components can be at least partially formed from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, ELR foils, or other forms of ELR materials.

II.C. 光電モーションセンサ
種々の光電モーションセンサは、対象物とその周囲との間の光学的コントラストを生成
する対象物から反射されたまたは発せられる可視光または赤外光を検出することにより、
監視領域中のヒト動物または他の対象物の動きを検出する。検出された光は、光源(発光
ダイオード、日光、月光、白熱灯、レーザなど)から、または移動する対象物ト自体(人
体からの中遠赤外線放射など)から生じ得る。図55-Lは、光モーションセンサ5500の一般
的な構造を示す概略図である。図示のように、センサは、1つまたはそれ以上の集束デバ
イス5505(例えば、ピンホールレンズ、ファセットレンズ、フレネルプラスチックレンズ
、放物面鏡等を含むミラーを含むレンズ)と、1つまたはそれ以上の光検出エレメント551
0(ボロメータ、サーモパイル、焦電エレメント、光電池、光導電セル、フォトレジスタ
、PVDF膜、CCDセンサ、CMOSイメージセンサ)と、検出エレメントによって生成された信
号を後処理するように構成された増幅器や比較器などの後処理電子機器5515とを含む。こ
れらのコンポーネントの一部または全部は、ELR材料から少なくとも部分的に形成するこ
とができる。例えば、本明細書により詳細に記載のように、様々な光検出エレメントは、
少なくともELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材の他の形態から部
分的に形成することができる。対象物5525(人など)は、集束デバイス5505(矢印で示す
)の視野内を横切って移動するので、対象物の画像5520は移動し、それにより光検出エレ
メント5510上に静的周囲の画像に起因する光子束と異なる光子束を生成する。受光エレメ
ントは、変更されたまたは邪魔された電圧で応答する。外乱は、後処理電子回路によって
検出される。光電子検出器は、セキュリティシステム、エネルギー管理、民生用電子機器
、玩具などに使用することができる。
II.C. Photoelectric Motion Sensors Various photoelectric motion sensors detect visible or infrared light reflected or emitted from an object that produces an optical contrast between the object and its surroundings.
Detect the movement of a human animal or other object in the surveillance area. The detected light can come from a light source (light emitting diode, sunlight, moonlight, incandescent lamp, laser, etc.) or from a moving object itself (such as mid-infrared radiation from the human body). FIG. 55-L is a schematic diagram showing a general structure of the optical motion sensor 5500. As shown, the sensor includes one or more focusing devices 5505 (eg, lenses including mirrors including pinhole lenses, facet lenses, Fresnel plastic lenses, parabolic mirrors, etc.) and one or more. Light detection element 551
0 (bolometer, thermopile, pyroelectric element, photovoltaic cell, photoconductive cell, photoresistor, PVDF film, CCD sensor, CMOS image sensor) and amplifiers and comparisons configured to post-process the signal generated by the sensing element And post-processing electronic equipment 5515 such as a vessel. Some or all of these components can be at least partially formed from ELR material. For example, as described in more detail herein, the various light detection elements are:
It can be at least partially formed from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, ELR foils, or other forms of ELR materials. Since the object 5525 (such as a person) moves across the field of view of the focusing device 5505 (indicated by the arrow), the image 5520 of the object moves, thereby creating a static ambient image on the light detection element 5510. A photon flux different from the resulting photon flux is generated. The light receiving element responds with a modified or disturbed voltage. The disturbance is detected by post-processing electronics. Photoelectron detectors can be used in security systems, energy management, consumer electronics, toys and the like.

II.D. 光学存在センサ
種々の光学存在センサは、対象物によって反射または吸収される光の量の変化を検出す
ることにより、監視領域内の物体の存在を検出する。図56-Lは、光存在検知器5600の一例
を示す概略図である。図示のように、光存在検出器は、光センサ5620(本明細書に記載の
もの)の視野内に光ビームを生成するドライバ5625によって駆動される光源又は発光体56
15(例えば、LED等)を含む。静的な背景は、背景出力信号を生成する、光センサに対す
るライトバックの特定の量を反映している。対象物5640が光センサ5620の視野内に現れる
と、静的な周囲とは異なる方法で光を反射又は吸収する。光センサおよび光-電圧変換器5
630は、したがって、対象物の異なる光の反射/吸収に応答して、通常のバックグラウンド
信号とは異なる検出可能な出力を生成する。図示のように、光存在検出器は、光ビーム56
45を生成し、および/または、反射光を受光するために、レンズ5605と、光パイプ5610な
どの様々な集束とガイダンスエレメントを含むことができる。また、センサは、光源5615
を駆動し、光センサ5620の出力信号を処理するように構成されたプロセッサ5635を含むこ
とができる。これらのコンポーネントの一部または全部は、ELR材料から少なくとも部分
的に形成することができる。例えば、本明細書でより詳細に説明したように、種々の光セ
ンサエレメントは、ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材の他の形
態から少なくとも部分的に形成することができる。そのような検出器は、ロボット、ハン
ドドライヤー、シンク、トイレ、電灯スイッチ、他の消費者製品、商業製品、及び家庭用
製品に使用することができる。
II.D. Optical Presence Sensors Various optical presence sensors detect the presence of an object in a monitored area by detecting changes in the amount of light reflected or absorbed by an object. FIG. 56-L is a schematic diagram showing an example of the light presence detector 5600. As shown, the light presence detector is a light source or emitter 56 driven by a driver 5625 that generates a light beam within the field of view of a light sensor 5620 (as described herein).
15 (for example, LED). The static background reflects the specific amount of light back for the light sensor that produces the background output signal. When the object 5640 appears within the field of view of the optical sensor 5620, it reflects or absorbs light in a manner different from the static surroundings. Light sensor and light-to-voltage converter 5
630 thus produces a detectable output that is different from the normal background signal in response to different light reflections / absorptions of the object. As shown, the light presence detector includes a light beam 56.
Various focusing and guidance elements such as a lens 5605 and a light pipe 5610 may be included to generate 45 and / or receive reflected light. Also, the sensor is a light source 5615
And a processor 5635 configured to process the output signal of the light sensor 5620 can be included. Some or all of these components can be at least partially formed from ELR material. For example, as described in more detail herein, various photosensor elements can be formed at least in part from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, ELR foils, or other forms of ELR materials. . Such detectors can be used in robots, hand dryers, sinks, toilets, light switches, other consumer products, commercial products, and household products.

II.E. 圧力動きセンサ
様々な圧力動きセンサは、ドア、窓、人々、または他の対象物の突然の動きから生じる
空気圧の変化を監視することによって、閉じられた制御された空間内への侵入または他の
動きを検出する。図57-Lは、空気圧傾斜センサ5700の一例を示す断面模式図である。図示
するように、空気圧傾斜センサ5700は、2つの対向する壁と、金属又は金属化された可撓
性膜または隔膜5710(金属化プラスチック膜又は金属箔)と、通気開口5715を含む硬質金
属プレート又は金属化されたプレート5705と、から部分的に形成されたチャンバ5725を含
むことができる。ELR材料から形成することができる2つの金属表面は、一緒ににカップリ
ング容量を有する。したがって、空気圧の急激な変化によって生じる膜5710の(破線で示
す中立位置からの)撓みは、本明細書に記載された静電容量変位検出システム及び方法を
使用するセンサなどの静電容量センサ5720を用いて決定することができる。もちろん、上
述したように、静電容量式変位センサに関して、運動センサの他のコンポーネントは、EL
R材料から形成することができる。他の例では、空気圧傾斜センサ5700は、膜の偏向を決
定するために本明細書に記載の他の変位センサなどの他の種類の変位センサを含むことが
できる。そのような例では、膜および/または固い板は、金属または金属化でない場合が
ある。
II.E. Pressure Movement Sensors Various pressure movement sensors are designed to monitor changes in air pressure resulting from sudden movements of doors, windows, people, or other objects, into a closed and controlled space. Detect intrusions or other movements. FIG. 57-L is a schematic cross-sectional view showing an example of a pneumatic inclination sensor 5700. As shown, the pneumatic tilt sensor 5700 is a rigid metal plate that includes two opposing walls, a metal or metallized flexible membrane or diaphragm 5710 (metallized plastic membrane or metal foil), and a vent opening 5715. Or a metallized plate 5705 and a chamber 5725 partially formed from it. Two metal surfaces that can be formed from ELR material together have a coupling capacity. Accordingly, the deflection (from the neutral position shown by the dashed line) of the membrane 5710 caused by a sudden change in air pressure is a capacitive sensor 5720, such as a sensor using the capacitive displacement detection system and method described herein. Can be determined. Of course, as mentioned above, with respect to capacitive displacement sensors, other components of motion sensors are EL
Can be formed from R material. In other examples, the pneumatic tilt sensor 5700 can include other types of displacement sensors, such as other displacement sensors described herein, to determine membrane deflection. In such an example, the membrane and / or hard plate may not be metal or metallized.

II.F. 他の占有検出器と動き検出器
ナノワイヤ、ナノテープ、ナノ薄膜、ナノ箔、またはELR材の他の形態から少なくとも
部分的に形成されたELRコンポーネントを含む他の種類のセンサは、占有又は動きを示す
出力信号を生成することができる。他の様々な例の占有センサ、存在センサ、または動き
センサは、ELR材料から少なくとも部分的に形成されたコンポーネントを含んでいてもよ
い。ELR材料コンポーネントは、レーダシステム(本明細書に記載される)、他の空気圧/
圧力傾斜センサ、音響センサ、邪魔された光ビームを検出する光電センサ、圧力マットま
たは他の圧力敏感表面、保護領域に埋め込まれた応力または歪み検出器、磁気スイッチを
含むスイッチ、振動検出器、赤外線動き検出器、超音波検出器、映像動き検出器、顔認識
システム、レーザ検出器、アラームセンサ、リードスイッチ、スタッドファインダ、三角
センサ、有線手袋、ドプラーレーダセンサを含む。
II.F. Other Occupancy and Motion Detectors Other types of sensors, including ELR components formed at least partially from nanowires, nanotapes, nanofilms, nanofoils, or other forms of ELR materials Alternatively, an output signal indicating motion can be generated. Various other examples of occupancy sensors, presence sensors, or motion sensors may include components that are at least partially formed from ELR material. ELR material components include radar systems (described herein), other pneumatic /
Pressure gradient sensor, acoustic sensor, photoelectric sensor to detect disturbed light beam, pressure mat or other pressure sensitive surface, stress or strain detector embedded in protected area, switch including magnetic switch, vibration detector, infrared Includes motion detector, ultrasonic detector, video motion detector, face recognition system, laser detector, alarm sensor, reed switch, stud finder, triangular sensor, wired glove, Doppler radar sensor.

III. 速度センサと加速度センサ
いくつかの例では、センサ3700は、対象物の速度または加速度を示す出力信号を提供す
るように構成された、単一角速度センサまたは多軸角速度センサ又は加速度計であっても
よい。角速度センサは、対象物の直線速度、角速度、または動き速度を測定してもよい。
加速度計は、試験質量又は特定力の単位重量を測定することによって、対象物の座標加速
度または適切な加速度を測定することができる。加速度計は、向き、座標加速度(空間内
の対象物の速度変化)、振動、衝撃、落下を決定するために使用することができる。複数
の加速度計は、傾斜計などの加速度の差を検出することができる。
III. Velocity and Acceleration Sensors In some examples, sensor 3700 is a single angular velocity sensor or a multi-axis angular velocity sensor or accelerometer configured to provide an output signal indicative of the velocity or acceleration of the object. May be. The angular velocity sensor may measure the linear velocity, angular velocity, or movement velocity of the object.
An accelerometer can measure the coordinate acceleration or appropriate acceleration of an object by measuring a test mass or unit weight of a specific force. The accelerometer can be used to determine orientation, coordinate acceleration (velocity change of the object in space), vibration, impact, and fall. A plurality of accelerometers can detect a difference in acceleration such as an inclinometer.

速度センサや加速度計は、下記の数多くの用途に使用することができるが、これらに限
定されるわけではない。例えば、自動車(加速度や速度の測定、エンジン/ドライブトレ
インの評価とブレーキシステム、電子安定制御システム、エアバッグ展開)、列車、火山
学、商業機器または工業機器、振動の測定/監視、地震活動測定、傾斜測定、重力計、機
械的な健康監視、航空機/アビオニクス装置、慣性航法もしくは誘導システム、医療機器
、およびビデオゲーム・システム、スポーツ用品を含む消費者製品、携帯電話、ビデオカ
メラやカメラ(画像安定化及び/又は向き決定)、スマートフォン、オーディオプレーヤ
ー、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタ
ント、および他の携帯電子機器に使用できる。
The speed sensor and the accelerometer can be used for many applications described below, but are not limited thereto. For example, automobiles (acceleration and speed measurement, engine / drivetrain evaluation and braking system, electronic stability control system, airbag deployment), trains, volcano, commercial or industrial equipment, vibration measurement / monitoring, seismic activity measurement , Tilt measurement, gravimeter, mechanical health monitoring, aircraft / avionic equipment, inertial navigation or guidance systems, medical equipment and video game systems, consumer products including sports equipment, mobile phones, video cameras and cameras (images Stabilization and / or orientation determination), smartphones, audio players, tablet computers, laptop computers, personal digital assistants, and other portable electronic devices.

いくつかの例では、位置/変位、速度、および/または、加速度センサは、これらの量の
間の数学的関係により、交換可能に使用することができる。第1の例として、低周波数ま
たは低雑音用途において、本明細書の他の箇所に記載の変位センサ及び方法は、速度およ
び加速度を検出するために使用することができる。追加の後処理、例えば、分化は、速度
または加速度を示す信号の数学的導関数の1つまたはそれ以上を決定するために、変位セ
ンサの出力信号に対して実行されてもよい。第2の例として、中間周波数又は媒体ノイズ
の用途において、本明細書に記載の角速度センサおよび方法は、加速度を検出するために
使用することができる。後処理、例えば、追加の分化は、加速度を示す信号の数学的導関
数を決定するために、速度センサの出力信号に対して実行されてもよい。第3の例として
、本明細書に記載の加速度および/または速度システムと方法は、速度および/または位置
/変位を決定するために使用することができる。追加の後処理、例えば、数学的な統合は
、対象物の速度および/または位置/変位を決定するために、加速度および/または、速度
センサの出力信号に対して実行することができる。
In some examples, position / displacement, velocity, and / or acceleration sensors can be used interchangeably due to the mathematical relationship between these quantities. As a first example, in low frequency or low noise applications, the displacement sensors and methods described elsewhere herein can be used to detect velocity and acceleration. Additional post-processing, such as differentiation, may be performed on the displacement sensor output signal to determine one or more of the mathematical derivatives of the signal indicative of velocity or acceleration. As a second example, in intermediate frequency or medium noise applications, the angular velocity sensors and methods described herein can be used to detect acceleration. Post processing, for example, additional differentiation, may be performed on the output signal of the speed sensor to determine a mathematical derivative of the signal indicative of acceleration. As a third example, the acceleration and / or velocity systems and methods described herein may include velocity and / or position.
/ Can be used to determine displacement. Additional post-processing, such as mathematical integration, can be performed on the acceleration and / or velocity sensor output signals to determine the velocity and / or position / displacement of the object.

III.A. 電磁速度センサ
図58-Lは、電磁速度センサの動作原理を説明するための概略図である。図示のように、
センサ5800は、移動可能な永久磁石5805の周りに直列逆方向に接続されている複数の誘導
コイル5810、5815を含み、誘導コイルは部分的にまたは全体的にELR材料から形成されて
もよい。ファラデーの法則では、コイル内の磁性体コアを移動すると、コアの速度に比例
してコイル中に電圧が誘起される。したがって、2つのコイルの両端の出力電圧は、コア
の速度を決定するために測定され、したがって、コアに結合された対象物の速度が測定さ
れる。図示のコイルの配置は例示に過ぎず、可動の回転磁気コアの周囲に巻き付けられた
1つまたはそれ以上のコイルを角速度測定のために使用するなど他の形状を使用してもよ
い。示されたセンサは、振動の速度を検出するために使用することができる。
III.A. Electromagnetic Speed Sensor FIG. 58-L is a schematic diagram for explaining the operating principle of the electromagnetic speed sensor. As shown,
The sensor 5800 includes a plurality of induction coils 5810, 5815 connected in series in reverse around a movable permanent magnet 5805, which may be partially or wholly formed from ELR material. According to Faraday's law, when a magnetic core in a coil is moved, a voltage is induced in the coil in proportion to the speed of the core. Thus, the output voltage across the two coils is measured to determine the speed of the core, and thus the speed of the object coupled to the core is measured. The illustrated coil arrangement is exemplary only, and other shapes may be used, such as one or more coils wound around a movable rotating magnetic core for angular velocity measurement. The sensor shown can be used to detect the speed of vibration.

III.B. 慣性質量を有する加速度計
図59-Lに示すように、様々な加速度計5900は、加速度計のハウジング5910に結合された
対象物5905の加速度(a)を、既知の量を有し、スプリング5920、カンチレバー、蝶番ま
たは他の弾性エレメントによって加速度計のハウジングに結合されたかなり大きな可動の
地震又は慣性プルーフマス5915の変位を測定することにより決定する。変位測定するため
に、加速度計5900は、例えば本明細書に記載される変位センサなどの1つまたはそれ以上
の変位センサを使用することができる。そのような例(本明細書でさらに説明される例を
含む)では、変位センサの慣性質量コンポーネント、および/または他のコンポーネント
の全部または一部は、ELR材料から形成することができる。
III.B. Accelerometer with Inertial Mass As shown in Figure 59-L, various accelerometers 5900 have a known amount of acceleration (a) of an object 5905 coupled to an accelerometer housing 5910. It is determined by measuring the displacement of a fairly large movable earthquake or inertia proof mass 5915 coupled to the accelerometer housing by springs 5920, cantilevers, hinges or other elastic elements. To measure displacement, the accelerometer 5900 can use one or more displacement sensors, such as, for example, the displacement sensors described herein. In such examples (including examples further described herein), all or part of the inertial mass component of the displacement sensor and / or other components can be formed from ELR material.

III.C. 静電容量加速度計
様々な静電容量加速度計は、静電容量変位センサに関して本明細書に記載したのと同様
の原理およびシステムを用いる容量変位変換方法を用いて、プルーフマスの変位、したが
って、対象物の加速度を決定する。図60-Lに示すように、このような例では、センサ6000
は、(1)ばねまたは他の弾性エレメント6020(例えば、シリコンばねなど)によって支
持されセンサのハウジング6025内で移動するように構成されている可動プルーフマス6005
と、(2)プルーフマス6005自体を含むことができる二つ以上の容量プレート6015、6010
、6005またはエレメント、可動プルーフマス(図示せず)、および/または、加速度計の
ハウジング6025に対して位置が固定されている静止容量プレートまたはエレメント6005、
6010などの可動プレートまたは容量性エレメントと、を含むことができる。これらのコン
ポーネントまたはセンサ6000の他のコンポーネントのいずれか又は全ては、全体または一
部がELR材料から形成することができる。加速時のプルーフマスの動きは、変化した容量
エレメントの相対的な位置によって変化するさまざまな容量エレメント(例えばC1、C2)
間に静電容量を発生させる。変化した容量は、適切な方法(本明細書に記載の差動技術及
び他の方法を含む)で検出され、プルーフマスの変位を導出するために使用され、次に、
加速度計のハウジング6025に結合された対象物6030の加速度を決定するために使用され得
る。くつかの例では、容量加速度計は、MEMS技術または他の技術を用いて微細加工されて
もよい。
III.C. Capacitance accelerometers Various capacitance accelerometers use a capacitive displacement conversion method using the same principles and systems described herein for capacitive displacement sensors. Determine the displacement and thus the acceleration of the object. In such an example, sensor 6000, as shown in Figure 60-L
(1) A movable proof mass 6005 supported by a spring or other elastic element 6020 (eg, a silicon spring, etc.) and configured to move within the sensor housing 6025
And (2) two or more capacity plates 6015, 6010 that can include the proof mass 6005 itself
, 6005 or element, movable proof mass (not shown), and / or static capacitive plate or element 6005 fixed in position relative to accelerometer housing 6025,
Movable plates such as 6010 or capacitive elements. Any or all of these components or other components of sensor 6000 can be formed in whole or in part from ELR material. The movement of the proof mass during acceleration varies according to the relative position of the changed capacitive element (eg C1, C2)
Capacitance is generated between them. The changed capacitance is detected in an appropriate manner (including the differential techniques and other methods described herein) and used to derive the displacement of the proof mass, then
It can be used to determine the acceleration of an object 6030 coupled to an accelerometer housing 6025. In some examples, the capacitive accelerometer may be microfabricated using MEMS technology or other technologies.

III.D. ピエゾ抵抗加速度計
様々なピエゾ抵抗加速度計は、ピエゾ抵抗エレメントを用いて、プルーフマスの変位、
従って、加速度計に結合された物体の加速度を決定する。そのような例では、センサは、
(1)バネ、ヒンジ、または他の弾性エレメントによって支持され、加速度計のハウジン
グ内に移動するように構成された可動プルーフマスと、(2)プルーフマスの変位により
引き起こされるバネまたは弾性エレメント中の歪みを測定するピエゾ抵抗ひずみゲージエ
レメント(さらに本明細書でピエゾ抵抗ひずみゲージの詳細を説明する)とを含むことが
できる。これらのコンポーネントのいずれかまたは全ては、全体またはELR材料から部分
的に形成することができる。いくつかの例では、ピエゾ抵抗加速度計は、MEMS技術または
他の技術を使用して微細加工されてもよい。
III.D. Piezoresistive accelerometers Various piezoresistive accelerometers use piezoresistive elements to proof mass displacement,
Accordingly, the acceleration of the object coupled to the accelerometer is determined. In such an example, the sensor
(1) a movable proof mass supported by a spring, hinge, or other elastic element and configured to move into the accelerometer housing; (2) in the spring or elastic element caused by the displacement of the proof mass; A piezoresistive strain gauge element for measuring strain (further details of the piezoresistive strain gauge are described herein). Any or all of these components can be formed entirely or partially from ELR material. In some examples, the piezoresistive accelerometer may be microfabricated using MEMS technology or other techniques.

図61-Lは、ピエゾ抵抗加速度計6100の一例の分解図を示す。図示のように、蓋体層6110
内の凹部、ベース層6105は、プルーフマス6115が加速度に応じて移動可能な空洞を形成す
る。シリコンの内層に、プルーフマス6115は、弾性ヒンジ6125を介して支持リング6120に
結合されている。ヒンジ6130上に統合された歪みゲージは、プルーフマスの変位、従って
、ハウジングの加速度を示す出力信号を端子から提供する。
FIG. 61-L shows an exploded view of an example of a piezoresistive accelerometer 6100. FIG. As shown, the lid layer 6110
The inner recess, the base layer 6105, forms a cavity in which the proof mass 6115 can move according to the acceleration. On the inner layer of silicon, the proof mass 6115 is coupled to the support ring 6120 via an elastic hinge 6125. A strain gauge integrated on the hinge 6130 provides an output signal from the terminal indicating the displacement of the proof mass and thus the acceleration of the housing.

III.E. 圧電加速度計
様々な圧電加速度計は、圧電エレメントを用いることにより、プルーフマスの変位、し
たがって、加速度計に結合された物体の加速度を決定する。図62-Lに示すように、いくつ
かの例では、センサ6200は、(1)加速度計のハウジング6220に対して移動するように構
成されており、バネ、ヒンジまたは他の弾性体6210を介してハウジングに結合された可動
プルーフマス6205と、(2)ELR材料で形成されたエレメントなどの圧電エレメント6225、水
晶、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、メタニオブ酸鉛、または他のセラミック
圧電材料から形成され、電気信号とプルーフマス(せん断、圧縮、曲げ、または他の動き
のタイプ)に応答するように構成されたエレメントとを含む。これらのコンポーネントの
いずれかまたは全ては、ELR材料から全体がまたは部分的に形成することができる。図示
のように、加速度計のハウジングが加速する場合、プルーフマスに対して相対的に移動し
、圧電エレメント上に力(例えば、剪断力、圧縮力または曲げ力)を発揮し、加速度を示
す電気出力信号を引き起こす。圧縮力が示されているが、他の構成では、圧電エレメント
は、プルーフマスから他の種類の力を受けることができる。いくつかの例では、圧電加速
度計は、MEMS技術または他の技術を用いて、例えば微細加工されてもよい。いくつかの例
では、圧電エレメントは、可動プルーフマス上に、および/または、ばね、ヒンジ、又は
プルーフ・マスを支持するマイクロマシンカンチレバー上に配置される圧電膜とすること
ができる。
III.E. Piezoelectric accelerometers Various piezoelectric accelerometers use piezoelectric elements to determine the displacement of the proof mass and hence the acceleration of the object coupled to the accelerometer. As shown in FIG. 62-L, in some examples, the sensor 6200 is (1) configured to move relative to the accelerometer housing 6220, via a spring, hinge or other elastic body 6210. Movable proof mass 6205 coupled to the housing and (2) piezoelectric element 6225 such as an element formed of ELR material, quartz, barium titanate, lead zirconate titanate, lead metaniobate, or other ceramic piezoelectric material And includes an element configured to respond to an electrical signal and a proof mass (shear, compression, bending, or other type of motion). Any or all of these components can be formed entirely or partially from ELR material. As shown, when the accelerometer housing accelerates, it moves relative to the proof mass, exerts a force (eg, shear, compressive or bending force) on the piezoelectric element and exhibits an acceleration. Causes an output signal. While compressive force is shown, in other configurations, the piezoelectric element can receive other types of force from the proof mass. In some examples, the piezoelectric accelerometer may be microfabricated, for example, using MEMS technology or other technologies. In some examples, the piezoelectric element can be a piezoelectric film disposed on a movable proof mass and / or on a micromachine cantilever that supports a spring, hinge, or proof mass.

III.F. 加熱プレート加速度計
種々の加熱されたプレート加速度計は、加熱されたプルーフマスの変位、従って、加速
度に結合された物体の加速度をプルーフマスの移動によって引き起こされる温度変動を検
出するための温度センサを用いて決定する。図63-Lは、加熱されたプレート加速度計6300
(ルーフコンポーネントは省略)の一例を示す。プレート加速度計6300は、(1)加速度
計のハウジングに対して相対的に移動するように構成され、片持ち梁6310またはヒンジに
より支持されている可動プルーフマス6305と、(2)定義された温度にまでルーフマスを
加熱するように構成された加熱エレメント6315(例えば、抵抗器など)と、(3)熱伝導
性ガス6325によってプルーフマスから分離され、ガスを通るプルーフマスから熱を受け取
るように構成された1つまたはそれ以上のヒートシンク6320と、(4)片持ち梁又はヒンジ
上又は近くに配置され、プルーフマスから得られる片持ち梁(又は他のコンポーネント)
中の中立位置から変位している温度変動を決定するように構成された、サーモパイルのよ
うな1つまたはそれ以上の温度センサ6330と、を含む。これらのコンポーネントまたは他
のコンポーネントのいずれか又は全ては、ELR材料から全体がまたは一部を形成すること
ができる。
III.F. Heated plate accelerometers Various heated plate accelerometers are used to detect the temperature variation caused by the movement of the proof mass, the displacement of the heated proof mass, and hence the acceleration of the object coupled to the acceleration. This is determined using the temperature sensor. Figure 63-L shows a heated plate accelerometer 6300
An example is shown (the roof component is omitted). The plate accelerometer 6300 includes: (1) a movable proof mass 6305 configured to move relative to the accelerometer housing and supported by a cantilever 6310 or hinge; and (2) a defined temperature. A heating element 6315 configured to heat the roof mass up to (eg, a resistor) and (3) separated from the proof mass by the thermally conductive gas 6325 and configured to receive heat from the proof mass passing through the gas One or more heat sinks 6320, and (4) a cantilever (or other component) derived from a proof mass, placed on or near a cantilever or hinge
One or more temperature sensors 6330, such as a thermopile, configured to determine a temperature variation that is displaced from a neutral position in the middle. Any or all of these components or other components can be wholly or partly formed from ELR material.

さらに他の実施例では、抵抗器または他の加熱エレメントによって加熱されたガスは、
地震質量として用いることができる。加速度計は、加速時にもたらされる(すなわち、対
流力から)加熱されたガスの移動によって引き起こされる温度変動を検出するために、サ
ーモパイル又は他の温度センサを使用することができる。そのような例では、加熱エレメ
ント、温度センサ、および/または他のコンポーネントは、全部がまたは一部がELR材料か
ら形成することができる。
In yet another embodiment, the gas heated by the resistor or other heating element is
Can be used as seismic mass. The accelerometer can use a thermopile or other temperature sensor to detect temperature fluctuations caused by the movement of the heated gas resulting from acceleration (ie, from convection forces). In such examples, the heating elements, temperature sensors, and / or other components can be formed entirely or partially from ELR material.

III.G. 他の速度センサ、加速度センサ
ELRナノワイヤ、ELRテープ、ELR薄膜、ELR箔、またはELR材の他の形態から少なくとも
一部が形成されたELRコンポーネントを含む他の種類のセンサは、速度や加速度を示す出
力信号を生成することができる。ELR材料から少なくとも一部が形成されているコンポー
ネントを含む速度又は加速度センサ(傾斜計または傾斜検出器のようなジャイロスコープ
と重力検出器を含む)の非網羅的例は、次の種類の速度又は加速度センサを含むことがで
きる。すなわち、衛星ナビゲーションシステム、例えば、全地球測位システム、全地球的
航法衛星システム、ロータジャイロスコープ(例えば、磁気浮上ジャイロスコープなど)
、重力計((a)ELR材料から形成されたコイルまたは球を使用することができる磁気浮上
球を使用する重力計、(b)ELR材料で少なくともとも一部が覆われているスプールと磁石
とを備える重力計))、モノリシックシリコンジャイロスコープ、光学ジャイロスコープ
、導電性重力計センサ(水銀スイッチ、電解傾斜センサ)、光検出器、圧電センサのアレ
イを用いる傾斜センサ、マイクロマシン容量(MEMS)センサ、せん断モードセンサ、表面
バルクマイクロマシン容量センサ、バルクマイクロマシニング圧電抵抗センサ、静電容量
式ばね質量ベースセンサ、電気機械サーボ(サーボ力バランス)センサ、ヌルバランスセ
ンサ、歪ゲージセンサ、共鳴センサ、熱センサ(例えば、サブミクロンCMOSプロセス)、
磁気誘導センサ、可変磁気抵抗センサ、光学センサ、表面弾性波(SAW)センサ、レーザ
センサ、DC応答センサ、三軸センサ、モーダル同調衝撃ハンマーセンサ、ペンジュレート
積分ジャイロセンサ、シートパッドセンサを含むことができる。ELR材料から少なくとも
一部を形成することができるセンサの他の非網羅的な例としては、(1)自由落下センサ
、(2)傾斜計、(3)レーザ距離計、(4)リニアエンコーダ、(5)液体の容量傾斜計、
(6)オドメーター、(7)ロータリーエンコーダ、(8)セルシンセンサ、(9)緊急モー
ションセンサ、(10)タコメータ、(11)超音波厚さ計、および(12)SONARセンサが含
まれる。
III.G. Other speed sensors, acceleration sensors
Other types of sensors, including ELR components formed at least in part from ELR nanowires, ELR tapes, ELR thin films, ELR foils, or other forms of ELR materials, may produce output signals that indicate velocity and acceleration. it can. Non-exhaustive examples of speed or acceleration sensors (including gyroscopes and gravitational detectors such as inclinometers or tilt detectors) that include components that are at least partially formed from ELR material include the following types of speed or An acceleration sensor can be included. That is, satellite navigation systems, such as global positioning systems, global navigation satellite systems, rotor gyroscopes (eg, magnetic levitation gyroscopes, etc.)
A gravimeter using a magnetic levitation sphere, (a) a coil or sphere formed from ELR material, (b) a spool and a magnet at least partially covered with ELR material, and ), Monolithic silicon gyroscope, optical gyroscope, conductive gravimeter sensor (mercury switch, electrolytic tilt sensor), photodetector, tilt sensor using an array of piezoelectric sensors, micromachined capacitance (MEMS) sensor, Shear mode sensor, surface bulk micromachined capacitive sensor, bulk micromachined piezoresistive sensor, capacitive spring mass-based sensor, electromechanical servo (servo force balance) sensor, null balance sensor, strain gauge sensor, resonance sensor, thermal sensor ( For example, submicron CMOS process),
Including magnetic induction sensor, variable magnetoresistive sensor, optical sensor, surface acoustic wave (SAW) sensor, laser sensor, DC response sensor, triaxial sensor, modal tuned impact hammer sensor, pendulate integral gyro sensor, seat pad sensor Can do. Other non-exhaustive examples of sensors that can be formed at least in part from ELR materials include: (1) free fall sensors, (2) inclinometers, (3) laser rangefinders, (4) linear encoders, (5) Liquid inclinometer,
(6) Odometer, (7) Rotary encoder, (8) Cell thin sensor, (9) Emergency motion sensor, (10) Tachometer, (11) Ultrasonic thickness gauge, and (12) SONAR sensor.

IV. 力センサ、歪みセンサ、触覚センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含み、物体に加わる力、ひずみ、および/
または感触を示す出力信号を提供するように構成されたセンサであってもよい。他の種類
のセンサと同様に、ELR材料を含む力センサまたはひずみセンサは、(1)力や歪みを測定
し、測定された値を電気出力信号を反映するように構成された定量的センサ、または、(
2)閾値を超過する(または低い)力や歪みを検出するように構成された定性的なセンサ
であり得る。
IV. Force Sensor, Strain Sensor, Tactile Sensor In some examples, sensor 3700 includes ELR material and includes forces, strains, and / or
Alternatively, it may be a sensor configured to provide an output signal indicative of touch. Like other types of sensors, force or strain sensors containing ELR material are (1) quantitative sensors, configured to measure force and strain and reflect the measured value to an electrical output signal, Or (
2) It can be a qualitative sensor configured to detect forces or strains that exceed (or low) thresholds.

IV.A. 圧電ケーブル
図64-Lは、力、ひずみ、および/または、タッチを示す出力信号を提供するために使用
される圧電ケーブルの一例を示す図である。図示のように、同軸圧電センサ6400は、例え
ば、中心導体コア6415と同軸ケーブルの外部導体シース6410との間の誘電体の一部を形成
する圧電ポリマーや圧電粉末等の圧電材料6405を含む。ケーブルは、圧縮または延伸力を
受けると、導体によってピックアップされる応答電荷または電圧を生成する。このような
ケーブルは、振動監視や自動車交通を含む様々な目的に使用することができる。これらの
ケーブルは、中心導体コアおよび/または外部導体シールドの全部または一部がELR材料か
ら形成されるように適合することができる。
IV.A. Piezoelectric Cable FIG. 64-L illustrates an example of a piezoelectric cable used to provide an output signal indicative of force, strain, and / or touch. As shown, the coaxial piezoelectric sensor 6400 includes, for example, a piezoelectric material 6405 such as a piezoelectric polymer or piezoelectric powder that forms part of a dielectric between the central conductor core 6415 and the outer conductor sheath 6410 of the coaxial cable. When a cable is subjected to compression or stretching forces, it generates a response charge or voltage that is picked up by a conductor. Such cables can be used for various purposes including vibration monitoring and car traffic. These cables can be adapted so that all or part of the central conductor core and / or outer conductor shield is formed from ELR material.

IV.B. 複雑な力センサ(ロードセルを含む)
複雑な力センサまたはフォースセルは、(1)第1振動子を使用して未知の力を中間信
号に伝達し、(2)第2トランスデューサ(すなわち、ダイレクトセンサ)を使用して、
中間信号を直ちに電気出力信号に変換する。図65A-Lは、印加された力6505を変位として
伝達し、変位は、次に、上述の線形可変差動変圧センサ又は他の変位センサなどの変位セ
ンサ6515によって測定される、ばね6510または他の力−変位トランスデューサを有する複
雑な力センサ6500の一例を示す図である。図65B-Lは、印加された力を加圧された流体に
伝達するベローズ6555、ダイアフラム、又は他の力-圧力トランスデューサを有する複雑
な力センサ6550の第2の例を示す図である。流体の生成した圧力は次に、本明細書に記載
の圧力センサ6560によって測定される。図示しない第3の例では、未知の力は、機械コン
ポーネント(例えば、弾性部材)を介して、ブリッジ構成中に配置されている1つまたは
それ以上の歪みゲージ(本明細書に記載)を変形させる。歪みゲージは、変形を電気信号
に変換する。
IV.B. Complex force sensors (including load cells)
Complex force sensors or force cells (1) use a first transducer to transmit unknown forces to an intermediate signal and (2) use a second transducer (ie a direct sensor)
The intermediate signal is immediately converted into an electrical output signal. 65A-L transmits the applied force 6505 as a displacement, which is then measured by a displacement sensor 6515, such as the linear variable differential transformer sensor or other displacement sensor described above, spring 6510 or others. FIG. 6 shows an example of a complex force sensor 6500 having a force-displacement transducer. FIGS. 65B-L illustrate a second example of a complex force sensor 6550 having a bellows 6555, diaphragm, or other force-pressure transducer that transmits the applied force to the pressurized fluid. The generated pressure of the fluid is then measured by the pressure sensor 6560 described herein. In a third example, not shown, the unknown force deforms one or more strain gauges (described herein) disposed in the bridge configuration via mechanical components (eg, elastic members). Let A strain gauge converts deformation into an electrical signal.

他の複雑な力センサ/フォースセルは、異なる動作原理(カンチレバー、曲げビーム、
圧縮、引張、ユニバーサル、せん断、トルク、中空)、および/または、異なる構造(曲
げビーム、平行ビーム、双眼ビーム、キャニスター、せん断ビーム、単一カラム、マルチ
カラム、パンケーキ、ロードボタン、シングルエンドせん断ビーム、ダブルエンドせん断
ビーム、"S"タイプ、インラインロッドエンド、デジタル起電力、ダイアフラム/膜、トー
ションリング、曲げリング、プル−ビング、またはロードピン)を用いて動作するものを
含む。本明細書に記載の複雑な力センサは、中間信号を電気出力信号に変換するダイレク
トセンサ(本明細書に記載のもの)においてELR材を使用してもよい。
Other complex force sensors / force cells have different operating principles (cantilever, bending beam,
Compression, tension, universal, shear, torque, hollow) and / or different structures (bending beam, parallel beam, binocular beam, canister, shear beam, single column, multi column, pancake, load button, single end shear Beam, double-ended shear beam, "S" type, in-line rod end, digital electromotive force, diaphragm / membrane, torsion ring, bending ring, pulling, or load pin). The complex force sensors described herein may use ELR materials in direct sensors (as described herein) that convert intermediate signals into electrical output signals.

IV.C. ひずみゲージ
様々なひずみゲージは、変形から生じる抵抗のピエゾ抵抗変化を生成する、および/ま
たは、測定することによって、対象物の歪み(変形)を測定する。図66-Lは、歪みを示す
出力信号を生成するために使用することができるワイヤひずみゲージ6600の一例を示す図
である。図示のように、歪みゲージは、弾性絶縁裏打ち6605と結合した抵抗エレメント66
10(ワイヤまたは箔など)を含み、印加されたひずみを経験する対象物に接着または接続
することができる。変化した抵抗は、ホイートストンブリッジまたは他の抵抗センサを用
いて測定することができる。抵抗エレメント及び/又は抵抗センサは、ELR材料から形成す
ることができる。様々な形状を使用することができるが、多くの場合、抵抗エレメントは
、横方向のセグメントよりもはるかに長い複数の長手方向のセグメントを有する蛇行形式
で形成されている。複数の歪みゲージを配置することができる(例えば、異なる軸でひず
みを測定するために)複数の歪みゲージはまた、ブリッジ構成で配置することができる。
いくつかの例では、歪みゲージはまた温度の変化に起因する抵抗の変化を補償するために
温度補償コンポーネントを含むことができる。ELR材料は、半導体歪ゲージを含む歪みゲ
ージの他の種類中に組み込むことができる。
IV.C. Strain Gauges Various strain gauges measure the strain (deformation) of an object by generating and / or measuring piezoresistance changes in resistance resulting from deformation. FIG. 66-L is a diagram illustrating an example of a wire strain gauge 6600 that can be used to generate an output signal indicative of strain. As shown, the strain gauge is a resistive element 66 coupled with an elastic insulating backing 6605.
10 (such as a wire or foil) and can be glued or connected to an object experiencing an applied strain. The altered resistance can be measured using a Wheatstone bridge or other resistance sensor. The resistive element and / or the resistive sensor can be formed from an ELR material. Although various shapes can be used, in many cases, the resistive elements are formed in a serpentine form with a plurality of longitudinal segments that are much longer than the transverse segments. Multiple strain gauges can be placed (eg, to measure strain on different axes). Multiple strain gauges can also be placed in a bridge configuration.
In some examples, the strain gauge can also include a temperature compensation component to compensate for resistance changes due to temperature changes. ELR materials can be incorporated into other types of strain gauges, including semiconductor strain gauges.

IV.D. スイッチ触覚センサ
様々な接触スイッチ触覚センサは、定義されたポイントで接触力を検出する。図67-Lは
、スイッチ触覚センサ6700の一例を示す図である。図67-Lの断面図に示すように、センサ
6700は、ホール6720を有するセパレータ6735によって固定された導体6710(箔、導電トレ
ース、固いバッキング6740上に印刷されたまたは配置された導電インク等)から分離され
た、接地された可撓性または押下可能な導電表面6705(可撓性ホイル、マイラー膜、導電
性インクで印刷されたポリプロピレン膜等)を含む。固定された導体はプルアップ抵抗67
30に接続されている。対象物6740からの印加された力(f)がホールを通って下方に柔軟
導体を撓ますと、柔軟導体は、固定導体6710bに接触し、ダウン出力電圧を駆動するため
にプルアップ抵抗を接地する。複数の検出領域が設けられている場合、検出領域は、マル
チプレクサ6725によって多重化することができる。もちろん、他の構成は、同様のオン/
オフスイッチング効果を達成するために利用することができる。(例えば、固定された導
体ではなく可撓性導体をプルアップ抵抗に接続することができる、2つの可撓性導電表面
を固定導体の代わりに使用することができる)。このようなスイッチ構成では、プルアッ
プ抵抗、可撓性導電表面、固定された導体、および/または、他のコンポーネントは、そ
の全部または一部がELR材料から形成することができる。
IV.D. Switch Tactile Sensors Various touch switch tactile sensors detect contact forces at defined points. FIG. 67-L is a diagram illustrating an example of the switch tactile sensor 6700. As shown in the cross-sectional view of Figure 67-L, the sensor
6700 is grounded, flexible or pressed, separated from conductor 6710 (foil, conductive trace, conductive ink printed or placed on hard backing 6740, etc.) secured by separator 6735 with hole 6720 Possible conductive surfaces 6705 (flexible foils, mylar films, polypropylene films printed with conductive ink, etc.). Fixed conductor is pull-up resistor 67
Connected to 30. When the applied force (f) from the object 6740 deflects the flexible conductor downward through the hole, the flexible conductor contacts the fixed conductor 6710b and grounds the pull-up resistor to drive the down output voltage To do. When a plurality of detection areas are provided, the detection areas can be multiplexed by the multiplexer 6725. Of course, other configurations are similar on / off
It can be used to achieve an off-switching effect. (For example, two flexible conductive surfaces can be used in place of a fixed conductor, which can connect a flexible conductor rather than a fixed conductor to a pull-up resistor). In such a switch configuration, pull-up resistors, flexible conductive surfaces, fixed conductors, and / or other components can be formed entirely or partially from ELR material.

IV.E. ピエゾ抵抗触覚センサ
種々のピエゾ抵抗圧力センサは、画定されたポイントで接触力から生じるピエゾ抵抗エ
レメントの抵抗値の変化を検出することによって、接触力を検出する。図68-Lは、ピエゾ
抵抗型触覚センサ6800の一例の断面図を示す。図示のように、センサ6800は、導電性エラ
ストマー又は感圧インクのような力感応抵抗6810により導電板6815又は他の導電表面から
分離された、1つまたはそれ以上の導電プッシャ6805を含む。導電プッシャ6805aに印加さ
れた力(f)は、抵抗の接触面積の変化、および/または、抵抗の厚さの変化をもたらす。
そのいずれもプッシャとプレートの間の抵抗変化をもたらし、接触力が発生したことを決
定するために検出して処理することができる。図69-Lは、ピエゾ抵抗触覚センサ6900の別
の例を示す。図示のように、センサは、2つ以上の電極6905、6910を含む。電極は、櫛形
または他の形状に形成され、力感応抵抗である半導体ポリマー6915と接触させるプラスチ
ック膜キャリアまたは他の膜キャリア(図示せず)上に配置される。ピエゾ抵抗触覚セン
サ、抵抗エレメント、導電体エレメントおよび/または他のコンポーネントでは、全部ま
たはその一部がELR材料から形成することができる。
IV.E. Piezoresistive Tactile Sensors Various piezoresistive pressure sensors detect contact force by detecting changes in the resistance value of the piezoresistive element resulting from contact force at defined points. FIG. 68-L shows a cross-sectional view of an example of a piezoresistive tactile sensor 6800. As shown, sensor 6800 includes one or more conductive pushers 6805 separated from conductive plate 6815 or other conductive surface by a force sensitive resistor 6810, such as a conductive elastomer or pressure sensitive ink. The force (f) applied to the conductive pusher 6805a causes a change in resistance contact area and / or a change in resistance thickness.
Either of these results in a resistance change between the pusher and the plate that can be detected and processed to determine that a contact force has occurred. FIG. 69-L shows another example of a piezoresistive tactile sensor 6900. As shown, the sensor includes two or more electrodes 6905, 6910. The electrodes are arranged on a plastic film carrier or other film carrier (not shown) that is formed in a comb or other shape and is in contact with a semiconductor polymer 6915 that is a force sensitive resistor. For piezoresistive tactile sensors, resistive elements, conductor elements and / or other components, all or a portion thereof can be formed from ELR material.

IV.F. 容量触覚センサ
様々な静電容量圧力センサは、画定されたポイントで、(1)印加された機械的力によ
りセンサ内の容量エレメントの変化した幾何学的形状(エレメント間の変化した距離、エ
レメントの変更された表面領域)か、または、(2)対象物と容量エレメントの間の距離
で変化する方法で、センサ内の容量エレメントに結合する導電物体(人間の指など)の存
在によって引き起こされる静電容量の変化を検出することによって接触力を検出する。本
明細書でさらに詳細に記載されるものを含む静電容量式触覚センサのすべての種類は、EL
R材料から形成された電極、他の導体などの容量エレメントを含むコンポーネントを含む
ことができる。
IV.F. Capacitive Tactile Sensors Various capacitive pressure sensors are defined at a defined point: (1) The changed geometry of the capacitive elements in the sensor (changed between the elements due to the applied mechanical force) The presence of a conductive object (such as a human finger) that binds to the capacitive element in the sensor in a manner that varies with the distance, the modified surface area of the element) or (2) the distance between the object and the capacitive element The contact force is detected by detecting the change in capacitance caused by. All types of capacitive tactile sensors, including those described in more detail herein, are EL
Components including capacitive elements such as electrodes, other conductors formed from R material can be included.

一般的に言えば、静電容量センサの第1のクラスは、加えられた力に応答して、静電容
量変位センサを用いてセンサが測定する容量エレメントの変位を生成する力−変位トラン
スデューサ(バネ又はエラストマーを充填したチャンバのような別の弾性コンポーネント
に結合したボタン等)を含むものであると理解することができる。使用される静電容量変
位センサは、本明細書の図41-L〜図45-Lなどに記載された静電容量変位センサのいずれか
であり得る。図70-Lは、静電容量触覚センサ7000の一例の断面図である。静電容量触覚セ
ンサ7000は、第2の導電電極7015または容量エレメントから弾性誘電体7010によって分離
された、第1の可撓性またはチルト導電電極7005または容量性エレメントを含む。第2の
電極は、パターニングされたものか、あるいは固いベース7020上に配置されたものであり
得る。使用される誘電体は、高誘電率を持つかもしれない。対象物7025によって力(f)7
030が印加されると、第1の可撓性電極7005が変形し、2つの電極間の静電容量を変化させ
る。センサ7000は、変化した静電容量を検出し、それを分析して力が印加されたことを決
定することができる。変化したコンデンサンスは、可変コンデンサンスによって引き起こ
される時間遅延の測定、または、発振器の一部としてセンサ7000を使用し、発振器の周波
数応答の測定を含む、当技術分野で公知の任意の方法で測定することができる。
Generally speaking, a first class of capacitive sensors is a force-displacement transducer (in response to an applied force) that produces a displacement of the capacitive element that the sensor measures using a capacitive displacement sensor. It can be understood to include a button or the like coupled to another elastic component, such as a chamber filled with a spring or elastomer. The capacitance displacement sensor used may be any of the capacitance displacement sensors described in FIGS. 41-L to 45-L, etc. herein. FIG. 70-L is a cross-sectional view of an example of the capacitive touch sensor 7000. FIG. Capacitive tactile sensor 7000 includes a first flexible or tilted conductive electrode 7005 or capacitive element that is separated from a second conductive electrode 7015 or capacitive element by an elastic dielectric 7010. The second electrode can be patterned or disposed on a rigid base 7020. The dielectric used may have a high dielectric constant. Force (f) 7 by object 7025
When 030 is applied, the first flexible electrode 7005 is deformed to change the capacitance between the two electrodes. The sensor 7000 can detect the changed capacitance and analyze it to determine that a force has been applied. The changed capacitance is measured by any method known in the art, including measuring the time delay caused by the variable capacitance, or using the sensor 7000 as part of the oscillator and measuring the frequency response of the oscillator. can do.

図71A-Lは、静電容量触覚センサ7100の別の例を示す。静電容量触覚センサ7100は、ガ
ラス又は透明ポリマーのタッチスクリーン面のようなタッチ面7110の下面に配置または結
合された、一対の電極7105a、7105bを含む。電極7105bは接地されている。2つの電極は、
櫛形構成、または他の適切な構成で配置することができる。一対の電極は、静電容量を測
定するために、上述したような当該技術分野で既知の方法を使用する静電容量センサ7120
によって監視されるベースラインのカップリング容量Caを有している。導電物体7115(例
えば、指)が表面に近づくとき、導電物体7115は、容量的に第1の電極7105aおよび第2
電極7105b(Cat、Cbtで示す)と結合し、静電容量センサ7120によって測定された全容量
を変化させる。物体と2つの電極7105との間のカップリング容量は、電極から物体の距離
と印加される力(導電物体が変形可能な場合)の関数であってもよい。2つの電極のみが
示されているが、アレイ、グリッド(行と列の)、または他の複数の電極の構成を利用す
ることができる。複数の電極が使用される場合、複数の電極の様々な組み合わせの間の種
々の容量が触覚の接触位置を検出するために監視することができる。
71A-L show another example of a capacitive tactile sensor 7100. Capacitive tactile sensor 7100 includes a pair of electrodes 7105a, 7105b disposed or coupled to a lower surface of a touch surface 7110, such as a glass or transparent polymer touch screen surface. The electrode 7105b is grounded. The two electrodes
It can be arranged in a comb configuration or other suitable configuration. The pair of electrodes is a capacitance sensor 7120 that uses methods known in the art as described above to measure capacitance.
Has a baseline coupling capacitance Ca monitored by. When the conductive object 7115 (eg, a finger) approaches the surface, the conductive object 7115 capacitively couples the first electrode 7105a and the second electrode.
Combined with electrode 7105b (denoted Cat, Cbt), changes the total capacitance measured by capacitance sensor 7120. The coupling capacitance between the object and the two electrodes 7105 may be a function of the distance from the electrode to the object and the applied force (if the conductive object is deformable). Although only two electrodes are shown, an array, grid (row and column), or other multiple electrode configurations can be utilized. When multiple electrodes are used, various capacitances between various combinations of multiple electrodes can be monitored to detect tactile contact positions.

図71B-Lは、静電容量触覚センサ7150の別の例を示す。静電容量触覚センサ7150は、ガ
ラス又は透明ポリマーのタッチスクリーン面のようなタッチ面の下側に結合された接地電
極7105を備える。電極は、静電容量センサ7120によって監視されているベースラインカッ
プリング容量(Ca)を有する。グランド(Cgnd)に対して独自のカップリング容量を有す
る導電性物体7115(例えば、指)が表面に近づくと、電極7105(Catで示される)とカッ
プリング容量を形成し、静電容量センサ7120によって測定される総容量を変化させる。電
極7105と導電物体7115との間のカップリング容量は、電極からの物体の距離と印加される
力(導電性物体が変形可能な場合)の関数である。1つの電極が示されているが、アレイ
、グリッド(行と列の)、又は他の複数の電極の構成を利用してもよいし、複数の電極と
接地間の容量が触覚の接触位置を検出するために監視することもできる。
71B-L show another example of a capacitive tactile sensor 7150. Capacitive tactile sensor 7150 includes a ground electrode 7105 coupled to the underside of a touch surface, such as a glass or transparent polymer touch screen surface. The electrode has a baseline coupling capacitance (Ca) that is monitored by a capacitance sensor 7120. When a conductive object 7115 (for example, a finger) having a unique coupling capacitance with respect to the ground (Cgnd) approaches the surface, it forms a coupling capacitance with the electrode 7105 (indicated by Cat), and the capacitance sensor 7120 Vary the total capacity measured by. The coupling capacitance between the electrode 7105 and the conductive object 7115 is a function of the distance of the object from the electrode and the applied force (if the conductive object can be deformed). Although one electrode is shown, an array, grid (row and column), or other multiple electrode configurations may be utilized, and the capacitance between the multiple electrodes and ground will determine the tactile contact location. It can also be monitored for detection.

IV.G. 他の力センサ、歪みセンサ、触覚センサ
ELR材料から少なくとも一部が形成されたコンポーネントを含むことができる力センサ
、ひずみセンサ、触覚センサの非網羅的例は、(1)感圧マット、(2)既知の質量の重力
に対して未知の力をバランスするセンサ、(3)未知の力が印加される既知の質量の加速
度を決定するセンサ、(4)発生した電磁力に対して未知の力をバランスするセンサ、(5
)未知の力を流体圧に変換し得られた流体圧力を測定するセンサ、(6)アクティブ超音
波カップリングタッチなどの能動モードまたは受動モードで使用する圧電体膜で設計さセ
ンサと、ゴム製皮膚または他のタッチ面に配置された受動受動圧電ストリップを有するセ
ンサと、積層されたまたはばねビームに配置された圧電膜を使用することができる圧電膜
スイッチと、圧電膜衝撃スイッチと、圧電膜振動センサと、を含む圧電触覚センサ、(7
)シリコン材料から形成され、機械的ヒステリシスを有するMEMS閾値触覚センサを含むME
MSセンサ、(8)ユーザがその表面をタッチすることから生じる対象物内を伝播する音波
の認識、または、タッチスクリーンパネル上を通過する超音波の吸収を測定するために表
面音響波技術の使用を含む音響タッチセンサ、(9)タッチイベントから得られる光の強
度の変化を検出するLEDと光検出器を使用するものを含む光学センサ、(10)加えられた
力を検出するために、圧電振動子または共振器を使用するものを含む圧電力センサを含む
IV.G. Other force sensors, strain sensors, tactile sensors
Non-exhaustive examples of force, strain, and tactile sensors that can include components formed at least in part from ELR materials are (1) pressure sensitive mats, (2) unknown to known mass gravity A sensor that balances the force of (3) a sensor that determines the acceleration of a known mass to which an unknown force is applied, (4) a sensor that balances the unknown force against the generated electromagnetic force, (5
) Sensor to measure fluid pressure obtained by converting unknown force to fluid pressure, (6) Sensor designed with piezoelectric film used in active mode or passive mode such as active ultrasonic coupling touch, and rubber A sensor having a passive passive piezoelectric strip placed on the skin or other touch surface, a piezoelectric membrane switch that can use a laminated or spring membrane placed piezoelectric membrane, a piezoelectric membrane impact switch, and a piezoelectric membrane Piezoelectric tactile sensor, including vibration sensor (7
ME) including MEMS threshold tactile sensor formed from silicon material and having mechanical hysteresis
MS sensors, (8) use of surface acoustic wave technology to measure the recognition of sound waves propagating in objects resulting from the user touching the surface, or the absorption of ultrasound waves passing over a touch screen panel (9) Optical sensors, including those that use LEDs and photodetectors to detect changes in light intensity resulting from touch events, (10) Piezoelectric to detect applied force Includes piezoelectric power sensors, including those that use transducers or resonators.

ELR材料から少なくとも一部を形成することができる、力センサ、密度センサ、レベル
センサの非網羅的な例は、(1)ハングメータ、(2)湿度計、(3)磁気レベルゲージ、
(4)核密度計、(5)トルクセンサと、(6)粘度計を含む。
Non-exhaustive examples of force sensors, density sensors, level sensors that can be formed at least in part from ELR materials are: (1) Hang meter, (2) Hygrometer, (3) Magnetic level gauge,
(4) Includes a nuclear density meter, (5) a torque sensor, and (6) a viscometer.

本明細書に記載の力センサ、ひずみセンサ、触覚センサの用途の非網羅的な例は、ロボ
ット工学、タッチスクリーンディスプレイ、キーボード、および他のデバイス、歯科用機
器などの生物医学装置、呼吸モニター、人工器官、組立ラインのカウンタスイッチや自動
化されたプロセスや軸回転などの産業機器、衝撃検知、、ユーティリティ測光、自動販売
機、楽器を含む。
Non-exhaustive examples of applications of force sensors, strain sensors, tactile sensors described herein include robotics, touch screen displays, keyboards and other devices, biomedical devices such as dental instruments, respiratory monitors, Includes prosthetic devices, assembly line counter switches and industrial equipment such as automated processes and shaft rotation, impact detection, utility metering, vending machines and instruments.

V. 圧力センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含み、圧力を示す出力信号を提供するよ
うに構成されたセンサであってもよい。
V. Pressure Sensor In some examples, sensor 3700 may be a sensor that includes ELR material and is configured to provide an output signal indicative of pressure.

V.A. 複雑な圧力センサ
ELR材料を含む圧力センサは、複雑な圧力センサを含むことができる。複雑な圧力セン
サでは、未知の圧力は、1つまたはそれ以上の変形可能なエレメント(例えば、ブルドン
管、ダイヤフラム、カプセル剤、ベローズ、バレルチューブ、膜、薄板、又は圧力下で構
造変化を受ける他のコンポーネント)に作用し、本明細書に記載の変位センサのような変
位センサで測定される機械的変位を生成する。前述した図57-Lは、変位を測定するために
静電容量センサを使用することができるそのような複雑な圧力センサを図示する。
VA Complex pressure sensor
Pressure sensors that include ELR materials can include complex pressure sensors. In complex pressure sensors, the unknown pressure is one or more deformable elements (eg Bourdon tubes, diaphragms, capsules, bellows, barrel tubes, membranes, thin plates, or others that undergo structural changes under pressure Component) and generate a mechanical displacement measured with a displacement sensor, such as the displacement sensor described herein. FIG. 57-L described above illustrates such a complex pressure sensor that can use a capacitive sensor to measure displacement.

V.B. ピエゾ抵抗圧力センサ
ピエゾ抵抗エレメントを用いた様々な圧力センサは、圧力を測定する。このような圧力
センサは、ELR材料から全部または一部が形成された、ピエゾ抵抗エレメント、抵抗エレ
メント、導電エレメンのようなELRコンポーネントを使用することができる。図72-Lは、
アネロイド気圧計として用いることができる複雑な圧力センサ7200の一例の断面図を示す
。図示のように、センサは、ベントホール7220と、機械的変位で圧力pに応答するダイア
フラム7210を有する圧力チャンバ7205を備える。ダイアフラムは、ひずみゲージが後処理
エレクトロニクス7225にダイアフラムの機械的変位を示す電気信号を提供するように、機
械的にひずみゲージ7215(本明細書に記載されたように)に接続されている。いくつかの
例では、ダイアフラムは、マイクロマシニング技術を用いてシリコンから形成することが
できる。
VB Piezoresistive Pressure Sensors Various pressure sensors using piezoresistive elements measure pressure. Such pressure sensors can use ELR components, such as piezoresistive elements, resistive elements, conductive elements, all or part of ELR material. Figure 72-L
FIG. 9 shows a cross-sectional view of an example of a complex pressure sensor 7200 that can be used as an aneroid barometer. As shown, the sensor includes a vent chamber 7220 and a pressure chamber 7205 having a diaphragm 7210 that responds to pressure p with mechanical displacement. The diaphragm is mechanically connected to the strain gauge 7215 (as described herein) so that the strain gauge provides an electrical signal indicative of the mechanical displacement of the diaphragm to the post-processing electronics 7225. In some examples, the diaphragm can be formed from silicon using micromachining techniques.

図73-Lは、ELR材料から全体または一部を形成することができる圧力センサ7300の他の
例の断面図を示す。図示のように、センサは、通気口7320と屈曲による圧力に応答するダ
イアフラム7305を有する圧力チャンバ7325を備える。薄いダイヤフラムは、微細加工によ
りあるいはシリコンを処理することにより作製することができる。膜およびサポートリム
構造に埋め込まれている、1つまたはそれ以上のピエゾ抵抗エレメント7310、7315(例え
ば、ピエゾ抵抗歪みゲージ)は、選択的な拡散処理、注入、ドーピング、または不純物の
シリコン領域への処理によって形成することができる。圧力が膜7305を撓ませるとき、た
わみの歪みは、膜内でピエゾ抵抗エレメントの抵抗の変化を引き起こし、抵抗センサを用
いて検出することができる。いくつかの例では、1つまたはそれ以上のピエゾ抵抗エレメ
ントは、ホイートストンブリッジまたは他のブリッジ構成に接続することができる。
FIG. 73-L shows a cross-sectional view of another example of a pressure sensor 7300 that can be formed in whole or in part from ELR material. As shown, the sensor includes a pressure chamber 7325 having a vent 7320 and a diaphragm 7305 responsive to pressure due to bending. Thin diaphragms can be made by microfabrication or by processing silicon. One or more piezoresistive elements 7310, 7315 (eg, piezoresistive strain gauges) embedded in the membrane and support rim structure can be selectively diffused, implanted, doped, or doped into the silicon region. It can be formed by processing. When the pressure deflects the membrane 7305, the deflection strain causes a change in the resistance of the piezoresistive element within the membrane and can be detected using a resistance sensor. In some examples, one or more piezoresistive elements can be connected to a Wheatstone bridge or other bridge configuration.

もちろん、ピエゾ抵抗圧力センサの他の構成は、可能である.他の構成は、中間スケー
リングプレッシャプレート(または他の保護構造)を使用するピエゾ抵抗圧力センサと、
絶対圧力、差圧、ゲージ圧の測定を容易にするように構成されたパッケージングを有する
センサと、を含むが、これらに限定されるものではない。いくつかの例では、ピエゾ抵抗
エレメントは、温度が補償(温度安定性抵抗または他の温度補償回路により)されてもよ
いし、又は、他の後処理が温度によるピエゾ抵抗エレメントの抵抗値の変化を補償するた
めに実行されてもよい。
Of course, other configurations of piezoresistive pressure sensors are possible. Other configurations include a piezoresistive pressure sensor that uses an intermediate scaling pressure plate (or other protective structure), and
Including, but not limited to, a sensor having packaging configured to facilitate measurement of absolute pressure, differential pressure, and gauge pressure. In some examples, the piezoresistive element may be temperature compensated (by a temperature stable resistor or other temperature compensation circuit), or other post processing may change the resistance value of the piezoresistive element with temperature. May be performed to compensate.

V.C. 可変リラクタンス圧力センサ
種々の圧力センサは、磁気伝導ダイヤフラムの変位から得られる差動トランスのリラク
タンスの変化を検出することにより、圧力を測定する。このような圧力センサは、ELR材
料から全部または一部が形成されたコイル、他の導体、又は磁気伝導エレメントなどのEL
Rコンポーネントを使用することができる。図74A-Lと図74B-Lは、可変リラクタンス圧力
センサ7400の一部を示す断面図である。図示のように、センサ7400は、E型コア7410の周
囲に巻き付けられたコイル7415から形成されるアセンブリと、空隙によってアセンブリか
ら分離された磁気的に導電性のダイアフラム7405とを備える。図74A-Lは、D1の空隙を持
つ中立位置のダイヤフラムを示す。図74B-Lに示すように、圧力が変化すると、ダイヤフ
ラムはたわみ(圧力変化に依存する方向に)、D2まで空隙の大きさを変化させる。空隙の
大きさは、コアコイルアセンブリのインダクタンスを変調する。したがって、アセンブリ
のインダクタンスの変化は、圧力を決定するために測定することができる。センサ7400は
、通常は、ダイヤフラムの両側に配置され、インダクタンスの変化、したがって圧力が決
定されるように、差動トランスとしてに配置される2つのコアコイルアセンブリを備える
VC Variable Reluctance Pressure Sensor Various pressure sensors measure pressure by detecting the change in reluctance of a differential transformer resulting from the displacement of a magnetic conducting diaphragm. Such pressure sensors are EL elements such as coils, other conductors, or magnetic conducting elements, all or part of which are formed from ELR materials.
R component can be used. 74A-L and 74B-L are cross-sectional views showing a part of variable reluctance pressure sensor 7400. FIG. As shown, sensor 7400 includes an assembly formed from a coil 7415 wound around an E-shaped core 7410 and a magnetically conductive diaphragm 7405 separated from the assembly by a gap. 74A-L show the diaphragm in the neutral position with D1 gap. As shown in FIGS. 74B-L, when the pressure changes, the diaphragm bends (in a direction that depends on the pressure change) and changes the size of the air gap to D2. The size of the air gap modulates the inductance of the core coil assembly. Thus, the change in inductance of the assembly can be measured to determine the pressure. The sensor 7400 typically includes two core coil assemblies that are arranged on either side of the diaphragm and arranged as a differential transformer so that the change in inductance and thus the pressure is determined.

V.D. 他の圧力センサ
ELR材料から少なくとも部分的に形成されているコンポーネントを含む圧力センサの非
網羅的な例は、以下を含む。すなわち、(1)水銀圧力センサ、(2)本明細書に記載の静
電容量変位センサや技術を用いて測定された変位(例えば、容量プレートまたは他の容量
プレートとして機能するシリコンダイヤフラム)を生成するために、圧力−変位センサを
使用するシリコンダイヤフラム静電容量圧力センサなどの複雑な圧力センサ(膜、ダイヤ
フラム(例えば、シリコンダイヤフラム)、ベローズなど)、(3)ダイヤフラム又は類
似の圧力−変位エレメントの変位を測定するためにファブリーペロー干渉計を使用するセ
ンサを含む光電子圧力センサ、(4)差圧センサとして流量計を使用する間接的な圧力セ
ンサ、(5)ピラニ真空計、電離真空計(ベアード・アルパート真空センサなど)、ガス
抵抗計、膜真空センサ(MEMSシリコン実装)などの真空センサ、(6)バログラフ(barog
raphs)、(7)気圧計、(8)ブーストゲージ、(9)熱フィラメントイオンゲージ、(10
)マクラウドゲージ、(11)恒久的なダウンホールゲージ、(12)タイムプレッシャーゲ
ージを含む。
VD other pressure sensors
Non-exhaustive examples of pressure sensors that include components that are at least partially formed from ELR material include: That is, (1) a mercury pressure sensor, (2) a displacement measured using the capacitive displacement sensor or technique described herein (eg, a silicon diaphragm that functions as a capacitive plate or other capacitive plate) Complex pressure sensors such as silicon diaphragm capacitive pressure sensors that use pressure-displacement sensors (membranes, diaphragms (eg silicon diaphragms), bellows, etc.), (3) diaphragms or similar pressure-displacement elements Optoelectronic pressure sensors, including sensors that use a Fabry-Perot interferometer to measure displacement, (4) indirect pressure sensors that use flow meters as differential pressure sensors, (5) Pirani gauges, ionization gauges ( Vacuum sensors such as Baird and Alpert vacuum sensors), gas resistance meters, membrane vacuum sensors (MEMS silicon mounting), 6) barograph (barog
raphs), (7) barometer, (8) boost gauge, (9) hot filament ion gauge, (10
Including McLeod Gauge, (11) Permanent Downhole Gauge, (12) Time Pressure Gauge.

VI. 流量センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含み、液体又はガスのような流体の体積
流量又は質量流量(または流体の局所または平均速度などの関連量)を示す出力信号を提
供するように構成されたセンサであってもよい。
VI. Flow Sensor In some examples, sensor 3700 includes an ELR material and outputs an output signal that indicates the volumetric flow rate or mass flow rate of a fluid such as a liquid or gas (or a related quantity such as the local or average velocity of the fluid). It may be a sensor configured to provide.

VI.A. 圧力傾斜流量センサ
種々の流量センサは、オリフィス、多孔プラグ、ベンチュリ管(テーパー形状パイプ)
などの流れ抵抗の導入によって引き起こされるガス又は他の流体の圧力傾斜を検出するた
めに、1つまたはそれ以上の圧力センサを使用して流量を測定する。通常は、このような
センサは、非粘性非圧縮性流体の流れを測定するために使用することができる。図75-Lは
、圧力傾斜流量センサ7500の一例の断面図である。図示のように、センサ7500は、第2室
7550を有する静電容量圧力センサ7510を含む第1のチャンバ7505を備える。ガスが第1開
口又は入口7540を通過して第1室7505内に入った後で、ガスは第1チャンバ内で第1圧力P
1を有する。ガスは、次に、相対的に高い圧力を有する狭いチャネル7525を通過して、第
2の異なる圧力P2を有する第2のチャンバ7550の中に入る。ガスはその後、開口または出
口7530を介して第2チャンバから流出する。狭い開口抵抗によって生じる圧力差(P1とP2
の間)は、静電容量プレートを7520を用いて、膜7555の撓みを測定することによって決定
される。そのような例では、容量プレートおよび/または他のコンポーネントは、ELR材料
で全部または一部を形成することができる。静電容量圧力センサは、図75-Lに示されてい
るが、ELR材料を含むセンサを含む他の種類の圧力センサは、本明細書に記載の可変イン
ダクタンスまたはピエゾ抵抗圧力センサの代わりに含めることができる。
VI.A. Pressure gradient flow sensor Various flow sensors are orifices, perforated plugs, venturi pipes (tapered pipes)
One or more pressure sensors are used to measure the flow rate to detect the pressure gradient of a gas or other fluid caused by the introduction of a flow resistance such as. Typically, such a sensor can be used to measure the flow of a non-viscous incompressible fluid. FIG. 75-L is a cross-sectional view of an example of a pressure gradient flow sensor 7500. As shown, sensor 7500 is in the second chamber
A first chamber 7505 including a capacitive pressure sensor 7510 having 7550 is provided. After the gas has passed through the first opening or inlet 7540 and into the first chamber 7505, the gas has a first pressure P in the first chamber.
Have one. The gas then passes through a narrow channel 7525 having a relatively high pressure and into a second chamber 7550 having a second different pressure P2. The gas then flows out of the second chamber through an opening or outlet 7530. Pressure difference caused by narrow opening resistance (P1 and P2
Is determined by measuring the deflection of the membrane 7555 using a capacitance plate 7520. In such examples, the capacitive plate and / or other components can be formed in whole or in part from ELR material. Capacitance pressure sensors are shown in FIG. 75-L, but other types of pressure sensors, including sensors that include ELR materials, are included in place of the variable inductance or piezoresistive pressure sensors described herein. be able to.

VI.B. 熱輸送流量センサ
様々な熱輸送流量センサ又はサーモ風速計は、流動媒体(例えば、流体)中の熱放散速
度を検出することにより流量を測定する。流量は、流動媒体の温度、温度差、および/ま
たは加熱出力信号を分析することによって決定することができる。熱輸送流量センサの例
とは、以下の(1)熱線風速計及びホット膜風速と、(2)2つの温度検出器(抵抗、半導
体、又は光学温度検出器など)及びその間に配置された加熱エレメントを含む3つの部分
サーモ風速計と、(3)媒体温度基準センサである第1の部分と、ヒータに結合された温
度センサ及びヒータ(両方のセンサはサーミスタであってもよい)を含む第2の部分とを
含む2部分サーモ風速計と、4)サーモパイルを温度センサ、カンチレバー設計および/ま
たは自己発熱抵抗体センサ設計として使用できるMEMSガス流量センサを含むマイクロ流量
熱輸送センサとを含む。サーモ風速計の応用は、乱流の測定(風洞内)、フローパターン
、およびブレードウエイク(ラジアルコンプレッサー)を含む。
VI.B. Heat Transport Flow Sensors Various heat transport flow sensors or thermo anemometers measure flow by detecting the rate of heat dissipation in a fluid medium (eg, fluid). The flow rate can be determined by analyzing the temperature, temperature difference, and / or heating output signal of the fluid medium. Examples of heat transport flow sensors are: (1) hot wire anemometer and hot film anemometer, and (2) two temperature detectors (such as resistors, semiconductors, or optical temperature detectors) and the heating placed between them. A first part that includes three partial thermo anemometers including an element; (3) a first part that is a medium temperature reference sensor; and a temperature sensor and heater coupled to the heater (both sensors may be a thermistor). A two-part thermo anemometer comprising two parts, and 4) a micro-flow heat transport sensor including a MEMS gas flow sensor that can use the thermopile as a temperature sensor, cantilever design and / or self-heating resistor sensor design. Thermo anemometer applications include turbulence measurement (in the wind tunnel), flow pattern, and blade wake (radial compressor).

図76-Lは、一定温度熱線風速計センサ7600の一例の回路図である。図示のように、セン
サ7600は、センサ(矢印で示す)を横切って流れる流体の温度を超える温度まで加熱され
た抵抗を有するワイヤまたは膜7615(セラミック基板等の絶縁体上に堆積された導電膜な
ど)を含む。流体は流速に関係するレートでワイヤや膜を冷却する。従って、流量は、(
1)ワイヤまたは膜が一定の温度を維持するように必要な電力を決定するか、又は(2)ワ
イヤまたは膜を横切る電圧を一定に維持し、それを横切って流れる流体によって引き起こ
されるワイヤまたは膜の温度低下を決定する(いくつかの例ではホットワイヤ又はホット
テープの温度依存性を測定することによって決定される)ことで、決定することができる
。図76-Lにおいて、サーボアンプ7605に結合されたヌル・バランシング抵抗ブリッジ回路
7610は、一定温度に確実に維持し、出力電圧Voutは質量流量を示す。
FIG. 76-L is a circuit diagram of an example of a constant temperature hot wire anemometer sensor 7600. As shown, the sensor 7600 is a wire or film 7615 (conductive film deposited on an insulator such as a ceramic substrate) having a resistance heated to a temperature above the temperature of the fluid flowing across the sensor (indicated by the arrow). Etc.). The fluid cools the wire or membrane at a rate related to the flow rate. Therefore, the flow rate is (
1) determine the power required to keep the wire or membrane at a constant temperature, or (2) keep the voltage across the wire or membrane constant and the wire or membrane caused by the fluid flowing across it Can be determined (by determining the temperature dependence of the hot wire or hot tape in some examples). In Figure 76-L, a null balancing resistor bridge circuit coupled to servo amplifier 7605
7610 is reliably maintained at a constant temperature, and the output voltage Vout indicates the mass flow rate.

もちろん、支持針により支持されたワイヤと、くさび形の半球状、円筒形、円錐形、放
物線、平坦な支持面上に配置された導電膜とを含む、ホットワイヤまたはホット膜の様々
な構成を使用することができる。また、他の多くの種類の回路は、一定の温度を維持する
ために、および/または、ホットワイヤまたはホット膜の温度変化を測定するために、必
要な電力を検出するように使用することができる。本明細書に記載のサーモ風速計の例で
は、抵抗器、ホットワイヤ/ホット膜、温度センサ、導電体、および/または、増幅器など
の様々な回路コンポーネントは、全体または一部がELR材料から形成することができる。
Of course, various configurations of hot wires or hot films, including wires supported by support needles and wedge-shaped hemispherical, cylindrical, conical, parabolic, conductive films disposed on a flat support surface. Can be used. Many other types of circuits can also be used to detect the required power to maintain a constant temperature and / or to measure temperature changes in hot wires or hot films. it can. In the thermo anemometer example described herein, various circuit components such as resistors, hot wires / hot films, temperature sensors, conductors, and / or amplifiers are formed in whole or in part from ELR materials. can do.

VI.C. 超音波流量センサ
種々の流量センサは、流れ媒体によって影響を受けた輸送時間又は遅延、周波数シフト
、および/または位相シフトを検出するために超音波を用いて流量を測定する。いくつか
の例では、超音波流量センサはドップラー効果に基づいて実現することができる。他の例
では、超音波流量センサは、流通媒体中の有効超音波速度の変化を検出してもよい。超音
波流量計は、圧電エレメントまたは、超音波発生器および/または超音波受信器として機
能するように構成された他の構成エレメント、および超音波信号を生成する、および/ま
たは、超音波信号中の周波数シフト、輸送時間や遅延、又は位相ずれを検出するように構
成された様々な回路(例えば、ドライバ、発振器、変調器/復調器、増幅器、変圧器、電
極、導電体、時計、およびセレクター/スイッチ等)を含んでいてもよい。これらのコン
ポーネントのすべてまたはその一部、または他のコンポーネントは、全体またはその一部
をELR材料から形成することができる。
VI.C. Ultrasonic Flow Sensors Various flow sensors measure the flow rate using ultrasound to detect transit times or delays, frequency shifts, and / or phase shifts affected by the flow medium. In some examples, the ultrasonic flow sensor can be implemented based on the Doppler effect. In another example, the ultrasonic flow sensor may detect a change in effective ultrasonic velocity in the distribution medium. An ultrasonic flow meter generates and / or generates an ultrasonic signal and / or other constituent elements configured to function as an ultrasonic generator and / or an ultrasonic receiver Various circuits (eg, drivers, oscillators, modulators / demodulators, amplifiers, transformers, electrodes, conductors, clocks, and selectors) configured to detect frequency shifts, transit times and delays, or phase shifts / Switch etc.). All or part of these components, or other components, can be formed in whole or in part from ELR material.

VI.D. 他の流量センサ
ELR材料から少なくとも一部が形成されているコンポーネントを含む流量センサの例は
次のものを含む。すなわち、(1)流量が検知される流体に導入されたマーカー(例えば
、フロート、放射性元素、染料(例えば、着色液)、または別の気体/液体)の動きを検
出する輸送センサ、(2)磁束線と交差する導電流体に応答してピックアップ電極の両端
の電圧を記憶するDC電磁流量センサおよびAC電磁流量センサ、(3)例えば、圧電または
焦電エレメントの対を用いてガスの速度の変化を検出する風センサ、(4)電気機械駆動
システムによって駆動される入口管および出口管を有する振動管を使用して直接質量流量
を測定するためのコリオリ質量流量センサ、(5)流下の変形が本明細書に記載の歪みゲ
ージなどを用いて測定される可撓性ビーム又は他の弾性片持ち梁によって剛性ベースに結
合されたドラッグエレメントを使用して流体の流れを測定するドラグ力センサ、(6)バ
ケット・アンド・ストップウォッチ、ピストンメータ/回転ピストン、可変面積メータ、
タービン流量計、ウォルトマンメータ、単一ジェットメータ、パドルホイールメータ、複
数のジェットメータ、、ペルトンホイール、楕円形ギヤメータ、章動ディスクメータなど
の機械式流量計、(7)ベンチュリ計、オリフィスプレート、ドール管、ピトー管、多穴
圧力プローブなどの圧力ベース流量計、(8)光学流量計、(9)流れるためのレベル、面
積/速度、染料試験、および音響ドップラー流速などの開水路流れ方法を用いるセンサ、
(10)熱質量流量計、(11)電磁超音波とコリオリ流量計(本明細書に記載のものを含む
)、(12)極低温流量センサ、(13)空気流メータ、(14)ガスメータ、(15)水道メー
タ、(16)レーザドップラー流量測定を使用するセンサを含む。
VI.D. Other flow sensors
Examples of flow sensors that include components that are at least partially formed from ELR material include: (1) A transport sensor that detects the movement of a marker (eg, float, radioactive element, dye (eg, colored liquid), or another gas / liquid) introduced into the fluid whose flow rate is to be sensed, (2) DC electromagnetic flow sensor and AC electromagnetic flow sensor, which memorizes the voltage across the pick-up electrode in response to a conducting fluid intersecting the magnetic flux lines, (3) change in gas velocity using, for example, a pair of piezoelectric or pyroelectric elements Wind sensor to detect, (4) Coriolis mass flow sensor to measure mass flow directly using vibrating tube with inlet tube and outlet tube driven by electromechanical drive system, (5) deformation under flow Measure fluid flow using a drag element coupled to a rigid base by a flexible beam or other elastic cantilever, such as measured using a strain gauge as described herein Drag force sensor, (6) Bucket and stopwatch, piston meter / rotating piston, variable area meter,
Turbine flow meter, Waltman meter, single jet meter, paddle wheel meter, multiple jet meters, mechanical flow meter such as Pelton wheel, elliptical gear meter, nutation disc meter, (7) Venturi meter, orifice plate, Pressure-based flow meters such as doll tubes, pitot tubes, multi-hole pressure probes, (8) optical flow meters, (9) open channel flow methods such as level to flow, area / speed, dye testing, and acoustic Doppler flow rate Sensor to use,
(10) thermal mass flow meter, (11) electromagnetic ultrasonic and Coriolis flow meter (including those described herein), (12) cryogenic flow sensor, (13) air flow meter, (14) gas meter, (15) Includes water meter, (16) Sensor that uses laser Doppler flow measurement.

VII. マイクロフォンを含む音響センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含み、音響入力を示す出力信号を提供す
るように構成されたマイクロフォンなどのセンサであってもよい。音響センサのほとんど
の例は、音響入力に応答して、ダイヤフラムのたわみを示す電気信号を生成するように構
成された、移動するダイアフラムと変位トランスデューサ(本明細書に記載のものなど)
を含む。音響センサの変位変換器又は他の構成エレメントは、ELR材料を含んでもよい。
音響センサのいくつかの例は、インタフェース機器、マフラー、集束レンズまたは反射器
、又は他のコンポーネントなどの追加のコンポーネントを含んでもよい。例えば、マイク
ロフォンなどの音響センサは、補聴器、レコーダ、カラオケシステム、VOIPシステム、映
画製作、電話機(携帯電話など)、音響工学、携帯型コンピュータ、音声認識システム、
複合センサ聴覚、ミクロバランス、SAWデバイス、振動検知などの多数の用途に使用する
ことができる。
VII. Acoustic Sensor Including Microphone In some examples, sensor 3700 may be a sensor such as a microphone that includes ELR material and is configured to provide an output signal indicative of acoustic input. Most examples of acoustic sensors are moving diaphragms and displacement transducers (such as those described herein) configured to generate electrical signals indicative of diaphragm deflection in response to acoustic inputs.
including. The displacement transducer or other component of the acoustic sensor may include ELR material.
Some examples of acoustic sensors may include additional components such as interface equipment, mufflers, focusing lenses or reflectors, or other components. For example, acoustic sensors such as microphones include hearing aids, recorders, karaoke systems, VOIP systems, movie production, telephones (cell phones, etc.), acoustic engineering, portable computers, voice recognition systems,
It can be used for many applications such as compound sensor hearing, microbalance, SAW device, vibration detection and so on.

VII.A. コンデンサマイク
種々のコンデンサマイクロホンは、信号の音響エネルギーによって引き起こされるダイ
ヤフラムの動きを検出するために静電容量変位検出技術を用いて音響信号を測定する。図
77-Lは、コンデンサマイクロホン7700の一例の回路図を示す。図77-Lに示す回路は、図か
ら一般に自明であり、コンポーネントの価値は、用途に依存しているので、ここでの説明
を省略する。図示のように、コンデンサマイクロホンは、その上に配置されたかあるいは
それに結合されており、固定されたバックプレート7710に対して移動させることにより音
響圧力に応答するように構成されている第1電極7705または容量エレメントを有するダイ
ヤフラム7702を有している。固定されたバックプレートは、外部電源、エレクトレット層
、内部電源、またはファントム電源などの充電ソース7720に結合されている。バックプレ
ート7710に対するダイアフラムの動き、従って、第1電極の動きは、検出された音響信号
を示す電気信号を生成するために検出されて増幅されることができる容量放電を発生する
。図示のように、いくつかの例では、コンデンサマイクロホン7700はまた、例えば、線形
性及び周波数範囲を改善するために機械的フィードバック(例えば、静電気力によりダイ
ヤフラム7702のたわみ)を提供するためのアクチュエータとして作用する第2電極7715を
駆動するように構成されたフィードバック回路を備えることができる。いくつかの例では
、第1電極7705と第2電極7715は、ダイアフラム7702上に櫛形パターンで形成してもよい
。コンデンサマイクロホンでは、電極、他の導体、および/または、回路の他のコンポー
ネント(例えば、コンデンサ、抵抗器、および増幅器)は、ELR材料によって全部または
一部を形成することができる。いくつかの例では、ダイアフラムは、シリコンで製造され
てもよい。いくつかの例では、ダイアフラム自体が検出コンデンサの可動板として作用し
得る。もちろん、いくつかの例では、充電ソースは、固定されたバックプレート7710では
なく、移動する電極7705に結合することができる。いくつかの例では、コンデンサマイク
ロホンは、電気的に接続され、極性パターン(例えば、カーディオイド、無指向性、8の
字)の範囲を提供する2つのダイヤフラムを含むことができる。
VII.A. Condenser Microphones Various condenser microphones measure acoustic signals using capacitive displacement detection techniques to detect diaphragm movement caused by the acoustic energy of the signal. Figure
77-L shows a circuit diagram of an example of a condenser microphone 7700. The circuit shown in FIG. 77-L is generally self-evident from the figure, and the value of the component depends on the application, and thus description thereof is omitted here. As shown, a condenser microphone is disposed on or coupled to a first microphone 7705 configured to respond to acoustic pressure by moving relative to a fixed backplate 7710. Alternatively, a diaphragm 7702 having a capacitive element is included. The fixed back plate is coupled to a charging source 7720 such as an external power source, electret layer, internal power source, or phantom power source. The movement of the diaphragm relative to the backplate 7710, and thus the movement of the first electrode, generates a capacitive discharge that can be detected and amplified to produce an electrical signal indicative of the detected acoustic signal. As shown, in some examples, the condenser microphone 7700 is also used as an actuator to provide mechanical feedback (eg, deflection of the diaphragm 7702 due to electrostatic forces) to improve linearity and frequency range, for example. A feedback circuit configured to drive the acting second electrode 7715 can be provided. In some examples, the first electrode 7705 and the second electrode 7715 may be formed on the diaphragm 7702 in a comb pattern. In a condenser microphone, electrodes, other conductors, and / or other components of the circuit (eg, capacitors, resistors, and amplifiers) can be formed in whole or in part by ELR material. In some examples, the diaphragm may be made of silicon. In some examples, the diaphragm itself can act as a moving plate for the sensing capacitor. Of course, in some examples, the charging source can be coupled to the moving electrode 7705 rather than the fixed backplate 7710. In some examples, a condenser microphone can include two diaphragms that are electrically connected and provide a range of polar patterns (eg, cardioid, omnidirectional, figure 8).

いくつかの無線周波数(RF)又はコンデンサーマイクロホンの高周波例では、低ノイズ
発振器によって発生された付加的なRF信号は、(1)ダイアフラムの撓みによって引き起
こされる静電容量の変化によって変調される(例えば、周波数変調)か、または、(2)
検知コンデンサを含む共振回路によって(例えば振幅変調)変調される。復調器は、低雑
音音声周波数信号を生じる。そのような例では、低ノイズ発振器の一部またはすべて、お
よび/または、共振回路(導電性、抵抗性、容量性、又は誘導エレメント)のコンポーネ
ントもまた、ELR材料から全部または一部を形成することができる。
In some radio frequency (RF) or high frequency examples of condenser microphones, the additional RF signal generated by the low noise oscillator is (1) modulated by capacitance changes caused by diaphragm deflection (eg, Frequency modulation) or (2)
Modulated by a resonant circuit including a sensing capacitor (eg, amplitude modulation). The demodulator produces a low noise audio frequency signal. In such instances, some or all of the low noise oscillator and / or components of the resonant circuit (conductive, resistive, capacitive, or inductive element) also form all or part of the ELR material. be able to.

ELR材料を組み込むコンデンサーマイクロフォンは、電話トランスミッタ、カラオケマ
イク、高忠実度スタジオや実験用マイクロホンを含むこ多くの用途で使用することができ
るが、これらに限定されるものではない。
Condenser microphones that incorporate ELR materials can be used in many applications including, but not limited to, telephone transmitters, karaoke microphones, high fidelity studios, and laboratory microphones.

VII.B. エレクトレットマイク
様々なエレクトレットマイクは、信号の音響エネルギーによって引き起こされるエレク
トレットダイアフラムの動きを検出するための検出技術を静電容量変位に使用することに
よって、音響信号を測定する。図78-Lは、エレクトレットマイクロホン7800の一例を示す
概略断面図である。図示のように、エレクトレットマイクロホンは、金属化エレクトレッ
トダイアフラム7820(いくつかの例ではテフロン(登録商標)FEP又はホイルから形成さ
れ得る)を含む。金属化エレクトレットダイアフラム7820は、さらにエレクトレット層78
10またはエレメントに結合されるか、またはその上に配置されるメタライゼーション層78
05を含み、かつ空隙によって金属または金属化されたバックプレート7815から分離される
。2つの金属エレメント7805、7815は、抵抗またはインピーダンスエレメント7825を介し
て接続することができる。金属エレメントおよび/または抵抗エレメントは、ELR材料から
全部または一部を形成することができる。エレクトレットダイアフラムの変位は、抵抗エ
レメントの両端に変更された出力電圧を生成する。エレクトレット層7810は永久的に電気
的に分極された通常の結晶性誘電材料から形成される。いくつかの例では、エレクトレッ
トマイクロホンは、印加されたDCバイアス電圧を使用してはならない。他のもの(例えば
、超音波検出用)では、DCバイアス電圧が印加される。いくつかの例では、エレクトレッ
トマイクロホンは、プリアンプを含んでもよい。ELR材料を組み込むエレクトレットマイ
クロホンは、多数の用途で使用することができる。例えば、ヘッドセット、電話などの携
帯電子機器、携帯電話、ラップトップコンピュータ、タブレット・コンピュータなどのモ
バイルコンピュータ、高品質記録マイクロホン、小さな記録デバイスを含むが、これらに
限定されるものではない。
VII.B. Electret Microphones Various electret microphones measure acoustic signals by using a detection technique for detecting displacement of the electret diaphragm caused by the acoustic energy of the signal for capacitive displacement. FIG. 78-L is a schematic sectional view showing an example of the electret microphone 7800. As shown, the electret microphone includes a metallized electret diaphragm 7820 (which in some examples may be formed from Teflon FEP or foil). The metallized electret diaphragm 7820 further includes an electret layer 78.
10 or metallization layer 78 coupled to or placed on the element
5 and separated from the back plate 7815 that is metalized or metallized by voids. The two metal elements 7805, 7815 can be connected via a resistor or impedance element 7825. Metal elements and / or resistive elements can be formed in whole or in part from ELR materials. The displacement of the electret diaphragm produces a modified output voltage across the resistive element. Electret layer 7810 is formed from a conventional crystalline dielectric material that is permanently electrically polarized. In some examples, the electret microphone must not use an applied DC bias voltage. In other cases (for example, for ultrasonic detection), a DC bias voltage is applied. In some examples, the electret microphone may include a preamplifier. An electret microphone incorporating ELR material can be used in a number of applications. Examples include, but are not limited to, headsets, mobile electronic devices such as telephones, mobile phones, laptop computers, mobile computers such as tablet computers, high quality recording microphones, and small recording devices.

VII.C. ダイナミックマイクロフォン
様々なダイナミックマイクロフォンは、信号の音響エネルギーによって引き起こされる
ダイアフラムの動きを検出する電磁誘導技術を用いて音響信号を測定する。図79-Lは、ム
ービングコイルダイナミックマイクロフォン7900の断面図である。図示のように、マイク
ロフォン7900は、ELR材料から全体または一部を形成することができる可動誘導コイル791
0に結合されたダイアフラム7905を備える。ダイヤフラムが音響波に応答して変位すると
、コイルは、磁石7915の磁場内で移動し、電磁誘導によって変位を示すコイルを横切って
変化する出力電圧を生成する。他のダイナミックマイクロフォンの例は、磁石の磁場中に
配置された金属リボン(多くの場合、コルゲートリボン)を含むリボンマイクロホンを含
む。音響波によって引き起こされるリボンの振動は、振動を示すリボンを横切る出力電気
信号を生成することができる。リボンおよび/またはリボンマイクロホンの他のコンポー
ネントはELR材料から形成することができる。いくつかの例において、リボンはELRナノワ
イヤから形成することができる。
VII.C. Dynamic Microphones Various dynamic microphones measure acoustic signals using electromagnetic induction techniques that detect diaphragm movement caused by the acoustic energy of the signal. FIG. 79-L is a cross-sectional view of the moving coil dynamic microphone 7900. As shown, the microphone 7900 is a movable induction coil 791 that can be formed in whole or in part from ELR material.
A diaphragm 7905 coupled to zero is provided. When the diaphragm is displaced in response to the acoustic wave, the coil moves within the magnetic field of the magnet 7915 and generates an output voltage that varies across the coil exhibiting displacement by electromagnetic induction. Another example of a dynamic microphone includes a ribbon microphone that includes a metal ribbon (often a corrugated ribbon) placed in the magnetic field of a magnet. Ribbon vibrations caused by acoustic waves can generate an output electrical signal across the ribbon that exhibits vibrations. The ribbon and / or other components of the ribbon microphone can be formed from ELR material. In some examples, the ribbon can be formed from ELR nanowires.

VII.D. 固体音響探知機
種々の固体音響検出器は、固体中の音響波の伝播速度、位相速度における、および/ま
たは減衰係数のようなセンサの音響特性を変調させる刺激(圧力、流体、湿度、気体分子
、変位、応力、力、温度、化学物質、化合物、生体分子、質量、又は微細粒子など)を検
出する、刺激を特徴付ける、又は刺激を測定するために固体センサ中の機械的振動を測定
する。固体音響検出器は、例えば、重力測定及び音響粘度センサ中で使用することができ
る。固体音響検出器は、薄膜圧電体、水晶、または他の圧電結晶のような圧電エレメント
を1つまたはそれ以上含んでもよい。固体音響検出器は、電極と接触して、または、電極
の上または下に配置され、櫛形であり、ELR材料から形成することができる。様々な圧電
エレメントは、シリコン基板のような基板の上、下、または基板内に配置することができ
る。他の例では、圧電エレメントは、圧電板または圧電水晶(例えば、フォトリソグラフ
ィーによって)に結合されたか電極(ELRの材料から形成することができる)、または圧
電板または圧電水晶上に配置された電極であり得る。
VII.D. Solid-state acoustic detectors Various solid-state acoustic detectors are used to stimulate (modulate, pressure, fluid, Humidity, gas molecules, displacement, stress, force, temperature, chemicals, compounds, biomolecules, mass, or fine particles, etc.) mechanical vibrations in a solid state sensor to characterize or measure a stimulus Measure. Solid state acoustic detectors can be used, for example, in gravity measurements and acoustic viscosity sensors. The solid state acoustic detector may include one or more piezoelectric elements such as thin film piezoelectrics, crystals, or other piezoelectric crystals. The solid state acoustic detector is placed in contact with or on top of the electrode and is comb-shaped and can be formed from ELR material. Various piezoelectric elements can be placed above, below, or within a substrate, such as a silicon substrate. In other examples, the piezoelectric element is coupled to a piezoelectric plate or piezoelectric quartz (eg, by photolithography) or an electrode (which can be formed from an ELR material), or an electrode disposed on the piezoelectric plate or piezoelectric quartz It can be.

いくつかの例では、固体音響検出器は、(1)電気信号から音響波を発生するように構
成されたプレートまたはパスの一端にある圧電"送信機"エレメントと、(2)送信機から
の電波送信中にプレートまたはパスを介して刺激によって変調された音響波を受信し、そ
れらの音響波を電気信号に変換するように構成された板またはパスの他端にある圧電"受
信機"エレメントの両方を含む。いくつかの例では、送信機と受信機との間の中間のプレ
ートまたはパスは、化学的に選択性のある、接着性のある、吸着性のある、吸湿性のある
、または他のタイプの膜、コーティング、または、化学的、機械的、または他の刺激の存
在下で、機械的、化学的、電気的または他の特性が変化する他の表面を含むことができる
。固体音響検出器の例は、撓み板センサ、弾性表面波板センサ、および次の種類の音響波
を使用するセンサを含む。すなわち、音響波として、バルク音響波、厚みすべりモード、
せん断水平音響板モード、剪断弾性表面波(または表面横波)、ラブ波、表面スキミング
バルク波、ラム波などを使用する。
In some examples, the solid state acoustic detector is (1) a piezoelectric “transmitter” element at one end of a plate or path configured to generate an acoustic wave from an electrical signal, and (2) from the transmitter. Piezoelectric "receiver" element at the other end of a plate or path configured to receive acoustic waves modulated by stimuli through a plate or path during radio transmission and convert those acoustic waves into electrical signals Including both. In some examples, the intermediate plate or path between the transmitter and receiver is chemically selective, adhesive, adsorbent, hygroscopic, or other types of Films, coatings, or other surfaces that change mechanical, chemical, electrical, or other properties in the presence of chemical, mechanical, or other stimuli can be included. Examples of solid state acoustic detectors include flexural plate sensors, surface acoustic wave plate sensors, and sensors that use the following types of acoustic waves. That is, as acoustic waves, bulk acoustic waves, thickness-slip mode,
Use shear horizontal acoustic plate mode, shear surface acoustic wave (or surface shear wave), Love wave, surface skimming bulk wave, Lamb wave, etc.

設計及び使用される動作モードの種類に応じて、固体音響センサは、圧力、トルク、シ
ョック、力、質量、蒸気、露点、湿度、生体分子、化学薬品、温度、厚さ、又は他の刺激
を検出し、測定し、または特徴付けるために使用することができる。
Depending on the design and the type of operating mode used, the solid state acoustic sensor can be used to measure pressure, torque, shock, force, mass, vapor, dew point, humidity, biomolecules, chemicals, temperature, thickness, or other stimuli. Can be used to detect, measure or characterize.

VII.E. 他の音響センサ
ELR材料から少なくとも一部が形成されているコンポーネントを含む音響センサの非網
羅的例は、以下のものを含む。すなわち、音響センサは、(1)音響信号を電気出力信号
に変換するように構成されたピエゾ抵抗トランスデューサ(例えば、マイクロマシンダイ
アフラム圧力センサ中のストレスに敏感な抵抗又はバルク抵抗が圧力に敏感な粉末)を含
むカーボンマイクとピエゾ抵抗マイクを含む抵抗マイク、(2)光源(レーザ光源等)、
光学干渉計(マイケルソン干渉計等)、および反射板ダイアフラムを含む光ファイバマイ
クロホン(光ファイバ干渉マイクを含む)であって、構造音響試験、産業用タービン、タ
ーボジェット、ロケットエンジン、産業および監視音響モニタリング、MRI、ジェット騒
音軽減のような過酷な環境またはEMI/RFI耐性を必要とする用途に使用することができる
光ファイバマイクロホン、(3)、音響圧力に対して振動で応答する微粒子、窓の表面ま
たは他の平面にレーザを向け、次に反射光を分析するレーザマイク、(4)音響圧力また
は他の機械的ストレスを音響信号を示す電気信号に直接変換するために圧電エレメント(
例えば、圧電結晶、圧電セラミックディスク、または圧電膜)を使用する圧電マイクであ
って、例えば、音声起動装置、血圧測定、水中音響測定、コンタクトマイク、楽器におけ
る音響ピックアップのために使用することができる圧電マイク、(5)シリコンから形成
されたダイアフラムを含み、コンデンサマイクロホンと同じかまたは類似する変位検出原
理を使用するように構成されたMEMSセンサ、(6)受振器、(7)ハイドロフォン、(8)
地震計、(9)超音波センサ、(10)SONARセンサ、を含む。
VII.E. Other acoustic sensors
Non-exhaustive examples of acoustic sensors including components that are at least partially formed from ELR material include: That is, the acoustic sensor is (1) a piezoresistive transducer configured to convert an acoustic signal into an electrical output signal (eg, a stress sensitive resistance or a bulk resistance powder in a micromachine diaphragm pressure sensor). Resistive microphone including carbon microphone including piezoresistive microphone, (2) Light source (laser light source etc.),
Optical interferometers (such as Michelson interferometers), and fiber optic microphones (including fiber optic interference microphones) including reflector diaphragms, structural acoustic testing, industrial turbines, turbojets, rocket engines, industrial and surveillance acoustics Fiber optic microphones that can be used in harsh environments such as monitoring, MRI, jet noise reduction, or applications that require EMI / RFI immunity, (3), particulates that respond to vibration to acoustic pressure, window A laser microphone that directs the laser to a surface or other plane and then analyzes the reflected light; (4) a piezoelectric element (to directly convert acoustic pressure or other mechanical stress into an electrical signal indicative of an acoustic signal (
For example, a piezoelectric microphone using a piezoelectric crystal, a piezoelectric ceramic disk, or a piezoelectric film, and can be used for, for example, an audio activation device, blood pressure measurement, underwater acoustic measurement, contact microphone, acoustic pickup in a musical instrument Piezoelectric microphones, (5) MEMS sensors that include diaphragms formed from silicon and configured to use the same or similar displacement detection principles as condenser microphones, (6) geophones, (7) hydrophones, ( 8)
Includes seismometers, (9) ultrasonic sensors, (10) SONAR sensors.

VIII. 湿度センサと水分センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含み試料の水分や湿気を示す出力信号を
提供するように構成されたセンサであってもよい。本明細書で使用される"水分"は、その
化学的性質を変えることなく、吸収又は吸着によって除去することができる液体または固
体の中に含まれる水の量を指す。本明細書で使用される"湿度"は、絶対湿度(湿潤ガスの
単位体積当たりの水蒸気の質量)又は相対湿度(同じで温度での飽和蒸気圧の最大値に対
する任意温度での実際の空気の蒸気圧の比)を参照することができる。湿度センサと水分
センサは、医薬品試験、気象センシング、土壌調査を含む多数の用途に使用することがで
きる。
VIII. Humidity Sensor and Moisture Sensor In some examples, sensor 3700 may be a sensor that includes ELR material and is configured to provide an output signal indicative of moisture or moisture of the sample. As used herein, “moisture” refers to the amount of water contained in a liquid or solid that can be removed by absorption or adsorption without changing its chemistry. As used herein, “humidity” refers to absolute humidity (mass of water vapor per unit volume of wet gas) or relative humidity (same actual air at any temperature relative to the maximum saturated vapor pressure at temperature). Reference can be made to the ratio of vapor pressure. Humidity sensors and moisture sensors can be used in a number of applications, including pharmaceutical testing, weather sensing, and soil surveys.

VIII.A. 容量湿度センサと容量水分センサ
様々な湿度センサと水分センサは、検知コンデンサの電極間の誘電体ギャップ中に導入
された試料(空気試料や固体試料など)がどのようにその静電容量に影響を与えるかを決
定することにより、湿度や水分を測定する。湿度センサのいくつかの例では、検知コンデ
ンサは、空気コンデンサであり、空気試料は、容量電極または容量プレート間に導入され
る。湿度センサの他の例では、検出コンデンサの電極は、吸湿性高分子膜のような誘電体
材料によって分離されており、その誘電率は、湿気や水分によって非常に影響される。い
くつかの例では、湿度センサは、2つの電極を有する薄膜湿度センサであり、電極は、櫛
形構成または他の構成で配置されかつ誘電体膜で被覆されており、センサの誘電率は、湿
度や水分の影響を受ける。水分センサのいくつかの例では、固体試料または液体試料は、
2つの容量電極(例えば、容量プレート)の間の空間中に導入される。適切な方法は、湿
気や水分の検知コンデンサの絶対容量(または基準値からの静電容量の変化)を決定する
(例えば、発振器システムを使用して)ために使用することができる。いくつかの例では
、静電容量値を検出するために差動技術を使用することができる。いくつかの例では、水
分や湿度センサは、温度補償回路を含む、および/または、温度の影響を補償するための
他の後処理回路を使用することができる。図80-Lは、検知コンデンサ8050を使用して空気
試料の湿度を測定するように構成された湿度センサ8000の簡略化した回路の一例を示す図
である。図80-Lに示される回路は、一般的に図から自明であり、コンポーネントの価値は
用途に依存するので、したがって、この説明から省略される。容量湿度センサと容量水分
センサにおいて、検知コンデンサの電極は、他の回路コンポーネント(抵抗器、導電性ト
レース、ポテンショメータ、他のコンデンサ、インダクタ、増幅器、ダイオード、温度補
償回路等)の全部又は一部はELR材料から形成することができる。
VIII.A. Capacitive Humidity Sensors and Capacitive Moisture Sensors Various humidity sensors and moisture sensors are used to measure how electrostatic samples (air samples, solid samples, etc.) introduced into the dielectric gap between the sensing capacitor electrodes are. Measure humidity and moisture by determining whether it affects capacity. In some examples of humidity sensors, the sensing capacitor is an air capacitor and the air sample is introduced between capacitive electrodes or capacitive plates. In another example of the humidity sensor, the electrodes of the detection capacitor are separated by a dielectric material such as a hygroscopic polymer film, and the dielectric constant is greatly influenced by moisture and moisture. In some examples, the humidity sensor is a thin film humidity sensor having two electrodes, the electrodes are arranged in a comb or other configuration and covered with a dielectric film, and the dielectric constant of the sensor is humidity And affected by moisture. In some examples of moisture sensors, a solid or liquid sample is
It is introduced into the space between two capacitive electrodes (eg, capacitive plates). Appropriate methods can be used to determine the absolute capacitance (or change in capacitance from a reference value) of moisture or moisture sensing capacitors (eg, using an oscillator system). In some examples, differential techniques can be used to detect capacitance values. In some examples, the moisture or humidity sensor can include a temperature compensation circuit and / or use other post-processing circuitry to compensate for temperature effects. FIG. 80-L is a diagram illustrating an example of a simplified circuit of a humidity sensor 8000 configured to measure the humidity of an air sample using the sensing capacitor 8050. The circuit shown in FIG. 80-L is generally self-explanatory and is omitted from this description because the value of the component depends on the application. In capacitive humidity sensors and capacitive moisture sensors, the sensing capacitor electrodes are all or part of other circuit components (resistors, conductive traces, potentiometers, other capacitors, inductors, amplifiers, diodes, temperature compensation circuits, etc.) Can be formed from ELR material.

VIII.B. 電気伝導度湿度センサ、電気伝導度水分センサ
様々な湿度センサと水分センサは、試料が水分検出導電エレメント(通常は非金属導体
)の抵抗値にどのような影響を与えるかを決定することにより、湿気や水分を測定する。
水分検出導電エレメントは、硫酸で処理された固体高分子電解質またはポリスチレン膜な
どであり、その抵抗は水分や湿気に強く依存する。このようなセンサでは、湿気検出導体
や水分検出導体の絶対抵抗(または基準値からの抵抗の変化など)を決定するために公知
の方法を使用することができる。いくつかの例では、差動技術は、抵抗値を検出するため
に使用することができる。いくつかの例では、水分センサや湿度センサは、温度の影響を
補償する温度補償回路を含む、および/または、使用する、又は、その他の後処理を含む
ことができる。図81ALと図81BLは、試料の湿気や水分を測定するように構成された電気伝
導性湿度や水分センサ8000の一例を示す上面図と断面図である。図に示すように、センサ
は、2つの導電電極8105a、8105bを含む。導電電極8105a、8105bは、端子8110A、8110bに
接続され、基板8120上に櫛形または他の構成で配置され、かつ、抵抗が湿度および/また
は水分によって変化する吸湿性の導電層8115によってコーティングされているか、または
、導電層8115と結合されている。平面基板が示されているが、他の基板構成(例えば、プ
ローブチップ)は、他の実施例で使用されている。いくつかの実施例では、湿度センサは
、水分子の浸透を可能にする多孔性酸化物表面または層(例えば、多孔性酸化アルミニウ
ム層)を使用する固体湿度センサであってもよい。電極は、全体または一部がELR材料か
ら形成することができる。
VIII.B. Electrical Conductivity Humidity Sensor, Electrical Conductivity Moisture Sensor Various humidity sensors and moisture sensors determine how the sample affects the resistance of the moisture sensing conductive element (usually a non-metallic conductor). To measure moisture and moisture.
The moisture detecting conductive element is a solid polymer electrolyte or polystyrene film treated with sulfuric acid, and its resistance strongly depends on moisture and moisture. In such a sensor, a known method can be used to determine the absolute resistance of the moisture detection conductor or the moisture detection conductor (or a change in resistance from a reference value, etc.). In some examples, differential techniques can be used to detect resistance values. In some examples, the moisture sensor or humidity sensor can include and / or use, or other post-processing, temperature compensation circuitry that compensates for temperature effects. FIGS. 81AL and 81BL are a top view and a cross-sectional view showing an example of an electrically conductive humidity and moisture sensor 8000 configured to measure moisture and moisture of a sample. As shown in the figure, the sensor includes two conductive electrodes 8105a and 8105b. Conductive electrodes 8105a, 8105b are connected to terminals 8110A, 8110b, disposed in a comb or other configuration on substrate 8120, and coated with a hygroscopic conductive layer 8115 whose resistance varies with humidity and / or moisture. Or coupled to the conductive layer 8115. Although a planar substrate is shown, other substrate configurations (eg, probe tips) are used in other embodiments. In some examples, the humidity sensor may be a solid humidity sensor that uses a porous oxide surface or layer (eg, a porous aluminum oxide layer) that allows water molecules to penetrate. The electrode can be formed in whole or in part from ELR material.

土壌や他の固体では、固体の水性成分は、その電気伝導度に対して主に貢献するかもし
れない。したがって、他の例示の電気伝導度水分センサは、土壌または他の固体試料に挿
入されるように構成された2つ以上の電極プローブを含む土壌または他の固体電気伝導度
センサを含む。電極に入力された電気信号を印加することによって(例えば、AC電流)、
センサは、土壌または固体の導電率を決定し、従って、土壌または固体の水分含量を決定
する。他の土壌または固体の電気伝導度センサの例では、2つ以上のコイルは、固体の電
気伝導度を測定するために使用することができる。例えば、センサは、土壌または固体中
に渦電流を誘導するための第1送信コイルと、2次誘導された電磁場の一部を遮断するため
に受信コイルと、を備えることができる。そのような例では、電極および/またはコイル
は、ELR材料から形成することができる。
In soil and other solids, the solid aqueous component may contribute primarily to its electrical conductivity. Accordingly, other exemplary electrical conductivity moisture sensors include soil or other solid conductivity sensors that include two or more electrode probes configured to be inserted into soil or other solid samples. By applying an electrical signal input to the electrode (eg, AC current),
The sensor determines the conductivity of the soil or solid and thus the moisture content of the soil or solid. In other soil or solid electrical conductivity sensor examples, two or more coils can be used to measure solid electrical conductivity. For example, the sensor can include a first transmit coil for inducing eddy currents in soil or solids and a receive coil to block a portion of the secondary induced electromagnetic field. In such examples, the electrodes and / or coils can be formed from ELR material.

VIII.C. 他の湿度センサ、水分センサ
ELR材料から少なくとも一部が形成されているコンポーネントを含む湿度センサと水分
センサの非網羅的な例は、以下のものを含む。すなわち、湿度センサと水分センサは、(
1)ガスの熱伝導度を測定する、および/または、ELR材料から全体または一部が形成され
ているサーミスタ又は他のコンポーネントを含むサーミスタベースのセンサを利用する熱
伝導率センサと、(2)表面温度が正確に調整されるミラー(熱ヒートポンプによって)
と、水の凝縮によるミラーの反射特性の変化を検出する光検出器とを含み、および/また
は、光検出器、ヒートポンプ、LED、コントローラ、温度センサ、および/または、ELRの
材料から形成された他のコンポーネントを含むガスの露点温度を検出できる光学湿度計と
、(3)SAWセンサによって部分的に実現できる、および/または、ペルチエクーラー、ヒ
ートシンク、圧電エレメントを含む、冷却された板の変化量を検出することができる振動
する湿度計と、(4)空気試料の質量を乾燥空気の等しい体積と比較する重量湿度計と、
(5)2つの温度計を備える乾湿計とを含む。
VIII.C. Other humidity sensors, moisture sensors
Non-exhaustive examples of humidity and moisture sensors that include components that are at least partially formed from ELR material include: That is, the humidity sensor and moisture sensor are (
1) a thermal conductivity sensor that measures the thermal conductivity of the gas and / or utilizes a thermistor-based sensor that includes a thermistor or other component formed entirely or in part from ELR material; and (2) Mirror whose surface temperature is adjusted accurately (by heat heat pump)
And / or a photodetector that detects a change in the reflective properties of the mirror due to water condensation and / or formed from a material of a photodetector, heat pump, LED, controller, temperature sensor, and / or ELR An optical hygrometer that can detect the dew point temperature of the gas containing other components and (3) the amount of change in the cooled plate that can be realized in part by SAW sensors and / or includes peltiers, heat sinks, piezoelectric elements A vibrating hygrometer that can detect (4) a weight hygrometer that compares the mass of an air sample with an equal volume of dry air; and
(5) Includes a thermometer with two thermometers.

IX. 放射線ディテクタと粒子ディテクタ
いくつかの実施例では、センサ3700は、ELR材料を含むセンサであり、エネルギー、お
よび/または、アルファ粒子、ベータ粒子、中性子、宇宙線、電離光子(高周波紫外線、X
線、ガンマ線放射等)を含む電離放射線の他の特性の存在を示す出力信号を提供するよう
に構成されたセンサである。
IX. Radiation detectors and particle detectors In some embodiments, sensor 3700 is a sensor that includes ELR material, and energy and / or alpha particles, beta particles, neutrons, cosmic rays, ionizing photons (high frequency ultraviolet, X
Sensor configured to provide an output signal indicative of the presence of other characteristics of ionizing radiation, including radiation, gamma radiation, etc.).

IX.A. シンチレーション検出器
種々のシンチレーション検出器は、電離放射線に応答して発光物質から放出された光を
検出することにより電離放射線を検出または測定する。シンチレーション検出器は、蛍光
を発するか、あるいは電離放射線に応答して光を生成するシンチレータ材料(蛍光体、ア
ルカリハライド結晶(ナトリウム、ヨウ素等)、ヨウ化セシウム、有機系液体、もしくは
プラスチック(アントラセンを含む))と、光学光子検出器、および/または、光電子増
倍管または電子増倍管(光電子増倍管またはチャネル光電子増倍管、さらに光電陰極、屈
曲チャネル増幅構造、アノードを含んでもよい)を含む。いくつかの例では、シンチレー
ション検出器はまた、増幅器、カウンタ回路、および/または、他の後処理回路を備える
。シンチレーション検出器では、光学光子検出器、光電子増倍管、または、電子乗算器、
増幅器、カウンタ回路、および/または他の後処理回路は、ELR材料から全部または一部を
形成することができる。ELR材料が光フォトン検出器で使用される場合、ELR材料の光子に
対する高い感度、および/または、それらの非常に低い抵抗は、光電子増倍管の必要性を
なくす、および/または、周囲温度でさえ使用可能な信号を生成するために必要なフォト
増殖量を減少させる。
IX.A. Scintillation detectors Various scintillation detectors detect or measure ionizing radiation by detecting light emitted from the luminescent material in response to ionizing radiation. The scintillation detector is a scintillator material that fluoresces or produces light in response to ionizing radiation (phosphor, alkali halide crystals (sodium, iodine, etc.), cesium iodide, organic liquids, or plastics (anthracene Optical photon detector and / or photomultiplier tube or electron multiplier tube (may include photomultiplier tube or channel photomultiplier tube, photocathode, bent channel amplification structure, anode) including. In some examples, the scintillation detector also includes an amplifier, a counter circuit, and / or other post-processing circuitry. In the scintillation detector, an optical photon detector, a photomultiplier tube, or an electronic multiplier,
Amplifiers, counter circuits, and / or other post-processing circuits can be formed in whole or in part from ELR material. When ELR materials are used in optical photon detectors, the high sensitivity of ELR materials to photons and / or their very low resistance eliminates the need for photomultiplier tubes and / or at ambient temperatures. Even the amount of photogrowth required to produce a usable signal is reduced.

IX.B. イオン化検出器
種々のイオン化検出器又はガス検出器は、電離放射線に応答してイオン対の生成を検出
することにより電離放射線を検出または測定する。図82-Lは、電離箱センサ8200の一例を
示す図である。図示のように、イオン化チャンバセンサは、電離放射線(例えば、アルゴ
ン、ヘリウム、窒素、メタン、または空気)に応答してイオン化する、固体、ガス、また
は液体で満たされたチャンバ8205と、電圧源によってバイアスされた反対の極性をもつ2
つの電極8215、8210(すなわち、アノードとカソード、例えば、平行平板構成で配置する
ことができる、同軸シリンダとして、および/または、別の方法で)とを含む。いくつか
の実施例では、チャンバの壁は、一方の電極を形成することができる。電離放射線に応答
して電極で生成されたイオン化電流は、ガルバノメータ又はエレクトロによって測定する
ことができる。電離箱センサでは、電極および/または他のコンポーネントの全部または
一部はELR材料から形成することができる。
IX.B. Ionization detectors Various ionization detectors or gas detectors detect or measure ionizing radiation by detecting the production of ion pairs in response to ionizing radiation. FIG. 82-L shows an example of an ionization chamber sensor 8200. As shown, the ionization chamber sensor includes a chamber 8205 filled with a solid, gas, or liquid that ionizes in response to ionizing radiation (eg, argon, helium, nitrogen, methane, or air) and a voltage source. 2 with opposite polarity biased
Two electrodes 8215, 8210 (ie, an anode and a cathode, eg, as a coaxial cylinder and / or otherwise, which can be arranged in a parallel plate configuration). In some embodiments, the chamber walls can form one electrode. The ionization current generated at the electrode in response to ionizing radiation can be measured by a galvanometer or electro. In an ionization chamber sensor, all or some of the electrodes and / or other components can be formed from ELR material.

比例チャンバ、ガイガー・ミュラーカウンタ、および/またはワイヤ室などの当該技術
分野で公知の他のタイプの電離ベースの放射線検出器又はガス検出器は、そのうちのいく
つかが電離箱センサ8200と同様の構成を有することができ、同様に、ELR材料から全体ま
たは一部が形成された電極、配線、および/または他のコンポーネントを用いることがで
きる。
Other types of ionization-based radiation detectors or gas detectors known in the art such as proportional chambers, Geiger-Muller counters, and / or wire chambers, some of which are similar in configuration to the ionization chamber sensor 8200 Similarly, electrodes, wiring, and / or other components formed entirely or in part from ELR material can be used.

IX.C. 他の放射線検出器と粒子検出器
ELR材料から少なくとも一部が形成されているコンポーネントを含む放射線センサと粒
子センサの非網羅的な例は、以下のものを含む。すなわち放射線センサと粒子センサは、
(1)(a)ダイヤモンド検出器、(b)拡散結合ダイオード、表面バリアダイオード、イ
オン注入検出器、エピタキシャル層検出器、リチウムドリフトpn結合検出器、アバランシ
ェ検出器を含むシリコンダイオード(または他のダイオード)、(c)それを横切って(平
行板または同軸構成で)形成された少なくとも2つの接点を有する半導体材料(例えば、S
i、Ge、CdTe、HgI2、GaAs)を含むゲルマニウム検出器、などの半導体検出器又は固体放
射線検出器及び粒子検出器、(2)ELR材料から形成されたコイルを含むことができるクラ
ウドとバブルチャンバ、(3)線量計(例えば、石英ファイバ線量計、膜バッジ線量計、
熱ルミネセンス線量計、固体状態(MOSFETやシリコンダイオード)線量計を含む)、(4
)マイクロチャネルプレート、(5)固体核トラック検出器、(6)スパークチャンバ、(
7)中性子検出器、(8)超伝導トンネル結合センサ、(9)マイクロカロリ、を含む。
IX.C. Other radiation and particle detectors
Non-exhaustive examples of radiation sensors and particle sensors that include components that are at least partially formed from ELR material include: That is, the radiation sensor and the particle sensor
(1) (a) Diamond detectors, (b) Diffusion coupled diodes, surface barrier diodes, ion implantation detectors, epitaxial layer detectors, lithium drift pn coupled detectors, silicon diodes including avalanche detectors (or other diodes) ), (C) a semiconductor material having at least two contacts formed across it (in a parallel plate or coaxial configuration) (eg, S
i, Ge, CdTe, HgI 2 , GaAs) Germanium detector including a semiconductor detector such or solid state radiation detectors and particle detector, cloud and bubble may include a coil formed from (2) ELR material Chamber, (3) dosimeter (eg, quartz fiber dosimeter, membrane badge dosimeter,
(Including thermoluminescence dosimeters, solid state (MOSFETs and silicon diodes) dosimeters), (4
) Microchannel plate, (5) Solid nuclear track detector, (6) Spark chamber, (
7) Neutron detector, (8) Superconducting tunnel coupling sensor, (9) Micro calorie.

X. 温度検出器
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含み、物体又は材料(例えば、基準物体
に対して)の絶対または相対温度を示す出力信号を提供するように構成されたセンサであ
り得る。このようなセンサは、多数の用途に使用することができる。例えば、回路保護、
自己時間遅延回路、加熱サーモスタット、流量計、液面検知器、自己リセット過電流保護
装置、気象学、気候学、電子医療体温計、消磁コイル回路、気候制御システム、冷却水温
度または油温度の監視、ガスタービンの温度測定、、エンジン、キルン、およびその他の
産業用システムおよびプロセスに使用できる。
X. Temperature Detector In some examples, sensor 3700 includes ELR material and is configured to provide an output signal indicative of the absolute or relative temperature of an object or material (eg, relative to a reference object). It can be. Such sensors can be used for a number of applications. For example, circuit protection,
Self-time delay circuit, heating thermostat, flow meter, liquid level detector, self-reset overcurrent protection device, meteorology, climatology, electronic medical thermometer, degaussing coil circuit, climate control system, cooling water temperature or oil temperature monitoring, Can be used for gas turbine temperature measurement, engines, kilns, and other industrial systems and processes.

X.A. 熱抵抗センサ
様々な温度センサは、ELR材料を含み、温度によって引き起こされる検出エレメントの
抵抗変化を検出することにより、絶対的または相対的な温度を検出または測定することが
できる。温度センサは、(1)抵抗温度検出器、(2)検出エレメントとしてダイオードや
結合トランジスタを使用することができるpn結合検出器であって、シリコン基板に形成さ
れる、および/または、温度補償に使用されるpn結合検出器、(3)離散シリコンセンサと
してつマイクロマシン構造に組み込まれたかパッケージされたシリコン抵抗の正の温度係
数(PTC)センサであって、片側がメタライズされ、反対側で接触するn型シリコンセルか
ら形成されたPTCセンサ、(4)サーミスタを含む。以上の温度センサのいずれかまたはす
べては、例えば、温度検出エレメント、及び/又は、リード線、ワイヤ、電極がELR材料を
含むことができる。
XA Thermal Resistance Sensors Various temperature sensors include ELR material and can detect or measure absolute or relative temperature by detecting the resistance change of the sensing element caused by temperature. The temperature sensor is (1) a resistance temperature detector, (2) a pn coupled detector that can use a diode or a coupled transistor as a sensing element, formed on a silicon substrate and / or for temperature compensation Pn-coupled detector used, (3) silicon resistance positive temperature coefficient (PTC) sensor embedded or packaged in micromachine structure as discrete silicon sensor, metallized on one side and contacted on the other side PTC sensor formed from n-type silicon cell, including (4) thermistor. Any or all of the above temperature sensors can include, for example, temperature sensing elements and / or leads, wires, and electrodes that include ELR material.

図83A-L〜図83C-に示す抵抗温度検出器8300は、温度に強く依存する抵抗(通常は、正
の温度係数を有する)を有する金属(白金又はタングステン等)、合金、または他の導電
性又は半導電性材料(ゲルマニウムなど)から形成された検知エレメント8305を含み、支
持構造8310上に配置されるか、支持構造8310に包まれるか、または支持構造8310によって
支持されている。例えば、図83A-Lに示すように、検出エレメント8305aは、蛇行又はその
他の構成で平面基板(例えばシリコン膜)または他の支持構造体8310a上に配置された薄
膜であってもよい。別の例として、図83B-Lに示すように、検知エレメント8305bは、支持
構造8310b(ガラスコアなど)の周囲に巻かれたワイヤ、および/または、支持構造8310b
の周りに均一に融合したガラスを有するワイヤであってもよい。さらに別の例として、図
83C-Lの断面図に示すように、検出エレメント8305Cは、その形状が支持構造8310c(例え
ば、不活性ガスで充填された密閉ハウジングまたはセラミックシリンダーである)によっ
て維持されるコイル形状に形成されたワイヤであってもよい。検出エレメント8305は、1
つまたはそれ以上のリード線、例えば、シリコンゴム、PTFE絶縁体、ガラス繊維またはセ
ラミックでで絶縁されたリード線に結合することができる。検出エレメント8305は、例え
ば、二線式、三線式または4線式の構成(4線式ケルビン接続を含む)を含む適切な構成で
配線することができる。図83A-L〜図83B-Lには示していないが、検出器8300は、さらに、
ケーシング、ハウジング、または他の保護エレメント(例えば、被覆)を含んでいてもよ
い。抵抗温度検出器の他の例としては、炭素検知器を含む。いくつかの例では、、従来の
導電性金属、合金または他の材料から形成された検知エレメントの代わりに、検出エレメ
ントは、ELR材料の抵抗が強い温度依存性を示すので、ELR材料(ELRナノワイヤ、ELR膜な
ど)から全部または一部を形成することができる。抵抗温度検出器の他のコンポーネント
(接点、リード線等)もまた、ELR材料から形成することができる。
The resistance temperature detector 8300 shown in FIGS. 83A-L to 83C- is a metal (such as platinum or tungsten), alloy, or other conductive material that has a temperature-dependent resistance (usually having a positive temperature coefficient). A sensing element 8305 formed from a conductive or semiconductive material (such as germanium) and disposed on, encased in, or supported by a support structure 8310. For example, as shown in FIGS. 83A-L, the sensing element 8305a may be a thin film disposed on a planar substrate (eg, silicon film) or other support structure 8310a in a serpentine or other configuration. As another example, as shown in FIGS. 83B-L, the sensing element 8305b may include a wire wrapped around a support structure 8310b (such as a glass core) and / or a support structure 8310b.
It may be a wire having glass that is uniformly fused around. As yet another example,
As shown in the cross-sectional view of 83C-L, the sensing element 8305C is formed in a coil shape whose shape is maintained by a support structure 8310c (eg, a sealed housing or ceramic cylinder filled with inert gas). It may be a wire. Detection element 8305 is 1
It can be bonded to one or more leads, eg, a lead insulated with silicone rubber, PTFE insulator, glass fiber or ceramic. The detection element 8305 can be wired in any suitable configuration including, for example, a two-wire, three-wire, or four-wire configuration (including a four-wire Kelvin connection). Although not shown in FIGS. 83A-L to 83B-L, the detector 8300 further includes:
A casing, housing, or other protective element (eg, a coating) may be included. Other examples of resistance temperature detectors include carbon detectors. In some examples, instead of sensing elements formed from conventional conductive metals, alloys or other materials, sensing elements exhibit ELR material (ELR nanowires) because the resistance of the ELR material is highly temperature dependent. , ELR film, etc.) can be formed in whole or in part. Other components of the resistance temperature detector (contacts, leads, etc.) can also be formed from ELR material.

サーミスタは、金属酸化物、シリコンまたはゲルマニウムのような高温度依存性を有す
る材料から形成された検出エレメントを含み、接点やリード線などの追加のコンポーネン
トを含むことができる。検出エレメントは、液滴、棒、円筒、矩形フレーク、チップ、お
よび厚膜に形成することができる。サーミスタは、ポリマーPTCサーミスタ、;ビード型サ
ーミスタ(裸の、ガラス/エポキシで被覆された、またはカプセル化された)、リード線
用表面接点を有するチップサーミスタ、シリコン、ガラス、アルミナ、又は別の種類の基
板上に半導体材料を堆積して製造されたサーミスタ、印刷されたサーミスタ(セラミック
基板上にサーミスタインクで印刷されたサーミスタ)、正の温度係数サーミスタ(セラミ
ックPTC物質を有するサーミスタ)を含む。他の様々なサーミスタは、理解されるように
、検出エレメントおよび/または接点および/またはリード線として、ELR材を使用しても
よい。
The thermistor includes a sensing element formed from a high temperature dependent material such as metal oxide, silicon or germanium, and may include additional components such as contacts and leads. The detection elements can be formed into droplets, rods, cylinders, rectangular flakes, chips, and thick films. Thermistors can be polymer PTC thermistors; bead-type thermistors (bare, glass / epoxy coated or encapsulated), chip thermistors with lead surface contacts, silicon, glass, alumina, or another type A thermistor manufactured by depositing a semiconductor material on the substrate, a printed thermistor (a thermistor printed with a thermistor ink on a ceramic substrate), a positive temperature coefficient thermistor (a thermistor having a ceramic PTC material). Various other thermistors may use ELR materials as sensing elements and / or contacts and / or leads, as will be appreciated.

X.B. 他の温度検出器
ELR材料から少なくとも部分的に形成されたコンポーネントを含む温度センサの非網羅
的な例としては、(1)裸、絶縁ワイヤまたは膜、終端、保護管、および/またはサーモウ
ェルを含む検出エレメントアセンブリまたは接合部を含む熱電対やサーモパイルであって
、箔の接合部に結合した薄膜熱電対を含みかつフリーフィラメントやマトリックス・スタ
イルなどの適切な方法で配置された熱電対やサーモパイルと、(2)リン化合物を使用す
るフルオロピックセンサのような光学温度センサ、(3)赤外線光センサ、(4)干渉セン
サ、(5)サーモクロミック溶液センサ、(6)音響温度センサ(SAWおよびプレート波の
度センサを含む)、(7)バイメタルセンサ、(8)クーロンブロッケード温度センサ、(
9)シリコンバンドギャップ温度センサ、(10)熱量計で使用される温度センサ、(11)
圧電温度センサ、(12)排気温度計、(13)ガルドンゲージ(14)熱流束センサ(15)マ
イクロ波放射計、および(16)正味放射計を含む。
XB Other temperature detector
Non-exhaustive examples of temperature sensors that include components formed at least partially from ELR material include: (1) a sensing element assembly that includes bare, insulated wire or membrane, termination, protective tubing, and / or thermowell A thermocouple or thermopile including a junction, including a thin film thermocouple bonded to the foil junction and disposed in a suitable manner such as free filament or matrix style; and (2) phosphorus Optical temperature sensor such as fluoropic sensor using compound, (3) infrared light sensor, (4) interference sensor, (5) thermochromic solution sensor, (6) acoustic temperature sensor (SAW and plate wave degree sensor Including), (7) Bimetal sensor, (8) Coulomb blockade temperature sensor, (
9) Silicon band gap temperature sensor, (10) Temperature sensor used in calorimeter, (11)
Includes piezoelectric temperature sensor, (12) exhaust thermometer, (13) Galdon gauge (14) heat flux sensor (15) microwave radiometer, and (16) net radiometer.

XI.化学センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含み、1つまたはそれ以上の目標化合物の
存在、量、濃度又は別の特徴を示す出力信号を提供するように構成される。このようなセ
ンサは、酸素モニタリング、排気システム、グルコース監視、二酸化炭素の監視、分析機
器、工業プロセスの監視、品質管理、作業者の環境モニタリング、爆薬又はVOCの検出、
電子鼻、酸素及び微量ガスの医学的モニタリング、サライザー、兵器の検出、環境汚染物
質の検出、又は炭化水素燃料漏れの検出において使用することができる。
XI. Chemical Sensors In some examples, sensor 3700 includes ELR material and is configured to provide an output signal indicative of the presence, amount, concentration, or other characteristic of one or more target compounds. Such sensors include oxygen monitoring, exhaust system, glucose monitoring, carbon dioxide monitoring, analytical equipment, industrial process monitoring, quality control, worker environmental monitoring, explosive or VOC detection,
It can be used in electronic nose, oxygen and trace gas medical monitoring, saliser, weapon detection, environmental pollutant detection, or hydrocarbon fuel leak detection.

XI.A. 電気センサ、電気化学センサ
金属酸化物半導体センサ、電気化学センサ、電位差センサ、導電率センサ、電流測定セ
ンサ、エラストマーケミレジスタ、化学的コンデンサ、化学的FETSのような種々の化学セ
ンサは、材料上の検体の電気的影響を決定する、および/または被検体の電気特性を測定
する。化学センサのいくつかは、本明細書にさらに記載されている。様々な電気的および
電気化学的センサは、ELR材料から形成された構成エレメントを利用することができる。
XI.A. Electrical Sensors, Electrochemical Sensors Various chemical sensors such as metal oxide semiconductor sensors, electrochemical sensors, potentiometric sensors, conductivity sensors, amperometric sensors, elastomer chemi-resistors, chemical capacitors, chemical FETS Determine the electrical effect of the analyte on the material, and / or measure the electrical properties of the analyte. Some of the chemical sensors are further described herein. Various electrical and electrochemical sensors can utilize components formed from ELR materials.

XI.B. 金属酸化膜半導体化学センサ
様々な金属酸化物半導体化学センサは、1つまたはそれ以上の標的化学種(例えば、酸
化性ガス)の存在、種類、濃度、または別の特徴を、標的種の濃度の変化から半導体検出
層の抵抗の変化を検出するなどにより検出することができる。通常は、金属酸化物半導体
化学センサは、層抵抗を決定するために半導体センシング層、電気接点、リード線、およ
び/または他の電気的接続と、温度制御のための加熱エレメント(例えば、サーミスタ)
を含む。いくつかの例では、センサは、オンチップ制御システムとデータ収集コンポーネ
ントを含むモノリシック集積化センサアレイ中に形成してもよい。図84-Lは、SnO2金属酸
化物半導体化学センサ8400の回路の一例を示す図である。図84-Lに示す回路は、一般的な
自己説明図であり、コンポーネントの価値は、用途に依存するので、ここでの説明を省略
する。図84-Lは、半導体センシング層(8405)が、サーミスタ8410または他の加熱エレメ
ントと組み合わせてホイートストンブリッジ回路または他のブリッジ構成などに組み込む
ことができることを示している。使用することができる半導体層の非網羅的な例は、SnO2
、スズ酸化物薄膜又は厚膜(シリコン・デバイス上に形成された純粋膜、Pt又はPdをドー
プした膜を含む)、チタニア、ロジウムドープTiO2、およびZnOである。検出することが
できる標的種の非網羅的な例は、酸素、一酸化炭素、水素、メタン、および他の炭化水素
が挙げられる。金属酸化物半導体化学センサでは、検出層、電気接点、リード線、ヒータ
、および/または他のコンポーネント(抵抗器、増幅器、または他のインターフェイスコ
ンポーネント等)を含むコンポーネントの一部または全部は、ELR材料から全体が又はそ
の一部が形成されてもよい。
XI.B. Metal Oxide Semiconductor Chemical Sensors Various metal oxide semiconductor chemical sensors target the presence, type, concentration, or another characteristic of one or more target chemical species (eg, oxidizing gases). It can be detected by detecting a change in resistance of the semiconductor detection layer from a change in the concentration of the seed. Typically, metal oxide semiconductor chemical sensors are semiconductor sensing layers, electrical contacts, leads, and / or other electrical connections to determine layer resistance, and heating elements for temperature control (eg, thermistors)
including. In some examples, the sensors may be formed in a monolithic integrated sensor array that includes an on-chip control system and a data acquisition component. FIG. 84-L is a diagram showing an example of a circuit of the SnO 2 metal oxide semiconductor chemical sensor 8400. The circuit shown in FIG. 84-L is a general self-explanatory diagram, and since the value of the component depends on the application, description thereof is omitted here. FIG. 84-L shows that the semiconductor sensing layer (8405) can be incorporated into a Wheatstone bridge circuit or other bridge configuration, etc. in combination with the thermistor 8410 or other heating element. Non-exhaustive examples of semiconductor layers that can be used are SnO 2
Tin oxide thin films or thick films (including pure films formed on silicon devices, Pt or Pd doped films), titania, rhodium doped TiO2, and ZnO. Non-exhaustive examples of target species that can be detected include oxygen, carbon monoxide, hydrogen, methane, and other hydrocarbons. In metal oxide semiconductor chemical sensors, some or all of the components, including detection layers, electrical contacts, leads, heaters, and / or other components (such as resistors, amplifiers, or other interface components) are ELR materials May be formed entirely or partially.

XI.C. 電気化学センサ
図85-Lは、電気化学センサ8500の一例を示す概略図であり、電気化学センサは、電位差
センサ(酸化還元反応により電圧を測定するもの等)、電流測定センサ(電流測定など)
、および/または、導電性センサ(導電率、抵抗および/または容量インピーダンスを測定
するもの等)、または電気化学セルの別のタイプを含む。図示のように、電気化学センサ
は、2つ以上の電極を含む。電極は、指示電極、電極と電解質によって生成される電気化
学的電位を補正するための参照電極8510、化学反応が起こる作用電極8515、及び補助電極
8520を含んでもよい。電極は部分的または完全に電解液8525中に浸漬される。電解液8525
はその中に溶解した分析物を有し、ワイヤを介して電気制御コンポーネントおよび/また
は測定コンポーネント(ポテンショスタット、バイポテンショスタット、ポリポテンショ
スタット、アンペロスタット、エレクトロメータ、またはガルバノスタット等)に接続さ
れている。いくつかの例では、1つまたはそれ以上の電極および/またはワイヤは、白金、
パラジウム、炭素被覆材料および/またはELR材料から形成することができ、薄膜又は厚膜
で形成に形成されてもよく、および/または、反応速度/寿命を改善するために処理されて
もよい。いくつかの例では、センサは、他のコンポーネント、例えば、イオン選択性膜ま
たは酸素透過膜(テフロン(登録商標)等)などの膜を含んでもよい。このようなセンサ
の例は、pHメータ、クラーク酸素センサ(グルコース監視などに使用される)が挙げられ
る。
XI.C. Electrochemical sensor Fig. 85-L is a schematic diagram showing an example of the electrochemical sensor 8500. The electrochemical sensor is a potentiometric sensor (such as one that measures voltage by oxidation-reduction reaction), current measurement sensor ( Current measurement etc.)
And / or conductive sensors (such as those that measure conductivity, resistance and / or capacitive impedance), or another type of electrochemical cell. As shown, the electrochemical sensor includes two or more electrodes. The electrodes are an indicator electrode, a reference electrode 8510 for correcting the electrochemical potential generated by the electrode and electrolyte, a working electrode 8515 where a chemical reaction occurs, and an auxiliary electrode
8520 may be included. The electrode is partially or completely immersed in the electrolyte 8525. Electrolyte 8525
Has analyte dissolved in it and connects to electrical control and / or measurement components (such as potentiostat, bipotentiostat, polypotentiostat, amperostat, electrometer, or galvanostat) via wires Has been. In some examples, the one or more electrodes and / or wires are platinum,
It can be formed from palladium, carbon coating materials and / or ELR materials, can be formed into a thin or thick film, and / or can be treated to improve reaction rate / lifetime. In some examples, the sensor may include other components, for example, a membrane such as an ion selective membrane or an oxygen permeable membrane (such as Teflon®). Examples of such sensors include pH meters, Clark oxygen sensors (used for glucose monitoring, etc.).

XI.D. 他の化学検出器
ELR材料から少なくとも一部が形成されているコンポーネントを含む化学センサの様々
な例は、以下のものを含む。すなわち、化学センサは、(1)特定の化学標的を吸着して
膨潤し、化学的標的の存在下で変化した(増加した)抵抗を示すエラストマーケミレジス
タまたは導電性ポリマー複合材料(いくつかの実施例では、薄膜で形成されてもよい)、
(2)誘電体(水感受性ポリマーなど)によって分離された静電容量エレメントを有する
化学的容量センサ(2つの櫛形または平行の電極、2つの平行プレートなど)であって、容
量エレメントが化学的標的の存在で変更された静電容量を示すように特定の化学的標的を
吸収する化学的容量センサ(化学的容量センサは、薄膜またはMEMS構成で形成されていて
もよい)、(3)そのゲートが1つまたはそれ以上の化学的に選択性材料の層(ガス選択性
膜、イオン選択性膜、酵素膜など)で置換および/または被覆された電界効果トランジス
タ(FET)を含む化学的FETs(ISFET、MEMFETs、SURFETs、ENFETSを含む)であって、標的
ガス、標的イオン、又は標的酵素のような選択された標的種の存在下で異なる応答(異な
るコンダクタンス等)をする化学的FETs、(4)分子をイオン化するために高エネルギーU
V光を使用することができる光イオン化検出器とイオン化によって生成される小さな電流
を測定する電位計、(5)化学的選択的コーティングなどの構造体表面上に標的分子が吸
着した結果、構造体の質量変化や表面応力変化に起因する構造体の機械的特性の変化を検
出することができる弾性波デバイス(水晶振動子または他の微量天秤センサ、SAWセンサ
、音響板モードセンサ、撓み板波センサ)、他の質量センサ又は重量センサ、マイクロカ
ンチレバー、(6)異なるイオン移動度を有するイオンを分離する電気的偏向場を使用す
るイオン移動度分光計、(7)コーティングと化学反応により生成した熱、または吸収し
た熱を検出するためにマトリックス中に固定化された酵素のような化学的に敏感な材料で
被覆された温度センサ(サーミスタ等)を使用する熱化学センサ、(8)可燃性ガスを検
出することができるペリスター及び他の触媒センサ、(9)非分散赤外線システムを含む
赤外線および紫外線分光システムを含む分光システム、(10)光源、光検出器、検体を含
む光ファイバ変換器であって、試薬、位相膜またはインジケータを含み、検体の存在下で
、反射、吸収、表面プラズモン共鳴、発光(蛍光およびリン光)、化学発光、またはエバ
ネッセント波技術で検出できる光学特性の変化を受ける光ファイバ変換器、(11)生物、
膜、組織、細胞、細胞小器官、核酸、酵素、受容体、タンパク質、および/または抗体を
検出するバイオセンサ、(12)酵素層を含むセンサ(熱、電気化学的、または光学的等)
、(13)圧電体、(14)使い捨ての化学センサとバイオセンサ、(15)電子鼻と電子舌(
電子の匂いセンサの味センサ)、(16)サライザー、(17)二酸化炭素センサ、(18)一
酸化炭素検知器、(19)触媒ビードセンサ、(20)電解質-絶縁体-半導体センサ、(21)
水素センサ、(22)硫化水素センサ、(23)赤外線ポイントセンサ、(24)マイクロ波化
学センサ、(25)、窒素酸化物センサ、(26)オルファクトメータ、(27)ペリスター、
(28)酸化亜鉛ナノロッドセンサ、(29)、核四重極共鳴(NQR)センサ、(30)イオン
チャネルスイッチセンサ、(31)圧電センサ、(32)温度測定センサ、(33)磁気センサ
、を含む。
XI.D. Other chemical detectors
Various examples of chemical sensors that include components that are at least partially formed from ELR material include: That is, chemical sensors (1) elastomer chemi-resistors or conductive polymer composites that adsorb and swell specific chemical targets and exhibit altered (increased) resistance in the presence of chemical targets (some implementations) In the example, it may be formed of a thin film),
(2) A chemical capacitive sensor (two comb or parallel electrodes, two parallel plates, etc.) with capacitive elements separated by a dielectric (such as a water sensitive polymer), where the capacitive element is a chemical target A chemical capacitive sensor that absorbs a specific chemical target to indicate a modified capacitance in the presence of (a chemical capacitive sensor may be formed in a thin film or MEMS configuration), (3) its gate Chemical FETs (including field effect transistors (FETs) that are replaced and / or coated with one or more layers of chemically selective materials (gas selective membranes, ion selective membranes, enzyme membranes, etc.) Chemical FETs (including ISFET, MEMFETs, SURFETs, ENFETS) that have different responses (different conductances, etc.) in the presence of selected target species such as target gases, target ions, or target enzymes (4 ) High energy U to ionize the child
A photoionization detector that can use V light and an electrometer that measures the small current generated by ionization, (5) the structure as a result of target molecule adsorption on the structure surface, such as a chemical selective coating Elastic wave devices (quartz crystal or other microbalance sensors, SAW sensors, acoustic plate mode sensors, flexural plate wave sensors) that can detect changes in mechanical properties of structures due to mass changes and surface stress changes ), Other mass or weight sensors, microcantilevers, (6) ion mobility spectrometers using electrical deflection fields that separate ions with different ion mobility, (7) heat generated by chemical reactions with coatings Or a temperature sensor (thermistor, etc.) coated with a chemically sensitive material such as an enzyme immobilized in a matrix to detect absorbed heat ) Thermochemical sensor using (8) Peristor and other catalytic sensors capable of detecting flammable gases, (9) Spectroscopic system including infrared and ultraviolet spectroscopy system including non-dispersive infrared system, (10) Light source An optical fiber converter containing a photodetector, an analyte, including a reagent, a phase film or an indicator, and in the presence of the analyte, reflection, absorption, surface plasmon resonance, luminescence (fluorescence and phosphorescence), chemiluminescence, Or fiber optic transducers that undergo changes in optical properties that can be detected with evanescent wave technology, (11) organisms,
Biosensors that detect membranes, tissues, cells, organelles, nucleic acids, enzymes, receptors, proteins, and / or antibodies, (12) sensors that include an enzyme layer (such as heat, electrochemical, or optical)
, (13) piezoelectric bodies, (14) disposable chemical sensors and biosensors, (15) electronic nose and electronic tongue (
Taste sensor of electronic odor sensor), (16) Saliser, (17) Carbon dioxide sensor, (18) Carbon monoxide detector, (19) Catalytic bead sensor, (20) Electrolyte-insulator-semiconductor sensor, (21)
Hydrogen sensor, (22) hydrogen sulfide sensor, (23) infrared point sensor, (24) microwave chemical sensor, (25), nitrogen oxide sensor, (26) olfactometer, (27) perister,
(28) Zinc oxide nanorod sensor, (29) Nuclear quadrupole resonance (NQR) sensor, (30) Ion channel switch sensor, (31) Piezoelectric sensor, (32) Temperature measurement sensor, (33) Magnetic sensor, Including.

XII. 光センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含み、測定された光信号を示す出力信号
を提供するように構成される光センサであってもよい。このようなセンサは、多数の用途
に使用することができる。例えば、モバイル機器、カメラ、ビデオカメラ、タブレットコ
ンピュータ、携帯電話、医療診断、医用画像、核および粒子物理学、天文学、コンピュー
タ断層撮影、画像スキャナなどの携帯型コンピュータがあげられるが、これらに限定され
るものではない。
XII. Optical Sensor In some examples, the sensor 3700 may be an optical sensor that includes ELR material and is configured to provide an output signal indicative of the measured optical signal. Such sensors can be used for a number of applications. Examples include, but are not limited to, portable computers such as mobile devices, cameras, video cameras, tablet computers, mobile phones, medical diagnostics, medical imaging, nuclear and particle physics, astronomy, computed tomography, and image scanners. It is not something.

XII.A. 光電陰極、光電管、光電子増倍管
種々の光センサは、ELR材料を含み、光電陰極を用いて、即ち、感光性化合物で被覆さ
れている負に帯電した電極を用いて、光を検出又は測定することができる。これらの光セ
ンサは、チャンネル光電子増倍管を含む光電管や光電子増倍管を含む。そのような例では
、電極、ダイノード、又は他のコンポーネントの全部または一部はELR材料から形成する
ことができる。
XII.A. Photocathodes, phototubes, photomultiplier tubes Various photosensors contain ELR materials and use photocathodes, ie, negatively charged electrodes coated with photosensitive compounds. Can be detected or measured. These photosensors include a photoelectric tube and a photomultiplier tube including a channel photomultiplier tube. In such examples, all or part of the electrodes, dynodes, or other components can be formed from ELR material.

XII.B. 量子光センサ
様々な量子光センサは、ELR材料を含み、光効果を介して直接入ってくる光信号を電気
信号に変換することにより光を検出または測定することができる。量子光センサは、(1
)アバランシェフォトダイオードを含み、PNまたはPIN構造を有するフォトダイオードで
あって、一体的に電流-電圧変換器を形成するフォトダイオード、(2)電流利得によって
フォトダイオード電流を増幅することができるフォトトランジスタ、(3)CdSm, CdSe, S
i, Ge, PbS, InSbなどから形成することができ、かつ光効果により入射光に対して変化す
る抵抗値を有するフォトレジスタ、(4)冷却量子光センサ、例えば、ドライアイス、液体
ヘリウム、液体窒素、または熱電クーラとデュアによって冷却された量子光センサ、(5
)電荷結合エレメント(CCD)センサ(フレームトランスファーCCDセンサ、電子増倍CCD
センサ、および強化CCDセンサを含む)、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)イメージセン
サ、又は各画素が光検出器とアクティブ増幅器を含むアクティブ動画素イメージセンサな
どのイメージング用フォトダイオードの1次元または2次元配列(および/または、フォト
トランジスタまたはフォトレジスタなどの他の量子光センサのアレイ)、これらのフォト
センサのいずれかまたはすべては、配線、グランド・プレーン、ゲートなどの導電エレメ
ント中にELRの材料を含んでもよい。
XII.B. Quantum Photosensors Various quantum photosensors contain ELR materials and can detect or measure light by converting an incoming optical signal directly into an electrical signal via a light effect. Quantum light sensor (1
) A photodiode including an avalanche photodiode and having a PN or PIN structure and integrally forming a current-voltage converter; (2) A phototransistor capable of amplifying the photodiode current by current gain (3) CdSm, CdSe, S
Photoresistors that can be formed from i, Ge, PbS, InSb, etc. and have a resistance value that changes with respect to incident light due to the light effect, (4) Cooled quantum photosensors, such as dry ice, liquid helium, liquid Quantum photosensor, cooled by nitrogen or thermoelectric cooler and dewar (5
) Charge-coupled element (CCD) sensor (frame transfer CCD sensor, electron multiplying CCD
One or two imaging photodiodes, including sensors and enhanced CCD sensors), complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensors, or active moving pixel image sensors where each pixel includes a photodetector and an active amplifier Dimensional array (and / or an array of other quantum photosensors such as phototransistors or photoresistors), any or all of these photosensors are made of ELR material in conductive elements such as wires, ground planes, gates, etc. May be included.

XII.C. 熱光センサ
様々な熱光センサは、ELR材料を含み、熱放射を検出または測定する。熱光センサは、
(1)微細加工ゴレイセルを含むゴレイセルまたは熱空気圧検出器、(2)ビスマス、アン
チモン、シリコンおよびMEMSサーモパイル(熱イメージングのためにアレイ状に配置され
た複数のサーモパイルセンサを含む)を含む熱電対やサーモパイル赤外線センサ(本明細
書の他の箇所に記載)、(3)焦電セラミックス板またはエレメントと二つ以上の電極を
含む焦電センサ、(4)活性遠赤外線センサ(5)ホットエレクトロン光検出器、(6)ガ
ス火炎検出器を含む。これらのフォトセンサのいずれかまたはすべては、リード線、電極
などの温度検出エレメント、及び/又は、導電性エレメント中に、ELR材料を含むことがで
きる。
XII.C. Thermal Light Sensors Various thermal light sensors contain ELR materials and detect or measure thermal radiation. Thermal light sensor
(1) Thermocouples including Golay cells or thermopneumatic detectors including microfabricated Golay cells, (2) Thermocouples including bismuth, antimony, silicon and MEMS thermopiles (including multiple thermopile sensors arranged in an array for thermal imaging) Thermopile infrared sensor (described elsewhere in this specification), (3) Pyroelectric sensor including pyroelectric ceramic plate or element and two or more electrodes, (4) Active far infrared sensor (5) Hot electron light detection (6) Including gas flame detector. Any or all of these photosensors can include ELR material in temperature sensing elements such as leads, electrodes, and / or conductive elements.

XII.D. ボロメータ
図86A-Lはボロメータ8600Aの一例を示す概略図である。図示のように、ボロメータは、
温度における得られた増加を検出するために、赤外線又は他の電磁放射を吸収して熱に変
換するように構成された吸収エレメント8605A(ELR材料から形成された薄箔、金属膜、薄
膜、箔、ワイヤ)、および本明細書に記載の温度センサ8625Aを使用することができる。
図86B-Lは、ボロメータの一例を示すものである。ボロメータは、吸収エレメント8605Bと
して、及び、熱抵抗温度検出を提供するために感温抵抗体(本明細書に記載の測温抵抗体
など)を使用し、その変化した抵抗は、基準抵抗8610を使用して、または他の抵抗を検出
する方法(光ファイバ技法など)を用いて測定することができる。吸収エレメントは、白
金、シリコン、ゲルマニウム、TaNO、ELR膜、ワイヤ、または箔を含む、薄箔、金属膜、
またはELR材料から形成することができる。いくつかの実施例では、ボロメータのアレイ
は、IR画像の用途のために使用することができる。さらに他の例では、薄膜または箔ボロ
メータは、マイクロマシンの空洞上で"浮く"ように、シリコンによって支持することがで
きるシリコンまたはガラス膜上に形成してもよい。
XII.D. Bolometers FIGS. 86A-L are schematic diagrams illustrating an example of a bolometer 8600A. As shown, the bolometer is
Absorbing element 8605A (thin foil, metal film, thin film, foil formed from ELR material) configured to absorb infrared or other electromagnetic radiation and convert it to heat to detect the resulting increase in temperature , Wire), and the temperature sensor 8625A described herein can be used.
86B-L show an example of a bolometer. The bolometer uses a temperature sensitive resistor (such as the resistance temperature detector described herein) as an absorbing element 8605B and to provide thermal resistance temperature detection, and its altered resistance is a reference resistance 8610. Can be used or measured using other methods of detecting resistance (such as fiber optic techniques). Absorbing elements include platinum, silicon, germanium, TaNO, ELR film, wire, or foil, thin foil, metal film,
Alternatively, it can be formed from an ELR material. In some embodiments, an array of bolometers can be used for IR imaging applications. In yet another example, the thin film or foil bolometer may be formed on a silicon or glass film that can be supported by silicon so as to “float” over the micromachine cavity.

XII.E. 他の光センサ
ELR材料から少なくとも一部が形成されているコンポーネントを含むことができる光セ
ンサの様々な例は、(1)比色計、(2)接触イメージセンサ、(3)光センサとしてのLED
、(4)ニコルス放射計、(6)光ファイバセンサ、(7)光イオン化検出器、(8)光スイ
ッチ、(9)シャック−ハルトマンセンサ、および(10)波面センサを含む。
XII.E. Other optical sensors
Various examples of photosensors that can include components that are at least partially formed from ELR materials are (1) colorimeters, (2) contact image sensors, (3) LEDs as photosensors
, (4) Nichols radiometer, (6) fiber optic sensor, (7) photoionization detector, (8) optical switch, (9) Shack-Hartmann sensor, and (10) wavefront sensor.

XIII. 埃センサ、煙センサ、他の粒子センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含むセンサでありく、例えば、煙、塵、
または他の不純物粒子などの浮遊粒子を示す出力信号を提供するように構成される。いく
つかの例では、センサは、LEDなどの発光体によって生成される光の散乱を測定するため
のフォトセンサ(フォトダイオード又はフォトトランジスタ等)とインターフェース回路
を用いる光学的な光、煙、埃検知器であってもよい。そのような例では、光センサ、光エ
ミッタ及び/又は他の構成エレメントは、ELR材料を含むことができる。
XIII. Dust Sensor, Smoke Sensor, Other Particle Sensor In some examples, sensor 3700 can be a sensor that includes ELR material, such as smoke, dust,
Or configured to provide an output signal indicative of suspended particles, such as other impurity particles. In some examples, the sensor detects optical light, smoke, dust using a photosensor (such as a photodiode or phototransistor) and an interface circuit to measure the scattering of light produced by a light emitter such as an LED. It may be a vessel. In such examples, the light sensor, light emitter, and / or other component elements can include ELR material.

XIII.A. イオンセンサ、埃センサ、不純物センサ、煙センサ
様々なイオンセンサは、電離粒子による空気のイオン化の減少を監視することによって
煙粒子を検出する。このようなイオン化センサは、(1)2つの対向する電極(平行平板電
極または同軸円筒電極など)で形成され、それらの間に印加される電場を有するたイオン
化チャンバと、(2)アルファ粒子または他の電離放射線を生成するチャンバ内または近
くで少量の放射性元素(アメリシウム241など)と、を含む。センサは、2つの電極間を横
切る電流の低減として現れる空気イオン化の減少を検出することにより、粒子の煙または
他のタイプを検出することができる。電極および/またはイオン化センサの他のコンポー
ネントの全部または一部をELR材料から形成することができる。
XIII.A. Ion Sensors, Dust Sensors, Impurity Sensors, Smoke Sensors Various ion sensors detect smoke particles by monitoring the reduction of ionization of air by ionized particles. Such ionization sensors include (1) an ionization chamber formed of two opposing electrodes (such as parallel plate electrodes or coaxial cylindrical electrodes) and having an electric field applied between them, and (2) alpha particles or A small amount of radioactive elements (such as americium 241) in or near the chamber that produces other ionizing radiation. The sensor can detect particulate smoke or other types by detecting a reduction in air ionization that appears as a reduction in current across the two electrodes. All or some of the electrodes and / or other components of the ionization sensor can be formed from ELR material.

XIV. 電気的センサ、電磁センサ
いくつかの例では、センサ3700は、ELR材料を含み、電気的信号、磁気的信号、または
電磁信号の特性を示す出力信号、及び/または、回路、材料、媒体、または対象物の電磁
特性を提供するように構成されたセンサであるかもしれない。このようなセンサの非網羅
的な例は、(1)電流計または電流センサ(ガルバノメータ、ダルソンバルのガルバノメ
ータ、移動鉄電流計、電気力学の動き電流計、熱線電流計、デジタル電流計、積算電流計
、ミリ電流計、ミクロ電流計、ピコアンメータなど)、(2)電圧センサまたは電圧計(
アナログ電圧計、増幅された電圧計、デジタル電圧計、真空管電圧計、AC電圧計、電界効
果トランジスタ電圧計)、(3)オシロスコープ、(4)電気リアクタンスとサセプタンス
センサ(例えば、オーム計)、(5)磁束センサ、(6)磁場センサまたは磁力計(フラッ
クスゲート、超電導量子干渉エレメント(SQUID)、原子スピン交換緩和フリー回転コイ
ル、ホール効果(本明細書に記載)、プロトン歳差運動)、ジョセフソン結合を使用した
磁力計、傾斜計、および光学励起にセシウム蒸気磁力計、(7)電界センサ、(8)電力セ
ンサ、(9)Sマトリックスメータ(ネットワーク・アナライザ等)、(10)電力スペクト
ル・センサ(スペクトラムアナライザ等)、(11)電気抵抗および電気伝導度センサ(オ
ーム計など)、(12)・マルチメータ、(13)金属探知機、(14)葉検電器、(15)磁気
異常検出器、(16)相又は位相シフトセンサ、(17)オーム計、(18)無線方向ファインダ
、(19)電力量計、(20)、インダクタンスセンサ、(21)静電容量センサ、(22)電気
インピーダンス・センサ、(23)品質係数センサ、(24)電気スペクトル密度センサ、(
25)電気位相雑音センサ、(26)電気振幅ノイズセンサ、(27)トランスコンダクタンス
センサ、(28)トランスインピーダンスセンサ、(29)電力利得センサ、(30)電圧利得
センサ、(31)電流増幅率センサ、(32)周波数センサ、(33)電荷センサ(振動片、弁
、またはソリッド・ステート・エレクトロメータなどのエレクトロメータ)、(34)デュ
ーティサイクルメータ、(35)デシベル計、(36)ダイオードとトランジスタ特性センサ
(例えば、降下、電流利得、または他のダイオード/トランジスタのパラメータの測定の
ために)を含むことができる。
XIV. Electrical Sensor, Electromagnetic Sensor In some examples, sensor 3700 includes an ELR material and is an output signal and / or circuit, material, medium that is characteristic of an electrical signal, a magnetic signal, or an electromagnetic signal Or a sensor configured to provide electromagnetic properties of the object. Non-exhaustive examples of such sensors include: (1) ammeters or current sensors (galvanometers, Darson Val galvanometers, mobile iron ammeters, electrodynamic motion ammeters, hot wire ammeters, digital ammeters, integrating ammeters , Milliammeter, microammeter, picoammeter, etc.), (2) voltage sensor or voltmeter (
Analog voltmeter, amplified voltmeter, digital voltmeter, tube voltmeter, AC voltmeter, field effect transistor voltmeter), (3) oscilloscope, (4) electrical reactance and susceptance sensors (eg ohmmeter), ( 5) Magnetic flux sensor, (6) Magnetic field sensor or magnetometer (flux gate, superconducting quantum interference element (SQUID), atomic spin exchange relaxation free rotating coil, Hall effect (described herein), proton precession), Joseph Magnetometer, inclinometer, and cesium vapor magnetometer for optical excitation, (7) electric field sensor, (8) power sensor, (9) S matrix meter (network analyzer, etc.), (10) power spectrum・ Sensors (spectrum analyzer, etc.), (11) Electrical resistance and conductivity sensors (ohmmeter, etc.), (12) Multimeter (13) Metal detector, (14) Leaf detector, (15) Magnetic anomaly detector, (16) Phase or phase shift sensor, (17) Ohm meter, (18) Radio direction finder, (19) Energy meter , (20), inductance sensor, (21) capacitance sensor, (22) electrical impedance sensor, (23) quality factor sensor, (24) electrical spectral density sensor, (
25) Electrical phase noise sensor, (26) Electrical amplitude noise sensor, (27) Transconductance sensor, (28) Transimpedance sensor, (29) Power gain sensor, (30) Voltage gain sensor, (31) Current gain sensor , (32) frequency sensors, (33) charge sensors (vibrators, valves, or electrometers such as solid state electrometers), (34) duty cycle meters, (35) decibel meters, (36) diodes and transistors Characteristic sensors (eg, for measurement of drop, current gain, or other diode / transistor parameters) can be included.

XV. 他のセンサ
ELR材料から少なくとも一部が形成されているコンポーネントを含む他のセンサの非網
羅的例は、以下の通りである。すなわち、他のセンサは、おねしょアラーム、露点警告ア
ラーム、魚カウンタ、フックゲージ蒸発計、全天日射計、放射計、雨量計、雨センサ、ス
ノウゲージ、ストリームゲージ、潮ゲージ、空燃比計、クランクセンサ、カーブフィーラ
、欠陥検出器、エンジン冷却水温センサ、マニホルド絶対圧力(MAP)センサ、パーキン
グセンサ、レーダーガン、速度計、スロットルポジションセンサ、タイヤ空気圧監視セン
サ、トランスミッション液温度センサ、タービン回転数センサ、車速センサ、車輪速度セ
ンサ、対気速度インジケータ、高度計、姿勢インジケータ、深さゲージ、慣性基準ユニッ
ト、磁気コンパス、MHDセンサ、リングレーザジャイロスコープ、コーディネーター、バ
リオメーター、振動構造ジャイロスコープ、ヨーレートセンサを含む。
XV. Other sensors
Non-exhaustive examples of other sensors including components that are at least partially formed from ELR material are as follows. That is, other sensors include rice ball alarm, dew point warning alarm, fish counter, hook gauge evaporator, global solarimeter, radiometer, rain gauge, rain sensor, snow gauge, stream gauge, tide gauge, air fuel ratio meter, crank Sensor, curve feeler, defect detector, engine coolant temperature sensor, manifold absolute pressure (MAP) sensor, parking sensor, radar gun, speedometer, throttle position sensor, tire pressure monitoring sensor, transmission fluid temperature sensor, turbine speed sensor, Vehicle speed sensor, wheel speed sensor, airspeed indicator, altimeter, attitude indicator, depth gauge, inertial reference unit, magnetic compass, MHD sensor, ring laser gyroscope, coordinator, variometer, vibration structure gyroscope, yaw rate sensor No.

ELRコンポーネントまたは適切な実装を持つ追加センサ
上記のように、センサにELR材料を採用することにより、センサは、同じ条件で従来の
最良の導体よりも桁違いに低い抵抗を与え、それによって、非常に高いセンサ性能がもた
らされる。また、このようなセンサは、より小さく、よりコンパクトな形態で製造するこ
とができる。
Additional sensors with ELR components or appropriate mounting As mentioned above, by employing ELR material for the sensor, the sensor gives orders of magnitude lower resistance than the best conventional conductors under the same conditions, thereby greatly Results in high sensor performance. Also, such a sensor can be manufactured in a smaller and more compact form.

実際は、多くのセンサは、半導体チップの製造工程と共通する、本明細書に記載の薄膜
製造技術を用いて製造することができる。ELR材料を用いたセンサの多くは、単層デバイ
スとして製造することができる。従って、このようなセンサを製造する処理ステップは、
フォトリソグラフィ、イオンミリング、接触メタライゼーション、およびダイシング(又
は均等物)のみを含むように簡略化する。実際、ELR材料に要求されるパスの幅またはELR
材料で作製されるパスの幅は、現在の最先端の半導体製造技術で使用されるほとんどの幅
よりも大きいので、従来の製造技術で十分である。しかし、チップは、最小スケールの製
造技術を用いて作製してもよい、この技術は、付加センサまたは他の回路のために、チッ
プ上に大きな余地を残すことができる。レイアウトや距離の問題による制限がより少ない
ので、回路設計者は、より緻密で迅速なチップ設計をすることができる。
In fact, many sensors can be manufactured using the thin film manufacturing techniques described herein that are common to semiconductor chip manufacturing processes. Many sensors using ELR materials can be manufactured as single layer devices. Therefore, the processing steps for manufacturing such a sensor are:
Simplify to include only photolithography, ion milling, contact metallization, and dicing (or equivalent). In fact, the path width or ELR required for ELR materials
Conventional manufacturing techniques are sufficient because the width of the path made of the material is larger than most widths used in current state-of-the-art semiconductor manufacturing techniques. However, the chip may be made using minimal scale manufacturing techniques, which can leave a lot of room on the chip for additional sensors or other circuitry. Since there are fewer restrictions due to layout and distance issues, circuit designers can make more precise and rapid chip designs.

本明細書に記載のセンサの一部は、単一チップ(例えば、MEMS、シリコンまたは他の半
導体チップ)上に論理回路、RFコンポーネント、アナログ回路等の他のコンポーネントと
共に一体的にしばしば集積される。オンチップセンサを使用することにより、チップは明
らかに改善された性能から恩恵を受ける可能性がある。チップ内でELR材料を使用するこ
とにより、チップは回路のより大きな密度を享受することができる。例えば、ELR材料を
使用することにより、チップは、より少ない熱損失を享受し、ライン当たりより多くの電
流を移動することができるので、より薄い導電線を用いることができる。電流が各ライン
をより少なく移動するので、隣接するライン上で、センサ上で、および他の回路上でEMF
の影響を低減することができる。線ばかりでなく相互接続もまたELR材料から作製するこ
とができる。さらに、信号のライン損失が大幅に低減されるので、信号は増幅することな
く送信することができる。また、ELR材料の非常に低い抵抗を考慮すると、相互接続され
たセンサまたはセンサコンポーネント間の距離は、ほとんど抵抗損失なしで非常に長く(
数千メートルなど)行うことができる。従って、検出システムもまた、現在可能であるよ
りもはるかに長い距離にわたって分散させることができる。
Some of the sensors described herein are often integrated together with other components such as logic circuits, RF components, analog circuits, etc. on a single chip (eg, MEMS, silicon or other semiconductor chip). . By using an on-chip sensor, the chip may benefit from clearly improved performance. By using ELR material in the chip, the chip can enjoy greater density of circuits. For example, by using ELR material, the chip enjoys less heat loss and can move more current per line, so thinner conductive lines can be used. Since current travels less on each line, EMF on adjacent lines, on sensors, and on other circuits
Can be reduced. Interconnects as well as lines can be made from ELR materials. Furthermore, since the signal line loss is greatly reduced, the signal can be transmitted without amplification. Also, considering the very low resistance of ELR materials, the distance between interconnected sensors or sensor components is very long with little resistance loss (
Thousands of meters). Thus, the detection system can also be distributed over much longer distances than is currently possible.

いくつかの例では、センサは、センサが動作するように設計された温度範囲内で変化す
る動作特性を有するELR材料を含んでもよい。センサ(及びELR材)の応答挙動を決定する
ことができることを考慮すると、理解されるように、このような挙動をセンサの温度範囲
で補償することができる。
In some examples, the sensor may include an ELR material that has operating characteristics that vary within a temperature range designed to operate the sensor. Considering that the response behavior of the sensor (and ELR material) can be determined, as will be appreciated, such behavior can be compensated for in the temperature range of the sensor.

図88-Lを参照するとは、例示のシステム8800は、温度制御回路8815に結合された回路88
10と論理回路8820を含む(図88-Lに様々なブロックが相互接続されているが、より少ない
相互接続も可能である)。回路8810は、本明細書に記載のELR材料から少なくとも一部が
形成されたセンサを1つまたはそれ以上を使用する。論理回路は、温度制御回路を制御し
、温度制御回路は、次に、回路8810を冷却する極低温または液体ガス冷却器などの冷却器
/冷凍機を制御する。従って、システム8800の感度や応答を増加または減少させるために
、論理回路8820は、回路8810の温度を減少させるか、または増加させるために温度制御回
路8815に信号を送信する。結果として、ELR材料を使用する回路8810は、ELR材料に導電性
の増加または減少を引き起こし、それによって、回路の感度や応答を増加または減少させ
る。
Referring to FIG. 88-L, an exemplary system 8800 includes a circuit 88 coupled to a temperature control circuit 8815.
10 and logic circuit 8820 (although various blocks are interconnected in FIG. 88-L, fewer interconnects are possible). The circuit 8810 uses one or more sensors formed at least in part from the ELR materials described herein. The logic circuit controls the temperature control circuit, which in turn cools the circuit 8810, such as a cryogenic or liquid gas cooler
/ Control the refrigerator. Thus, to increase or decrease the sensitivity or response of the system 8800, the logic circuit 8820 sends a signal to the temperature control circuit 8815 to decrease or increase the temperature of the circuit 8810. As a result, circuit 8810 using ELR material causes the ELR material to increase or decrease conductivity, thereby increasing or decreasing the sensitivity and response of the circuit.

個別のセンサが示されているが、センサは、センサバンク、マルチプレクサ、または他
のより複雑なセンサシステム、グリッド又はアレイを形成するために一緒に結合すること
ができる。本明細書に記載のセンサの他のカテゴリと同様に、ELR材料を用いるセンサレ
イの様々な構成は可能であり、この構成は設計されるセンサレイ又はマルチセンサシステ
ムの種類に依存する。本明細書に記載のELR材料は、本明細書に記載のセンサおよび原理
の2つ以上の組み合わせを含む複雑なセンサシステムにおいて、たとえそれらの組み合わ
せが明示的に記述されていなくても、使用することができる。いくつかの例では、複雑な
センサシステムは、2つ又はそれ以上の異なる又は異種のセンサは、単純に類似または同
質ではないセンサを使用することができる。いくつかの例では、センサシステムまたはセ
ンサアレイは、ELR材料ですべて形成されたかなり均質なセンサを含むか、又は、異なる
種類のセンサの不均一な混合物であり、いくつかがELR材料でないものから形成され、異
なるセンサと異なる材料の組合せを含む。いくつかの例では、複雑なセンサシステム又は
センサアレイは、ELR材料を主成分として形成された、2つまたはそれ以上の均質なセンサ
から形成された2つまたはそれ以上のセンサを使用してもよいし、ELR材料を主成分として
形成された、2つまたはそれ以上の不均質のセンサ、および/または、2つまたはそれ以上
の従来の導電体とELR材料の両方から形成された均質/不均質のセンサを使用してもよい。
Although individual sensors are shown, the sensors can be combined together to form a sensor bank, multiplexer, or other more complex sensor system, grid or array. As with the other categories of sensors described herein, various configurations of sensor arrays using ELR materials are possible, depending on the type of sensor array or multi-sensor system being designed. The ELR materials described herein are used in complex sensor systems that include a combination of two or more of the sensors and principles described herein, even if the combination is not explicitly described. be able to. In some examples, a complex sensor system may use a sensor in which two or more different or heterogeneous sensors are simply not similar or homogeneous. In some examples, the sensor system or sensor array includes a fairly homogeneous sensor all formed of ELR material, or is a heterogeneous mixture of different types of sensors, some of which are not ELR materials Formed and includes a combination of different sensors and different materials. In some examples, a complex sensor system or sensor array may use two or more sensors formed from two or more homogeneous sensors formed of ELR material as a major component. Or, two or more inhomogeneous sensors formed on the basis of ELR material and / or homogeneous / inhomogeneous formed from both two or more conventional conductors and ELR material. A homogeneous sensor may be used.

ELR材料から部分的にまたは排他的に形成されたコンポーネントを使用するセンサの具
体例は、本明細書に記載されているが、当業者は種々のセンサ構成が上記リストされたコ
ンポーネントのような、電流を伝導するか信号を受信するかまたは電磁信号を送信または
変更するためのELRコンポーネントを採用してもよいことを理解するであろう。
Specific examples of sensors using components that are partially or exclusively formed from ELR material are described herein, but those skilled in the art will appreciate that various sensor configurations, such as the components listed above, It will be appreciated that ELR components may be employed to conduct current, receive signals, or transmit or modify electromagnetic signals.

いくつかのセンサに対して、適切な幾何学的形状、配線、回路、および構成が、本明細
書に記載されているが、理解されるように、他の多数の形状、配線、回路、および構成も
また可能である。本出願において、ELR材料、センサ、原理の様々な例が提供された当業
者は、ELR材料から全部または一部が形成された1つまたはそれ以上のコンポーネントを有
するセンサを過度の実験をせずに実現することができるであろう。
Although suitable geometric shapes, wiring, circuits, and configurations for some sensors are described herein, as will be appreciated, many other shapes, wirings, circuits, and Configuration is also possible. In this application, those skilled in the art who have provided various examples of ELR materials, sensors, principles, will not undue experimentation with sensors having one or more components formed in whole or in part from ELR materials. Could be realized.

いくつかの実施例では、変更されたELR材を含むセンサは、以下のように説明すること
ができる。
In some embodiments, a sensor that includes a modified ELR material can be described as follows.

センサであって、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料を少なくとも部分的に組み込
んで形成されるコンポーネントを含む、少なくとも一つのトランスデューサを含み、前記
トランスデューサは、条件を検出して出力を生成し、前記ELR材料は、ELR材料からなると
第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層とを有するELR
膜で形成されていることを特徴とするセンサ。
A sensor comprising at least one transducer comprising a component formed by at least partially incorporating a modified very low resistance (ELR) material, said transducer detecting a condition and producing an output The ELR material comprises an ELR material having a first layer and an ELR having a second layer made of a changing material bonded to the ELR material of the first layer.
A sensor characterized by being formed of a film.

物質の位置または変位を検出するための装置であって、物質の位置または変位を機械的
、電気的に検出するように構成されたトランスデューサシステムを有し、前記トランスデ
ューサシステムは、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成された導電性コンポ
ーネント、又は、前記変更されたELR材料を少なくとも部分的に組み込んだ前記導電性コ
ンポーネントを有し、前記トランスデューサシステムは、前記物質の位置または変位に応
答して、第2の出力信号を生成し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなると第1層
と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2部分を有する変更され
たELR部分から形成されていることを特徴とする装置。
An apparatus for detecting a position or displacement of a substance, comprising a transducer system configured to mechanically and electrically detect the position or displacement of a substance, said transducer system being A conductive component formed from a low resistance (ELR) material, or the conductive component at least partially incorporating the modified ELR material, wherein the transducer system is responsive to the position or displacement of the substance A second output signal, wherein the modified ELR material has a first layer when composed of ELR material and a second portion composed of the modifying material coupled to the ELR material of the first layer. A device characterized in that it is formed from a modified ELR part.

流体のレベルを検出するための装置であって、流体のレベルを検出するように、機械的
、電気的に結合されたトランスデューサシステムを有し、前記トランスデューサシステム
は、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成されたコンポーネント、又は、前記
変更されたELR材料を少なくとも部分的に組み込んだ前記コンポーネントを有し、前記ト
ランスデューサシステムは前記流体のレベルに応答して可変インピーダンスを生成し、前
記ELR材料は、ELR材料からなると第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する
材料からなる第2層とを有する変更されたELR膜で形成されていることを特徴とする装置。
An apparatus for detecting a fluid level, comprising a transducer system mechanically and electrically coupled to detect a fluid level, said transducer system having a modified very low resistance ( A component formed from an ELR) material or the component at least partially incorporating the modified ELR material, wherein the transducer system generates a variable impedance in response to the fluid level, and the ELR The apparatus is characterized in that the material is formed of a modified ELR film having a first layer made of ELR material and a second layer made of modified material bonded to the ELR material of the first layer .

物体、流体または物質の位置を検出するための装置であって、前記装置は、可動部材を
介して前記物体、流体または物質の位置を検出するように機械的に結合された電位差セン
サを含み、前記電位差センサは、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成された
コンポーネント、又は、前記変更されたELR材料を少なくとも部分的に組み込んだ前記コ
ンポーネントを有し、前記電位差センサは、前記物体、流体または物質の前記位置に対す
る可動部材の機械的な動きに応答して、可変インピーダンスを生成し、前記変更されたEL
R材料は、ELR材料からなると第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料
からなる第2層とを有する変更されたELR部分から形成されていることを特徴とする装置。
An apparatus for detecting the position of an object, fluid or substance comprising a potentiometric sensor mechanically coupled to detect the position of the object, fluid or substance via a movable member; The potentiometric sensor comprises a component formed from a modified very low resistance (ELR) material or the component that at least partially incorporates the modified ELR material, the potentiometric sensor comprising the object Responsive to the mechanical movement of the movable member relative to the position of the fluid or substance, generating a variable impedance and the modified EL
The R material is formed of a modified ELR portion having a first layer when made of an ELR material and a second layer of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer. apparatus.

物体の位置を検知するセンサであって、前記センサは、前記物体の位置に対応して変位
する、または、前記物体との接触に応答して変位するように構成された少なくとも一つの
変位可能な部材と、前記変位可能な部材の上に形成された、または、前記変位可能な部材
に結合されたトランスデューサと、を含み、前記トランスデューサは、変更された非常に
低い抵抗(ELR)材料から形成された、または、前記変更されたELR材料に少なくとも部分
的に組み込まれた静電容量センサを含み、前記静電容量センサは、前記変位可能な部材に
対する前記物体の変位に応答して可変インピーダンスを生成し、前記変更されたELR材料
は、ELR材料からなると第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料から
なる第2層と、を有する変更されたELR膜で形成されていることを特徴とするセンサ。
A sensor for detecting a position of an object, wherein the sensor is displaced corresponding to the position of the object or at least one displaceable configured to be displaced in response to contact with the object And a transducer formed on or coupled to the displaceable member, wherein the transducer is formed from a modified very low resistance (ELR) material. Or a capacitive sensor at least partially incorporated in the modified ELR material, wherein the capacitive sensor generates a variable impedance in response to displacement of the object relative to the displaceable member. And the modified ELR material comprises a first layer when made of an ELR material and a second layer of a modified material bonded to the ELR material of the first layer. Sensor, characterized in that it is formed.

誘導センサであって、少なくとも1つのコイルと、磁場源と、を有し、前記少なくとも1
つのコイルと前記磁場源とは、インダクタンスがその間で相互に誘導されるように、誘導
的に一緒に結合され、前記少なくとも1つのコイルと前記磁場源のうちの少なくとも1つは
、少なくとも変更された非常に低い抵抗(ELR)ナノワイヤの一部から形成され、前記変
更されたELRナノワイヤは、ELR材料からなると第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合
した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR膜で形成されていることを特
徴とする誘導センサ。
An inductive sensor comprising at least one coil and a magnetic field source, wherein the at least one
One coil and the magnetic field source are inductively coupled together such that inductance is mutually induced therebetween, and at least one of the at least one coil and the magnetic field source is at least modified Formed from a portion of a very low resistance (ELR) nanowire, the modified ELR nanowire comprises a first layer when composed of an ELR material and a second material composed of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer. And a modified ELR film having a layer.

ホール効果センサであって、電流を搬送するように構成された少なくとも1つの導電部
と、磁場源と、を有し、前記磁場源は、前記少なくとも1つの導電部に対して前記電流に
対する横方向電位の変化を示す検出信号を誘導するように配置され、前記少なくとも1つ
の導電部と前記磁場源のうちの少なくとも1つは、少なくとも一部が変更された非常に低
い抵抗(ELR)テープまたはナノワイヤから形成され、前記変更されたELRテープまたまた
はナノワイヤは、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更す
る材料からなる第2層と、を有する変更されたELR膜から形成されていることを特徴とする
ホール効果センサ。
A Hall effect sensor comprising: at least one conductive portion configured to carry current; and a magnetic field source, wherein the magnetic field source is transverse to the current relative to the at least one conductive portion. A very low resistance (ELR) tape or nanowire arranged to induce a detection signal indicative of a change in potential, wherein at least one of the at least one conductive portion and the magnetic field source is at least partially modified The modified ELR tape or nanowire formed from has a first layer made of ELR material and a second layer made of modifying material bonded to the ELR material of the first layer Hall effect sensor characterized by being made of ELR film.

物体の占有又は物体の動きを検出するためのセンサであって、前記センサは、トランス
デューサを有し、前記トランスデューサは、検出領域近くに、かつ少なくとも部分的に変
更された非常に低い抵抗(ELR)材料を組み込んだ導電表面を有し、前記トランスデュー
サは、前記検出領域中の物体から摩擦フィールドを受信し、それに応答して検出信号を生
成するか、または、前記検出領域中にいる前記物体に対する静電容量の変化を検出し、そ
れに応答して検出信号を生成し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなると第1層と
、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更され
たELR膜で形成されていることを特徴とするセンサ。
Sensor for detecting occupancy or movement of an object, said sensor comprising a transducer, said transducer being very low resistance (ELR) modified near the detection area and at least partly Having a conductive surface incorporating a material, wherein the transducer receives a friction field from an object in the detection region and generates a detection signal in response thereto or is static on the object in the detection region. Detecting a change in capacitance and generating a detection signal in response thereto, the modified ELR material comprises an ELR material, a first layer, and a modified material coupled to the ELR material of the first layer. And a second layer comprising a modified ELR film.

角速度センサであって、少なくとも二つのコイルと、前記二つのコイルに対して移動で
きる磁場源と、を有し、前記少なくとも二つのコイルと前記磁場源とは、前記二つのコイ
ルに対する前記磁場源の速度が対応する出力信号を出力するように一緒に誘導結合され、
前記二つコイルと前記磁場源のうちの少なくとも1つは、少なくとも一部が変更された非
常に低い抵抗(ELR)ナノワイヤから形成され、前記変更されたELRナノワイヤは、ELR材
料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と
、を有する変更されたELR膜から形成されていることを特徴とする角速度センサ。
An angular velocity sensor, comprising: at least two coils; and a magnetic field source movable with respect to the two coils, wherein the at least two coils and the magnetic field source include the magnetic field source of the two coils. The speed is inductively coupled together to output the corresponding output signal,
At least one of the two coils and the magnetic field source is formed from a very low resistance (ELR) nanowire that is at least partially modified, the modified ELR nanowire comprising a first layer of ELR material. An angular velocity sensor comprising: a modified ELR film comprising: a second layer of a material to be modified bonded to the ELR material of the first layer.

物体上の力や歪みを検出するための装置であって、トランスデューサシステムを有し、
前記トランスデューサシステムは、前記物体上に機械的に加えられた力またはひずみを検
出し、中間出力を生成するように構成された第1トランスデューサと、前記中間出力を電
気的に受信し、前記物体に加えられた前記力または歪みを示す前記中間出力に応答して検
出信号を生成するように構成された第2トランスデューサと、を有し、前記第1及び/又
は第2トランスデューサは、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成された導電
コンポーネント、又は、前記変更されたELR材料を少なくとも部分的に組み込んだ前記導
電コンポーネントを有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなると第1層と、前記
第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR部
分から形成されていることを特徴とする装置。
A device for detecting force or strain on an object, having a transducer system,
The transducer system is configured to detect a force or strain applied mechanically on the object and to generate an intermediate output; electrically receiving the intermediate output; A second transducer configured to generate a detection signal in response to the intermediate output indicative of the applied force or strain, wherein the first and / or second transducer is a modified emergency A conductive component formed from a low resistance (ELR) material, or the conductive component that at least partially incorporates the modified ELR material, the modified ELR material comprising: Formed of a modified ELR portion having a layer and a second layer of a modifying material coupled to the ELR material of the first layer. Location.

接触力を検出するための触覚センサであって、前記触覚センサは、接触力に応答して変
位するように構成された少なくとも一つの変位可能な部材と、前記変位可能な部材上に形
成されるか、または前記変位可能な部材に選択的に結合されたトランスデューサと、を有
し、前記トランスデューサは、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成されたセ
ンサ、又は、前記変更されたELR材料を少なくとも部分的に組み込んだ前記センサを有し
、前記センサは、定常状態またはデフォルトインピーダンスとは異なる前記接触力に応答
してインピーダンスを生成し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなると第1層と、
前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたE
LR膜から形成されていることを特徴とする触覚センサ。
A tactile sensor for detecting a contact force, wherein the tactile sensor is formed on the displaceable member and at least one displaceable member configured to be displaced in response to the contact force. Or a transducer selectively coupled to the displaceable member, wherein the transducer is a sensor formed from a modified very low resistance (ELR) material, or the modified ELR Having the sensor at least partially incorporated with material, wherein the sensor generates impedance in response to the contact force different from a steady state or default impedance, and the modified ELR material comprises an ELR material The first layer;
A second layer of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer, and a modified E having
A tactile sensor characterized by being formed from an LR film.

圧力センサであって、構造内に保持され、変位可能な部材に作用する流体の圧力に応答
して変位するように構成された少なくとも1つの変位可能な部材と、前記変位可能な部材
上に形成されるか、または前記変位可能な部材に選択的に結合されたトランスデューサと
、を有し、前記トランスデューサは、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成さ
れた圧力センサ、又は、前記変更されたELR材料を少なくとも部分的に組み込んだ前記圧
力センサを有し、前記センサは、接触力に応答してインピーダンスを生成し、前記生成し
たインピーダンスは、定常状態またはデフォルトインピーダンスとは異なり、前記変更さ
れたELR材料は、ELR材料からなると第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更す
る材料からなる第2層と、を有する変更されたELR膜から形成されていることを特徴とする
圧力センサ。
At least one displaceable member configured to be displaced in response to a pressure of a fluid held in the structure and acting on the displaceable member; and formed on the displaceable member Or a transducer selectively coupled to the displaceable member, wherein the transducer is a pressure sensor formed from a modified very low resistance (ELR) material, or the modification Said pressure sensor incorporating at least partially incorporated ELR material, said sensor generating impedance in response to contact force, said generated impedance being different from a steady state or default impedance and said modified The modified ELR material comprises a first layer when made of an ELR material and a second layer made of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer. A pressure sensor, characterized by being formed from the ELR film.

加速度センサであって、少なくとも二つのコイルと、前記二つのコイルに対して移動可
能な磁場源と、を有し、前記二つコイルと前記磁場源は、前記コイルに対する前記磁場源
の加速が対応する出力信号を出力するように一緒に誘導結合され、前記二つコイルと前記
磁場源のうちの少なくとも1つは、少なくとも変更された非常に低い抵抗(ELR)ナノワイ
ヤの一部から形成され、前記変更されたELRナノワイヤは、ELR材料からなる第1層と、前
記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR
膜から形成されていることを特徴とする加速度センサ。
An acceleration sensor comprising at least two coils and a magnetic field source movable with respect to the two coils, wherein the two coils and the magnetic field source correspond to acceleration of the magnetic field source with respect to the coil. And at least one of the two coils and the magnetic field source is formed from a portion of at least a modified very low resistance (ELR) nanowire, A modified ELR nanowire has a modified ELR having a first layer of ELR material and a second layer of modifying material bonded to the ELR material of the first layer.
An acceleration sensor characterized by being formed of a film.

流体の流れを検出するための装置であって、前記流体が流れる構造内に保持され、変位
可能な部材に作用する流体の圧力に応答して変位するように構成された少なくとも一つの
前記変位可能な部材と、前記変位可能な部材上に形成されるか、または前記変位可能な部
材に選択的に結合されたトランスデューサと、を有し、前記トランスデューサは、変更さ
れた非常に低い抵抗(ELR)材料から形成されたセンサ、又は、前記変更されたELR材料を
少なくとも部分的に組み込んだ前記センサを有し、前記センサは、前記流れに応答して可
変インピーダンスを生成し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなると第1層と、前
記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR
膜から形成されていることを特徴とする装置。
An apparatus for detecting fluid flow, wherein the fluid is held in a structure through which the fluid flows and is configured to displace in response to fluid pressure acting on a displaceable member. And a transducer formed on or selectively coupled to the displaceable member, the transducer having a modified very low resistance (ELR) A sensor formed from a material, or the sensor at least partially incorporating the modified ELR material, the sensor generating a variable impedance in response to the flow, the modified ELR material A modified ELR comprising a first layer comprising an ELR material and a second layer comprising a modifying material coupled to the ELR material of the first layer.
An apparatus characterized by being formed from a film.

装置であって、電流を運ぶ第1導電路と、音響センサと、を有し、前記第1導電路およ
び/または前記音響センサは、非常に低い抵抗(ELR)材料を有する第1部分と、前記ELR材
料の抵抗を下げる第1部分に結合された第2部分と、を有し、前記第1導電路および/また
は前記音響センサに対する音響信号は、前記センサ内の変更されたインピーダンスを示す
検出信号を誘導することを特徴とする装置。
An apparatus, comprising: a first conductive path carrying electrical current; and an acoustic sensor, wherein the first conductive path and / or the acoustic sensor comprises a first portion having a very low resistance (ELR) material; A second portion coupled to a first portion that lowers the resistance of the ELR material, and an acoustic signal to the first conductive path and / or the acoustic sensor is indicative of a modified impedance in the sensor A device characterized in that it induces a signal.

湿気または水分のセンサコンポーネントであって、前記センサコンポーネントのための
導電性エレメントの少なくとも一部を含む表面上に形成された、間隔を空けて配置されて
いる一対の導電路を有し、前記導電路の少なくとも1つが、ELR材料からなる第1部分と、
前記第1部分の前記ELR材料に化学的に結合した変更する材料からなる第2部分と、からな
り、前記導通路間で接触する水分または湿気は、センサ出力信号として前記導電路間の異
なるインピーダンスを誘導することを特徴とする湿気または水分のセンサコンポーネント
A moisture or moisture sensor component comprising a pair of spaced apart conductive paths formed on a surface including at least a portion of a conductive element for the sensor component, wherein the conductive At least one of the paths is a first portion made of ELR material;
And a second part made of a material to be modified that is chemically bonded to the ELR material of the first part, and moisture or moisture in contact between the conduction paths is a different impedance between the conduction paths as a sensor output signal. Moisture or moisture sensor component characterized by inducing.

放射線または粒子センサであって、入射放射線又は原子粒子を受け取り、それに応答し
て光を生成するように配置された少なくとも一つの発光物質と、前記発光物質に対して配
置され、前記生成した光に応答して出力信号を生成するように構成された少なくとも1つ
の感光性部材と、を有し、前記感光性部材および/または導電性部材は、変更された非常
に低い抵抗(ELR)材料から全部または一部が形成されており、前記変更されたELR材料は
、ELR材料からなると第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からな
る第2層と、を有する変更されたELR膜から形成されていることを特徴とする放射線または
粒子センサ。
A radiation or particle sensor, wherein at least one luminescent material arranged to receive incident radiation or atomic particles and generate light in response thereto, and arranged with respect to the luminescent material, to the generated light At least one photosensitive member configured to generate an output signal in response, wherein the photosensitive member and / or the conductive member are all made from a modified very low resistance (ELR) material Alternatively, the modified ELR material is partially formed and the modified ELR material comprises a first layer when made of an ELR material and a second layer made of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer A radiation or particle sensor, characterized in that the radiation or particle sensor is formed from an ELR film formed.

温度を検出するための装置であって、温度を検出するように構成された変換器を有し、
前記変換器は、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成された少なくとも一つの
導電コンポーネント、または前記変更されたELR材料を部分的に組み込んだ前記少なくと
も一つの導電コンポーネントを有し、前記変換器のシステムは、前記温度に応答して可変
インピーダンスを生成し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなると第1層と、前記
第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR膜
から形成されていることを特徴とする装置。
An apparatus for detecting temperature, comprising a transducer configured to detect temperature,
The transducer has at least one conductive component formed from a modified very low resistance (ELR) material, or the at least one conductive component partially incorporating the modified ELR material, A system of transducers generates a variable impedance in response to the temperature, the modified ELR material comprising a first layer when the ELR material is comprised, and a modifying material coupled to the ELR material of the first layer. And a second layer comprising: a modified ELR film having a second layer.

化学センサコンポーネントであって、前記化学センサコンポーネントの導電性エレメン
トの少なくとも一部を含む表面上に形成された、間隔を空けて配置されている一対の導電
路を有し、前記導通路の少なくとも1つが、ELR材料からなる第1部分と、前記第1部分の
前記ELR材料に化学的に結合した変更する材料からなる第2部分と、からなり、前記導電路
の間で接触している化学物質は、対応する出力信号として前記導電路間の異なるインピー
ダンスまたは電気的応答を誘導することを特徴とする化学センサコンポーネント。
A chemical sensor component comprising a pair of spaced apart conductive paths formed on a surface including at least a portion of a conductive element of the chemical sensor component, wherein at least one of the conductive paths A first part made of an ELR material and a second part made of a modifying material chemically bonded to the ELR material of the first part, and a chemical substance in contact between the conductive paths A chemical sensor component that induces different impedances or electrical responses between the conductive paths as corresponding output signals.

受信した光信号を検出するための光センサであって、前記光信号を受信し、それに応答
して出力信号を生成するように配置された少なくとも一つの感光部材と、出力端子を形成
する少なくとも1つの導電性部材と、を有し、前記感光性部材および/または前記導電性部
材は、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成されるか、または、前記変更され
たELR材料からその一部が形成され、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層
と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更さ
れたELR膜から形成されていることを特徴とする光センサ。
An optical sensor for detecting a received optical signal, at least one photosensitive member arranged to receive the optical signal and generate an output signal in response thereto, and to form an output terminal A conductive member, wherein the photosensitive member and / or the conductive member is formed from a modified very low resistance (ELR) material or from the modified ELR material The modified ELR is partially formed and the modified ELR material comprises a first layer of ELR material and a second layer of modifying material bonded to the ELR material of the first layer. An optical sensor formed from a film.

電流センサ、電圧センサ又は電界センサであって、電流を運ぶように構成された少なく
とも1つの導電部と、磁場源と、を有し、前記磁場源は、検出された電流、電圧又は電界
を示す検出信号を誘導するように、前記少なくとも1つの導電部に対して配置され、前記
少なくとも1つの導電部と前記磁場源のうちの少なくとも1つは、変更された非常に低い
抵抗(ELR)テープまたはナノワイヤのすくなくとも一部に形成され、前記変更されたELR
テープ又はナノワイヤは、ELR材料からなると第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合
した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR膜から形成されていることを
特徴とする電流センサ、電圧センサ又は電界センサ。
A current sensor, voltage sensor or electric field sensor, comprising at least one conductive part configured to carry current and a magnetic field source, wherein the magnetic field source indicates the detected current, voltage or electric field Arranged for inducing a detection signal, wherein the at least one conductive part and at least one of the magnetic field sources is a modified very low resistance (ELR) tape or The modified ELR formed on at least a portion of the nanowire
The tape or nanowire is formed of a modified ELR film having a first layer made of an ELR material and a second layer made of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer. Current sensor, voltage sensor or electric field sensor.

システムであって、複数のセンサエレメントのアレイを含み、各センサエレメントは、
センサを形成するかまたはセンサに結合された、1つ又はそれ以上の導電エレメントを有
し、前記1つまたはそれ以上の導電性エレメントの少なくとも一部は、ELR材料からなると
第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、から形成
された第1材料からなることを特徴とするシステム。
A system comprising an array of a plurality of sensor elements, each sensor element comprising:
Having one or more conductive elements forming or coupled to the sensor, wherein at least a portion of the one or more conductive elements is made of ELR material; A system comprising: a first layer formed of a second layer of a material to be modified coupled to the ELR material of the first layer.

システムであって、論理回路またはアナログ回路と、前記論理回路またはアナログ回路
に結合された、少なくとも1つのセンサエレメントと、を有し、前記センサエレメントは
、1つまたはそれ以上の導電エレメントを含み、前記1つまたはそれ以上の導電エレメント
は、外部から受信された刺激の検出された量、プロパティ、または状態に応答してセンサ
信号を出力するように形成されたジオメトリを含み、前記1つまたはそれ以上の導電エレ
メントの少なくとも一部は、ELR材料からなると第1部分と、前記第1層の前記ELR材料に
結合した変更する材料からなる第2部分と、から形成された導電材料からなることを特徴
とするシステム。
A system comprising a logic circuit or analog circuit and at least one sensor element coupled to the logic circuit or analog circuit, the sensor element comprising one or more conductive elements, The one or more conductive elements include geometry configured to output a sensor signal in response to a detected amount, property, or condition of an externally received stimulus, the one or more At least a part of the conductive element is made of a conductive material formed of a first portion made of an ELR material and a second portion made of a material to be changed and bonded to the ELR material of the first layer. Feature system.

第12章 ELR材料で形成されたアクチュエータ
本章の説明は、図1-36と図37-M〜図50-Mを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 12 Actuators Made of ELR Materials Refer to Figures 1-36 and Figures 37-M through 50-M for an explanation of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

非常に低い抵抗(ELR)材料を使用する様々な種類のアクチュエータが本明細書に記載
されている。以下に記載するアクチュエータの種類では、少なくとも一つのトランスデュ
ーサと少なくとも1つの導体(入力および/または出力リード線または端末など)を含むア
クチュエータが変更されたELR材料で形成される。他の種類のアクチュエータでは、膜、
テープ、箔、ワイヤ、ナノワイヤ、トレース、他の導体が基板上に形成されるか、または
基板上に配置される。ここで、膜、テープ、箔、ワイヤ、ナノワイヤ、トレース、他の導
体は、変更されたELR材料を使用する。他の種類のアクチュエータは、アクチュエータ又
はトランスデューサ自体の特定のコンポーネントが変更されたELR材料を使用して構成さ
れている。
Various types of actuators using very low resistance (ELR) materials are described herein. In the types of actuators described below, an actuator that includes at least one transducer and at least one conductor (such as input and / or output leads or terminals) is formed of a modified ELR material. For other types of actuators, membranes,
Tape, foil, wires, nanowires, traces, other conductors are formed on or placed on the substrate. Here, membranes, tapes, foils, wires, nanowires, traces, and other conductors use modified ELR materials. Other types of actuators are constructed using ELR material in which certain components of the actuator or transducer itself are modified.

アクチュエータにおけるELR材料の使用について以下に詳細に説明する。一般的に、多
くのアクチュエータの構成が可能であり、設計者にとっての設計事項は、変更されたELR
材料で形成されたアクチュエータまたは変更されたELR材料に接続されたアクチュエータ
を実現することである。実際に、従来のアクチュエータの設計を支配する原理は、本明細
書に記載の変更されたELR材料を用いたアクチュエータを製造するためにも適用すること
ができる。従って、いくつかのアクチュエータの形状を本明細書で示し記載するが、他の
多くは、もちろん可能である。また本明細書の説明では、特定のアクチュエータシステム
が、どのように変更されたELR材料から形成された特定のコンポーネントを使用すること
ができるかについて強調しているが、変更されたELRコンポーネントのこれらの実施例は
例示であり、網羅的でないことが意図される。本開示の様々な例を供給される当業者は、
変更されたELR材料から形成される同じまたは同様のアクチュエータシステム内の他のコ
ンポーネントを識別することができるであろう。
The use of ELR material in the actuator is described in detail below. In general, many actuator configurations are possible and the design considerations for the designer are the modified ELR
To realize an actuator formed of material or connected to a modified ELR material. Indeed, the principles governing the design of conventional actuators can also be applied to produce actuators using the modified ELR materials described herein. Thus, although some actuator shapes are shown and described herein, many others are of course possible. The description herein also emphasizes how certain actuator systems can use specific components formed from modified ELR materials, but these of modified ELR components The examples are illustrative and not intended to be exhaustive. Those skilled in the art, who supply various examples of this disclosure,
It would be possible to identify other components in the same or similar actuator system formed from modified ELR material.

アクチュエータコンポーネントの中及び間で変更されたELR材料を使用することにより
、格別の効率を提供することができる理想に近いアクチュエータを実現することができる
。従来の方法で製造される場合のアクチュエータの性能は、通常は、導電ライン又はエレ
メントの内部抵抗により影響を受けるが、そのような線がELRテープ、ELR膜、ELR箔、ELR
ワイヤ、ELRトレース、ELRナノワイヤ、および/または変更されたELR材料を使用する他の
ELR導体を使用して製造される場合は、そのような抵抗は無視できる。同様に、インダク
タのようにワイヤまたはコイルによって引き起こされる抵抗は、ELR材料の様々の構成を
採用することによって無視できるようになるこ。
By using ELR material modified in and between actuator components, a near-ideal actuator that can provide exceptional efficiency can be achieved. Actuator performance when manufactured by conventional methods is usually affected by the internal resistance of the conductive lines or elements, but such lines are ELR tape, ELR film, ELR foil, ELR
Wires, ELR traces, ELR nanowires, and / or other using modified ELR materials
Such resistance is negligible when manufactured using ELR conductors. Similarly, the resistance caused by a wire or coil, such as an inductor, can be neglected by adopting various configurations of ELR materials.

いくつかの例では、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いるアクチュエータは、
従来のHTS材料の転移温度と室温の間の温度で電流の流れに対して非常に低い抵抗を示す
ことができる。いくつかの実施例では、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いるア
クチュエータは、150K以上の温度で、又は本明細書に記載の他の温度で電流の流れに対し
て非常に低い抵抗を示すことができる。これらの例では、アクチュエータは、特定の変更
されたELR材料の臨界温度までアクチュエータエレメントを冷却するために使用される冷
却システム(図示せず)を含むことができる。例えば、冷却システムは、アクチュエータ
中の少なくともELR材料を例えば、液体フロン、または本明細書に記載の他の温度と同じ
温度まで冷却することが可能なシステムである。すなわち、冷却システムは、アクチュエ
ータ中で使用される変更されたELR材料の種類や構造及びそれが適用され用途に基づいて
選択することができる。
In some examples, an actuator using the modified ELR material described herein is:
It can exhibit very low resistance to current flow at temperatures between the transition temperature of conventional HTS materials and room temperature. In some embodiments, an actuator using the modified ELR material described herein has a very low resistance to current flow at temperatures of 150K or higher, or other temperatures described herein. Can be shown. In these examples, the actuator can include a cooling system (not shown) that is used to cool the actuator element to the critical temperature of a particular modified ELR material. For example, a cooling system is a system that can cool at least ELR material in an actuator to the same temperature as, for example, liquid chlorofluorocarbon or other temperatures described herein. That is, the cooling system can be selected based on the type and structure of the modified ELR material used in the actuator and the application to which it is applied.

図37-Mを参照すると、アクチュエータ3700の基本的な例が示されている。アクチュエー
タ3700は、入力信号又は制御信号3710を受信する、少なくとも一つのトランスデューサ37
05を含む。アクチュエータ3700はまた、前のトランスデューサからの出力を受け取ること
ができる1つまたはそれ以上の追加のトランスデューサ3715を含んでもよい。トランスデ
ューサ3705(または最後のトランスデューサ3715)は、物体を移動するまたはいくつかの
物理的な結果を生成するために、出力エネルギーまたは力3720を生成する。
Referring to FIG. 37-M, a basic example of an actuator 3700 is shown. The actuator 3700 receives at least one transducer 37 that receives an input signal or control signal 3710.
Including 05. Actuator 3700 may also include one or more additional transducers 3715 that can receive output from previous transducers. Transducer 3705 (or last transducer 3715) generates output energy or force 3720 to move the object or generate some physical result.

アクチュエータは、トランスデューサ3705への入力信号を変調または制御するために制
御3710にフィードバックされるフィードバック3725を含むことができる。フィードバック
3725が示されている間、各トランスデューサがそのトランスデューサの出力に関する後続
のトランスデューサ情報を提供するフィードフォワードシステムを採用することができる
。フィードバック、フィードフォワード、または両方のアクチュエータシステムのいぞれ
も、例えば、アクチュエータを制御するのに有用な変位、動き、又は他の変数を送信する
ために。1つまたはそれ以上のセンサを含むことができる。
The actuator can include a feedback 3725 that is fed back to the control 3710 to modulate or control the input signal to the transducer 3705. feedback
While 3725 is shown, a feedforward system may be employed in which each transducer provides subsequent transducer information regarding the output of that transducer. Each of the feedback, feedforward, or both actuator systems, for example, to transmit displacements, movements, or other variables useful for controlling the actuators. One or more sensors can be included.

一般的に、アクチュエータ3700は、物質の流れ(またはエネルギー)を制御し、したが
って、トランスデューサ3705は、コントロール3710によって制御されるエネルギーコント
ローラまたはエネルギー変換である。本明細書で説明するように、多数のアクチュエータ
とアクチュエータシステムが可能である。これらは、電磁アクチュエータ(電気的/機械
的整流子付きモータ等)、流体動力アクチュエータ(比例弁、切替弁、流体動力モータ等
)、電気アクチュエータ(ワックス等かなどが可能である金属水素化物アクチュエータ)
、形状記憶合金アクチュエータ、圧電アクチュエータ、磁歪アクチュエータ、磁流/磁性
流体、およびマイクロアクチュエータを用いたアクチュエータを含む。
In general, the actuator 3700 controls the flow (or energy) of matter, and thus the transducer 3705 is an energy controller or energy conversion controlled by a control 3710. As described herein, a number of actuators and actuator systems are possible. These include electromagnetic actuators (motors with electrical / mechanical commutators, etc.), fluid power actuators (proportional valves, switching valves, fluid power motors, etc.), electric actuators (metal hydride actuators that can be wax, etc.)
, Shape memory alloy actuators, piezoelectric actuators, magnetostrictive actuators, magnetic currents / magnetic fluids, and actuators using microactuators.

アクチュエータシステムの詳細を説明する前に、アクチュエータシステムを配置するい
くつかのアプリケーションについて説明する。図38-Mは、アクチュエータ3700を用いる装
置又はシステム3750の一例を示す図である。システム3750は、ポートまたは他の入力/出
力コンポーネントを介して信号3760を受信する(または送信する)。アクチュエータ3700
、論理回路および/またはアナログ回路3765、電源3775、および/または、入力/出力(I/O
)コンポーネント3770を含むことができる。そのいずれかは、ハウジング3755内に含まれ
るか、またはユニットとして集約することができる。システム3750はまた、1つまたはそ
れ以上の追加のアクチュエータ3780を含むことができる。
Before describing the details of the actuator system, some applications for deploying the actuator system will be described. FIG. 38-M illustrates an example of an apparatus or system 3750 that uses an actuator 3700. System 3750 receives (or transmits) signal 3760 via a port or other input / output component. Actuator 3700
, Logic and / or analog circuit 3765, power supply 3775, and / or input / output (I / O
) Component 3770 can be included. Either can be contained within the housing 3755 or aggregated as a unit. The system 3750 can also include one or more additional actuators 3780.

システム3750は、多くの形態を取ることができる。一例では、装置は、ハードディスク
ドライブを持つラップトップ、タブレットまたは他の携帯型電子機器である。この例では
、電源3775は、電池であり、アクチュエータシステム3700は、ディスクドライブの読み書
きヘッドモータまたはスピンドルモータ回路の一部を形成することができる。論理回路37
65は、プロセッサおよびメモリを含み、I/O 3770は、キーボードまたはキーパッド、ポイ
ンティング装置、表示装置、マイクロフォン、スピーカ、ボタン、加速度計、又は他の既
知のエレメントを含むことができきる。携帯型電子デバイスのこの例における多くの他の
周知のコンポーネントは、もちろん使用可能であるが、それらは容易に当業者には理解さ
れるため図示しない。
System 3750 can take many forms. In one example, the device is a laptop, tablet or other portable electronic device with a hard disk drive. In this example, the power supply 3775 is a battery, and the actuator system 3700 can form part of a read / write head motor or spindle motor circuit of a disk drive. Logic circuit 37
65 includes a processor and memory, and the I / O 3770 can include a keyboard or keypad, pointing device, display device, microphone, speaker, button, accelerometer, or other known elements. Many other well-known components in this example of a portable electronic device can of course be used, but they are not shown because they are readily understood by those skilled in the art.

別の例では、システム3750は、セル・サイトのための携帯電話/受信機/送信機/送受信
器である。この例では、電源3775は、公共電力会社、バック発電機、電池、太陽電池等か
ら電力を引くことができる。この例では、論理回路3765は、ワイヤレス通信を容易にする
ためのRF回路を含むことができる。システムは、アンテナ、空洞フィルタ、などのフィル
タを含むことができ、アクチュエータは、フィルタ用のチューナの一部を形成する。
In another example, system 3750 is a cell phone / receiver / transmitter / transmitter / receiver for a cell site. In this example, the power source 3775 can draw power from a public power company, a back generator, a battery, a solar cell, or the like. In this example, logic circuit 3765 can include an RF circuit to facilitate wireless communication. The system can include filters such as antennas, cavity filters, etc., and the actuator forms part of the tuner for the filter.

さらに別の例では、システム3750は、医療や科学装置の一部を形成する。装置は、論理
回路3765によって、1つまたはそれ以上のセンサから信号を受信し、それらの信号を処理
し、処理された出力信号を生成し、アクチュエータシステム3700を使用して、内視鏡、手
術ロボット、心臓ペースメーカ等のような医療装置コンポーネントを操作するなどの物理
的な世界にいくつかの出力を実行することができる。もちろん、多くの他の例も可能であ
る。
In yet another example, the system 3750 forms part of a medical or scientific device. The device receives signals from one or more sensors by logic circuit 3765, processes those signals, generates a processed output signal, and uses the actuator system 3700 to perform endoscopy, surgery Several outputs can be performed in the physical world, such as operating medical device components such as robots, cardiac pacemakers, and the like. Of course, many other examples are possible.

アクチュエータの用途および実施例は、単一のモノリシックチップからマルチアクチュ
エータ・アレイシステムで使用されるような複数のボックスまたはデバイスを使用する大
規模アプリケーションまでの範囲で本明細書に記載している。例えば、チップ上のマイク
ロアクチュエータとして実装された場合、システムは、論理回路と一緒に形成される1ま
たはそれ以上のアクチュエータを含んでもよく、また、アナログ回路、メモリ、入力/出
力回路等の他のコンポーネントを含んでもよい。実際、上述したアクチュエータの多くは
、ウェーハ基板などの基板上にマイクロストリップ技術を用いて形成することができる。
したがって、アクチュエータの多くは、本明細書に記載される薄膜製造技術などを用いて
作製することができる。その技術のすべては、微小電気機械システム(MEMS)の製造、半
導体チップ製造に共通である。変更されたELR材料を用いるアクチュエータの多くは、単
層デバイスとして製造することができるので、そのようなアクチュエータを製造する処理
工程は、蒸着、フォトリソグラフィ、イオンミリング、接触メタライゼーション、および
ダイシング(又はその等価物)のみを含むように簡略化される。いくつかの例では、チッ
プは、1.3ナノメートルスケール技術などの最小スケールの製造技術を用いて作製するこ
とができる。この製造技術は、追加のアクチュエータまたは他の回路のためにチップ上に
大きな余地を残すことができる。レイアウトや距離の問題による制限がより少ないので、
回路設計者は、より緻密で迅速なチップ設計をすることができる。
Actuator applications and examples are described herein, ranging from single monolithic chips to large scale applications using multiple boxes or devices such as those used in multi-actuator array systems. For example, when implemented as a microactuator on a chip, the system may include one or more actuators formed with logic circuits, and other circuits such as analog circuits, memories, input / output circuits, etc. It may contain components. In fact, many of the actuators described above can be formed on a substrate, such as a wafer substrate, using microstrip technology.
Therefore, many of the actuators can be manufactured using the thin film manufacturing technique described in this specification. All of the technologies are common to microelectromechanical system (MEMS) manufacturing and semiconductor chip manufacturing. Since many of the actuators that use modified ELR materials can be manufactured as single layer devices, the processing steps to manufacture such actuators include vapor deposition, photolithography, ion milling, contact metallization, and dicing (or It is simplified to include only its equivalent). In some examples, the chip can be fabricated using minimum scale manufacturing techniques, such as 1.3 nanometer scale technology. This manufacturing technique can leave a lot of room on the chip for additional actuators or other circuitry. Because there are fewer restrictions due to layout and distance issues,
Circuit designers can make more precise and quick chip designs.

本明細書に記載のアクチュエータの一部は、単一チップ上にRFコンポーネント、アナロ
グ回路等他のコンポーネントとともに一体的に集積されてもよい。オンチップセンサを使
用することにより、チップは明らかに改善された性能から恩恵を受ける可能性がある。チ
ップ内でELR材料を使用することにより、チップは回路のより大きな密度を享受すること
ができる。例えば、ELR材料を使用することにより、チップは、より少ない熱損失を享受
し、ライン当たりより多くの電流を移動することができるので、より薄い導電線を用いる
ことができる。ほとんど、あるいはまったく抵抗がないので、ドライバーは信号を切り替
えるために少しの電流しか必要としない。電流が各ラインをより少なく移動するので、隣
接するライン上での、センサ上での、および他の回路上でEMFの影響を低減することがで
きる。線ばかりでなく相互接続もまたELR材料から作製することができる。さらに、信号
のライン損失が大幅に低減されるので、信号は増幅することなく送信することができる。
Some of the actuators described herein may be integrated together with other components such as RF components, analog circuits, etc. on a single chip. By using an on-chip sensor, the chip may benefit from clearly improved performance. By using ELR material in the chip, the chip can enjoy greater density of circuits. For example, by using ELR material, the chip enjoys less heat loss and can move more current per line, so thinner conductive lines can be used. Since there is little or no resistance, the driver needs little current to switch signals. As the current travels less on each line, the effects of EMF on adjacent lines, on sensors, and on other circuits can be reduced. Interconnects as well as lines can be made from ELR materials. Furthermore, since the signal line loss is greatly reduced, the signal can be transmitted without amplification.

変更されたELR材料を用いた電磁アクチュエータ
電気および/または磁気的エネルギーを仕事に変換し、多くの場合、仕事を電気または
電磁エネルギーに変換することができる様々な種類の電気機械アクチュエータが存在する
。最も一般的な例の1つは、様々なモータを備えている。一つの簡単な例は、限定された
範囲のリニアモータである。図39-Mは、ムービングコイルアクチュエータ3900の断面図を
示す。図示のように、アクチュエータ3900は、移動可能な誘導コイル3910に結合された移
動表面3905(ダイアフラム、スピーカコーンなど)を含む。その全体または一部は、変更
されたELR材料から形成することができる。一例では、アクチュエータ3900は、オーディ
オスピーカである。コイル3910が通電されるか又は信号(アナログ音声信号など)を受信
すると、表面3910は変位し、音響波を形成する。コイル3910は、電磁誘導によりコイルの
代表的な変位を横切って提供される、変化する出力電圧に応答して固定された磁石3915の
磁場内で(図に対して)左右に移動する。
Electromagnetic actuators using modified ELR materials There are various types of electromechanical actuators that can convert electrical and / or magnetic energy into work, and often work can be converted into electrical or electromagnetic energy. One of the most common examples has various motors. One simple example is a limited range of linear motors. FIG. 39-M shows a cross-sectional view of the moving coil actuator 3900. As shown, the actuator 3900 includes a moving surface 3905 (diaphragm, speaker cone, etc.) coupled to a movable induction coil 3910. All or part of it can be formed from a modified ELR material. In one example, actuator 3900 is an audio speaker. When the coil 3910 is energized or receives a signal (such as an analog audio signal), the surface 3910 is displaced and forms an acoustic wave. The coil 3910 moves left and right (relative to the figure) in a magnetic field of a fixed magnet 3915 in response to a varying output voltage provided across a typical displacement of the coil by electromagnetic induction.

回転運動電気機械アクチュエータなどの他のモータ、スイングアーマチュアアクチュエ
ータ、他の限られた動きの電気機械アクチュエータと同様に、"ボイスコイル型"モータの
他の例も可能である。一般に、これらの電気機械アクチュエータは少なくとも1つのイン
ダクタを含む。後述するように、インダクタは、コア、コイル状に構成され、少なくとも
部分的にコアを取り囲んでいる、変更されたELRナノワイヤまたはテープを含むことがで
きる。
Other examples of “voice coil” motors are possible, as are other motors such as rotary motion electromechanical actuators, swing armature actuators, and other limited motion electromechanical actuators. Generally, these electromechanical actuators include at least one inductor. As described below, the inductor can include a modified ELR nanowire or tape that is configured in a core, coiled shape and at least partially surrounding the core.

変更されたELR材料を有するインダクタ
図38B-Mは、変更されたELR材料を有するインダクタ3830を示す概略図である。インダク
タ3830は、コイル3834とコアを含み、コアは、この例では、空芯コイル3832である。コイ
ル3834が電流を運ぶとき(例えば、ページの右方向)、磁場3836は、コア3832中に生成す
る。コイルは、ELR材料のベース層(例えば、変更されていないELR材料)と、ベース層上
に形成された変更する層と、を有する膜から形成されるか、または、変更されたELR材料
から少なくとも部分的に形成される。様々な適切な変更されたELR材料は、本明細書に詳
細に記載されている。
Inductor with Modified ELR Material FIGS. 38B-M are schematic diagrams illustrating an inductor 3830 with modified ELR material. The inductor 3830 includes a coil 3834 and a core, and the core is an air-core coil 3832 in this example. When the coil 3834 carries current (eg, to the right of the page), a magnetic field 3836 is generated in the core 3832. The coil is formed from a film having a base layer of ELR material (eg, an unmodified ELR material) and a modifying layer formed on the base layer, or at least from a modified ELR material Partially formed. Various suitable modified ELR materials are described in detail herein.

電池または他の電源(図示せず)は、コイル3834に電圧を印加して、コイル3834内に電
流を流すことができる。変更されたELR材料から形成された、コイル3834は、従来のHTS材
料で要求される温度、例えば150Kよりも高い温度で、または、室温又は周囲温度(294K)
、または本明細書に記載の他の温度よりも高い温度で電流の流れに対してほとんど又は全
く抵抗を示さない。コイル中の電流流れは、コア3832内に磁場を生成し、磁場は、エネル
ギーを貯蔵する、エネルギーを転送する、エネルギーを制限するために使用することがで
きる。
A battery or other power source (not shown) can apply a voltage to coil 3834 and cause a current to flow in coil 3834. Formed from a modified ELR material, the coil 3834 is at a temperature required by conventional HTS materials, for example, higher than 150K, or at room temperature or ambient temperature (294K)
Or little or no resistance to current flow at temperatures higher than other temperatures described herein. The current flow in the coil creates a magnetic field in the core 3832 that can be used to store energy, transfer energy, and limit energy.

インダクタ3830はELR材料で形成されたコイル3834を含むため、インダクタは理想的な
インダクタと同様に作用することができる。ここでは、コイル3834は、コイル3834を通る
電流にかかわらず、従来の導電性コイル(銅コイルなど)を有するインダクタ内で通常見
いだされる巻線抵抗または直列抵抗による損失がほとんどあるいは全くない。つまり、イ
ンダクタ3830は、非常に高い品質(Q)因子(無限大に近い等)示すことができる。品質
(Q)因子は、与えられた周波数での抵抗に対する誘導リアクタンスの比、すなわち、Q =
(誘導性リアクタンス)/抵抗である。
Since the inductor 3830 includes a coil 3834 formed of ELR material, the inductor can behave like an ideal inductor. Here, the coil 3834 has little or no loss due to winding resistance or series resistance normally found in inductors having conventional conductive coils (such as copper coils), regardless of the current through the coil 3834. That is, inductor 3830 can exhibit a very high quality (Q) factor (such as near infinity). The quality (Q) factor is the ratio of inductive reactance to resistance at a given frequency, ie Q =
(Inductive reactance) / resistance.

一例では、コア3832は、追加の材料を含んでおらず、インダクタ3830は、スタンドアロ
ーン・コイル(図38B-Mに示すコイルなど)のようなソリッドコアが無いコイルである。
別の例では、コア3832は、プラスチックまたはセラミック材料などの非磁性材料(図示し
ない)で形成されている。コアの材質や形状は様々な因子に基づいて選択することができ
る。例えば、空気の透磁率よりも高い透磁率を有するコア材料を選択すると、一般的に発
生する磁場3836を増加させ、したがって、インダクタ3830のインダクタンスを増加させる
。別の例では、コア材料を選択することは、高周波用途内でコア損失を低減したいという
欲求に依存するかもしれない。当業者であれば、所望の特性および/または動作特性を得
るために、コアが多くの異なる材料と異なる形状で形成されることを理解するであろう。
In one example, core 3832 contains no additional material and inductor 3830 is a coil without a solid core, such as a stand-alone coil (such as the coil shown in FIGS. 38B-M).
In another example, the core 3832 is formed of a non-magnetic material (not shown) such as a plastic or ceramic material. The material and shape of the core can be selected based on various factors. For example, selecting a core material that has a permeability higher than that of air generally increases the magnetic field 3836 that is generated, and thus increases the inductance of the inductor 3830. In another example, selecting a core material may depend on the desire to reduce core loss within high frequency applications. One skilled in the art will appreciate that the core is formed of many different materials and different shapes to obtain the desired and / or operational characteristics.

例えば、図38C-Mは、変更されたELR材料を用いる磁気コアのインダクタ3840を示す。イ
ンダクタ3840は、コイル3842及び強磁性材料からなるコアなどの磁気コア3844を含む。コ
イル3842内の電流の流れは、コア3844内に磁場3846を生成し、磁場は、エネルギーを貯蔵
する、エネルギーを輸送する、エネルギーを制限するために使用することができる。強磁
性材料で形成されている磁気コア3844は、生成される磁場3846内の磁性材料の透磁率が空
気の透磁率より高いため、インダクタ3840のインダクタンスを増加させ、したがって、い
る磁性材料の磁化により磁場3846の形成をより支持する。例えば、磁気コアは1、000倍以
上の係数でインダクタンスを増加させることができる。
For example, FIGS. 38C-M show a magnetic core inductor 3840 that uses a modified ELR material. The inductor 3840 includes a coil 3842 and a magnetic core 3844 such as a core made of a ferromagnetic material. The current flow in the coil 3842 creates a magnetic field 3846 in the core 3844, which can be used to store energy, transport energy, and limit energy. The magnetic core 3844 formed of a ferromagnetic material increases the inductance of the inductor 3840 because the magnetic material's permeability in the generated magnetic field 3846 is higher than the permeability of air, and therefore due to the magnetization of the magnetic material it is in More support the formation of magnetic field 3846. For example, the magnetic core can increase the inductance by a factor of 1,000 or more.

インダクタ3840は、磁気コア3844内で様々な異なる材料、例えば、鉄、フェライトのよ
うな強磁性材料を利用する、および/または、例えば珪素鋼板ラミネーションのような積
層された磁性材料で形成してもよい。当業者は、インダクタ3840のニーズや要件に応じて
、他の材料を用いることができることを理解するであろう。
The inductor 3840 may utilize a variety of different materials within the magnetic core 3844, e.g., ferromagnetic materials such as iron, ferrite, and / or be formed of laminated magnetic materials such as silicon steel lamination. Good. One skilled in the art will appreciate that other materials can be used depending on the needs and requirements of the inductor 3840.

また、磁気コア3844(したがって、インダクタ3840)は、異なる様々な形状に構成する
ことができる。いくつかの例では、磁気コア3844は、ロッドまたはシリンダであってもよ
い。いくつかのケースでは、磁気コア3844は、ドーナツまたはトロイドであってもよい。
いくつかのケースでは、磁気コア3844は、可変インダクタンスを実現するために、インダ
クタ3840を移動可能にしてもよい。当業者は、インダクタ3840のニーズや要件に応じて、
他の形状および構成を用いることができることを理解するであろう。例えば、磁気コア38
44は、渦電流および/またはヒステリシス、および/またはインダクタンスの非線形性によ
るコア損失などの様々な欠点を制限するように構成することができる。
Also, the magnetic core 3844 (and hence the inductor 3840) can be configured in a variety of different shapes. In some examples, the magnetic core 3844 may be a rod or a cylinder. In some cases, the magnetic core 3844 may be a donut or toroid.
In some cases, the magnetic core 3844 may allow the inductor 3840 to move to achieve variable inductance. Depending on the needs and requirements of the inductor 3840,
It will be appreciated that other shapes and configurations can be used. For example, magnetic core 38
44 can be configured to limit various drawbacks, such as eddy currents and / or hysteresis, and / or core losses due to inductance nonlinearity.

理解されるように、コイル3834の構成は、インダクタンスなどの特定の性能特性に影響
を与えることができる。例えば、コイルの巻き数、コイルの断面積、コイルの長さなどは
、インダクタのインダクタンスに影響を及ぼすかもしれない。一例で示したが、インダク
タ3830は、特定の性能特性(インダクタンス値等)を達成するために、特定の好ましくな
い影響(表皮の影響、近接の影響、寄生容量)を低減するために、様々な方法で構成して
もよい。
As will be appreciated, the configuration of the coil 3834 can affect certain performance characteristics such as inductance. For example, the number of turns of the coil, the cross-sectional area of the coil, the length of the coil, etc. may affect the inductance of the inductor. As shown in the example, the inductor 3830 can be used in various ways to reduce certain undesirable effects (skin effects, proximity effects, parasitic capacitances) in order to achieve certain performance characteristics (inductance values, etc.). You may comprise by the method.

いくつかの例では、コイル3834は、互いに平行な多数のターンを含むことができる。い
くつかの例では、コイルは、互いに異なる角度の数ターンを含むことができる。これによ
り、コイル3834は、様々な異なる構成に形成することができる。例えば、互いに様々な角
度で連続的に十字形に巻くハニカムまたはバスケット織りパターン、互いに間隔を空けて
配置された平坦なスパイラルコイルで構成されている蜘蛛の巣パターン、種々のストラン
ドが互いに絶縁されているリッツ線で形成することができる。
In some examples, the coil 3834 can include multiple turns parallel to each other. In some examples, the coil can include several turns at different angles. Thus, the coil 3834 can be formed in a variety of different configurations. For example, a honeycomb or basket weave pattern that is continuously wound in a cross shape at various angles to each other, a spider web pattern composed of flat spiral coils spaced from each other, and various strands are insulated from each other It can be formed with litz wire.

また、薄膜インダクタは、本明細書に記載のELR材料を利用することができる。図38D-M
は、変更されたELR材料から形成された薄膜コンポーネントを用いるインダクタ3850を示
す概略図である。インダクタ3850は、基板3854(プリント回路基板、IC実装基板等)上に
形成されたコイル3852、およびオプションの磁気コア3856を含む。基板3854上に堆積され
る、変更されたELR材料のコイル3852は、インダクタを使用するデバイスまたはシステム
のニーズに応じて、様々な構成および/またはパターンで形成することができる。さらに
、任意の磁気コア3856は、図示のように基板3854上に堆積されてもよいし、コイル3852の
上方及び/又は下方に位置する板コア(図示せず)であってもよい。
The thin film inductor can use the ELR material described in this specification. Figure 38D-M
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an inductor 3850 using thin film components formed from modified ELR materials. The inductor 3850 includes a coil 3852 formed on a substrate 3854 (printed circuit board, IC mounting board, etc.), and an optional magnetic core 3856. The modified ELR material coil 3852 deposited on the substrate 3854 can be formed in various configurations and / or patterns depending on the needs of the device or system using the inductor. Further, the optional magnetic core 3856 may be deposited on the substrate 3854 as shown, or may be a plate core (not shown) located above and / or below the coil 3852.

変更されたELRの材料を用いる容量変位アクチュエータ
インダクタに加えて、アクチュエータ又は関連回路で使用されるようなコンデンサを本
明細書に記載の変更されたELR材料を用いて形成することができる。確かに、インダクタ
で使用された同じ原則のいくつかは、コンデンサでも同様に適用することができる。2電
荷間に働く静電力は、電荷間の距離に反比例し、大規模では、その力は無視できるが、後
述するように、より小さいスケールでは、その力は利用できる。静電力を使用した簡単な
アクチュエータは、電圧がそれらの間に印加されるとき、平行電極に向かって引き寄せる
ことができる可動プレート又はビームを含むことができる。可動プレートまたは電極は、
機械的バネによってつるすことができ、微細加工ビームであり得る。電圧が電極間に印加
されると、各プレート上の反対の電荷が互いに引き付ける。
Capacitive displacement actuators using modified ELR materials In addition to inductors, capacitors such as those used in actuators or related circuitry can be formed using the modified ELR materials described herein. Certainly, some of the same principles used in inductors can be applied in capacitors as well. The electrostatic force acting between two charges is inversely proportional to the distance between the charges, and the force can be ignored at a large scale, but the force can be used at a smaller scale as described later. Simple actuators using electrostatic forces can include a movable plate or beam that can be drawn towards the parallel electrodes when a voltage is applied between them. The movable plate or electrode
It can be suspended by a mechanical spring and can be a microfabricated beam. When a voltage is applied between the electrodes, the opposite charges on each plate attract each other.

図41-Mを参照すると、単純な平行板コンデンサ4100の例が示されている。この例では、
コンデンサは導電性のプレートまたは領域4106、4108に接続される入力端子4102と出力端
子とと4104を含む。導電板/領域は誘電体4110で、少なくとも部分的に充填された距離だ
け分離されている。誘電体は、空気、又は、絶縁体、電解物、他の材料または他の化合物
のようなコンデンサで使用される他の既知の誘電体であってもよい。
Referring to FIG. 41-M, an example of a simple parallel plate capacitor 4100 is shown. In this example,
The capacitor includes an input terminal 4102, an output terminal, and 4104 connected to conductive plates or regions 4106, 4108. The conductive plates / areas are separated by a dielectric 4110 at least partially filled distance. The dielectric may be air or other known dielectrics used in capacitors such as insulators, electrolytes, other materials or other compounds.

プレート/領域4106及び4108は、変更されたELR材料を用いることができる。代替的に又
は付加的に、入力端子4102と出力端子4104は、変更されたELR材料を用いることができる
。単純な平行平板コンデンサが示されているが、コンデンサの任意の形態は、半導体チッ
プ上に形成されたものなどを用いることができる。
Plates / regions 4106 and 4108 can use modified ELR materials. Alternatively or additionally, the input terminal 4102 and the output terminal 4104 can use modified ELR materials. Although a simple parallel plate capacitor is shown, any form of capacitor can be used formed on a semiconductor chip.

いくつかの例において、アクチュエータ3700は、少なくともナノワイヤ、ワイヤ、テー
プ、薄膜、箔、トレースまたは変更されたELR材の他の形態から部分的に形成された容量
プレートまたは容量構造を備える容量変位アクチュエータを含むことができる。たとえば
、図42A-Mに示す2プレートモノポールアクチュエータ4200は、誘電体(例えば、空気)に
よって可動板4210から分離された固定された基準プレート4205を有する。図42B-Mおよび
図42C-Mに示すように、2プレートモノポールアクチュエータは、MEMS技術を用いて実現
することができる。例えば、可動検知プレート4210は、固いサスペンション4225を有する
微細加工された基準板4205に対して移動することを可能にする柔軟なサスペンション4220
によって支持されるように微細加工されてもよい。
In some examples, the actuator 3700 comprises a capacitive displacement actuator comprising at least a capacitive plate or capacitive structure formed from nanowires, wires, tapes, thin films, foils, traces or other forms of modified ELR material. Can be included. For example, the two-plate monopole actuator 4200 shown in FIGS. 42A-M has a fixed reference plate 4205 that is separated from the movable plate 4210 by a dielectric (eg, air). As shown in FIGS. 42B-M and 42C-M, the two-plate monopole actuator can be implemented using MEMS technology. For example, the movable sensing plate 4210 can be moved with respect to a micromachined reference plate 4205 having a hard suspension 4225, a flexible suspension 4220.
May be micromachined to be supported by

図42C-M〜図42A-Mに示す静電容量変位アクチュエータの例示の構成は、すべてを網羅す
ることを意図しておらず、1つまたはそれ以上の容量プレートまたはエレメントを変位さ
せるために変化した電圧入力を使用して動作させる容量プレートまたはエレメントのあら
ゆる構成を使用することができる。例えば、プレートの形状(例えば、シリンダ)を有す
る他の容量エレメントを用いることができる。いずれの構成でも、容量プレートまたはエ
レメント(又は他のアクチュエータのエレメント)のうちの1つまたはそれ以上は、完全
にまたは部分的に変更されたELR材料から形成することができる。
The exemplary configurations of capacitive displacement actuators shown in FIGS. 42C-M to 42A-M are not intended to be all-inclusive and vary to displace one or more capacitive plates or elements. Any configuration of capacitive plates or elements that are operated using the selected voltage input can be used. For example, other capacitive elements having a plate shape (eg, cylinder) can be used. In either configuration, one or more of the capacitive plates or elements (or other actuator elements) can be formed from fully or partially modified ELR material.

変更されたELR材料を用いる圧電/ピエゾ磁気/磁歪アクチュエータ
圧電アクチュエータは、電場の存在下で膨張又は収縮する石英などの特定な材料を使用
する(類似の特性は、機械的エネルギーを磁気エネルギーを変換する圧電アクチュエータ
、磁気アクチュエータ、"ピエゾ磁気"アクチュエータに適用される。)。圧電アクチュエ
ータは、圧電アクチュエータの小さな変位を増加または増幅し、それによってより大きな
動きを生成する構造を使用する変位増幅器を含むことができる。このようなアクチュエー
タの用途は、水中ソナーシステム、動的振動吸収材、ディーゼル燃料噴射装置、レーザジ
ャイロスコープ、高精度で位置が制御されるアクチュエータ、超音波モータ、尺取虫モー
タなどを含むことができる。これらのデバイスは、効率的に十分な場合には、機械的エネ
ルギーを電気的エネルギーに、または、音や振動センサ(例えば受振器など)で有用な磁
気エネルギーをエネルギーハーベスティングに変換することができる。
Piezoelectric / piezomagnetic / magnetostrictive actuators using modified ELR materials Piezoelectric actuators use certain materials such as quartz that expand or contract in the presence of an electric field (similar properties convert mechanical energy to magnetic energy Applied to piezoelectric actuators, magnetic actuators, and "piezomagnetic" actuators.) Piezoelectric actuators can include displacement amplifiers that use structures that increase or amplify small displacements of the piezoelectric actuators, thereby creating greater movement. Applications of such actuators can include underwater sonar systems, dynamic vibration absorbers, diesel fuel injectors, laser gyroscopes, highly precise actuators that are position controlled, ultrasonic motors, parasitoid motors, and the like. These devices can convert mechanical energy to electrical energy, or magnetic energy useful in sound and vibration sensors (such as geophones) to energy harvesting if efficient enough. .

圧電アクチュエータ4300の基本的な例を図43-Mに示す。圧電アクチュエータ4300は、入
力電極4315と出力電極4320に結合される入力ライン4305と出力線4310を含む。線と電極は
、本明細書に記載の変更されたELR材料で構成される又は含むことができる。電極は、圧
電材料4325枚の間に挟まれる。圧電材料4325は、石英、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リ
チウム、ガリウム砒素、炭化ケイ素、ランガサイト、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、鉛、
チタン酸ジルコン酸、ポリフッ化ビニリデン、又は他の材料から作ることができる。石英
は、しばしば好ましい。設計者が石英のカット角に基づいて材料の温度依存性を選択する
ことができるからである。図43-Mにディスクとして示されているが、板などの他の構成も
もちろんが可能である。
A basic example of the piezoelectric actuator 4300 is shown in FIG. 43-M. Piezoelectric actuator 4300 includes an input line 4305 and an output line 4310 coupled to input electrode 4315 and output electrode 4320. The lines and electrodes can be composed of or include modified ELR materials as described herein. The electrode is sandwiched between 4325 sheets of piezoelectric material. Piezoelectric material 4325 includes quartz, lithium tantalate, lithium niobate, gallium arsenide, silicon carbide, langasite, zinc oxide, aluminum nitride, lead,
It can be made from zirconate titanate, polyvinylidene fluoride, or other materials. Quartz is often preferred. This is because the designer can select the temperature dependence of the material based on the cut angle of quartz. Although shown as a disk in FIG. 43-M, other configurations such as plates are of course possible.

アクチュエータ4300は多くの変位や移動を提供しない。したがって、図44-Mに示す別の
圧電アクチュエータ4400は、端子4404に結合される複数の層の電極4402が形成された圧電
材料4405の部分を含む。対向する電極4406は、電極4402間に形成され、反対側端子(図示
せず)にも連結されている。端子、従って、電極に信号を送信することによって、電極間
に挟まれた圧電材料の層は拡張し、それによって、アクチュエータ4400に対して力を発生
させる。
Actuator 4300 does not provide much displacement or movement. Accordingly, another piezoelectric actuator 4400 shown in FIG. 44-M includes a portion of piezoelectric material 4405 formed with a plurality of layers of electrodes 4402 coupled to terminals 4404. Opposing electrodes 4406 are formed between the electrodes 4402 and are also connected to an opposite terminal (not shown). By sending a signal to the terminals, and thus the electrodes, the layer of piezoelectric material sandwiched between the electrodes expands, thereby generating a force on the actuator 4400.

磁歪アクチュエータは、磁強磁性結晶のような特定の材料を用い、それによってその形
状が磁場強度の増加とともに変化する。磁歪アクチュエータは、ターフェノール-D(TD0.
3 DY0.7)などの材料を使用する。磁歪アクチュエータは、アクチュエータをあらかじめ
磁化するためにアクチュエータ中に永久磁石を含めることができる。アクチュエータのた
めの磁場を発生させるような誘導コイルのように、変更されたELR材料を使用すると改良
された性能を提供することができる。一例として、図38C-Mのインダクタ3840は、磁歪ア
クチュエータを形成するために、インダクタの中心を通って軸方向に磁歪ロッドを含むこ
とができる。
A magnetostrictive actuator uses a specific material such as a magnetoferromagnetic crystal, whereby its shape changes with increasing magnetic field strength. The magnetostrictive actuator is Terphenol-D (TD0.
3 Use materials such as DY0.7). A magnetostrictive actuator can include a permanent magnet in the actuator to pre-magnetize the actuator. Using modified ELR materials, such as induction coils that generate a magnetic field for the actuator, can provide improved performance. As an example, the inductor 3840 of FIGS. 38C-M can include a magnetostrictive rod axially through the center of the inductor to form a magnetostrictive actuator.

変更されたELR材料を使用するマイクロアクチュエータ/MEMS
MEMSなどのマイクロアクチュエータは、半導体製造でしばしば見られるようなリソグラ
フィプロシージャ、異方性エッチング、および他の同様の技術を用いて製造された非常に
小さな寸法を有する三次元の機械的構造を含む。したがって、マイクロアクチュエータと
MEMSは、処理ユニット、センサ、トランスデューサ、および/または他の回路及びシステ
ムのような1つまたはそれ以上のコンポーネントを介して複雑な機能の実行を可能する、
電力によって駆動される非常に小さな機械装置である(小寸法は必然的に動作力の減少を
もたらす)。このようなマイクロアクチュエータを使用する用途の例は、マイクロドライ
ブまたは電磁マイクロモータ、位置決めと把持システム、マイクロプチック、マイクロチ
ョッパ、マイクロバルブやマイクロポンプなどのマイクロ流体を含む。MEMS電子機器の使
用は、現代の技術では一般的である。例えば、環境センサを有するMEMSエアバッグは、通
信装置、インクジェットプリンタ、ディスプレイデバイス、携帯電話、受振器などで見つ
けることができる。
Microactuators / MEMS using modified ELR materials
Microactuators such as MEMS include three-dimensional mechanical structures with very small dimensions manufactured using lithographic procedures, anisotropic etching, and other similar techniques often found in semiconductor manufacturing. Therefore, with microactuator
MEMS allows complex functions to be performed through one or more components such as processing units, sensors, transducers, and / or other circuits and systems,
It is a very small mechanical device driven by electric power (small dimensions inevitably result in a reduction in operating force). Examples of applications using such microactuators include microdrives or electromagnetic micromotors, positioning and gripping systems, microptics, microchoppers, microfluids such as microvalves and micropumps. The use of MEMS electronics is common in modern technology. For example, MEMS airbags with environmental sensors can be found in communication devices, inkjet printers, display devices, cell phones, geophones, and the like.

MEMSのようないくつかの静電アクチュエータまたは静電容量アクチュエータの例は、上
記に記載されている。別の例は、図45-Mにマイクロミラー4500として示されている。マイ
クロミラーは、ビームまたは軸4515でサポート構造4510に接続されている反射部またはプ
レート4505を含む。基板の上でプレート4505の下に形成された電極4520は、通電して電極
のいずれかの方向にプレートを傾けることができる。マイクロミラーアレイは、個々のミ
ラーを制御したり、回転するように制御線の配列を持つアレイ中にこれらのマイクロミラ
ーを数百または数千個含む。その結果、入射光は、各画素が別個のマイクロミラーを示す
画素レベルで異なる方向に反射させることができる。換言すれば、個々のマイクロミラー
を"オン"または"オフにすることができる。このようなマイクロミラーアレイは、映像投
影で断熱ガラスの2ペイン間などの構造中でウィンドウの入射光の強度および方向を制御
するために使用することができる。
Examples of some electrostatic or capacitive actuators such as MEMS are described above. Another example is shown as micromirror 4500 in FIG. 45-M. The micromirror includes a reflector or plate 4505 connected to a support structure 4510 by a beam or axis 4515. The electrode 4520 formed under the plate 4505 on the substrate can be energized to tilt the plate in either direction of the electrode. Micromirror arrays include hundreds or thousands of these micromirrors in an array that has an array of control lines to control or rotate individual mirrors. As a result, incident light can be reflected in different directions at the pixel level where each pixel represents a separate micromirror. In other words, individual micromirrors can be “on” or “off.” Such a micromirror array can be used to project the intensity of incident light in a window in a structure, such as between two panes of insulating glass, for image projection. Can be used to control the direction.

マイクロアクチュエータは静電アクチュエータを使用し、それにより、平行電極は、上
述したように、固定部に対して一方を移動させるために、魅力的な静電気力をその間に及
ぼすことができる。このような装置の例は、図46-Mに示す櫛ドライブ4600である。図示の
ように、固定櫛4605は、可動櫛フィンガ4610のフィンガを拡張するために格子間に凹部を
含む複数のフィンガ電極を含む。固定櫛4605および可動櫛4610は、対応する電極4625、46
30を含むか、対応する電極4625、4630に結合する。機械的スプリング4615は、可動櫛4610
を確保しながら可動櫛4610を移動することができる。固定櫛と可動櫛のフィンガは接触し
ない。櫛形ドライブ4600は、閾値電圧より高い電圧がアクチュエータに印加されるとき、
"プルアップ"不安定性を回避するような平行平板容量ドライブやアクチュエータの限界を
克服する。
The microactuator uses an electrostatic actuator so that the parallel electrodes can exert an attractive electrostatic force therebetween to move one relative to the fixed part, as described above. An example of such a device is the comb drive 4600 shown in FIG. 46-M. As shown, the fixed comb 4605 includes a plurality of finger electrodes that include recesses between the lattices to expand the fingers of the movable comb finger 4610. Fixed comb 4605 and movable comb 4610 have corresponding electrodes 4625, 46
30 or coupled to corresponding electrodes 4625, 4630. Mechanical spring 4615 is movable comb 4610
The movable comb 4610 can be moved while ensuring the above. The fingers of the fixed comb and the movable comb do not touch. Comb drive 4600 is used when a voltage higher than the threshold voltage is applied to the actuator.
Overcome the limitations of parallel plate capacitive drives and actuators that avoid "pull-up" instability.

変更されたELR材料は、配線導体、信号線、マイクロアクチュエータ等の他の部分で使
用することができる。図47-Mは、MEMS 4720をIC実装基板またはシステム・イン・パッケ
ージ(SIP)4740上の他の回路や部品4730に接続するために変更された非常に低い抵抗の
相互接続(ELRI)4710の使用を示す。例えば、ELRI 4710は、MEMS 4720をマイクロプロセ
ッサなどのアナログ回路および/またはデジタル回路、マイクロコンピュータ、マイクロ
コントローラ、DSP、システムオンチップ(SoC)、アンテナ、第2のMEMS、 ASIC、ASSP、
FPGA、および/または、他の回路、コンポーネントまたはデバイス4730に接続するために
使用することができる。これらの例に使用される技術は、他の回路や部品4730にMEMS 472
0を接続するために使用することができる。さらに、これらの技術は、同一または様々な
タイプのMEMS 4720を含む半導体IC実装基板上で実質的に実現することができる。例えば
、SiPのためにELRI 4710は、基板上のMEMSデバイスをICやアンテナなどの他の受動コンポ
ーネントへの接続を設定するために、ほとんど抵抗が無いことにより基板上での物理的な
場所に関係なくこれらのエレメントが各ノードに直接接続されているかのように実行する
ことを可能にする状態で、使用することができる(用語"MEMS"が頻繁に使用されているが
、種々のマイクロアクチュエータを含むことを意図している。)。
The modified ELR material can be used in other parts such as wiring conductors, signal lines, microactuators. Figure 47-M shows a very low resistance interconnect (ELRI) 4710 modified to connect the MEMS 4720 to other circuits or components 4730 on an IC mounting board or system-in-package (SIP) 4740 Indicates use. For example, ELRI 4710 uses MEMS 4720 as an analog and / or digital circuit such as a microprocessor, microcomputer, microcontroller, DSP, system on chip (SoC), antenna, second MEMS, ASIC, ASSP,
It can be used to connect to FPGAs and / or other circuits, components or devices 4730. The technology used in these examples is based on MEMS 472 in other circuits and components 4730.
Can be used to connect 0. Furthermore, these techniques can be substantially realized on a semiconductor IC mounting substrate including the same or various types of MEMS 4720. For example, for SiP, the ELRI 4710 is related to the physical location on the substrate by having little resistance to set up the MEMS device on the substrate to connect to other passive components such as ICs and antennas. Can be used with these elements being able to run as if directly connected to each node (the term "MEMS" is frequently used, but various microactuators can be used Intended to include.)

MEMSは、1つまたはそれ以上のコンポーネントを含むことができる。例えば、高周波回
路、可変伝送線、導波管共振器、ELR成分、受動部品、ELR受動部品、準光学部品、可変イ
ンダクタ、可変コンデンサ、、及び/または電気機械フィルタを含むが、これらに限定さ
れるものではない。他の例として、1つまたはそれ以上の構成エレメントは、環境パラメ
ータを検出するセンサを含むことができる。使用することができるセンサの種類の例は、
圧力センサ、温度センサ、熱放射センサ、マイクロ波センサ、テラヘルツセンサ、光セン
サ(赤外線、紫外線、X線、宇宙線を含む)、流体モーションセンサ(気体、液体を含む
)、振動センサ、加速度計、湿度センサ、電界センサ、磁場センサ、および/または音響
センサを含むが、これらに限定されるものではない。
The MEMS can include one or more components. Examples include, but are not limited to, high frequency circuits, variable transmission lines, waveguide resonators, ELR components, passive components, ELR passive components, quasi-optical components, variable inductors, variable capacitors, and / or electromechanical filters. It is not something. As another example, one or more components can include sensors that detect environmental parameters. Examples of sensor types that can be used are:
Pressure sensor, temperature sensor, thermal radiation sensor, microwave sensor, terahertz sensor, optical sensor (including infrared, ultraviolet, X-ray, cosmic ray), fluid motion sensor (including gas and liquid), vibration sensor, accelerometer, Including but not limited to humidity sensors, electric field sensors, magnetic field sensors, and / or acoustic sensors.

全体的にIC実装基板は、1つまたはそれ以上の導電路を有することができる。1つまたは
それ以上の導電路は、複数のレベルの相互接続で、連続的な導電路のそれぞれに接続する
ように設計された特定の接続ビアを除きそれらの間が絶縁されており、便利な密度と接続
性を手配するためにそのレベルを使用する。1つまたはそれ以上の導電路は、ELR材料から
なる第1層(変更されていないELR材料)と、第1層のELR材料に結合した変更する材料か
らなる第2層と、を有するELRIからなる。コンポーネントのネットワークは、1つまたはそ
れ以上の導電路を介してMEMSに接続することができる。代替的に又は付加的に、MEMSは、
ELR材料からなる第1層と、第1層のELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、
からなる、1つまたはそれ以上の内部パスおよび/またはコンポーネントを含むことができ
る。1つまたはそれ以上のコンポーネントは、電気部品および/または機械的構成エレメン
トとすることができる。例えば、少なくとも一つの実施例では、1つまたはそれ以上のコ
ンポーネントは、ELRI受動コンポーネントのセット、可変伝送線、導波管共振器、準光学
部品、可変インダクタ、可変コンデンサ、電気機械フィルタ、センサ、スイッチ、アクチ
ュエータ、構造、および/または他のコンポーネントを含むことができる。
Overall, an IC mounting substrate can have one or more conductive paths. One or more conductive paths are multi-level interconnects that are isolated between them except for specific connection vias designed to connect to each of the continuous conductive paths. Use that level to arrange density and connectivity. One or more conductive paths from an ELRI having a first layer of ELR material (an unmodified ELR material) and a second layer of a modifying material coupled to the first layer of ELR material Become. A network of components can be connected to the MEMS via one or more conductive paths. Alternatively or additionally, MEMS is
A first layer of ELR material; a second layer of modifying material coupled to the ELR material of the first layer;
Can comprise one or more internal paths and / or components. One or more components can be electrical components and / or mechanical components. For example, in at least one embodiment, the one or more components include: a set of ELRI passive components, a variable transmission line, a waveguide resonator, a quasi-optical component, a variable inductor, a variable capacitor, an electromechanical filter, a sensor, Switches, actuators, structures, and / or other components can be included.

多くの利点は、MEMS回路をICまたはSIP上のアナログ/デジタル回路および/または他の
回路/他のコンポーネントに接続するためにELRIを使用することによって得ることができ
る。例えば、1つまたはそれ以上の導電路は、ほぼゼロの寄生抵抗を有することができる
ので、これによりMEMSをパッケージ上の場所に独立して回路またはコンポーネントのセッ
トに接続することを可能にする。導電路は無視できる抵抗を有し、ゼロに近い波面遅延時
定数を有することができる。このように、電気的相互作用の信号および駆動電流の遅延は
、大幅に低減される。また、ELRIは、MEMSと回路やコンポーネントが最適化された場所と
寄生抵抗による低下を最小化した状態でIC上に集積されることを可能にするであろう。別
の例として、ELRIは、MEMSおよびアナログ回路が幾分独立して設計することを可能にする
。この独立した設計は、プロンプト開発を容易にすることができる。また、このことは、
事前に設計されたMEMSを埋め込むことにより、特にMEMSの設計の専門知識を必要とせずに
ユーザがMEMS IPとアナログ回路IPをより自由に利用することを可能になる。ELRIがMEMS
とアナログ回路設計間のより多くの自立性を可能にするので、IC上により多くの量と多様
性で集積することができ、MEMS ICは、新製品で増殖し、この増殖は、改善された製品の
設計と製造のための学習曲線を提供するであろう。
Many advantages can be obtained by using ELRI to connect MEMS circuits to analog / digital circuits and / or other circuits / other components on an IC or SIP. For example, one or more conductive paths can have near zero parasitic resistance, thereby allowing MEMS to be connected to a circuit or set of components independently at a location on the package. The conducting path has negligible resistance and can have a wavefront delay time constant close to zero. In this way, the electrical interaction signal and the drive current delay are greatly reduced. ELRI will also allow MEMS and circuits and components to be integrated on the IC with optimized locations and minimal degradation due to parasitic resistance. As another example, ELRI allows MEMS and analog circuits to be designed somewhat independently. This independent design can facilitate prompt development. This also means
By embedding pre-designed MEMS, users can use MEMS IP and analog circuit IP more freely without special MEMS design expertise. ELRI is MEMS
Allows more independence between the IC and analog circuit design, so it can be integrated in a larger amount and diversity on the IC, and the MEMS IC has grown in new products, and this growth has been improved It will provide a learning curve for product design and manufacture.

IC製品でこのELRI技術を使用すると、相乗的に他のELRI技術を有利に活用することがで
きる。例えば、複数のMEMS回路を接続するためのELRI、MEMSを実装基板またはSIP上の他
の回路に接続するためのELR、IC上の3D相互接続用(ICをパッケージ上の実装基板に接続
する)ELRI、実装基板上の電源分配用ELRIなどのMEMS ELRI技術を含む。それらのすべて
は、さらにすべてのELRI技術の開発を向上させ、製品の性能を向上させることができる。
When this ELRI technology is used in IC products, other ELRI technologies can be used synergistically. For example, ELRI for connecting multiple MEMS circuits, ELR for connecting MEMS to a mounting board or other circuits on SIP, 3D interconnection on IC (Connecting IC to mounting board on package) Includes MEMS ELRI technologies such as ELRI and ELRI for power distribution on the mounting board. All of them can further improve the development of all ELRI technologies and improve product performance.

ELRI、アクチュエータおよび他のコンポーネントは、材料の種類、変更されたELR材料
の用途、変更されたELR材料を用いたコンポーネントのサイズ、変更されたELR材料を用い
る装置または機械の運用要件などに基づいて製造することができる。このように、設計お
よび製造において、変更されたELR材料の基材層として使用される材料、および/または、
変更されたELR材料の変更する層として用いられる材料は、様々な考慮事項と所望の動作
特性および/または製造特性に基づいて選択することができる。レイアウト及び/又は変更
されたELR材料の配置のための種々の適切な幾何学的形状および構成がに本明細書に記載
されているが、多数の他の形状も可能である。これらの他の形状は、材料の厚さ、異なる
層、複数の隣接した変更する層を有する変更されたELR材料、単一の変更する層によって
変更された、複数の変更されたELR材料の使用層、他の3次元構造の違いに加えて、異なる
パターン、長さ及び/又は幅に関する構成またはレイアウトを含む。したがって、適切に
変更されたELR材料は、所望の用途および/または特性に応じて使用することができる。
ELRI, actuators and other components are based on the type of material, the application of the modified ELR material, the size of the component using the modified ELR material, the operational requirements of the equipment or machine using the modified ELR material, etc. Can be manufactured. Thus, materials used as substrate layers for modified ELR materials in design and manufacturing, and / or
The material used as the modifying layer of the modified ELR material can be selected based on various considerations and desired operational and / or manufacturing characteristics. Although various suitable geometries and configurations for layout and / or modified ELR material placement are described herein, numerous other shapes are possible. These other shapes include material thickness, different layers, modified ELR materials with multiple adjacent modifying layers, use of multiple modified ELR materials modified by a single modifying layer In addition to layer, other 3D structure differences, it includes configurations or layouts for different patterns, lengths and / or widths. Thus, appropriately modified ELR materials can be used depending on the desired application and / or properties.

ICを使用する一例では、第1の操作は、IC基板、またはSIPの誘電性絶縁体上に第1の
非常に低い抵抗(ELR)材料の堆積層を堆積する。第1の層は、例えば、YBCOまたはBSCCO
で構成することができる。変更する材料からなる第2層は、ELR材料の第1層上に堆積され
、単一レベルのELR相互接続を形成する。第2の層は、例えば、クロムまたは本明細書に記
載の他の変更する材料を含むことができる。変更する層として使用される第1又はベース
層及び/又は材料として使用される材料は、様々な考慮事項、所望の動作特性および/また
は製造特性に基づいて選択される。例えば、耐薬品性、コスト、性能目標、利用可能な装
置、利用可能な材料、および/または他の考慮および特性を含む。フォトリソグラフィ及
び材料除去などの処理動作(エッチング又は他の処理)は、様々なコンポーネント、導電
路および/または相互接続を形成するために、次に、ELRIを形成する。例えば、いくつか
の実施例では、MEMS ELRI、ELRI受動部品、ELRI RFアンテナ、電力分配システム、および
/または信号をルーティングすることができる1つまたはそれ以上の導電路を有する信号バ
スを形成することができる。
In one example using an IC, the first operation deposits a deposition layer of a first very low resistance (ELR) material on an IC substrate or SIP dielectric insulator. The first layer is, for example, YBCO or BSCCO
Can be configured. A second layer of modifying material is deposited on the first layer of ELR material to form a single level ELR interconnect. The second layer can include, for example, chromium or other modifying materials described herein. The first or base layer used as the modifying layer and / or the material used as the material is selected based on various considerations, desired operating characteristics and / or manufacturing characteristics. For example, chemical resistance, cost, performance goals, available equipment, available materials, and / or other considerations and properties. Processing operations (etching or other processing) such as photolithography and material removal then form ELRI to form various components, conductive paths and / or interconnects. For example, in some embodiments, a MEMS ELRI, an ELRI passive component, an ELRI RF antenna, a power distribution system, and
A signal bus having one or more conductive paths through which signals can be routed can be formed.

また、このプロセスは、特定の信号応答を提供するために、高誘電率の基板を選択する
ことを含むことができる。上述したように、アクチュエータ又はその他の回路が形成され
た基材は、出力に影響を与えることができる。バルクでまたは別の基板上に堆積された以
下の基板が使用可能である。例えば、非晶質又は結晶質の石英、サファイア、酸化アルミ
ニウム、LaAlO3、LaGaO3、SrTiO2、ZrO2、MgO、NdCaAIO4、LaSrAIO4、CaYAIO4、YAIO3、N
dGaO3、SrLaAIO4、CaNdAIO4、LaSrGaO4、YbFeO3が使用可能である。基板は、変更されたE
LR材料の良質な路を配置するための互換性と不活性であるように選択され、かつ平面フィ
ルタを含む基板上に形成されたフィルタなどでの使用に好ましい特性を有することができ
る。
The process can also include selecting a high dielectric constant substrate to provide a specific signal response. As described above, the substrate on which the actuator or other circuit is formed can affect the output. The following substrates deposited in bulk or on another substrate can be used. For example, amorphous or crystalline quartz, sapphire, aluminum oxide, LaAlO 3 , LaGaO 3 , SrTiO 2 , ZrO 2 , MgO, NdCaAIO 4 , LaSrAIO 4 , CaYAIO 4 , YAIO 3 , N
dGaO 3 , SrLaAIO 4 , CaNdAIO 4 , LaSrGaO 4 , and YbFeO 3 can be used. The board is modified E
It can be selected to be compatible and inert for placing good quality paths of LR material and can have favorable characteristics for use in filters formed on substrates including planar filters.

変更されたELR材料を用いる電気化学的アクチュエータ
電気化学的アクチュエータは、例えば、電気化学的酸素ポンプの移送を用いた燃料電池
と同様に、ガスを触媒する電極に小さな電圧を供給し、次に、閉じたセル内の圧力を増大
させる原理に基づいている。図48-Mは、1つまたはそれ以上の同軸上に整列された電気化
学的アクチュエータまたは燃料電池4810を保持するシェルまたはハウジング4805を含む電
気化学的アクチュエータ4800の一例を示す図である。一つの燃料電池4810が図示されてい
るが、他の3つは破線で示され、すべて、ハウジング4805内に積重されている。
Electrochemical actuators using modified ELR materials Electrochemical actuators supply a small voltage to the electrode that catalyzes the gas, for example, similar to a fuel cell using electrochemical oxygen pump transfer, and then Based on the principle of increasing the pressure in a closed cell. FIG. 48-M shows an example of an electrochemical actuator 4800 that includes a shell or housing 4805 that holds one or more coaxially aligned electrochemical actuators or fuel cells 4810. Although one fuel cell 4810 is shown, the other three are shown as dashed lines, all stacked within the housing 4805.

各燃料電池4810は、第1または下部電極4815と第2または上部電極4820を備える。上部
及び下部電極は、ガス4825を保持する中間室を画定する。燃料電池セルの各々は、ディス
ク、正方形、または他の構造として形成され、ハウジング4805内で自由に動くことができ
る。絶縁体4830は、リング又は他の構造として形成され、ガス4825を保持しつつ、上部電
極4820と下部電極4830を分離する。
Each fuel cell 4810 includes a first or lower electrode 4815 and a second or upper electrode 4820. The upper and lower electrodes define an intermediate chamber that holds gas 4825. Each of the fuel cells is formed as a disk, square, or other structure and can move freely within the housing 4805. Insulator 4830 is formed as a ring or other structure and separates upper electrode 4820 and lower electrode 4830 while holding gas 4825.

ハウジング4805は、金属などの導電性材料で形成される。電圧がハウジング4805および
電極4840に印加されると、上部電極4820と下部電極4815との間に得られる電圧が、ガス48
25を活性化する。これに応答して、ガスが膨張し、プランジャ又はピストン4850に作用す
る上向きの力を発生する。二つ以上の燃料電池4810を使用することによってより大きな変
位が生じ得る。
The housing 4805 is formed of a conductive material such as metal. When a voltage is applied to the housing 4805 and the electrode 4840, the voltage obtained between the upper electrode 4820 and the lower electrode 4815 is the gas 48.
Activate 25. In response, the gas expands and generates an upward force acting on the plunger or piston 4850. By using more than one fuel cell 4810, greater displacement can occur.

他の電気化学的アクチュエータが可能である。例えば、ガスを用いるのではなく、ワッ
クスを使用する。ワックスは大きい体積の温度依存性を有するので、その膨張は、ピスト
ンを大きく動かせることができる。このようなワックスは、ピストン(又はエラストマー
内に閉じ込められたピストン)が置かれている剛性容器内に配置され、容器が加熱されて
ワックスを膨張させて、ピストンを圧縮するか押しだすことができる。
Other electrochemical actuators are possible. For example, wax is used instead of gas. Since the wax has a large volume temperature dependence, its expansion can move the piston greatly. Such wax is placed in a rigid container in which a piston (or a piston enclosed in an elastomer) is placed, and the container can be heated to expand the wax and compress or push out the piston. .

変更されたELR材料は、これらのアクチュエータのコンポーネント間の接続に加えて電
気化学的アクチュエータの相互接続で使用することができる。たとえば、変更されたELR
材料は、上部電極4815と下部電極4820、ならびにハウジング4805と電極4840のために使用
することができる。変更されたELR材料は、ハウジングの周囲でまたはハウジング内で巻
くように形成することができる。他の構成または形状はもちろん可能である。
The modified ELR material can be used in the interconnection of electrochemical actuators in addition to the connections between these actuator components. For example, the modified ELR
The material can be used for the upper electrode 4815 and the lower electrode 4820 as well as the housing 4805 and the electrode 4840. The modified ELR material can be formed to wrap around or within the housing. Other configurations or shapes are of course possible.

変更されたELR材料を用いる形状記憶アクチュエータ
別の例は、例えば、温度変化に応答してバイメタルデバイスを変位させる又は拡張させ
る熱動作の使用である。別の例は、外部から印加される電気信号または温度に基づいて状
態を変更して伸びる/縮む、金属またはセラミックスを使用する形状貯蔵合金アクチュエ
ータである。このような形状記憶材料としては、磁場を用いて制御可能な形状記憶合金で
ある例えば、ニッケル、チタン、銅ベースの合金(例えば、CuZnAIとCuAINi)、Ni2MnGa
があげられる。
Shape memory actuators using modified ELR materials Another example is the use of thermal motion that, for example, displaces or expands bimetallic devices in response to temperature changes. Another example is a shape storage alloy actuator using a metal or ceramic that changes state and expands / contracts based on an externally applied electrical signal or temperature. Such shape memory materials include shape memory alloys that can be controlled using a magnetic field, such as nickel, titanium, copper-based alloys (eg, CuZnAI and CuAINi), Ni 2 MnGa
Can be given.

形状記憶材料をバネまたはコイルのような特定の幾何学的パターンに形成することによ
り、合金の膨張の小さい線形変化をその長さに沿って大きい最終的な変位を生成するよう
に伝えることができる。変更されたELR材料を形状記憶材料を駆動する回路電極に用いる
ことにより、向上した性能を達成することができる。形状記憶材料アクチュエータは、車
両、環境制御エレメント、グリッパ等の駆動、制御、および放出エレメントに用いること
ができる。
By forming the shape memory material into a specific geometric pattern, such as a spring or coil, a small linear change in the expansion of the alloy can be conveyed to produce a large final displacement along its length. . Improved performance can be achieved by using the modified ELR material for the circuit electrode that drives the shape memory material. Shape memory material actuators can be used in drive, control and release elements for vehicles, environmental control elements, grippers and the like.

変更されたELRの材料を使用する磁性/電気粘性流体アクチュエータ
電気レオロジー流体を用いるアクチュエータは、電場に応答して粘度が変化し、通常、
流体が塑性体に"固まる"ことができる流体を保持する密閉容器内に一対の電極を含む。適
切な液体の例は、小さいコネクティビティを有し、比誘電率が無く、その中に比較的高い
比誘電率と分極性の固体粒子が分散されている非極性のベース流体を含む。軽質油はベー
ス流体の例である。固体粒子は、例えば、ケイ酸無水物、又はアルミノケイ酸塩、金属酸
化物などである。そのようなアクチュエータはせん断荷重、フローモード又はスクイーズ
モードで動作し、それによって一対の電極(両方が固定されている)を介して、または固
定電極側に一対の電極に平行である力を提供することができる。このようなアクチュエー
タの用途は、位置決めドライブ、ショックアブソーバー、触覚エレメント等であってもよ
い。
Magnetic / electrorheological fluid actuators using modified ELR materials Actuators using electrorheological fluids change viscosity in response to an electric field,
A pair of electrodes is included in a sealed container that holds the fluid so that the fluid can “set” into the plastic. Examples of suitable liquids include nonpolar base fluids that have low connectivity, no dielectric constant, and in which relatively high dielectric constant and polarizable solid particles are dispersed. Light oil is an example of a base fluid. The solid particles are, for example, silicic anhydride, aluminosilicate, metal oxide or the like. Such actuators operate in shear load, flow mode or squeeze mode, thereby providing a force that is parallel to the pair of electrodes through the pair of electrodes (both are fixed) or on the fixed electrode side. be able to. Such actuators may be used for positioning drives, shock absorbers, tactile elements, and the like.

図49-Mを参照すると、キャップ4910を有する容器または容器4905を含むショックアブソ
ーバーやアクチュエータ4900の例が示されている。容器は、シリンダであり、シリンダは
、キャップ4910の真ん中を通って延びるロッド4920を有するピストン4915の中に延びてい
る。容器4905は、電気粘性流体4930を保持している。U字管またはチャンネル4935は、流
体4930、ピストン4915の上下に移動することができる。一対の電極4940、4945の電極間に
延在する電場が発生する外部電気信号を受信する。電場は、流体4930の粘性に影響を与え
、それにより、容器4905内でピストン4915の応答を変更する。図示されていないが、流体
4932の流れとピストン4915の上と下のボリュームを制限するためにバルブはダクト4935内
に配置されることができる。
Referring to FIG. 49-M, an example of a shock absorber or actuator 4900 including a container or container 4905 with a cap 4910 is shown. The container is a cylinder that extends into a piston 4915 having a rod 4920 that extends through the middle of the cap 4910. The container 4905 holds an electrorheological fluid 4930. The U-tube or channel 4935 can move above and below the fluid 4930, piston 4915. An external electric signal generated by an electric field extending between the electrodes of the pair of electrodes 4940 and 4945 is received. The electric field affects the viscosity of the fluid 4930, thereby changing the response of the piston 4915 within the container 4905. Not shown, but fluid
A valve can be placed in duct 4935 to limit the flow of 4932 and the volume above and below piston 4915.

変更されたELR材料は、電極4940、4945に印加され、それにより、その間に効率よく電
界を生成することができる。1つの形状が示されているが、他の構成も可能である。さら
に、電気レオロジー流体に適用されるのと同じ原理が等しく、凝固から粒子を防ぐために
安定剤を含む低透過ベース液中のカルボニル鉄合金などのフェロ/強磁性粒子を使用する
磁性流体に適用される。用途は、ブレーキ、クラッチ、モーターマウントなどを含む。
変更されたELR材料を含むアクチュエータの適切な実施例と用途
The modified ELR material is applied to the electrodes 4940, 4945, thereby efficiently generating an electric field therebetween. Although one shape is shown, other configurations are possible. In addition, the same principles applied to electrorheological fluids are equally applicable to ferrofluids that use ferro / ferromagnetic particles such as carbonyl iron alloys in low permeation base fluids that contain stabilizers to prevent particles from solidification. The Applications include brakes, clutches, motor mounts, etc.
Suitable examples and applications of actuators containing modified ELR materials

上記のように、変更されたELR材料は、温度に依存する性能を有する。その結果として
、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いるアクチュエータもまた同様に温度に依存
する。温度変化は、上記のように、ストリップ導体への磁場浸透に影響を及ぼす。変更さ
れたELR材料のそのような変更は、本明細書に記載のように、変更されたELR材料の温度に
対する応答挙動に基づいてモデル化することができるし、または経験的に導出することが
できる。なお、変更されたELR材料を用いることにより、配線抵抗は無視できるが、その
抵抗は本明細書に示される温度グラフに示すように、温度に基づいて調整することができ
る。したがって、アクチュエータの設計は、温度補償するように調整することができ、又
はアクチュエータ出力は、温度を変えることによって調整することができる。
As mentioned above, the modified ELR material has a temperature dependent performance. As a result, actuators using the modified ELR materials described herein are also temperature dependent as well. The temperature change affects the magnetic field penetration into the strip conductor as described above. Such changes in the modified ELR material can be modeled based on the response behavior of the modified ELR material to temperature, as described herein, or can be derived empirically. it can. Note that the wiring resistance can be ignored by using the changed ELR material, but the resistance can be adjusted based on the temperature as shown in the temperature graph shown in this specification. Thus, the actuator design can be adjusted to compensate for temperature, or the actuator output can be adjusted by changing the temperature.

図50-Mを参照すると、温度制御回路5015に結合した回路5010と論理回路5020を含むシス
テム5000が示されている(図50-Mには相互接続された様々なブロックが示されているが、
より少ない又はより多いの接続も可能である)。回路5010は本明細書に記載の少なくとも
一部が変更されたELR材料から形成される1つまたはそれ以上のアクチュエータを使用する
。論理回路は、温度制御回路を制御し、温度制御回路は、次に、回路5010を冷却する極低
温の液体又はガス冷却器などの冷却器/冷凍機を制御する。従って、システム5000の感度
や応答を増大させるために、論理回路5020は温度制御回路5015に信号を送り、回路5010の
温度を低下させる。結果として、変更されたELR材料を用いる回路5010は、変更されたELR
材料が導電性を増大するようにさせ、それによって、回路の感度や応答を増加させる。
Referring to FIG. 50-M, a system 5000 is shown that includes a circuit 5010 and a logic circuit 5020 coupled to a temperature control circuit 5015 (although various interconnected blocks are shown in FIG. 50-M). ,
Fewer or more connections are possible). The circuit 5010 uses one or more actuators formed from ELR materials that have been modified at least in part as described herein. The logic circuit controls the temperature control circuit, which in turn controls a cooler / refrigerator such as a cryogenic liquid or gas cooler that cools the circuit 5010. Thus, to increase the sensitivity and response of the system 5000, the logic circuit 5020 sends a signal to the temperature control circuit 5015 to reduce the temperature of the circuit 5010. As a result, the circuit 5010 using the modified ELR material is changed to the modified ELR.
The material causes the conductivity to increase, thereby increasing the sensitivity and response of the circuit.

上記のように特定のアクチュエータを一般的に説明したが、他の多くのアクチュエータ
も可能である。たとえば、変更されたELR材料は、回路(例えば、フィルタ)をチューニ
ングするためにアクチュエータに組み込むことができる。個別のアクチュエータが示され
ているが、アクチュエータは、一緒に結合されて、より複雑なアクチュエータシステムま
たはアレイを形成することができる。本明細書に記載のアクチュエータの他のカテゴリと
同様に、アクチュエータアレイの多くの構成が可能であり、少なくとも部分的に変更され
たELR材料から形成されるマルチアクチュエータシステムを実現することは、設計者の設
計事項である。本明細書に記載の変更されたELR材料は、それらの組合せを明示的に記述
されていない場合でも、本明細書に記載のアクチュエータと原理の二つ以上の組み合わせ
を含む、複雑なアクチュエータシステムにおいて使用することができる。実際、そのよう
な複雑なアクチュエータシステムは、単に同様なアクチュエータを用いるのではなく、2
つ又はそれ以上の異なるアクチュエータを用いることができる。このようなアクチュエー
タシステムまたはアレイは、すべてが変更されたELR材料で形成された均質なアクチュエ
ータ、異なる種類のアクチュエータで形成された不均質に混合されたもの、いくつかのア
クチュエータが非ELR材料で形成されもの、異なるアクチュエータの組合せ、異なる材料
の組合せを含むことができる。したがって、複雑なアクチュエータシステムまたはアレイ
は、変更されたELR材料から主として形成された2つ以上の均質なアクチュエータからなる
2つ以上のアクチュエータを用いてもよいし、二つ以上の異種のアクチュエータが変更さ
れたELR材料から主として形成され、および/または、2つ以上の均質/異質のアクチュエー
タが、従来の導電体と変更されたELR材料の両方から形成されてもよい。
While specific actuators have been generally described as described above, many other actuators are possible. For example, the modified ELR material can be incorporated into an actuator to tune a circuit (eg, a filter). Although individual actuators are shown, the actuators can be coupled together to form a more complex actuator system or array. As with the other categories of actuators described herein, many configurations of actuator arrays are possible, and it is possible for designers to realize multi-actuator systems formed from ELR materials that are at least partially modified. It is a design matter. The modified ELR materials described herein can be used in complex actuator systems that include two or more combinations of the actuators and principles described herein, even if the combinations are not explicitly stated. Can be used. In fact, such complex actuator systems do not simply use similar actuators, but 2
Two or more different actuators can be used. Such actuator systems or arrays are homogeneous actuators, all made of modified ELR materials, heterogeneous mixed ones made of different types of actuators, some actuators made of non-ELR materials It can include combinations of different actuators, combinations of different materials. Thus, a complex actuator system or array consists of two or more homogeneous actuators primarily formed from modified ELR materials
Two or more actuators may be used, two or more dissimilar actuators may be formed primarily from modified ELR material, and / or two or more homogeneous / heterogeneous actuators may be It may be formed from both modified ELR materials.

変更されたELR材料から一部または全部が形成されているコンポーネントを用いるアク
チュエータの具体例は、本明細書に記載されているが、当業者は、実質的にアクチュエー
タの構成が、上記記載のコンポーネントのような、少なくとも部分的に変更されたELR材
料から形成されたコンポーネントを使用してもよいことを理解するであろう。様々なアク
チュエータとアクチュエータシステムは、導電性エレメントと、他のエレメントと、上記
記載されたいくつかを使用する。(変更されたELR材料は、回路内で導電性エレメントと
共に使用することができるが、変更されたELR材料がその長さまたは領域に沿って、エネ
ルギーや信号の伝播を促進すると述べることは、"導電性"の定義に依存するが、より適切
であるかもしれない。)結果として、変更ELRの材料から形成されるコンポーネントを使
用することができるすべての可能なアクチュエータとアクチュエータシステムを網羅的に
列挙するのは不可能である。
Although specific examples of actuators using components that are formed in part or in whole from modified ELR materials are described herein, those skilled in the art will recognize that the configuration of the actuator is substantially as described above. It will be appreciated that components formed from at least partially modified ELR materials, such as Various actuators and actuator systems use conductive elements, other elements, and some of those described above. (It is stated that the modified ELR material can be used with conductive elements in the circuit, but the modified ELR material promotes the propagation of energy and signals along its length or region. " Depending on the definition of “conductivity”, it may be more appropriate.) As a result, an exhaustive list of all possible actuators and actuator systems that can use components formed from modified ELR materials It is impossible to do.

いくつかのアクチュエータに対していくつかの適切な形状が本明細書に記載され示され
ているが、他の多くの形状も可能である。これらの他の形状は、異なるパターン、構成ま
たは長さおよび/または幅に対するレイアウトだけでなく、材料の厚さの違い、異なる層
の使用、および他の三次元構造を含む。本発明者らは、当技術分野で知られている実質的
にすべてのアクチュエータと関連するシステムが変更されたELR材料を使用することがで
き、本出願の変更されたELR材料、アクチュエータ、及び原理の様々な例が提供された当
業者が、過度の実験を行うことなく、変更されたELR材料から全部またはその一部が形成
された1つまたはそれ以上のコンポーネントを有する他のアクチュエータを実現すること
ができると信じる。
Although some suitable shapes are described and shown herein for some actuators, many other shapes are possible. These other shapes include not only different patterns, configurations or layouts for length and / or width, but also material thickness differences, the use of different layers, and other three-dimensional structures. We can use modified ELR materials in systems associated with virtually all actuators known in the art, and the modified ELR materials, actuators, and principles of this application. Those skilled in the art who have been provided with various examples will realize other actuators having one or more components formed entirely or partly from modified ELR materials without undue experimentation I believe you can.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むアクチュエータは、以下のように説
明することができる。
In some embodiments, an actuator that includes a modified ELR material can be described as follows.

アクチュエータであって、受け取った電気エネルギーを機械的エネルギーに変換するよ
うに構成された少なくとも1つの変換器と、前記変換器に結合された少なくとも1つの導電
性の入力ラインと、を有し、前記導電性の入力ラインは、前記変換器を動作させるために
前記少なくとも1つの変換器に信号を入力するように構成され、前記変換器又は前記導電
線の少なくとも一部は、変更された非常に低い抵抗(ELR)部分で形成され、前記変更さ
れたELR部分は、ELR材料からなる第1の層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更す
る材料からなる第2層と、から形成されることを特徴とするアクチュエータ。
An actuator comprising: at least one transducer configured to convert received electrical energy into mechanical energy; and at least one conductive input line coupled to the transducer; A conductive input line is configured to input a signal to the at least one transducer to operate the transducer, and at least a portion of the transducer or the conductive line is modified to be very low The modified ELR portion is formed of a resistance (ELR) portion, and the modified ELR portion is formed of a first layer made of ELR material and a second layer made of the modifying material bonded to the ELR material of the first layer. An actuator characterized by being made.

アクチュエータエレメントの製造方法であって、第1導電路と第2導電路とを間隔を空
けて配置する工程と、非常に低い抵抗(ELR)材料を圧電基板または圧磁基板上で使用す
る工程と、を有し、前記間隔を空けて配置された前記第1導電部と前記第2導電部は、圧
電アクチュエータ又は圧磁アクチュエータの端子を形成し、前記ELR材料は、ELR材料から
なる第1の部分と、前記第1部分の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2部分
と、から形成されることを特徴とする製造方法。
A method for manufacturing an actuator element, the first conductive path and the second conductive path being spaced apart, and the step of using a very low resistance (ELR) material on the piezoelectric or piezoelectric substrate The first conductive portion and the second conductive portion that are spaced apart from each other form a terminal of a piezoelectric actuator or a piezoelectric actuator, and the ELR material is a first made of ELR material. A manufacturing method comprising: forming a portion; and a second portion made of a modifying material bonded to the ELR material of the first portion.

アクチュエータであって、基板と、前記基板上に形成され、受け取った機械エネルギー
を電気エネルギーに変換するように構成された少なくとも1つのマイクロスケール又はナ
ノスケール変換器と、前記基板上に形成され、前記変換器に結合され少なくとも1つの導
電入力ラインと、を有し、前記導電入力ラインは、前記変換器を動作させるために前記少
なくとも1つの変換器に信号を入力するように構成されており、前記少なくとも1つの変換
器または前記少なくとも1つの導電入力ラインの少なくとも一部は、変更された非常に低
い抵抗(ELR)部分で形成され、前記変更されたELR部分は、ELR材料からなる第1層と、
前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、からなることを特徴
とするアクチュエータ。
An actuator, formed on the substrate, at least one microscale or nanoscale transducer formed on the substrate and configured to convert received mechanical energy into electrical energy; and At least one conductive input line coupled to a transducer, wherein the conductive input line is configured to input a signal to the at least one transducer to operate the transducer; At least one transducer or at least a portion of the at least one conductive input line is formed with a modified very low resistance (ELR) portion, the modified ELR portion comprising a first layer of ELR material and ,
An actuator comprising: a second layer of a material to be modified that is bonded to the ELR material of the first layer.

アクチュエータシステムであって、前記アクチュエータシステムは、複数のアクチュエ
ータエレメントを含み、各アクチュエータエレメントは、変換器と、1つまたはそれ以上
の導電路と、を含み、前記1つまたはそれ以上の導電路は、前記変換器への入力信号を提
供するための形状を含み、前記変換器および/または前記1つまたはそれ以上の導電路のう
ちの少なくとも一部は、ELR材料からなる第1部分と、前記第1部分の前記ELR材料に結合
する変更する材料からなる第2部分と、で形成された第1の材料から構成され、複数のア
クチュエータエレメントは、組み合わされたアクチュエータ機能を提供することを特徴と
するアクチュエータシステム。
An actuator system, wherein the actuator system includes a plurality of actuator elements, each actuator element including a transducer and one or more conductive paths, wherein the one or more conductive paths are , Including a shape for providing an input signal to the transducer, wherein at least a portion of the transducer and / or the one or more conductive paths is a first portion made of ELR material; A first portion formed of a first portion formed from a second portion of a modifying material that couples to the ELR material of the first portion, wherein the plurality of actuator elements provide a combined actuator function Actuator system.

システムであって、前記システムは、論理回路またはアナログ回路と、1ユニットとし
て、アンテナと、前記論理回路またはアナログ回路との間に接続された少なくとも1つの
アクチュエータエレメントと、を有し、前記アクチュエータエレメントは、1つまたはそ
れ以上の電気機械的トランスデューサと、一つまたはそれ以上の導電路と、を有し、1つ
またはそれ以上の前記アクチュエータおよび/または前記導電路は、受信された制御信号
に基づいて動作機能を提供するように形成されたジオメトリを含み、前記1つまたはそれ
以上のアクチュエータおよび/または前記導電路の少なくとも一部は、ELR材料からなる第
1部分と、第1部分のELR材料に結合した変更する材料からなる第2部分と、から形成される
導電材料からなることを特徴とするシステム。
A system comprising: a logic circuit or an analog circuit; a unit as an antenna; and at least one actuator element connected between the logic circuit or the analog circuit, the actuator element Has one or more electromechanical transducers and one or more conductive paths, wherein one or more of the actuators and / or the conductive paths are in response to received control signals. Including one or more actuators and / or at least a portion of the conductive path comprising an ELR material.
A system comprising a conductive material formed from a portion and a second portion of a modifying material bonded to the ELR material of the first portion.

第13章 ELR材料から形成されたフィルタ
本章の説明は、図1-36と図37A-N〜図50-Nを参照する。従って、本章に含まれるすべて
の参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 13 Filters Formed from ELR Materials Refer to FIGS. 1-36 and FIGS. 37A-N to 50-N for an explanation of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

非常に低い抵抗(ELR)材料を使用する様々な種類のフィルタが本章に記載される。下
記に記載のフィルタの種類では、フィルタは、基板を含み、その上に、膜、テープ、箔、
ワイヤ、ナノワイヤ、トレースや他の導体が形成されるか、または配置されている。ここ
で、基板、膜、テープ、箔、ワイヤ、ナノワイヤ、トレースや他の導体は、変更されたEL
Rを使用する。フィルタの特定のコンポーネントに変更されたELR材料を使用する他の種類
のフィルタが構成される。いくつかの例では、変更されたELR材料は、材料の種類、変更
されたELR材料の用途、変更されたELR材料を用いるコンポーネント/エレメントのサイズ
、変更されたELR材料を用いる装置または機械の運用要件などに基づいて製造することが
できる。このように、フィルタの設計および製造において、変更されたELR材料のベース
層(変更されていないELR材料)として使用される材料、および/または、変更されたELR
材料の変更する層として用いられる材料は、様々な考慮事項と所望の動作特性および/ま
たは製造特性に基づいて選択することができる。変更されたELR材料は、既存の高温超伝
導(HTS)に関連付けられる通常の温度よりも高い温度で電流に対して非常に低い抵抗を
提供し、それにより、より高い温度でフィルタの動作特性を向上させる。
Various types of filters using very low resistance (ELR) materials are described in this chapter. In the filter types described below, the filter includes a substrate on which a film, tape, foil,
Wires, nanowires, traces and other conductors are formed or arranged. Where substrates, membranes, tapes, foils, wires, nanowires, traces and other conductors are modified EL
Use R. Other types of filters are configured that use modified ELR materials for specific components of the filter. In some examples, the modified ELR material is the type of material, the application of the modified ELR material, the size of the component / element using the modified ELR material, the operation of the device or machine using the modified ELR material It can be manufactured based on requirements. Thus, materials used as a modified ELR material base layer (unmodified ELR material) and / or modified ELR in filter design and manufacturing
The material used as the changing layer of material can be selected based on various considerations and desired operational and / or manufacturing characteristics. The modified ELR material provides a very low resistance to current at temperatures higher than the normal temperatures associated with existing high temperature superconductivity (HTS), thereby increasing the operating characteristics of the filter at higher temperatures Improve.

フィルタにおける変更されたELR材料の用途について以下詳細に説明する。一般に、多
くの構成のフィルタが可能であり、変更されたELR材料から形成されたフィルタを実現す
ることは、フィルタ設計者の設計慮事項である。実際に、従来のフィルタの設計を支配す
る原理は、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いたフィルタを生成することにも適
用することができる。従って、本明細書ではいくつかのフィルタ形状を図示し説明するが
、他の多くの形状はもちろん可能である。また本明細書の説明では、特定のフィルタシス
テムが、どのように変更されたELR材料から形成された特定のコンポーネントを使用する
ことができるかについて強調しているが、変更されたELRコンポーネントのこれらの実施
例は例示であり、網羅的でないことが意図される。本開示の様々な例を供給される当業者
は、変更されたELR材料から形成される同じまたは同様のフィルタシステム内の他のコン
ポーネントを識別することができるであろう。
The application of the modified ELR material in the filter is described in detail below. In general, many configurations of filters are possible, and it is a filter designer's design consideration to achieve filters formed from modified ELR materials. Indeed, the principles governing conventional filter design can also be applied to produce filters using the modified ELR materials described herein. Thus, although several filter shapes are illustrated and described herein, many other shapes are of course possible. The description herein also emphasizes how specific filter systems can use specific components formed from modified ELR materials, but these of modified ELR components The examples are illustrative and not intended to be exhaustive. Those skilled in the art, supplied with various examples of the present disclosure, will be able to identify other components within the same or similar filter system formed from modified ELR materials.

図37A-Nは、変更されたELR材料を用いることができるフィルタシステム3700を示す概略
図である。入力端子または伝送線路3705は、入力信号を受信し、フィルタ3710に提供する
。フィルタ3710は、本明細書に記載の多くの形態のいずれかを取ることができる。フィル
タシステム3700は、1つ以上のフィルタを含むことができ、第2フィルタはオプションフ
ィルタ3715として表示されている。フィルタ信号は、1つまたはそれ以上のフィルタ3710
、3715を通過した後、フィルタリングされた信号として線や端子3720に出力される。
FIGS. 37A-N are schematic diagrams illustrating a filter system 3700 that can use modified ELR materials. An input terminal or transmission line 3705 receives the input signal and provides it to the filter 3710. Filter 3710 can take any of the many forms described herein. The filter system 3700 can include one or more filters, with the second filter displayed as an optional filter 3715. Filter signal is one or more filters 3710
, 3715, and then output as a filtered signal to a line or terminal 3720.

フィルタシステムの詳細を説明する前に、フィルタシステムを使用するいくつかの用途
を説明する。図37B-Nは、フィルタシステム3700を用いる装置又はシステム3750の一例を
示す図である。装置3750は、ポートまたは他の入力/出力コンポーネントを介して信号376
0を受信し、送信する。装置3750は、フィルタシステム3700、論理回路および/またはアナ
ログ回路3765、電源3775、および入力/出力(I/O)コンポーネント3770を含むことができ
る。そのうちのいずれか又は全ては、ハウジング3755内に含まれているかまたはユニット
として統合することができる。図37B-Nの例では、装置3750は、アンテナ3780を含むこと
ができる。
Before describing the details of the filter system, some uses of the filter system will be described. FIGS. 37B-N are diagrams illustrating an example of an apparatus or system 3750 that uses a filter system 3700. FIG. Device 3750 receives signal 376 via port or other input / output component.
0 is received and transmitted. The apparatus 3750 can include a filter system 3700, logic and / or analog circuitry 3765, a power supply 3775, and input / output (I / O) components 3770. Any or all of them can be contained within the housing 3755 or integrated as a unit. In the example of FIGS. 37B-N, device 3750 can include an antenna 3780.

装置3750は、多くの形式のいずれかを取ることができる。一例では、装置は、携帯電話
、スマートフォン、ラップトップ、タブレットまたは他の携帯型電子機器である。この例
により、電源3775は電池であってもよく、フィルタシステム3700は、1つまたはそれ以上
の半導体チップ上に形成することができるRF回路の一部を形成してもよい。I/Oコンポー
ネント3770は、装置、表示装置、マイクロフォン、スピーカ、または他の公知のエレメン
トを指し、キーボードまたはキーパッドを含むことができ、論理回路3765は、プロセッサ
およびメモリを含むことができる。携帯型電子デバイスの実施例以外に他の多くの周知の
コンポーネントを使用することはもちろん可能であるが、それらは容易に当業者には理解
されるため図示していない。
The device 3750 can take any of a number of forms. In one example, the device is a mobile phone, smart phone, laptop, tablet or other portable electronic device. According to this example, the power source 3775 may be a battery and the filter system 3700 may form part of an RF circuit that can be formed on one or more semiconductor chips. I / O component 3770 refers to a device, display device, microphone, speaker, or other known element and can include a keyboard or keypad, and logic circuit 3765 can include a processor and memory. Many other well-known components may be used other than the portable electronic device embodiment, but they are not shown because they are readily understood by those skilled in the art.

別の例では、装置3750は、セルサイト、または基地局の携帯電話の受信機/送信機/送受
信器である。この例では、電源3775は、公共電気事業、発電機バックアップ、電池、太陽
電池等のライン電力であり得る。この例では、論理回路3765は、ワイヤレス通信を容易に
するためのRF回路構成を含むことができる。アンテナ3780は、1つまたはそれ以上の携帯
電話アンテナを含むことができる。
In another example, device 3750 is a cell site or base station mobile phone receiver / transmitter / transmitter. In this example, the power source 3775 may be line power, such as utility utility, generator backup, battery, solar cell. In this example, logic circuit 3765 can include an RF circuit configuration to facilitate wireless communication. The antenna 3780 can include one or more mobile phone antennas.

さらに別の例では、アンテナ3780は省略され、装置3750が医療装置や科学装置の一部を
形成する。装置は、1つまたはそれ以上のセンサなどから信号を受信し、フィルタシステ
ム3700を使用して、信号をフィルタ処理し、論理回路3765で処理された出力信号を生成す
ることができる。もちろん、多くの他の例を使用可能である。本明細書に記載のフィルタ
の用途および実施例は、RFIDチップのような単一のモノリシックチップから例えば携帯電
話サイト等に分散されたアクティブアンテナアレイシステムで使用されるような複数のボ
ックスまたはデバイスを使用する大規模な用途までの範囲にある。装置はRFIDチップとし
て実装される場合、RF回路と論理回路とメモリに結合されたアンテナ3780を含む。装置は
、単一チップ上に製造することができる。また、アンテナは、モノリシック単一チップ(
または複数の相互接続されたチップ)上に一体的に集積された残りのコンポーネントを備
えたラベルフレキシブル基板、プリント基板等の基板上に形成されたマイクロストリップ
アンテナとして形成することができる。
In yet another example, antenna 3780 is omitted and device 3750 forms part of a medical or scientific device. The device can receive a signal, such as from one or more sensors, and use a filter system 3700 to filter the signal and generate an output signal that is processed by logic circuit 3765. Of course, many other examples can be used. The applications and examples of the filters described herein include multiple boxes or devices such as those used in active antenna array systems distributed from a single monolithic chip, such as an RFID chip, eg, to a mobile phone site. It is in the range to the large-scale use to be used. When implemented as an RFID chip, the device includes an antenna 3780 coupled to RF circuitry, logic circuitry, and memory. The device can be manufactured on a single chip. The antenna is a monolithic single chip (
Alternatively, it can be formed as a microstrip antenna formed on a substrate such as a label flexible substrate or a printed circuit board with the remaining components integrally integrated on a plurality of interconnected chips).

初期の基本的な例では、フィルタシステム3700のフィルタ3710は、図38A-Nに示されるL
Cタンク回路として形成されるフィルタ3800のような単純な共振器構造を含むことができ
る。図示のように、フィルタ3800はライン3805、3810を介して入力信号を受信する。フィ
ルタは、並列に結合されたインダクタ3815とコンデンサ3820を含む。このような構成の二
つまたはそれ以上は、直列に結合されたインダクタ及び/又はコンデンサとともに提供さ
れてもよい。いくつかの例では、フィルタ3800は、また、1つまたはそれ以上の抵抗器を
含むことができる。もちろん、フィルタ設計は、フィルタが使用されるべき用途に対して
非常に特異的であり、この特定の用途における所望の周波数、所望の周波数範囲及び他の
要因によって、フィルタで使用される多くの数のコンポーネントが駆動される。したがっ
て、コンポーネントの特定の数字、用途とデバイスで異なるため、本明細書に記載する必
要はない。
In an early basic example, the filter 3710 of the filter system 3700 is the L shown in FIGS. 38A-N.
A simple resonator structure such as filter 3800 formed as a C tank circuit can be included. As shown, filter 3800 receives the input signal via lines 3805, 3810. The filter includes an inductor 3815 and a capacitor 3820 coupled in parallel. Two or more of such configurations may be provided with inductors and / or capacitors coupled in series. In some examples, the filter 3800 can also include one or more resistors. Of course, the filter design is very specific to the application for which the filter is to be used, and the large number used in the filter, depending on the desired frequency, desired frequency range and other factors in this particular application. The components are driven. Therefore, there is no need to describe it here because the specific numbers of components, applications and devices will vary.

一般に、図38A-Nに示すようなまとまったエレメントフィルタは、エレメントのうちの
少なくとも一つがインダクタやコンデンサであり、直列または並列に結合された少なくと
も2つのエレメントを含むことができる。インダクタは、コアと、少なくとも部分的にコ
アを取り囲みコイル状に構成される変更されたELR材料とを含む。コンデンサは、少なく
とも二つの導電性の領域/エレメントを含み、少なくとも領域/エレメントの1つは変更
されたELR材料で形成される。誘電体は、二つの導電領域/エレメントを分離する。全体的
に、インダクタやコンデンサなどの公知または慣用のフィルタコンポーネントの少なくと
も一部は、本明細書に記載の変更されたELR材料(平面フィルタを含む、下記で説明する
)を用いて形成することができる。
In general, a bundled element filter as shown in FIGS. 38A-N can include at least two elements coupled in series or in parallel, with at least one of the elements being an inductor or a capacitor. The inductor includes a core and a modified ELR material that at least partially surrounds the core and is configured in a coil. The capacitor includes at least two conductive regions / elements, at least one of the regions / elements is formed of a modified ELR material. A dielectric separates the two conductive regions / elements. Overall, at least some of the known or conventional filter components such as inductors and capacitors may be formed using the modified ELR materials described herein (including planar filters, described below). it can.

フィルタ部のコンポーネント中またはフィルタ部のコンポーネント間で変更されたELR
材料を使用することにより、共振器フィルタ3800の理想的に近い品質係数を得ることがで
きるとともにワイヤレス用途用フィルタとして例外的な選択性をもたらすことができる(
選択性は、一般に、所望の周波数または周波数帯/チャネルに対する不要な周波数を除去
(すなわち、減衰)するための無線受信機の能力の性能の指標を指す)。フィルタの性能
は、従来の方法で製造される場合、通常は、導電ライン3805、3810に対する内部抵抗によ
って影響を受けるが、導電ラインが変更されたELR材料を用いて製造される場合、内部抵
抗は無視できるであろう。同様に、インダクタ中のコイルによって引き起こされる抵抗は
、変更されたELR材料を使用することにより無視できる。
ELR changed in or between components in the filter section
By using the material, an ideal close quality factor of the resonator filter 3800 can be obtained and exceptional selectivity can be provided as a filter for wireless applications (
Selectivity generally refers to a measure of the performance of a radio receiver's ability to remove (ie, attenuate) unwanted frequencies for a desired frequency or frequency band / channel). Filter performance is usually affected by internal resistance to conductive lines 3805, 3810 when manufactured by conventional methods, but when the conductive lines are manufactured using modified ELR material, the internal resistance is Can be ignored. Similarly, the resistance caused by the coil in the inductor can be neglected by using a modified ELR material.

いくつかの例では、本明細書に変更されたELR材料を用いるフィルタは、従来の超電導
材料の転移温度と室温の間の温度で電流の流れに対して非常に低い抵抗を示すことができ
る。いくつかの例では、変更されたELR材料を使用する本明細書に記載のフィルタは、本
明細書に記載150Kまたはそれを超える温度で電流の流れに対して非常に低い抵抗を示すこ
とができる。様々な例では、フィルタは、フィルタエレメントを特定の変更されたELR材
料の臨界温度まで冷却するために使用される適切な冷却システム(図示せず)を含むこと
ができる。冷却システムは、フィルタ中の少なくともELR材料を液体フロンと同様の温度
までまたは本明細書に記載の他の温度までなどに冷却することができるシステムであって
もよい。すなわち、冷却システムは、フィルタで利用される変更されたELR材料の種類と
構造に基づいて選択することができる。また、冷却システムを選択するための他の考慮事
項は、システムによって消費される電力量がある。
In some examples, filters using ELR materials modified herein can exhibit very low resistance to current flow at temperatures between the transition temperature of conventional superconducting materials and room temperature. In some examples, filters described herein that use modified ELR materials can exhibit very low resistance to current flow at temperatures of 150K or higher described herein. . In various examples, the filter can include a suitable cooling system (not shown) that is used to cool the filter element to the critical temperature of a particular modified ELR material. The cooling system may be a system that can cool at least the ELR material in the filter to a temperature similar to liquid chlorofluorocarbon or to other temperatures described herein. That is, the cooling system can be selected based on the type and structure of the modified ELR material utilized in the filter. Another consideration for selecting a cooling system is the amount of power consumed by the system.

変更されたELR材料を含むインダクタ
図38B-Nは、変更されたELR材料から形成される変更されたELR膜を有するインダクタ383
0を示す概略図である。インダクタ3830は、この例では、コア3832とコイル3834を含み、
コイル3834は、空芯コイル3834である。コイル3834が電流を運ぶとき(例えば、ページの
右側に向かう方向)、磁場3836は、コア3832中に生成される。コイルは、変更されたELR
膜から、少なくとも一部が形成されている。様々な適切に変更されたELR膜が本明細書に
詳細に説明されている。
Inductor with Modified ELR Material FIG. 38B-N shows an inductor 383 with a modified ELR film formed from the modified ELR material.
FIG. Inductor 3830 includes a core 3832 and a coil 3834 in this example,
The coil 3834 is an air-core coil 3834. When the coil 3834 carries current (eg, toward the right side of the page), a magnetic field 3836 is generated in the core 3832. Coil modified ELR
At least a part is formed from the film. Various appropriately modified ELR membranes are described in detail herein.

電池または他の電源(図示せず)は、変更されたELRコイル3834に電圧を印加し、電流
がコイル3834内を流れるようにすることができる。変更されたELR膜で形成されているの
で、コイル3834は、150Kを超える温度や室温のような従来のHTS材料で使用される温度よ
りも高い温度で、電流の流れをに対してほとんど又は全く抵抗を示さない。コイル中の電
流等は、コア3832内に磁場を生成し、磁場は、エネルギーを貯蔵する、エネルギーを転送
する、エネルギーを制限するために使用することができる。
A battery or other power source (not shown) can apply a voltage to the modified ELR coil 3834 so that current flows through the coil 3834. Formed with a modified ELR film, coil 3834 has little or no current flow against current flow at temperatures above 150K or higher than those used in conventional HTS materials, such as room temperature. Does not show resistance. The current in the coil or the like generates a magnetic field in the core 3832 that can be used to store energy, transfer energy, or limit energy.

インダクタ3830は、変更されたELRの材料を使用して形成されたコイル3834を含んでい
るため、理想的なインダクタと同様に作用することができる。コイル3834は、電流がコイ
ル3834を流れるにもかかわらず、従来の導電コイル(銅コイル等)を有するインダクタで
一般的に見いだされる巻線または直列抵抗による損失をほとんどあるいは全く示さない。
つまり、インダクタ3830は非常に高い品質(Q)因子(無限大に近い)を示すことができ
る。品質(Q)因子は、Q =(誘導性リアクタンス)/抵抗、与えられた周波数での抵抗に
対する誘導リアクタンスの比である。
Inductor 3830 includes a coil 3834 formed using a modified ELR material, and can therefore act like an ideal inductor. Coil 3834 exhibits little or no loss due to winding or series resistance commonly found in inductors with conventional conductive coils (such as copper coils), despite the current flowing through coil 3834.
That is, inductor 3830 can exhibit a very high quality (Q) factor (close to infinity). The quality (Q) factor is Q = (inductive reactance) / resistance, the ratio of inductive reactance to resistance at a given frequency.

一例では、コア3832は追加の材料を含まず、インダクタ3830はスタンドアローンのコイ
ル(図38B-Nに示すコイル)のような物理的なコアの無いコイルである。別の例では、コ
ア3832は、プラスチックまたはセラミック材料などの非磁性材料(図示しない)で形成さ
れている。コアの材質や形状は、様々な要因に基づいて選択することができる。例えば、
空気の透磁率よりも高い透磁率を有するコア材料を選択すると、一般的に生成した磁場38
36を増加させ、したがって、インダクタ3830のインダクタンスを増加させる。別の例では
、コア材料の選択は、高周波用途内のコア損失を低減したいという欲求に依存するかもし
れない。当業者であれば、コアは、所望の特性および/または動作特性を得るために、異
なる材料の数と異なる形状の数で形成してもよいことを理解するであろう。
In one example, core 3832 does not include additional material and inductor 3830 is a physical coreless coil such as a stand-alone coil (the coil shown in FIGS. 38B-N). In another example, the core 3832 is formed of a non-magnetic material (not shown) such as a plastic or ceramic material. The material and shape of the core can be selected based on various factors. For example,
Choosing a core material with a permeability higher than that of air will generally result in a generated magnetic field 38
36 is increased, thus increasing the inductance of inductor 3830. In another example, the choice of core material may depend on the desire to reduce core loss in high frequency applications. One skilled in the art will appreciate that the core may be formed with a different number of materials and a different number of shapes to obtain the desired and / or operational characteristics.

たとえば、図38C-Nは、変更されたELR膜を使用する磁気コアインダクタ3840を示す。イ
ンダクタ3840は、例えば、コイル3842と強磁性又は強磁性材料などから形成された磁気コ
ア3844を含む。コイル3842内の電流は、コア3844内に磁場3846を生成し、磁場は、エネル
ギーを貯蔵する、エネルギーを転送する、エネルギーを制限するために使用することがで
きる。強磁性体又は強磁性体から形成される磁気コア3844は、生成した磁場3846内の磁性
材料の透磁率は空気の透磁率よりも高いので、従って、磁性材料の磁化による磁場3846の
形成をより支持してインダクタ3840のインダクタンスを増加させる。例えば、磁気コアは
1、000倍以上の係数でインダクタンスを増加させることができる。
For example, FIGS. 38C-N show a magnetic core inductor 3840 that uses a modified ELR film. The inductor 3840 includes, for example, a coil 3842 and a magnetic core 3844 formed from a ferromagnetic material or a ferromagnetic material. The current in the coil 3842 generates a magnetic field 3846 in the core 3844 that can be used to store energy, transfer energy, and limit energy. The magnetic core 3844 formed of a ferromagnet or a ferromagnet has a higher magnetic permeability in the generated magnetic field 3846 than the permeability of air, and thus the formation of the magnetic field 3846 by the magnetization of the magnetic material is more favorable. Support and increase the inductance of inductor 3840. For example, the magnetic core
Inductance can be increased by a factor of 1,000 or more.

インダクタ3840は、磁気コア3844内で鉄、フェライト等の強磁性材料のような様々な異
なる材料を使用する、および/または、珪素鋼板のような積層された磁性材料で形成して
もよい。当業者は、インダクタ3840のニーズや要件に応じて他の材料を用いることができ
ることを理解するであろう。
The inductor 3840 may use a variety of different materials, such as ferromagnetic materials such as iron, ferrite, etc. within the magnetic core 3844 and / or be formed of laminated magnetic materials such as silicon steel plates. Those skilled in the art will appreciate that other materials can be used depending on the needs and requirements of the inductor 3840.

また、磁気コア3844(したがって、インダクタ3840)は、異なる様々な形状に構成する
ことができる。いくつかの例では、磁気コア3844は、ロッドまたはシリンダであってもよ
い。いくつかのケースでは、磁気コア3844は、ドーナツまたはトロイドであってもよい。
いくつかのケースでは、磁気コア3844は可動であり、インダクタ3840を可変インダクタン
スとなるようにしてもよい。当業者は、インダクタ3840のニーズや要件に応じて、他の形
状および構成を用いることができることを理解するであろう。例えば、磁気コア3844は、
渦電流および/またはヒステリシス、および/またはインダクタンスの非線形性に起因する
コア損失などの様々な欠点を制限するように構成することができる。
Also, the magnetic core 3844 (and hence the inductor 3840) can be configured in a variety of different shapes. In some examples, the magnetic core 3844 may be a rod or a cylinder. In some cases, the magnetic core 3844 may be a donut or toroid.
In some cases, the magnetic core 3844 may be movable and the inductor 3840 may be a variable inductance. Those skilled in the art will appreciate that other shapes and configurations can be used depending on the needs and requirements of the inductor 3840. For example, the magnetic core 3844
It can be configured to limit various drawbacks such as eddy currents and / or hysteresis and / or core losses due to inductance non-linearities.

理解されるように、コイル3842の構成は、インダクタンスなどの動作特性に影響を及ぼ
すかもしれない。例えば、コイルの巻き数、コイルの断面積、コイルの長さなどは、イン
ダクタのインダクタンスに影響を及ぼすかもしれない。1つの構成で示されているが、イ
ンダクタ3840は、好ましくない影響(例えば、表皮効果、近接の影響、寄生容量)を低減
するように、ある性能特性(インダクタンス値)を得るための様々な方法で構成すること
ができる。
As will be appreciated, the configuration of coil 3842 may affect operating characteristics such as inductance. For example, the number of turns of the coil, the cross-sectional area of the coil, the length of the coil, etc. may affect the inductance of the inductor. Although shown in one configuration, inductor 3840 is a variety of ways to obtain certain performance characteristics (inductance values) to reduce undesirable effects (eg, skin effects, proximity effects, parasitic capacitances). Can be configured.

いくつかの例では、コイル3842は、互いに平行な多数の巻数を含むことができる。いく
つかの例では、コイルは、互いに角度が異なるいくつかの巻数を含むことができる。これ
により、コイル3834は、様々な異なる構成で形成することができる。例えば、互いに様々
な角度で連続的に十字形に巻くハニカムまたはバスケット織りパターン、互いに間隔を空
けて配置された平坦なスパイラルコイルで構成されている蜘蛛の巣パターン、種々のスト
ランドが互いに絶縁されているリッツ線で形成することができる。
In some examples, the coil 3842 can include multiple turns that are parallel to each other. In some examples, the coil can include several turns with different angles from each other. Thus, the coil 3834 can be formed in a variety of different configurations. For example, a honeycomb or basket weave pattern that is continuously wound in a cross shape at various angles to each other, a spider web pattern composed of flat spiral coils spaced from each other, and various strands are insulated from each other It can be formed with litz wire.

また、薄膜インダクタは、本明細書に記載のELRコンポーネントを利用することができ
る。図38D-Nは、変更されたELR薄膜コンポーネントを用いるインダクタ3850を示す概略図
である。インダクタ3850は、基板3854(プリント回路基板等)上に形成される変更された
ELRコイル3852とオプションの磁気コア3856を含む。基板3854上に堆積またはエッチング
される変更されたELR材料を含むコイル3852は、インダクタを使用するデバイス又はシス
テムのニーズに応じて様々な構成および/またはパターンで形成することができる。さら
に、オプションの磁気コア3856は、図示のように、基板3854上に堆積又はエッチングされ
てもよいし、コイル3852の上方及び/又は下方に配置された板コア(図示せず)であって
もよい。
The thin film inductor can also utilize the ELR components described herein. FIGS. 38D-N are schematic diagrams illustrating an inductor 3850 that uses a modified ELR thin film component. Inductor 3850 modified formed on board 3854 (printed circuit board etc.)
Includes ELR coil 3852 and optional magnetic core 3856. The coil 3852 comprising modified ELR material deposited or etched on the substrate 3854 can be formed in various configurations and / or patterns depending on the needs of the device or system using the inductor. Further, the optional magnetic core 3856 may be deposited or etched on the substrate 3854 as shown, or may be a plate core (not shown) disposed above and / or below the coil 3852. Good.

変更されたELR材料を含むコンデンサ
インダクタに加えて、コンデンサは、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いて形
成することができる。確かに、インダクタに採用された原理のいくつかは、コンデンサに
対して同様に適用できる。図38E-Nを参照すると、シンプルな平行平板コンデンサ3870の
例が示されている。この例では、コンデンサは、導電プレートまたは領域3876、3878に接
続されている入力端子3872と出力端子3874を含む。導電プレート/領域はある距離で分離
され、その距離は、誘電体3880で少なくとも部分的に充填されているかもしれない。誘電
体は、理解されるように、空気、絶縁体、電解物、または他の材料または他の化合物のよ
うなコンデンサで使用される誘電体であってもよい。
Capacitors including modified ELR materials In addition to inductors, capacitors can be formed using the modified ELR materials described herein. Certainly, some of the principles employed in inductors are equally applicable to capacitors. Referring to FIGS. 38E-N, an example of a simple parallel plate capacitor 3870 is shown. In this example, the capacitor includes an input terminal 3872 and an output terminal 3874 connected to a conductive plate or region 3876, 3878. The conductive plates / regions are separated by a distance, which may be at least partially filled with dielectric 3880. As will be appreciated, the dielectric may be a dielectric used in capacitors such as air, insulators, electrolytes, or other materials or other compounds.

導電プレート/領域3876、3878は、変更されたELR材料を用いることができる。いくつか
の例では、入力端子3872と出力端子3874は、ELR材料を用いることができる。単純な平行
平板コンデンサが示されているが、半導体チップ上に形成されたものなどコンデンサの任
意の形態を用いることができる。
Conductive plates / regions 3876, 3878 can use modified ELR materials. In some examples, input terminal 3872 and output terminal 3874 may use ELR material. Although a simple parallel plate capacitor is shown, any form of capacitor, such as that formed on a semiconductor chip, can be used.

変更されたELRを含む平面フィルタ
本明細書に記載の変更されたELR材料を使用するために特に適した1つのフィルタの種
類は、平面フィルタである。平面フィルタは、しばしばプリント回路基板等の誘電体基板
上に形成された導電トレースであり、導電ストリップ又はストリップ伝送線路を使用する
が、そのような平面フィルタは、半導体製造プロセスや他のナノテクノロジーを使用して
、はるかに小さいスケールでより小さい基板上に作製することができる。
Planar filter with modified ELR One type of filter that is particularly suitable for using the modified ELR material described herein is a planar filter. Planar filters are often conductive traces formed on a dielectric substrate, such as a printed circuit board, and use conductive strips or strip transmission lines, but such planar filters can be used in semiconductor manufacturing processes and other nanotechnology. It can be used to make on smaller substrates on a much smaller scale.

図39-Nは、単純な平面フィルタ構造の例を示し、そのひとまとめの回路の近似は、図38
-Nのフィルタ3800と実質的に同等である。入力伝送ライン3905と出力ライン3910は、グラ
ンドに接続されているスタブ3915によって遮られている(グラウンドにスタブを接続しな
いことによって、入力ライン3905と出力ライン3910の間で直列なインダクタとコンデンサ
の状態で、効果的な直列同等物が形成される)。図40A-Nは、オープン回路ラインとして
結合された入力ライン4005と出力ライン4010を有する平面フィルタ4000の他の例を示す図
であり、図40B-Nには、平面フィルタ4000のほぼひとまとめのエレメントの構成が示され
ている。
Figure 39-N shows an example of a simple planar filter structure, and an approximation of its collective circuit is shown in Figure 38.
It is substantially equivalent to the -N filter 3800. Input transmission line 3905 and output line 3910 are blocked by a stub 3915 connected to ground (the state of the inductor and capacitor in series between input line 3905 and output line 3910 by not connecting the stub to ground An effective series equivalent is formed). FIGS. 40A-N show another example of a planar filter 4000 having an input line 4005 and an output line 4010 coupled as open circuit lines, and FIGS. The configuration of is shown.

平らなフィルタまたは類似の分散エレメントフィルタでは、フィルタのインダクタンス
、コンデンサ、抵抗は、個別のインダクタ、コンデンサ、抵抗器または他のエレメント中
で局所化されていない、または、"ひとまとめに"されていないが、その代わりに、1つま
たはそれ以上の不連続を挿入することによって形成される。ここで、不連続の伝送ライン
は、伝送路を進行波面に対して反応インピーダンスを表す。なぜなら、外部磁場の侵入を
介して線路のインダクタンスを大きくすると、超電導伝送線路に沿って伝播される場合、
波を遅くすることができるからである。さらに重要なことは、通常の導体は、周波数の関
数である表皮深さを有することであり、周波数の増加は、表皮深さを低減する。しかしな
がら、ELR材料は、一般に、伝送線路に沿って非常に低い損失を示すので、それによって
、通常は、表皮深さを考慮する必要が無くなる。したがって、本明細書に記載の変更され
たELR材料では、表皮深さは、いくつかの用途では無視することができるし、または、表
皮深さは、特定の用途のためにフィルタを設計する場合に考慮されるのと同様に、経験的
に測定され、使用され/補償されてもよい。
In a flat filter or similar distributed element filter, the filter inductance, capacitor, resistance is not localized or "collectively" in individual inductors, capacitors, resistors or other elements Instead, it is formed by inserting one or more discontinuities. Here, the discontinuous transmission line represents a reaction impedance with respect to a traveling wavefront through the transmission line. Because, if the inductance of the line is increased through the penetration of an external magnetic field, it is propagated along the superconducting transmission line,
This is because the waves can be slowed down. More importantly, normal conductors have a skin depth that is a function of frequency, and increasing the frequency reduces the skin depth. However, ELR materials generally exhibit very low losses along the transmission line, which typically eliminates the need to consider skin depth. Thus, with the modified ELR materials described herein, the skin depth can be ignored for some applications, or the skin depth can be used when designing a filter for a particular application. May be measured, used / compensated empirically as well as considered.

スタブは、バンドパスフィルタで使用するために貸与することができるが、ローパスフ
ィルタは、ひとまとめのエレメントの実装で見たときに直列のインダクタとシャント・コ
ンデンサに対応するように、高低インピーダンスラインを交互に直列に使用して構成する
ことができる。図41B-Nは、ひとまとめのエレメント近似を示す図であるが、図41A-Nは、
ローパスフィルタの一例を示す図である。具体的には、図41A-Nは、誘導インピーダンス
及び容量インピーダンスエレメントを交互に形成するために、入力ライン4105と出力ライ
ン4110、段差の高インピーダンスエレメント4115、4120、4125の交互シリーズ、および低
インピーダンスエレメント4130、4135、4140を有するステップインピーダンスローパスフ
ィルタの一例を示す図である。図で省略で示されるような任意の数のエレメントを使用す
ることができる。もちろん、他の様々な形状は可能であり、フィルタエレメントは、フィ
ルタの影響を受けるように、所望の波長の四分の一であってもよい。
Stubs can be lent for use in bandpass filters, but lowpass filters alternate high and low impedance lines to accommodate series inductors and shunt capacitors when viewed in bulk element implementations. Can be used in series. 41B-N is a diagram showing a group of element approximations, while FIGS. 41A-N are
It is a figure which shows an example of a low-pass filter. Specifically, FIGS. 41A-N show input line 4105 and output line 4110, alternating series of stepped high impedance elements 4115, 4120, 4125, and low impedance to alternately form inductive and capacitive impedance elements. 6 is a diagram showing an example of a step impedance low-pass filter having elements 4130, 4135, and 4140. FIG. Any number of elements can be used, as shown in the diagram with omission. Of course, various other shapes are possible, and the filter element may be a quarter of the desired wavelength to be affected by the filter.

ローパスフィルタを形成するのと同様に、図42A-N(ストレートスタブ4202使用)およ
び図42B-N(バタフライ又はラジアルスタブ4204)に例示の交互のスタブが示されている
。蝶スタブ、クローバの葉のスタブ、または他のラジアルスタブを使用する形状は、フィ
ルタ設計のためにより容易なモデリングを可能にすることができる。シャント・コンデン
サを実現するための他の形状は、スタブがライン4105、4110の両側に配置されるようなス
タブを含むことができる。
Similar to forming a low-pass filter, an exemplary alternating stub is shown in FIGS. 42A-N (using straight stub 4202) and FIG. 42B-N (butterfly or radial stub 4204). Shapes using butterfly stubs, clover leaf stubs, or other radial stubs may allow easier modeling for filter design. Other shapes for implementing shunt capacitors can include stubs such that the stubs are located on either side of lines 4105, 4110.

別のフィルタ設計では、図43A-Nに示される入力ライン4105と出力ライン4110が導電部4
302とギャップ4304を介して結合されるようにライン中に容量ギャップを使用する。導電
部4302は、所望の波長の約半分であり得る共振器として作用する。この性質の従来の容量
ギャップフィルタは、通常は、挿入損失によって制限され、低いQ値をもたらす。しかし
ながら、本明細書に記載の変更されたELR材料を使用することにより、従来の容量ギャッ
プフィルタの欠点が回避される。もちろん、他の形状は可能である。たとえば、図43B-N
は、同様のギャップ4304によって分離された斜めの導電ストリップ4306を介して結合され
ている入力ライン4105と出力ライン4110を示している。図43B-Nの角度づけられた幾何学
的形状は、フィルタ用基板に必要とされる面積を減らすことができる。
In another filter design, the input line 4105 and output line 4110 shown in FIGS.
Use capacitive gaps in the line to be coupled via 302 and gap 4304. Conductive portion 4302 acts as a resonator that may be about half the desired wavelength. Conventional capacitive gap filters of this nature are usually limited by insertion loss, resulting in low Q values. However, by using the modified ELR material described herein, the disadvantages of conventional capacitive gap filters are avoided. Of course, other shapes are possible. For example, Figure 43B-N
Shows an input line 4105 and an output line 4110 coupled via a diagonal conductive strip 4306 separated by a similar gap 4304. The angled geometry of FIGS. 43B-N can reduce the area required for the filter substrate.

さらに別の例は、図43C-Nのストリップラインヘアピンフィルタで示される。図示のよ
うに、フィルタは、各パスがその隣のパスから180度反転されている状態で一列に配置さ
れた直列のU字状の導電トレースまたはパス4308を含む。全ての例の省略は、示されてい
るものよりも多いまたは少ないパスまたはエレメントを含むことを示している。
Yet another example is shown in the stripline hairpin filter of FIGS. 43C-N. As shown, the filter includes a series of U-shaped conductive traces or paths 4308 arranged in a row with each path inverted 180 degrees from its adjacent path. All example omissions indicate that there are more or fewer paths or elements than those shown.

上記説明した多くの平面フィルタは、いくつかの"従来の"フィルタの概念を組み込む他
の多くの形態をとることはもちろん可能である。実際に、マイクロ波フィルタなどの従来
のフィルタの設計を支配する原理は、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いたフィ
ルタを生成することにも適用することができる。いくつかのフィルタの設計に関するさら
なる詳細は、例えば、N.ランカスターの高温超伝導体の受動マイクロウエーブへの応用(
ケンブリッジ大学出版局、1997)、例えば、第5章の、変更されたELR材料を有する遅延ラ
イン/遅波伝送ラインフィルタで見出すことができる。
Many of the planar filters described above can of course take many other forms that incorporate some "conventional" filter concepts. Indeed, the principles governing the design of conventional filters, such as microwave filters, can also be applied to generate filters using the modified ELR materials described herein. More details on the design of some filters can be found, for example, in the application of N. Lancaster's high temperature superconductors to passive microwaves (
Cambridge University Press, 1997), eg, Chapter 5 can be found in delay line / slow wave transmission line filters with modified ELR materials.

他のフィルタは、遅延ラインフィルタまたは遅波伝送ラインフィルタを含む。遅延ライ
ンフィルタは、同様にマイクロストリップ、ストリップライン、コプレーナライン等とし
て形成され、1つまたはそれ以上の基板、通常には、誘電体基板上に堆積させることがで
きる。基板の厚さは(後述する)は、ラインがカップリングすること無く、より密接に詰
め込むことができ、それによって、所与の基板に対してより長い遅延を提供する隣接する
ラインの間で挿入損失とクロスカップリングを制御することができる。本明細書に記載の
変更されたELR材料を用いる遅延ラインは、数デシベルの損失に対して数百ナノ秒までの
遅れであり、非常に損失の無い伝送媒体を提供する。
Other filters include delay line filters or slow wave transmission line filters. The delay line filter is similarly formed as a microstrip, stripline, coplanar line, etc. and can be deposited on one or more substrates, typically a dielectric substrate. Substrate thickness (discussed below) can be packed more closely without the line coupling, thereby inserting between adjacent lines providing longer delay for a given substrate Loss and cross coupling can be controlled. The delay line using the modified ELR material described herein is a delay of up to several hundred nanoseconds for a loss of a few decibels and provides a very lossless transmission medium.

図44A-Nは、入力ライン4105と出力ライン4110との間で結合されたコイル巻導体4405を
有する単一伝送ラインのマイクロストリップ遅延ラインフィルタの一例を示す図である。
フィルタ処理応答を生成できるコイル巻導体4405は、様々なインピーダンスの部分を有す
る。インピーダンスにおけるこのような変更の例は、図44B-Nでコイル巻導体4405が膨ら
み4410を有し厚さを変えて示されている。膨らみ4410の階段状の部分の各々は、フィルタ
処理を提供し、インパルス反射をもたらす。
FIGS. 44A-N are diagrams illustrating an example of a single transmission line microstrip delay line filter having a coil winding 4405 coupled between an input line 4105 and an output line 4110. FIG.
Coiled winding 4405 that can generate a filtered response has portions of various impedances. An example of such a change in impedance is shown in FIGS. 44B-N with the coiled conductor 4405 having a bulge 4410 and varying thickness. Each of the stepped portions of the bulge 4410 provides filtering and provides impulse reflection.

もちろん、他の形状は、一連のインピーダンスステップ4410とコイル4405に対して使用
することができる。たとえば、図44A-Nの遅延ラインフィルタでは、示された単一ライン
よりも各ラインにステップを持ち、それによって、逆方向伝播波が一連のカプラー(図示
せず)によって第2の遅延ライン中に生成され、前方波と後方波は2つの別個のラインを伝
播する2つの遅延ラインフィルタを生成するために第1及び第2の平行ラインを使用するこ
とができる。狭い帯域フィルタ処理を追加するために、共振部分は、本明細書に記載のス
タブとギャップを用いて、遅延線内に組み込むことができる。全体的に、狭い帯域フィル
タが、本明細書に記載の変更されたELR材料を使用する短い遅延ラインを用いて安価に製
造することができる。
Of course, other shapes can be used for a series of impedance steps 4410 and coils 4405. For example, the delay line filter of FIGS. 44A-N has a step on each line rather than the single line shown so that a backward propagating wave is passed through the second delay line by a series of couplers (not shown). The first and second parallel lines can be used to generate two delay line filters where the forward and backward waves are propagated through two separate lines. To add narrow band filtering, the resonant portion can be incorporated into the delay line using the stubs and gaps described herein. Overall, narrow bandpass filters can be manufactured inexpensively with short delay lines that use the modified ELR materials described herein.

図44C-Nは、コイル状ライン4405のための長い蛇行経路の別の例を示す。ここでは、個
々のループまたはヘアピン4415がコイル状ライン4405に組み込まれている。図44C-Nの形
状は、フィルタの小型化を高めることができる。さらなる小型化、フィルタ処理は、ルー
プ4415が図44B-Nの4410で階段状のような階段を含む場所で使用することができる。一般
に、各インピーダンスステップは、前方伝播波の反射を引き起こし、遅延ラインの部分の
局所周期が半波長である周波数で、反射が建設的に干渉するときに通過帯域が発生する。
詳細は例えば、N.ランカスターらの"ミニチュア超電導フィルタ"、マイクロ波理論と技術
、IEEE論文誌、第44巻、第7号、1339年(1996年7月)に記載されている。
44C-N show another example of a long serpentine path for coiled line 4405. FIG. Here, individual loops or hairpins 4415 are incorporated into the coiled line 4405. The shape of FIGS. 44C-N can increase the miniaturization of the filter. Further miniaturization and filtering can be used where the loop 4415 includes a staircase like step in 4410 of FIGS. 44B-N. In general, each impedance step causes reflection of the forward propagating wave, and a passband occurs when the reflection constructively interferes at a frequency where the local period of the portion of the delay line is a half wavelength.
Details are described, for example, in "Miniature Superconducting Filter" by N. Lancaster et al., Microwave Theory and Technology, IEEE Journal, Vol. 44, No. 7, 1339 (July 1996).

遅延ラインフィルタに類似のフィルタは、遅波伝送ラインに基づくフィルタである。こ
のようなフィルタは、蛇行又はループ経路を持ち、伝送線路の長さに沿って形成された離
散的なインダクタと効果的なコンデンサとを有する長い伝送ラインとして形成される。こ
の長い伝送ラインは、ラインが個別のエレメント又はひとまとまりのエレメントのライン
と同様の方法で作用するようにさせることができる。このような伝送線路フィルタは、共
振器として機能し、同一平面上の接地面と伝送ラインとの間の狭いギャップ(静電容量に
対して)及び伝送ラインを狭く(インダクタンスに対して)して、伝送ラインの長さに沿
って誘導された静電容量とインダクタンスによって形成されるインピーダンスを介して電
磁波の伝送速度を減らすか、または減衰させるフィルタ設計を可能にする。
変更されたELR材料を含む平らなひとまとまりのエレメントフィルタ
A filter similar to a delay line filter is a filter based on a slow wave transmission line. Such a filter has a meandering or loop path and is formed as a long transmission line with discrete inductors and effective capacitors formed along the length of the transmission line. This long transmission line can cause the line to act in the same way as a line of individual elements or a group of elements. Such a transmission line filter functions as a resonator, narrowing the gap between the ground plane on the same plane and the transmission line (for capacitance) and narrowing the transmission line (for inductance). Enables a filter design that reduces or attenuates the transmission rate of electromagnetic waves through the impedance formed by the capacitance and inductance induced along the length of the transmission line.
Flat piece element filter with modified ELR material

フィルタの小型化は、変更されたELR材料を使用して、得られるデバイスがひとまとま
りのフィルタエレメントに形成されて作用するように、平らなひとまとまりのフィルタを
形成することによって実現することができる。ひとまとまりのエレメントは、定義により
、それらが動作する波長よりも小さいため、ひとまとまりのエレメントフィルタは、高い
周波数では非常に小さくすることができる。とりわけ、大きな密度を達成するために狭い
線幅として、本明細書に記載の変更されたELR材料は、通常の導体が有限抵抗を持つこと
に関連する損失を低減する。
Filter miniaturization can be achieved by using a modified ELR material to form a flat mass filter so that the resulting device is formed and acts on the mass filter element. . Since a group of elements is by definition smaller than the wavelength at which they operate, the group of element filters can be very small at high frequencies. In particular, as a narrow line width to achieve high density, the modified ELR material described herein reduces the losses associated with normal conductors having finite resistance.

図45A-Nを参照すると、ひとまとまりのエレメントのバンドストップフィルタの例は、
入力側導電部4505及び出力側導電部4510と、ギャップ4515により入力側導電部4505と出力
側導電部4510から分離された中心導体部4520とを含む。図45B-Nは、中央導電部の下方導
電部4525と上方導電部4530を示す中央導電部4520の拡大図である。下方導電部4525は、上
向きに伸びる指4535を含み、上方導電部4530は下方に伸びる指4540を含む。ギャップは、
共振器エレメントを生成するための指の間に存在する。
Referring to FIGS. 45A-N, an example of a band stop filter for a group of elements is
It includes an input-side conductive portion 4505 and an output-side conductive portion 4510, and a central conductor portion 4520 separated from the input-side conductive portion 4505 and the output-side conductive portion 4510 by a gap 4515. 45B-N are enlarged views of the central conductive portion 4520 showing the lower conductive portion 4525 and the upper conductive portion 4530 of the central conductive portion. The lower conductive portion 4525 includes a finger 4535 extending upward, and the upper conductive portion 4530 includes a finger 4540 extending downward. The gap is
Present between the fingers to create the resonator element.

図45A-Nのエレメントは、バイアス電流が共振バンドストップ機能を提供する一方で、
フィルタをオールパスフィルタとして通常の状態にオンにするために適用される場合、ス
イッチとして動作することができる。詳細は例えば、上記N.ランカスターの本の第5章で
見つけられる。
The elements in Figures 45A-N show that while the bias current provides a resonant bandstop function,
When applied to turn on the filter in the normal state as an all-pass filter, it can act as a switch. Details can be found, for example, in Chapter 5 of the N. Lancaster book above.

変更されたELR材料を用いるデュアルモードフィルタも可能である。図46-Nを参照する
と、デュアルモードフィルタの例が示されている。一般的に、小さな摂動を持つ共振器デ
ュアルモードマイクロストリップは、受信信号の縮退モードを分割する。図46-Nの例では
、入力端子4605と出力端子4610は、面取り又は欠き落しされた上隅4617を有する正方形と
して作製された一対のデュアルモード共振器4615を含むフィルタアセンブリに結合されて
いる。導体4620は、チェビシェフフィルタ応答を提供するために、一対の共振正方形4615
に接続している。また、第2の導体4625を追加することは、省略するフィルタの応答を提
供する。面取りされた角部を有する固体の正方形が示されているが、突出スタブを持つ円
、リング、正方形リングなどのような他の形状ももちろん可能である。
A dual mode filter using a modified ELR material is also possible. Referring to FIG. 46-N, an example of a dual mode filter is shown. In general, a resonator dual mode microstrip with small perturbations splits the degenerate mode of the received signal. In the example of FIG. 46-N, input terminal 4605 and output terminal 4610 are coupled to a filter assembly that includes a pair of dual-mode resonators 4615 made as a square with chamfered or notched upper corners 4617. Conductor 4620 is a pair of resonant squares 4615 to provide a Chebyshev filter response
Connected to. Also, the addition of the second conductor 4625 provides an omitted filter response. Although a solid square with chamfered corners is shown, other shapes such as circles, rings, square rings with protruding stubs are of course possible.

平面フィルタは、特定の周波数での改善された小型化のために提供されるが、更なる小
型化は、遅波伝送ライン、ひとまとまりのエレメントコンポーネント、放浪蛇行がなく詰
め込まれた伝送ラインを使用することにより提供される。上述したように、信号の速度は
、関連付けられる静電容量を増加せずに伝送ラインなどの導電ラインのインダクタンスを
増加させることによって低減することができる。ELR材料で形成されているパスやライン
内の内部のフィールドは、例えば、接地面と信号線との間で誘電体の薄層を用いることに
より、インダクタンスを増加し、小さい外部インダクタンスの恩恵を受ける。
Planar filters are offered for improved miniaturization at specific frequencies, but further miniaturization uses slow wave transmission lines, a bunch of element components, transmission lines packed without wandering meanders To be provided. As mentioned above, the speed of the signal can be reduced by increasing the inductance of a conductive line, such as a transmission line, without increasing the associated capacitance. Paths and fields inside lines made of ELR material increase inductance and benefit from small external inductances, for example, by using a thin layer of dielectric between the ground plane and signal lines .

また、高誘電率の基板を使用することは、所与の周波数信号の速度を低減することがで
きる。上記のように平面フィルタが形成された基板は、フィルタの出力に影響を与える。
基板に対してある誘電体材料を用いて、異なるQ因子を持つ精密な平面フィルタを製造す
ることができる。多くの基板は使用可能である。例えば、基板は、バルクでまたは別の基
板上に堆積された以下の基板を使用することができる。例えば、非晶質又は結晶質の石英
、サファイア、酸化アルミニウム、LaAlO3、LaGaO3、SrTiO2、ZrO2、MgO、NdCaAIO4、LaS
rAIO4、CaYAIO4、YAIO3、NdGaO3、SrLaAIO4、CaNdAIO4、LaSrGaO4、YbFeO3が使用可能で
ある。基板は、変更されたELR材料の良質なラインを配置するように互換性と不活性であ
るように選択され、かつ平面フィルタを含む基板上に形成されたフィルタなどでの使用に
好ましい特性を有することができる。
Also, using a high dielectric constant substrate can reduce the speed of a given frequency signal. The substrate on which the planar filter is formed as described above affects the output of the filter.
Precise planar filters with different Q factors can be manufactured using a certain dielectric material for the substrate. Many substrates can be used. For example, the substrate can be the following substrate deposited in bulk or on another substrate. For example, amorphous or crystalline quartz, sapphire, aluminum oxide, LaAlO 3 , LaGaO 3 , SrTiO 2 , ZrO 2 , MgO, NdCaAIO 4 , LaS
rAIO 4 , CaYAIO 4 , YAIO 3 , NdGaO 3 , SrLaAIO 4 , CaNdAIO 4 , LaSrGaO 4 , and YbFeO 3 can be used. The substrate is selected to be compatible and inert so as to place a good quality line of modified ELR material, and has favorable properties for use in, for example, a filter formed on a substrate including a planar filter. be able to.

変更されたELR材料を含む音響波フィルタ
変更されたELR材料は、表面弾性波(SAW)またはバルク弾性波(BAW)デバイスを作製
するために圧電基板などの特定の基板に適用することができる。SAWおよびBAWデバイスは
、音響波が特定の基材の表面に沿って移動する(SAWデバイスの場合)ため、または、音
響波が特定の基板中で指数関数的減衰を介して移動する(BAWデバイス用)ためフィルタ
として動作することができる。BAWデバイスは、一つの材料の表面から材料のバルク又は
大部分を介して別の表面にエネルギーを移送する。これらのデバイスは、表面上のエネル
ギー密度量を最小限に抑えることができる。SAWデバイスは、材料表面にエネルギーを集
中させ、SAWデバイスをより敏感にすることができる。
Acoustic wave filters comprising modified ELR materials Modified ELR materials can be applied to specific substrates, such as piezoelectric substrates, to make surface acoustic wave (SAW) or bulk acoustic wave (BAW) devices. SAW and BAW devices either move along a specific substrate surface (in the case of SAW devices) or because acoustic waves move through exponential decay in a specific substrate (BAW devices) Therefore, it can operate as a filter. BAW devices transfer energy from the surface of one material to another surface through a bulk or bulk of the material. These devices can minimize the amount of energy density on the surface. SAW devices can concentrate energy on the material surface and make the SAW device more sensitive.

共振回路としてフィルタ中で使用される音響波デバイス4700の一例を図47-Nに示す。音
響波デバイス4700は、入力電極4715と出力電極4720に結合された入力ライン4705と出力ラ
イン4710を含むBAWデバイスである。ラインと電極は、本明細書に記載の変更されたELR材
料で構成することができるか、又は、本明細書に記載の変更されたELR材料を含むことが
できる。電極は、圧電材料4725の間に挟まれている。圧電材料4725は、石英、タンタル酸
リチウム、ニオブ酸リチウム、ガリウム砒素、炭化ケイ素、ランガサイト、酸化亜鉛、窒
化アルミニウム、チタン酸ジルコン酸、ポリフッ化ビニリデン、又は他の材料から作製す
ることができる。フィルタ設計者が石英のカット角に基づいて材料の温度依存性を選択す
ることができるので、石英は、しばしば好ましい。
An example of an acoustic wave device 4700 used in a filter as a resonant circuit is shown in FIG. 47-N. Acoustic wave device 4700 is a BAW device that includes an input line 4705 and an output line 4710 coupled to an input electrode 4715 and an output electrode 4720. The lines and electrodes can be composed of the modified ELR materials described herein, or can include the modified ELR materials described herein. The electrode is sandwiched between piezoelectric materials 4725. Piezoelectric material 4725 can be made from quartz, lithium tantalate, lithium niobate, gallium arsenide, silicon carbide, langasite, zinc oxide, aluminum nitride, zirconate titanate, polyvinylidene fluoride, or other materials. Quartz is often preferred because the filter designer can select the temperature dependence of the material based on the cut angle of the quartz.

デバイス4700は、電極4715、4720の間に印加された電圧が材料4725のせん断変形をもた
らすので、せん断モード共振器と呼ぶことができる。電気機械的定在波が形成されると、
材料が共振し、電極が配置されている材料の面で変位は最大になる。図47-N中でディスク
として示されているが、板などの他の構成は、もちろん可能である。プレートとして構成
される場合、デバイス4700は、二つのプレートのうちの1つが櫛形トランスデューサ(後
述)を含む、二つのプレート間に挟まれた比較的薄い圧電基板を有するせん断水平音響板
モードセンサとして動作することができる。
Device 4700 can be referred to as a shear mode resonator because the voltage applied between electrodes 4715, 4720 causes shear deformation of material 4725. When an electromechanical standing wave is formed,
The material resonates and the displacement is maximized on the surface of the material on which the electrode is placed. Although shown as a disk in FIG. 47-N, other configurations such as plates are of course possible. When configured as a plate, device 4700 operates as a shear horizontal acoustic plate mode sensor with a relatively thin piezoelectric substrate sandwiched between two plates, one of the two plates containing a comb transducer (described below). can do.

別の音響波デバイスは、図48-Nに表面音響波装置4800として示されている。装置4800は
、基板材料4820上に形成された入力トランスデューサ4815に電圧を入力する一対の入力ラ
イン4805、4810を含む。基板材料4820は、デバイス4700用材料4725に関して上記説明した
材料のいずれかから形成することができる。入力トランスデューサ4815に電圧を印加する
ことにより、入力トランスデューサは、電界エネルギーを音響波の形態で出力端子4830、
4835を有する出力トランスデューサ4840の方向に進行するで機械的波エネルギー4825に変
換する。次に、出力トランスデューサは、受け取った機械的波エネルギーを出力端子4830
と4835に印加される電場に変換して戻す。入力トランスデューサ4815及び出力トランスデ
ューサ4840は、基板材料4820の表面に適用することができる、本明細書に記載のELR材料
のような導電性材料の指を合わせることができる櫛形トランスデューサとして形成するこ
とができる。
Another acoustic wave device is shown as surface acoustic wave device 4800 in FIG. 48-N. The device 4800 includes a pair of input lines 4805, 4810 that input a voltage to an input transducer 4815 formed on a substrate material 4820. Substrate material 4820 may be formed from any of the materials described above with respect to device 4700 material 4725. By applying a voltage to the input transducer 4815, the input transducer converts the electric field energy into the output terminal 4830, in the form of acoustic waves.
It travels in the direction of an output transducer 4840 having 4835 to convert to mechanical wave energy 4825. The output transducer then transmits the received mechanical wave energy to output terminal 4830.
And converted back to an electric field applied to 4835. Input transducer 4815 and output transducer 4840 can be formed as comb transducers that can be applied to the surface of substrate material 4820 and mated with fingers of a conductive material, such as the ELR material described herein. .

音響波は、その速度と変位方向によって主に区別され、材料4725または基板材料4820の
ために使用される材料に依存する多くの組み合わせが可能である(境界条件もまた音響波
の伝播に影響を及ぼす)。デバイス4700と4800の感度は、しばしば入力によって生成され
た、出力によって検知された、および介在物によって運ばれた、エネルギーの量に比例す
る。本明細書に記載の変更されたELR材料を使用することによって、デバイスの入力およ
び出力の損失が最小化されるので、改良された音響波デバイスを実現することができる。
Acoustic waves are primarily distinguished by their velocity and displacement direction, and many combinations are possible depending on the material used for material 4725 or substrate material 4820 (boundary conditions also affect the propagation of acoustic waves. Effect). The sensitivity of devices 4700 and 4800 is often proportional to the amount of energy generated by the input, sensed by the output, and carried by the inclusions. By using the modified ELR materials described herein, improved acoustic wave devices can be realized because device input and output losses are minimized.

SAWデバイスは、しばしば無線周波数フィルタとともに使用され、出力端子での遅延出
力が再結合されて有限インパルス応答フィルタまたはサンプリングされたフィルタを生成
する。BAWデバイスは、格子フィルタまたはラダーフィルタを実現するために使用するこ
とができる。
SAW devices are often used with radio frequency filters and the delayed outputs at the output terminals are recombined to produce a finite impulse response filter or a sampled filter. The BAW device can be used to implement a lattice filter or a ladder filter.

変更されたELR材料を含む空洞フィルタ
上記フィルタは、一般的に、平面導電路、ストリップライントレースなどに堆積された
、変更されたELR材料の使用が記載されているが、形状は平面である必要はない。その代
わりに、変更されたELR材料は、同軸構成物、導波管、又は他の構造の一部として複数の
三次元構成物で使用することができる。一例は、空洞フィルタ内で変更されたELR材料を
使用することであり、その簡単な例を図49-Nに示す。空洞フィルタは、所望の周波数を通
過するが、他の周波数を通過させず、従って、バンドパスまたはノッチフィルタとして機
能する。空洞フィルタは、デュプレクサとしてもまた使用される。
Cavity filter with modified ELR material The above filter generally describes the use of modified ELR material deposited on planar conductive paths, stripline traces, etc., but the shape should be planar There is no. Instead, the modified ELR material can be used in multiple three-dimensional structures as part of a coaxial structure, waveguide, or other structure. One example is to use ELR material modified in a cavity filter, a simple example of which is shown in FIG. 49-N. The cavity filter passes the desired frequency, but does not pass other frequencies, and thus functions as a bandpass or notch filter. The cavity filter is also used as a duplexer.

図示のように、空洞フィルタ4900は、入力ループ4920と出力ループ4925にそれぞれ結合
された入力ライン4910と出力ライン4915を含む。ループは、空洞4905内に配置され、前面
部分に切り欠きを有する円筒として示される。空洞は、中央シリンダ4930として示される
共振器を含む。中央の共振器は、通常は、エレメントの容量またはインピーダンスを調整
するためにチューニングエレメント(図示せず)によって調整可能であり、中央部分4930
の静電容量とループ4920、4925のインダクタンスとの間で所望の共振を生成する誘電体エ
レメントである。
As shown, the cavity filter 4900 includes an input line 4910 and an output line 4915 coupled to an input loop 4920 and an output loop 4925, respectively. The loop is shown as a cylinder disposed in the cavity 4905 and having a notch in the front portion. The cavity includes a resonator shown as a central cylinder 4930. The central resonator is usually adjustable by a tuning element (not shown) to adjust the capacitance or impedance of the element, and the central portion 4930
This is a dielectric element that generates a desired resonance between the capacitance of the loop and the inductance of the loops 4920 and 4925.

空洞4905は、振動電磁場を含むことを補助するが、空洞フィルタ4900内で損失が生じる
。これらの損失は、通常は、空洞の壁の有限な導電率によるものである。本明細書に記載
の変更されたELR材料から空洞4905を形成することによって、そのような損失は最小化す
ることができ、それにより、空洞フィルタ4900によって生成した振動磁場の減衰を低減す
ることができる。いくつかの例では、空洞は、変更されたELR材料で形成された厚膜で被
覆された導電または誘電シリンダから簡単に形成することができる。
The cavity 4905 helps to contain the oscillating electromagnetic field, but losses occur in the cavity filter 4900. These losses are usually due to the finite conductivity of the cavity walls. By forming the cavity 4905 from the modified ELR material described herein, such losses can be minimized, thereby reducing the attenuation of the oscillating magnetic field generated by the cavity filter 4900. it can. In some examples, the cavities can simply be formed from a conductive or dielectric cylinder covered with a thick film formed of a modified ELR material.

また、変更されたELR材料の厚膜から形成される空洞のような開口または内部スプリッ
トリング共振子をカップリングすることによって、2つまたはそれ以上の空洞フィルタを
一緒に結合することができる。一緒に結合された空洞フィルタは、マイクロ波フィルタで
、または他の無線伝送システムで使用するためのより正確なフィルタ応答を生成すること
ができる。空洞4905は、シリンダ形状を有するものとして示され、シリンダ形状の挙動を
モデル化することは他の複雑な空洞の幾何学的形状よりも簡単であるが、他の多くの構成
も可能である。
Also, two or more cavity filters can be coupled together by coupling an opening such as a cavity formed from a thick film of modified ELR material or an internal split ring resonator. The cavity filters coupled together can produce a more accurate filter response for use with microwave filters or other wireless transmission systems. Cavity 4905 is shown as having a cylinder shape, and modeling cylinder shape behavior is easier than other complex cavity geometries, but many other configurations are possible.

またさらに、シリンダ4930は誘電材料から形成され、シリンダ4930の基部で変更された
ELR材料と結合するかまたは変更されたELR材料の上に置かれているが、全てが空洞4905中
にあるような誘電体共振器などの他の種類の空洞共振器も可能である。空洞の長さまたは
高さを減少させ、変更されたELR材料で形成された膜上に共振器を配置することにより、
共振器は空洞内にぶら下げる必要はない。別の種類の空洞共振器は、同軸空洞共振器、螺
旋状空洞共振器、マイクロストリップ及びストリップライン導体で構成された空洞、また
はコプレーナ共振器であってもよい。このような共振器に関するさらなる詳細は、上述の
N.ランカスターの書籍の第3章で見出すことができる。
Still further, the cylinder 4930 was formed from a dielectric material and was modified at the base of the cylinder 4930.
Other types of cavity resonators are possible, such as dielectric resonators that are placed on ELR material that is combined or modified with ELR material, all in cavity 4905. By reducing the length or height of the cavity and placing the resonator on a film made of modified ELR material,
The resonator need not hang in the cavity. Another type of cavity resonator may be a coaxial cavity resonator, a helical cavity resonator, a cavity composed of microstrip and stripline conductors, or a coplanar resonator. Further details regarding such resonators are given above.
It can be found in Chapter 3 of the N. Lancaster book.

変更されたELR材料を含む追加のフィルタまたは適切な実施例
上述したフィルタは、特に、無線周波数、携帯電話、光・マイクロ波通信などの通信ネ
ットワークとデバイスでの使用に適するようにしてもよい。上述したように、フィルタで
変更されたELR材料を使用することにより、フィルタは、同様の条件下で最良の従来の導
体よりも桁違いに低い抵抗を示し、それによって、非常に高いフィルタ利得をもたらす。
利得は理想的なフィルタの利得に近い。また、このようなフィルタは、より小さくよりコ
ンパクトな形態で製造することができる。
Additional Filters or Suitable Examples Containing Modified ELR Material The filters described above may be particularly suitable for use in communication networks and devices such as radio frequency, cellular phones, optical and microwave communications. As mentioned above, by using ELR material modified in the filter, the filter exhibits orders of magnitude lower resistance than the best conventional conductors under similar conditions, thereby providing very high filter gain. Bring.
The gain is close to the ideal filter gain. Also, such a filter can be manufactured in a smaller and more compact form.

実際に、上述したフィルタの多くは、ウェーハ基板、SiP基板等を含む基板上にマイク
ロストリップ技術を用いて形成することができる。従って、フィルタの多くは、薄膜製造
技術を用いて製造することができ、その多くは本明細書に記載され、その全ては、半導体
チップの製造で一般的である。変更されたELR材料を使用するフィルタの多くは、単層デ
バイスとして製造することができるので、フィルタを製造するための処理工程は、フォト
リソグラフィ工程、イオンミリング工程、接触メタライゼーション工程、およびダイシン
グ工程(または等価物)に簡略化される。いくつかの例では、チップは、1.3ナノメート
ルスケール技術などの最小スケールの製造技術を用いて作製することができる。レイアウ
トや距離の問題による制限が少ないので、回路設計者は、より緻密で迅速なチップ設計を
することができる。
In fact, many of the filters described above can be formed using microstrip technology on substrates including wafer substrates, SiP substrates, and the like. Accordingly, many of the filters can be manufactured using thin film manufacturing techniques, many of which are described herein, all of which are common in semiconductor chip manufacturing. Many of the filters that use modified ELR materials can be manufactured as single layer devices, so the processing steps for manufacturing the filters are photolithography, ion milling, contact metallization, and dicing. (Or equivalent). In some examples, the chip can be fabricated using minimum scale manufacturing techniques, such as 1.3 nanometer scale technology. Since there are few restrictions due to layout and distance problems, circuit designers can perform more precise and quick chip design.

本明細書に記載のフィルタのいくつかは、単一チップ上にRFコンポーネント、アナログ
回路等他のコンポーネントとともに一体的に集積することができる。オンチップセンサを
使用することにより、チップは明らかに改善された性能から恩恵を受けることができる。
チップ内で変更されたELR材料を使用することにより、チップは回路の大きな密度を享受
することができる。たとえば、変更されたELR材料を用いることにより、チップは少ない
熱損失で動作することができ、細いラインを使用することができる。各ライン上の走行す
る電流が少ないので、隣接するライン上、フィルタ上、および他の回路上のEMFの影響を
低減することができる。相互接続もまたELR材料から作製することができる。さらに、信
号のライン損失が大幅に低減するので、信号は増幅することなく送信することができる。
Some of the filters described herein can be integrated together with other components such as RF components, analog circuits, etc. on a single chip. By using on-chip sensors, the chip can benefit from clearly improved performance.
By using a modified ELR material within the chip, the chip can enjoy a greater density of circuits. For example, by using a modified ELR material, the chip can operate with less heat loss and thin lines can be used. Since less current travels on each line, the effects of EMF on adjacent lines, filters, and other circuits can be reduced. Interconnects can also be made from ELR materials. Furthermore, since the signal line loss is greatly reduced, the signal can be transmitted without amplification.

上記のように、変更されたELR材料は、温度に依存する性能を有する。その結果、変更
されたELR材料を使用する本明細書に記載のフィルタもまた温度に依存する。温度変化は
、ストリップ導体中への磁場浸透に影響を与え、このことは、上述したように、超伝導侵
入深さに影響を与える。そのような変更されたELR材料の変動は、温度と、本明細書に記
載の変更されたELR材料の応答挙動に基づいてモデル化することができる、または経験的
に導出することもできる。なお、変更されたELR材料を用いることにより、ラインの抵抗
は無視できるが、その抵抗値は、本明細書で提供された温度グラフで示されるように、温
度に基づいて調整することができる。したがって、フィルタ設計は、温度に対して補償す
るように調整することができ、またはフィルタ出力は、温度を変えることによって調整す
ることができる。
As mentioned above, the modified ELR material has a temperature dependent performance. As a result, the filters described herein that use modified ELR materials are also temperature dependent. The temperature change affects the magnetic field penetration into the strip conductor, which affects the superconducting penetration depth as described above. Such altered ELR material variations can be modeled based on temperature and the response behavior of the modified ELR material described herein, or can be derived empirically. Note that by using a modified ELR material, the resistance of the line is negligible, but the resistance can be adjusted based on temperature, as shown in the temperature graph provided herein. Thus, the filter design can be adjusted to compensate for temperature, or the filter output can be adjusted by changing the temperature.

図50-Nを参照すると、温度制御回路5015に接続された回路5010と論理回路5020を含む例
示のシステム5000が示されている(図50-Nでは、相互接続されたブロックが示されている
が、より少ない又はより多い接続は可能である)。回路5010は、本明細書に記載のフィル
タを1つまたはそれ以上を使用し、変更されたELR材料から少なくとも部分的に形成されて
いる。論理回路は、温度制御回路を制御し、温度制御回路は、次に、回路5010を冷却する
冷却器/冷凍機を制御する。従って、システム5000の感度や応答を増大させるために、論
理回路5020は、温度制御回路5015に回路5010の温度を低下させるための信号を送る。結果
として、ELR材料を使用する回路5010は、変更されたELR材料が、導電性を増大させ、それ
によって、回路の感度や応答が増加する。
Referring to FIG. 50-N, an example system 5000 is shown that includes a circuit 5010 and a logic circuit 5020 connected to a temperature control circuit 5015 (in FIG. 50-N, interconnected blocks are shown). But fewer or more connections are possible). Circuit 5010 is at least partially formed from modified ELR material using one or more of the filters described herein. The logic circuit controls the temperature control circuit, which in turn controls the cooler / refrigerator that cools the circuit 5010. Accordingly, to increase the sensitivity and response of the system 5000, the logic circuit 5020 sends a signal to the temperature control circuit 5015 to reduce the temperature of the circuit 5010. As a result, the circuit 5010 that uses ELR material, the modified ELR material increases conductivity, thereby increasing the sensitivity and response of the circuit.

特定のフィルタが一般的に本明細書で説明してきたが、他の多くのフィルタは可能であ
る。たとえば、変更されたELR材料は、空洞共振器及び上述した他のフィルタに加えて、
同期フィルタに組み込むことができる。変更されたELR材料は、スイッチトキャパシタフ
ィルタ、あるいはガーネットフィルタ、原子フィルタまたは他のアナログ・フィルタで実
現することができる。
Although specific filters have generally been described herein, many other filters are possible. For example, the modified ELR material can be used in addition to the cavity resonator and other filters described above,
Can be incorporated into a synchronous filter. The modified ELR material can be realized with a switched capacitor filter, or a garnet filter, atomic filter or other analog filter.

個別のフィルタが示されているが、フィルタは一緒に結合されてフィルタバンク、マル
チプレクサ、または他のより複雑なフィルタシステム、信号コンディショナ、またはアレ
イを形成することができる。本明細書に記載のフィルタの他のカテゴリと同様に、フィル
タアレイの多くの構成は可能であり、変更されたELR材料から少なくとも部分的に形成さ
れるフィルタアレイまたは多重フィルタシステムを実現することは、フィルタの設計者に
とって設計事項である。本明細書に記載の変更されたELR材料は、それらの組合せを明示
的に記述されていない場合でも、本明細書に記載のフィルタと原理の二つ以上の組み合わ
せを含む複雑なフィルタシステムで使用することができる。確かに、このような複雑なフ
ィルタシステムは、2つまたはそれ以上の異なるまたは異質のフィルタや、単純に類似ま
たは同質でないフィルタを使用してもよい。このようなフィルタシステムまたはアレイは
、すべて変更されたELR材料で形成されたかなり均質なフィルタ、または、異なる種類の
不均一な混合物で、いくつのフィルタが非ELR材料で形成されているもの、または異なる
フィルタと異なる材料の組合せを含むことができる。したがって、複雑なフィルタシステ
ムまたはアレイは、変更されたELR材料から主として形成された2つ以上の均質なフィルタ
ーから形成された2つまたはそれ以上のフィルタを使用してもよいし、変更されたELR材
料から主として形成された二つ以上の不均一のフィルタを使用してもよいし、および/ま
たは、従来の導電体と変更されたELR材料の両方から形成された2つ以上の均質/異質フィ
ルタを使用してもよい。
Although separate filters are shown, the filters can be combined together to form a filter bank, multiplexer, or other more complex filter system, signal conditioner, or array. As with the other categories of filters described herein, many configurations of filter arrays are possible, and implementing a filter array or multiple filter system that is at least partially formed from modified ELR material is not possible. This is a design matter for the filter designer. The modified ELR materials described herein can be used in complex filter systems that include two or more combinations of the filters and principles described herein, even if the combination is not explicitly stated. can do. Indeed, such a complex filter system may use two or more different or heterogeneous filters, or simply similar or not homogeneous filters. Such a filter system or array can be a fairly homogeneous filter, all made of modified ELR material, or a heterogeneous mixture of different types, with some filters made of non-ELR material, or Different filter and different material combinations can be included. Thus, a complex filter system or array may use two or more filters formed from two or more homogeneous filters primarily formed from modified ELR materials, or a modified ELR Two or more heterogeneous filters formed primarily from materials may be used and / or two or more homogeneous / heterogeneous filters formed from both conventional conductors and modified ELR materials May be used.

変更されたELR材料から一部または全部が形成されたコンポーネントを使用するフィル
タの具体例が本明細書に記載されているが、当業者は、ほぼすべてのフィルタ構成が、電
流を伝導する、信号を受信するか送信するか変更する、または、電磁信号を条件付けする
ために上記列記されたコンポーネントのような変更されたELR材料から少なくとも一部が
形成されたコンポーネントを使用してもよいことを理解するであろう。公知のフィルタお
よびフィルタシステムは、広く導電エレメントと他のエレメントを使用するが、そのうち
のいくつかは上記に列記されている(変更されたELR材料は、回路中の導電エレメントと
共に使用することができるが、"導電性"の定義に応じて、変更されたELR材料は、その長
さまたは領域に沿ってエネルギーや信号の伝播を促進することを述べることは、より適切
であるかもしれない)。その結果、変更ELRの材料から形成されるコンポーネントを使用
することができるすべての可能なフィルタおよびフィルタシステムを網羅的な詳細におい
て列挙することは不可能である。
Although specific examples of filters using components formed in part or in whole from modified ELR materials are described herein, those skilled in the art will recognize that almost all filter configurations conduct current. It is understood that components formed at least in part from modified ELR materials, such as the components listed above, may be used to receive or transmit or condition electromagnetic signals Will do. Known filters and filter systems widely use conductive elements and other elements, some of which are listed above (modified ELR materials can be used with conductive elements in the circuit) However, it may be more appropriate to state that, depending on the definition of “conductivity”, the modified ELR material facilitates the propagation of energy and signals along its length or region). As a result, it is impossible to enumerate in full detail all possible filters and filter systems that can use components formed from modified ELR materials.

いくつかのフィルタに対していくつかの適切な形状が示され本明細書に記載されている
が、他の多くの形状は可能である。これらの他の形状は、材料の厚さの違い、異なる層の
使用、他の三次元構造に加えて異なるパターン、長さおよび/または幅に対する構成また
はレイアウトを含む。本発明者らは、当技術分野で知られているほぼすべてのフィルタと
関連するシステムが変更されたELR材料を使用することができ、本出願のELR材料、フィル
タ、及び原理の様々な例が提供された当業者が、過度の実験を行うことなく、変更された
ELR材料から全部またはその一部が形成された1つまたはそれ以上のコンポーネントを有す
る他のフィルタを実現することができると信じる。
Although some suitable shapes are shown and described herein for some filters, many other shapes are possible. These other shapes include material thickness differences, the use of different layers, configurations or layouts for different patterns, lengths and / or widths in addition to other three-dimensional structures. We can use modified ELR materials for almost all filters and associated systems known in the art, and various examples of ELR materials, filters, and principles of this application are available. Modified by the person skilled in the art without undue experimentation
We believe that other filters with one or more components formed entirely or part of ELR material can be realized.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むフィルタは、以下のように説明する
ことができる。
In some embodiments, a filter comprising a modified ELR material can be described as follows.

フィルタであって、基板と、入力信号を受信するように構成され、前記基板上に形成さ
れた導電性の入力ラインと、フィルタリングされた信号を出力するように構成され、前記
基板上に形成された導電性の出力ラインと、前記基板上に形成された1つまたはそれ以上
の導電路と、を有し、前記1つまたはそれ以上の導電路は、前記導電性の入力ラインと前
記導電性の出力ラインとの間に形成され、かつ前記導電性の入力ラインと前記導電性の出
力ラインとの間に電磁結合を提供し、前記1つまたはそれ以上の導電路は、前記受信した
入力信号に対するフィルタ処理機能を提供するために形成された幾何学的形状を含み、前
記フィルタ処理機能は、所望の周波数または所望の周波数の範囲であり、前記導電性の入
力ライン、前記導電性の出力ライン、または前記1つまたはそれ以上の導電路のうちの少
なくとも一部が変更された非常に低い抵抗(ELR)のパスで形成され、前記変更されたELR
のパスが、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料
からなる第2層と、から形成されていることを特徴とするフィルタ。
A filter, configured to receive a substrate, an input signal, a conductive input line formed on the substrate, and configured to output a filtered signal, formed on the substrate A conductive output line and one or more conductive paths formed on the substrate, wherein the one or more conductive paths are the conductive input line and the conductive path. And an electromagnetic coupling between the conductive input line and the conductive output line, wherein the one or more conductive paths are connected to the received input signal. Including a geometric shape formed to provide a filtering function, wherein the filtering function is a desired frequency or a range of desired frequencies, the conductive input line, the conductive output line Or said formed of one or at least pass a part of very low resistance which is changed (ELR) of the more conductive path, which is the changed ELR
The filter is formed of a first layer made of an ELR material and a second layer made of a changing material bonded to the ELR material of the first layer.

フィルタの製造方法であって、変更された非常に低い抵抗(ELR)膜を用いて基板上に
導電路を形成する工程を有し、前記変更されたELR膜は、ELR材料からなる第1層と、前記
第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を含み、前記導電路は、
受信された電磁信号をフィルタ処理するように構成された幾何学的形状を有し、前記受信
された電磁信号の前記フィルタリング処理は、所望の周波数または所望の周波数の範囲の
うちの少なくとも1つのためのものであることを特徴とする製造方法。
A method for manufacturing a filter, comprising: forming a conductive path on a substrate using a modified very low resistance (ELR) film, wherein the modified ELR film is a first layer made of an ELR material And a second layer of a modifying material coupled to the ELR material of the first layer, the conductive path comprising:
Having a geometry configured to filter a received electromagnetic signal, wherein the filtering of the received electromagnetic signal is for at least one of a desired frequency or a range of desired frequencies The manufacturing method characterized by the above-mentioned.

フィルタであって、基板上に形成された1つまたはそれ以上の導電路を有し、前記1つま
たはそれ以上の導電路は、受信した入力信号のフィルタ処理機能を提供するために形成さ
れた幾何学的形状を含み、前記フィルタ処理機能は、所望の周波数または所望の周波数の
範囲のうちの少なくとも1つのためのものであり、前記1つまたはそれ以上の導電路のうち
の少なくとも一部は、ELR材料からなる第1部分と、前記第1部分の前記ELR材料に結合した
変更する材料からなる第2部分と、から形成された導電性材料からなることを特徴とする
フィルタ。
A filter having one or more conductive paths formed on a substrate, the one or more conductive paths formed to provide a filtering function of a received input signal Including a geometric shape, the filtering function is for at least one of a desired frequency or a range of desired frequencies, and at least a portion of the one or more conductive paths is A filter comprising: a conductive material formed of a first portion made of an ELR material; and a second portion made of a material to be changed that is bonded to the ELR material of the first portion.

フィルタであって、基板と、前記基板上に形成された蛇行導電路と、を含み、前記蛇行
導電路は、遅延ラインフィルタまたは低速伝送ラインフィルタを形成するために、前記蛇
行導電路の実質的に連続した長さ中に形成された複数の巻線を有し、前記蛇行導電路は、
入力された電磁信号に対して非常に低い抵抗を提供するために変更された非常に低い抵抗
(ELR)膜を含み、前記変更されたELR膜は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記
ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を含むことを特徴とするフィルタ。
A filter, comprising: a substrate; and a serpentine conductive path formed on the substrate, wherein the serpentine conductive path is substantially the serpentine conductive path to form a delay line filter or a low-speed transmission line filter. A plurality of windings formed in a continuous length, the meandering conductive path,
A very low resistance (ELR) film modified to provide a very low resistance to an input electromagnetic signal, the modified ELR film comprising a first layer of ELR material; One layer of said
And a second layer of modifying material bonded to the ELR material.

フィルタであって、前記フィルタは、直列または並列に結合された少なくとも2つの電
気エレメントを有し、前記電気エレメントのうちの少なくとも一つは、誘導エレメントま
たは容量エレメントであり、前記誘導エレメントは、磁場中のエネルギーを貯蔵し、前記
誘導エレメントは、ループまたはコイル形状に構成されている変更された非常に低い抵抗
(ELR)材料を有し、前記容量エレメントは、電場中にエネルギーを貯蔵し、前記容量エ
レメントは、少なくとも2つの間隔を空けて配置される導体中に構成される、変更された
非常に低い抵抗(ELR)を有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1部分と前
記第1部分の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2部と、から形成されている
ことを特徴とするフィルタ。
A filter comprising at least two electrical elements coupled in series or in parallel, at least one of the electrical elements being an inductive element or a capacitive element, wherein the inductive element is a magnetic field The inductive element has a modified very low resistance (ELR) material configured in a loop or coil shape, the capacitive element stores energy in an electric field, and The capacitive element has a modified very low resistance (ELR) configured in at least two spaced apart conductors, the modified ELR material comprising a first portion of ELR material And a second part made of a material to be modified that is bonded to the ELR material of the first part.

フィルタエレメントであって、圧電材料と、前記圧電材料の第1部分に形成された入力
導体と、前記圧電材料の第2部分に形成された出力導体と、を有し、前記第1部分と前記
第2部分は、互いに間隔を空けて配置され、前記圧電材料を分離する領域を提供し、前記
第1部分と前記第2部分のうちの少なくとも1つは、変更された非常に低い抵抗(ELR)材
料を含み、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1部分と、前記第1部分の前記EL
R材料に結合した変更する材料からなる第2部分と、からなることを特徴とするフィルタ。
A filter element, comprising: a piezoelectric material; an input conductor formed in a first portion of the piezoelectric material; and an output conductor formed in a second portion of the piezoelectric material, wherein the first portion and the The second part is spaced apart from each other and provides a region separating the piezoelectric material, wherein at least one of the first part and the second part has a modified very low resistance (ELR). And the modified ELR material comprises a first portion made of ELR material and the EL of the first portion.
A filter comprising: a second portion made of a material to be changed, which is bonded to an R material.

フィルタエレメントであって、第1導電性ループ及び第2導電性ループと、共振器と、前
記第1導電性ループと前記第2導電ループと前記共振器とを包囲するための導電性筐体と
、を有し、前記導電性筐体は、少なくとも1つの周波数の電磁波に共振するように構成さ
れており、前記共振器と前記導電性筐体と前記第1導電性ループと前記第2導電ループは
、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から少なくとも一部が形成されており、前記変
更されたELR材料は、ELR材料からなる第1部分と、前記第1部分の前記ELR材料に結合した
変更する材料からなる第2部分と、からなることを特徴とするフィルタ。
A filter element comprising: a first conductive loop; a second conductive loop; a resonator; a conductive housing for enclosing the first conductive loop, the second conductive loop, and the resonator; The conductive casing is configured to resonate with electromagnetic waves having at least one frequency, and the resonator, the conductive casing, the first conductive loop, and the second conductive loop. Is formed at least in part from a modified very low resistance (ELR) material, wherein the modified ELR material is coupled to a first portion of ELR material and to the ELR material of the first portion. And a second part made of the material to be changed.

フィルタシステムであって、複数のフィルタエレメントを有し、各フィルタエレメント
は、基板上に形成された1つまたはそれ以上の導電路を有し、前記1つまたはそれ以上の導
電路は、受信した入力信号のフィルタ処理機能を提供するために形成された幾何学的形状
を含み、前記フィルタ処理機能は、所望の周波数または所望の周波数の範囲のうちの少な
くとも1つのためのものであり、前記1つまたはそれ以上の導電路のうちの少なくとも一部
は、ELR材料からなる第1部分と、前記第1部分の前記ELR材料に結合した変更する材料から
なる第2部分と、からなり、前記1つまたはそれ以上の導電路は、集合的に複合されたフィ
ルタ機能を提供することを特徴とするフィルタシステム。
A filter system comprising a plurality of filter elements, each filter element having one or more conductive paths formed on a substrate, wherein the one or more conductive paths are received Including geometric shapes formed to provide a filtering function of the input signal, the filtering function being for at least one of a desired frequency or a range of desired frequencies, and At least a portion of the one or more conductive paths comprises a first portion made of ELR material and a second portion made of a modifying material bonded to the ELR material of the first portion, wherein the 1 A filter system characterized in that one or more conductive paths provide a collectively combined filter function.

システムであって、アンテナと、論理回路またはアナログ回路と、前記アンテナと前記
論理回路またはアナログ回路との間で結合された少なくとも1つのフィルタエレメントと
、を有し、前記フィルタエレメントは、1つまたはそれ以上の導電路を有し、前記1つまた
はそれ以上の導電路は、受信した入力信号のフィルタリング処理機能を提供するために形
成された幾何学的形状を含み、前記フィルタリング処理機能は、所望の周波数または所望
の周波数の範囲のうちの少なくとも1つのためのものであり、前記1つまたはそれ以上の導
電路のうちの少なくとも一部は、ELR材料からなる第1部分と、前記第1部分の前記ELR材料
に結合した変更する材料からなる第2部分と、からなることを特徴とするシステム。
A system comprising an antenna, a logic or analog circuit, and at least one filter element coupled between the antenna and the logic or analog circuit, wherein the filter element is one or Having one or more conductive paths, wherein the one or more conductive paths include a geometric shape formed to provide a filtering function of the received input signal, the filtering function being desired At least one of the one or more conductive paths, a first portion made of ELR material, and the first portion And a second portion of the modifying material coupled to the ELR material.

第14章 ELR材料で形成されたアンテナ
本章の説明は、図1-36と図37-O〜図56-Oを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 14 Antennas Made of ELR Material Refer to Figure 1-36 and Figure 37-O through Figure 56-O for an explanation of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

変更された、開口された、および/または他のELR材料のような、非常に低い抵抗(ELR
)材料の膜を使用する様々な種類のアンテナが本明細書に記載されている。後述するアン
テナの種類に対して、アンテナは、変更されたELRを使用する膜、テープ、箔、ワイヤ、
ナノワイヤ、トレースや他の導体がその上に形成されたまたは配置された基板を含む。他
の種類のアンテナは、アンテナの特定のコンポーネントが変更されたELR材料を用いるよ
うに構成されている。いくつかの例では、変更されたELR材料は、材料の種類、変更され
たELR材料の用途、変更されたELR材料を用いるコンポーネント/エレメントのサイズ、変
更されたELRを用いるデバイスや機械の動作要件などに基づいて製造される。このように
、アンテナの設計および製造において、変更されたELR材料のベース層(変更されていな
いELR材料)として使用される材料、および/または、変更されたELR材料の変更する層と
して用いられる材料は、様々な考慮事項と所望の動作特性および/または製造特性に基づ
いて選択することができる。
Very low resistance (ELR, such as modified, apertured, and / or other ELR materials
) Various types of antennas using a film of material are described herein. For the types of antennas described below, the antenna is a film, tape, foil, wire,
It includes a substrate on which nanowires, traces and other conductors are formed or disposed. Other types of antennas are configured to use ELR material in which certain components of the antenna are modified. In some examples, the modified ELR material is the type of material, the application of the modified ELR material, the size of the component / element using the modified ELR material, the operating requirements of the device or machine using the modified ELR Manufactured based on. Thus, materials used as modified ELR material base layers (unmodified ELR materials) and / or materials used as modified layers of modified ELR materials in antenna design and manufacture Can be selected based on various considerations and desired operating and / or manufacturing characteristics.

図37-Oは、アンテナの等価回路の概略図である。アンテナの等価回路は、放射線耐性37
02、損失抵抗3704、及びリアクタンス3706の直列結合としてモデル化することができる。
例えば、短いダイポールアンテナのリアクタンスは、キャパシタンスとしてモデル化する
ことができ、小さいループアンテナのリアクタンスは、インダクタンスとしてモデル化す
ることができる。放射抵抗3702は、その中に消費される電力が実際に放射された電力を示
すような等価抵抗とみなすことができる。損失抵抗3704は、アンテナエレメント自体にお
ける導体損失によるものである。
FIG. 37-O is a schematic diagram of an equivalent circuit of an antenna. The antenna equivalent circuit is radiation resistant 37
02, loss resistance 3704, and reactance 3706 can be modeled as a series combination.
For example, the reactance of a short dipole antenna can be modeled as a capacitance, and the reactance of a small loop antenna can be modeled as an inductance. The radiation resistance 3702 can be regarded as an equivalent resistance such that the power consumed therein indicates the power actually radiated. The loss resistance 3704 is due to conductor loss in the antenna element itself.

アンテナの大きさ(波長に対して)が減少すると、損失抵抗と放射抵抗もまた減少する
。しかしながら、放射抵抗は、はるかに急速に減少する。ある時点で、特に電気的に小さ
なアンテナでは、損失抵抗は耐放射線よりも支配的となり、このアンテナはあまりにも非
効率的であり、実用的でない。しかし、変更されたELR材料からアンテナエレメントを形
成すると、損失抵抗が低減され、小さいアンテナがより効率的となるのを可能にする。
As the antenna size (with respect to wavelength) decreases, the loss resistance and radiation resistance also decrease. However, the radiation resistance decreases much more rapidly. At some point, especially with electrically small antennas, the loss resistance becomes more dominant than radiation resistance, and this antenna is too inefficient and impractical. However, forming the antenna element from a modified ELR material reduces the loss resistance and allows a smaller antenna to be more efficient.

アンテナが電気的に小さくなるようにするための様々な経験則がある。最も一般的であ
るが排他的ではない定義は、アンテナの最大寸法は、波長(すなわち、λ)の十分の一以
下であるということである。したがって、λ/10の長さを持つ双極子、λ/10の直径を持つ
ループ、またはλ/10の対角線寸法を持つパッチは、電気的に小さいと考えられる。この
定義は、電気的に小さいアンテナを構築するために使用される様々な方法の中で区別され
ない。実際には、これらのアンテナに関するほとんどの研究は、特定の用途に適したトポ
ロジを選択すること、及び、一体型又は外部マッチングネットワークの開発を含む。
There are various rules of thumb for making the antenna electrically small. The most common but not exclusive definition is that the maximum dimension of the antenna is less than one tenth of the wavelength (ie, λ). Thus, a dipole having a length of λ / 10, a loop having a diameter of λ / 10, or a patch having a diagonal dimension of λ / 10 is considered to be electrically small. This definition is not distinguished among the various methods used to construct an electrically small antenna. In practice, most research on these antennas involves selecting a suitable topology for a particular application and developing an integrated or external matching network.

いくつかの例では、短いダイポールや小さなループアンテナのアンテナエレメントは、
基板上に形成されたまたは基板上に配置された、変更されたELR材料を使用する膜、テー
プ、箔、ワイヤ、ナノワイヤ、トレースまたは他の導体であり得る。本明細書に記載の変
更されたELR材料を使用するのに適したアンテナは、プリント回路基板等の誘電体基板上
に形成された導電性トレースであるマイクロストリップアンテナである。しかしながら、
マイクロストリップアンテナは、半導体製造プロセスや他のナノスケールの技術を用いて
、はるかに小さいスケールで、より小さい基板上に製作することができる。
In some cases, the antenna element of a short dipole or small loop antenna is
It can be a film, tape, foil, wire, nanowire, trace or other conductor using a modified ELR material formed on or disposed on the substrate. A suitable antenna for using the modified ELR materials described herein is a microstrip antenna that is a conductive trace formed on a dielectric substrate, such as a printed circuit board. However,
Microstrip antennas can be fabricated on smaller substrates on a much smaller scale using semiconductor manufacturing processes and other nanoscale techniques.

図38-0は、ELR材料ベース層と、ELR材料ベース層上に形成された変更する層とを有する
膜のような変更されたELR材料から少なくとも一部が形成されたマイクロストリップアン
テナエレメント3800の断面を示す図である。変更されたELR材料から形成された様々な適
切な膜は、本明細書に詳細に記載されている。図38-Oの例示に示されるように、アンテナ
エレメント3800は、ELR材ベース層3804とベース層3804上に形成された変更する層3806を
含む。アンテナエレメントは、プリント回路基板などの基板3802、集積回路の誘電体基板
、又は他の誘電材料(空気を含む)上に形成することができる。接地面3808は、誘電体基
板3802の反対側に配置されている。いくつかの例では、接地面は、変更されたELR材料か
ら形成することもができる。変更されたELR材料から形成されたアンテナエレメント3800
は、150K、室温又は周囲温度(294K、または本明細書に記載の他の温度のような従来のHT
S材料で使用される温度よりも高い温度において導電路中の電流の流れに対してほとんど
又は全く抵抗を示さない。
FIG. 38-0 illustrates a microstrip antenna element 3800 formed at least in part from a modified ELR material such as a film having an ELR material base layer and a modifying layer formed on the ELR material base layer. It is a figure which shows a cross section. Various suitable membranes formed from modified ELR materials are described in detail herein. As shown in the illustration of FIG. 38-O, the antenna element 3800 includes an ELR material base layer 3804 and a modifying layer 3806 formed on the base layer 3804. The antenna element can be formed on a substrate 3802 such as a printed circuit board, a dielectric substrate of an integrated circuit, or other dielectric material (including air). The ground plane 3808 is disposed on the opposite side of the dielectric substrate 3802. In some examples, the ground plane can also be formed from a modified ELR material. Antenna element 3800 formed from modified ELR material
Conventional HT, such as 150K, room temperature or ambient temperature (294K, or other temperatures described herein
It exhibits little or no resistance to current flow in the conductive path at temperatures higher than those used with the S material.

基板3802の材料又は寸法は、様々な要因に基づいて選択することができる。例えば、そ
の寸法および誘電率に基づいて基板材料を選択すると、システムのインピーダンスにアン
テナの入力インピーダンスを整合することができる、または、アンテナの帯域幅と効率を
向上させることを助けることができる。当業者であれば、所望の特性および/または所望
の動作特性を得るために、基板が多くの異なる材料と多くの異なる形状から形成すること
ができることを理解するであろう。
The material or dimensions of the substrate 3802 can be selected based on various factors. For example, selecting a substrate material based on its dimensions and dielectric constant can match the antenna's input impedance to the impedance of the system, or can help improve antenna bandwidth and efficiency. One skilled in the art will appreciate that the substrate can be formed from many different materials and many different shapes in order to obtain the desired characteristics and / or desired operational characteristics.

多くの基板材料は、使用可能である。例えば、基板は、バルクでまたは別の基板上に堆
積された以下の基板が使用可能である。例えば、非晶質又は結晶質の石英、サファイア、
酸化アルミニウム、LaAlO3、LaGaO3、SrTiO2、ZrO2、MgO、NdCaAIO4、LaSrAIO4、CaYAIO4
、YAIO3、NdGaO3、SrLaAIO4、CaNdAIO4、LaSrGaO4、YbFeO3が使用可能である。基板は、
良質の成長、堆積または配置変更されたELR材料の互換性、不活性であるように選択され
、本明細書に記載望ましい特性を有することができる。高誘電率を有し、既存のまたは従
来のアンテナとともに使用される基板は、同様に本明細書に記載のアンテナのための良好
な基板を提供することができる。
Many substrate materials can be used. For example, the substrate can be the following substrate deposited in bulk or on another substrate. For example, amorphous or crystalline quartz, sapphire,
Aluminum oxide, LaAlO 3 , LaGaO 3 , SrTiO 2 , ZrO 2 , MgO, NdCaAIO 4 , LaSrAIO 4 , CaYAIO 4
, YAIO 3 , NdGaO 3 , SrLaAIO 4 , CaNdAIO 4 , LaSrGaO 4 and YbFeO 3 can be used. The board
Good quality grown, deposited or rearranged ELR material compatible, selected to be inert, and can have the desirable properties described herein. A substrate having a high dielectric constant and used with existing or conventional antennas can provide a good substrate for the antennas described herein as well.

図39-Oは、変更されたELR材料から形成された短いダイポールアンテナおよび対応する
マッチングネットワークを示す図である。アンテナとマッチングネットワークは、誘電体
基板3902上に変更されたELR材料から形成されている。接地面3906は、誘電体基板3902の
他方の面に形成されている。いくつかの例では、接地面も変更ELR材料で形成されている
。アンテナは、導電路3910を介してシステム給電ライン3908に接続されたランナー3904を
備える。スタブセクション3912とともに導電路3910は、ダイポールアンテナ用のマッチン
グネットワークを形成する。もちろん、他の多くのアンテナと、マッチングネットワーク
構成は可能であり、変更されたELR材料で形成された小さなダイポールアンテナを実現す
ることは設計者の設計事項である。
FIG. 39-O shows a short dipole antenna formed from a modified ELR material and a corresponding matching network. The antenna and matching network are formed from a modified ELR material on a dielectric substrate 3902. The ground surface 3906 is formed on the other surface of the dielectric substrate 3902. In some examples, the ground plane is also formed of a modified ELR material. The antenna includes a runner 3904 connected to the system feed line 3908 via a conductive path 3910. The conductive path 3910 along with the stub section 3912 forms a matching network for the dipole antenna. Of course, many other antennas and matching network configurations are possible, and it is a designer's design matter to realize a small dipole antenna formed of a modified ELR material.

図40-Oは、変更されたELR材料から形成された小さなループアンテナと対応するマッチ
ングネットワークを示す図である。アンテナとマッチングネットワークは、変更されたEL
R材料から誘電体基板4002上に形成される。接地面4006は、誘電体基板4002の他方の面に
形成される。いくつかの例では、接地面もまた変更ELR材料で形成される。アンテナは、
導電路4010を介してシステム給電ライン4008に接続されている変更されたELR材料4004の
ループを備える。コンデンサ4012とともに導電路4010は、ダイポールアンテナ用のマッチ
ングネットワークを形成する。図40-Oのコンデンサは個別エレメントとして示されている
が、マッチングネットワークのキャパシタンスもまた、マイクロストリップラインの原理
を用いて形成することができる。
FIG. 40-O shows a matching network corresponding to a small loop antenna formed from a modified ELR material. Antenna and matching network changed EL
Formed on a dielectric substrate 4002 from an R material. The ground plane 4006 is formed on the other surface of the dielectric substrate 4002. In some examples, the ground plane is also formed of a modified ELR material. The antenna is
It comprises a loop of modified ELR material 4004 that is connected to the system feed line 4008 via a conductive path 4010. The conductive path 4010 together with the capacitor 4012 forms a matching network for the dipole antenna. Although the capacitors in FIG. 40-O are shown as individual elements, the capacitance of the matching network can also be formed using the microstripline principle.

小さいループと上記のダイポールアンテナがマイクロストリップライン技術を用いて基
板上に形成されるものとして説明されているが、他の技術は、変更されたELR材料のアン
テナ構造を実現するために使用することができる。例えば、ループまたはダイポールアン
テナは、基板上に配置されることなく変更されたELRナノワイヤから形成することができ
る。
Although small loops and the above dipole antennas have been described as being formed on a substrate using microstripline technology, other technologies can be used to realize modified ELR material antenna structures. Can do. For example, loop or dipole antennas can be formed from modified ELR nanowires without being placed on the substrate.

図41-O、図42-O、および図43-Oは、マイクロストリップアンテナの他の例を示す。上述
したダイポールとループアンテナと同様に、モバイル用途向けに小型化されたマイクロス
トリップアンテナは、抵抗損失のためにより大きなパッチアンテナよりも非効率である。
変更されたELR材料のアンテナエレメントを形成するとこれらの抵抗損失を低減し、より
小さなアンテナ構造を十分に効率的にする。図41-Oは、通常のマイクロストリップパッチ
アンテナの一例である。アンテナは、接地面4106からアンテナエレメント4104を分離する
誘電体基板4102上に形成される。図41-Oの例では、信号は、エッジ給電ネットワーク4108
を介してアンテナにまたはアンテナから供給される。当業者は、プローブ供給、差込みエ
ッジ供給、ギャップを有するプローブ供給、ギャップを有するエッジ供給、二層供給、開
口結合供給などの他の給電ネットワーク構成が使用できることを理解するであろう。
41-O, FIG. 42-O, and FIG. 43-O show other examples of the microstrip antenna. Similar to the dipole and loop antennas described above, miniaturized microstrip antennas for mobile applications are less efficient than larger patch antennas due to resistive losses.
Forming modified ELR material antenna elements reduces these resistive losses and makes smaller antenna structures sufficiently efficient. FIG. 41-O is an example of a normal microstrip patch antenna. The antenna is formed on a dielectric substrate 4102 that separates the antenna element 4104 from the ground plane 4106. In the example of FIG. 41-O, the signal is the edge feed network 4108.
Supplied to or from the antenna via One skilled in the art will appreciate that other feed network configurations such as probe feeds, plugged edge feeds, probe feeds with gaps, edge feeds with gaps, dual layer feeds, aperture coupled feeds, etc. can be used.

図42-Oは、マイクロストリップアンテナHの一例である。このアンテナは、通常のパッ
チアンテナと比較すると、大幅に小さいが、同様の動作特性を示すことができる。アンテ
ナは、接地面4206からアンテナエレメント4204を分離する誘電体基板4202上に形成されて
いる。図42-Οの例示のH-アンテナは、プローブ給電ネットワーク4208によって供給され
るが、任意の数の適切な給電ネットワークで供給してもよい。
42-O is an example of the microstrip antenna H. FIG. This antenna is much smaller than a normal patch antenna, but can exhibit similar operating characteristics. The antenna is formed on a dielectric substrate 4202 that separates the antenna element 4204 from the ground plane 4206. The exemplary H-antenna of FIG. 42-IV is supplied by a probe feed network 4208, but may be supplied by any number of suitable feed networks.

図43-Oは、メアンダラインアンテナの一例である。名前が示すように、アンテナエレメ
ント4304は、接地面4306からアンテナエレメントを分離する基板4302上に蛇行するライン
で形成されている。メアンダラインアンテナは、非常に小さく、狭い周波数アンテナとな
るように設計することができ、または、複数の共振周波数を有する高い帯域幅のアンテナ
となるように設計することができる。
FIG. 43-O is an example of a meander line antenna. As the name indicates, the antenna element 4304 is formed by a meandering line on a substrate 4302 that separates the antenna element from the ground plane 4306. The meander line antenna can be designed to be a very small and narrow frequency antenna, or it can be designed to be a high bandwidth antenna with multiple resonant frequencies.

もちろん、多くの他のアンテナとマッチングネットワークの構成は可能であり、変更さ
れたELR材料で形成されたアンテナを実現することは設計者にとって設計事項である。実
際に、従来のアンテナとマッチングネットワークの設計を支配する原理は、本明細書に記
載の変更されたELR材料を使用するアンテナを作製するためにも適用することができる。
従って、いくつかのアンテナの幾何学的形状が示されているが、もちろん他の多くの形状
も可能である。
Of course, many other antennas and matching network configurations are possible, and it is a design matter for designers to realize antennas formed from modified ELR materials. Indeed, the principles governing the design of conventional antennas and matching networks can also be applied to make antennas using the modified ELR materials described herein.
Thus, although several antenna geometries are shown, of course many other shapes are possible.

電気的に小さいアンテナとして一般的に上述したが、本発明は、必ずしも電気的に小さ
くないアンテナなど任意のアンテナを含んでいる。例えば、上述のアンテナ(及び下記)
は、変更されたELR材料から少なくとも一部が形成されている導体の長さを有することが
できる。代替的に又は付加的に、変更されたELR材料は、導体の長さに沿って、またはア
ンテナの機能を提供するために必要な幾何学的形状を有する固く細長い構造に沿って、形
成する又は被覆することができる。このような構造は、導電材料、誘電材料、または導電
材料および誘電材料の両方で形成することができる。
Although generally described above as an electrically small antenna, the present invention includes any antenna, such as an antenna that is not necessarily electrically small. For example, the antenna described above (and below)
Can have a conductor length that is at least partially formed from a modified ELR material. Alternatively or additionally, the modified ELR material is formed along the length of the conductor or along a rigid elongated structure having the necessary geometric shape to provide the function of the antenna or Can be coated. Such a structure can be formed of a conductive material, a dielectric material, or both a conductive material and a dielectric material.

本明細書には、アンテナに対するいくつかの適切な幾何学的形状が示され、記載されて
いるが、他の多くの形状もまた可能である。これらの他の形状は、材料の厚さの違い、異
なる層の使用、他の三次元構造に加えて、異なるパターン、異なる長さおよび/または幅
に対する構成やレイアウトを含む。
Although several suitable geometric shapes for the antenna are shown and described herein, many other shapes are also possible. These other shapes include configurations and layouts for different patterns, different lengths and / or widths, as well as differences in material thickness, use of different layers, and other three-dimensional structures.

変更されたELR材料を含む共振アンテナ
共振アンテナは、単一の周波数または狭い範囲の周波数で良好に動作するアンテナであ
る。共振アンテナは、通常は、波長の半分の範囲の長さである。上述したように、電気的
に大きいアンテナは、小型化されたアンテナと比較してかなり効率的である。従来の導電
性材料から作製された共振アンテナは、同じ周波数で使用される小型化されたアンテナよ
りも効率的である。しかしながら、このような高い放射効率と強力な利得などの性能の改
善は、変更されたELR材料を有する共振アンテナ構造の実装か、または変更によって達成
することができる。
Resonant antennas containing modified ELR materials A resonant antenna is an antenna that works well at a single frequency or a narrow range of frequencies. A resonant antenna is usually a length in the range of half the wavelength. As mentioned above, an electrically large antenna is much more efficient than a miniaturized antenna. Resonant antennas made from conventional conductive materials are more efficient than miniaturized antennas used at the same frequency. However, improvements in performance such as high radiation efficiency and strong gain can be achieved by implementing or modifying resonant antenna structures with modified ELR materials.

共振アンテナは、ほぼ無限の数だけ構成することができる。例えば、図41-0〜図43-Oを
参照すると、上述したアンテナに類似するマイクロストリップアンテナは、アンテナの共
振周波数がアンテナの大きさに依存するような特定の周波数で、共振アンテナとして動作
することができる。
There can be almost an unlimited number of resonant antennas. For example, referring to FIGS. 41-0 to 43-O, a microstrip antenna similar to the antenna described above operates as a resonant antenna at a specific frequency such that the resonant frequency of the antenna depends on the size of the antenna. be able to.

基板に加えて、いくつかの例では、共振アンテナは基板上に形成されていないワイヤ又
は他の導体から形成される。図44-Oは、変更されたELR材料で形成されたダイポールアン
テナの一例を示す図である。図44-Oに示す例示のアンテナは、変更されたELR材料で形成
された給電ネットワーク(図示せず)と結合している2つのオープン短絡導体4402、4404
を含む。いくつかの例では、半波ダイポールは、給電ネットワークが中心点で導体と結合
される半波長の長さを持つ単一導体から形成することができる。他の例では、導体または
導体の長さは、アンテナの放射パターンを変化させる影響を持つ波長に対して、調整する
ことができる。
In addition to the substrate, in some examples, the resonant antenna is formed from a wire or other conductor that is not formed on the substrate. FIG. 44-O is a diagram illustrating an example of a dipole antenna formed of a modified ELR material. The exemplary antenna shown in FIG. 44-O has two open shorted conductors 4402, 4404 coupled to a feed network (not shown) formed of a modified ELR material.
including. In some examples, the half-wave dipole can be formed from a single conductor having a half-wavelength in which the feed network is coupled to the conductor at the center point. In another example, the conductor or conductor length can be adjusted for wavelengths that have an effect of changing the radiation pattern of the antenna.

図45-0は、変更されたELR材料で形成されたV字形ダイポールアンテナを示す図である。
V字形ダイポールは、2つの開回路導体4502、4504、例えば、導体が角度4506で互いに対し
て位置決めされている開回路伝送ラインで形成されている。図46-Oは、変更されたELR材
料で形成された折り返したダイポールアンテナの一例を示す図である。折り返したダイポ
ールは、狭いループ内で単一の導体4602から形成されている。
FIG. 45-0 is a diagram showing a V-shaped dipole antenna formed of a modified ELR material.
The V-shaped dipole is formed of two open circuit conductors 4502, 4504, eg, open circuit transmission lines in which the conductors are positioned relative to each other at an angle 4506. FIG. 46-O is a diagram illustrating an example of a folded dipole antenna formed of a modified ELR material. The folded dipole is formed from a single conductor 4602 in a narrow loop.

もちろん、他の多くのアンテナ構成が可能であり、変更されたELR材料で形成される共
振アンテナを実現することは、設計者の設計事項である。実際に、従来のアンテナとマッ
チングネットワークの設計を支配する原理は、本明細書に記載の変更されたELR材料を用
いたアンテナを作製する場合にも適用することができる。従って、いくつかのアンテナ形
状が示されているが、もちろん、他の多くのアンテナ形状も可能である。
Of course, many other antenna configurations are possible, and realizing a resonant antenna formed of a modified ELR material is a designer's design matter. Indeed, the principles governing the design of conventional antennas and matching networks can also be applied to making antennas using the modified ELR materials described herein. Thus, although several antenna shapes are shown, of course, many other antenna shapes are possible.

変更されたELR材料を含む広帯域アンテナ
広い周波数範囲にわたって効果的に動作する広帯域アンテナもまた、変更されたELR材
料から形成される恩恵を享受することができる。上述した他のアンテナと同様に、広帯域
アンテナは、アンテナエレメントを形成するために使用される材料の抵抗による損失に苦
しんでいる。広帯域アンテナのアンテナエレメントの損失は、通常は、周波数の関数であ
り、低周波数でのアンテナの有効性を制限する。アンテナエレメントの抵抗値が変更され
たELR材料のアンテナエレメントを形成することによって低減されると、アンテナは周波
数の広い範囲でより効果的となる。
Broadband antennas containing modified ELR materials Wideband antennas that operate effectively over a wide frequency range can also benefit from the modified ELR materials. Like the other antennas described above, broadband antennas suffer from losses due to the resistance of the materials used to form the antenna elements. The antenna element loss of a broadband antenna is usually a function of frequency, limiting the effectiveness of the antenna at low frequencies. When the antenna element resistance is reduced by forming an ELR material antenna element that has been modified, the antenna becomes more effective over a wide range of frequencies.

図47A-Oは、変更されたELR材料で形成された例示のリボンダイポールアンテナを示す図
である。リボンダイポールアンテナは、送信機/受信機/送受信器4706に接続されている広
いフラットな導体4702、4704のペアを含む。導体の幅は、上記の従来のダイポールアンテ
ナに対するアンテナの帯域幅を向上させる。いくつかの例では、導体の幅は変更すること
ができ、アンテナの帯域幅をさらに改善することができる。たとえば、図47B-Oのボウタ
イアンテナは、送信機/受信機/送受信器4716から遠くなるにつれて広くなる一対の導電体
4712、4714を含む。リボンとボウタイアンテナの両方の有効帯域幅は、変更されたELR材
料からアンテナエレメントを形成することによって高めることができる。いくつかの例で
は、アンテナエレメントは、本明細書に記載されるように誘電体基板上に形成されている
FIGS. 47A-O illustrate an exemplary ribbon dipole antenna formed of a modified ELR material. The ribbon dipole antenna includes a pair of wide flat conductors 4702, 4704 connected to a transmitter / receiver / transceiver 4706. The width of the conductor improves the bandwidth of the antenna relative to the conventional dipole antenna. In some examples, the conductor width can be varied to further improve the antenna bandwidth. For example, the bow tie antenna of FIG. 47B-O has a pair of conductors that become wider away from the transmitter / receiver / transmitter / receiver 4716.
Including 4712, 4714. The effective bandwidth of both ribbon and bow tie antennas can be increased by forming antenna elements from modified ELR material. In some examples, the antenna element is formed on a dielectric substrate as described herein.

アンテナエレメントの他の構成は、さらに帯域幅を向上させる。たとえば、図48-Oのス
パイラルアンテナは非常に広い帯域幅を得る優れた一対のアンテナエレメント4802および
4804を含む。他の広帯域アンテナを本明細書で説明したように、有効帯域幅はさらに変更
されたELR材料からのスパイラルアンテナのエレメントを形成することによって高めるこ
とができる。
Other configurations of the antenna element further improve the bandwidth. For example, the spiral antenna of Figure 48-O has an excellent pair of antenna elements 4802 and a very wide bandwidth and
Includes 4804. As other broadband antennas have been described herein, the effective bandwidth can be further increased by forming spiral antenna elements from modified ELR materials.

もちろん、本明細書に記載の他のカテゴリのアンテナと同様に、広帯域アンテナの多く
の構成は可能であり、変更されたELR材料で形成された広帯域アンテナを実現することは
、設計者の設計事項である。実際、従来の広帯域アンテナの設計を支配する原理は、本明
細書に記載の変更されたELR材料を用いるアンテナを作製するためにも適用することがで
きる。従って、いくつかのアンテナ形状が示されているが、もちろん他のアンテナ形状も
可能である。
Of course, as with the other categories of antennas described herein, many configurations of broadband antennas are possible, and realizing a broadband antenna formed of a modified ELR material is a design consideration for the designer. It is. Indeed, the principles governing the design of conventional broadband antennas can also be applied to make antennas using the modified ELR materials described herein. Thus, although several antenna shapes are shown, of course other antenna shapes are possible.

変更されたELR材料を含む開口アンテナ
変更されたELR材料から全て形成される、または、一部が形成されることの恩恵を受け
ることができるもう一つのアンテナ構造は、開口アンテナである。開口アンテナの構造の
一部は、電磁波が通って流れるアンテナ開口である。レシーバとして動作する開口アンテ
ナは、開口を通る波を収集する。通常は、開口アンテナは、非常に高い利得を必要とする
用途に最適なアンテナである。本明細書で説明する他のアンテナと同様に、従来の開口ア
ンテナは、アンテナ構造を形成するために使用される材料の抵抗による抵抗損失に苦しん
でいる。変更されたELR材料からアンテナ構造を形成すると、これらの抵抗損失が低減し
、アンテナの効率が向上する。
Aperture antenna with modified ELR material Another antenna structure that can all benefit from being formed from or partially formed from modified ELR material is an aperture antenna. Part of the structure of the aperture antenna is an antenna aperture through which electromagnetic waves flow. An aperture antenna acting as a receiver collects waves through the aperture. Normally, an aperture antenna is the best antenna for applications that require very high gain. Like other antennas described herein, conventional aperture antennas suffer from resistance losses due to the resistance of the materials used to form the antenna structure. Forming the antenna structure from the modified ELR material reduces these resistance losses and improves antenna efficiency.

図49-Oは、変更されたELR材料で形成されたアンテナ開口の断面図である。アンテナ開
口4902は、ELR材料ベース層4904と、ベース層上に形成された変更する層4906によって定
義される。図49-Oの例では、アンテナ開口4902は長方形として示されているが、当業者は
、アンテナ開口が既知の設計原則に基づいて他の幾何学的形状で定義することができるこ
とを理解するであろう。
FIG. 49-O is a cross-sectional view of an antenna aperture formed of a modified ELR material. The antenna aperture 4902 is defined by an ELR material base layer 4904 and a modifying layer 4906 formed on the base layer. In the example of FIG. 49-O, the antenna aperture 4902 is shown as a rectangle, but those skilled in the art will understand that the antenna aperture can be defined in other geometric shapes based on known design principles. I will.

図50-Oは変更されたELR材料で一部が形成されたアンテナ開口の断面図である。図50-O
の例では、アンテナ開口5002は、アルミニウムまたは誘電体層のような従来の材料5004に
よって定義される。電磁波は、アンテナ開口の内面上を伝播するので、アンテナ開口は、
従来の材料に関連付けられる抵抗損失を低減するために変更されたELR材料で裏打ちする
ことができる。変更されたELR材料は、ELR材ベース層5006と、ベース層上に形成された変
更する層5008とを含む。
FIG. 50-O is a cross-sectional view of an antenna aperture partially formed of a modified ELR material. Figure 50-O
In this example, the antenna aperture 5002 is defined by a conventional material 5004 such as aluminum or a dielectric layer. Since electromagnetic waves propagate on the inner surface of the antenna opening, the antenna opening
It can be lined with modified ELR materials to reduce the resistive losses associated with conventional materials. The modified ELR material includes an ELR material base layer 5006 and a modifying layer 5008 formed on the base layer.

いくつかの例では(図示せず)、変更されたELR材料の異なる構成を使用することがで
きる。例えば、図49-Oにおいて、変更する層4906とELR材ベース層4904の位置を入れ替え
てもよい。換言すれば、これらの例では、ベース層4904は、アンテナ開口の内部上に配置
することができ、変更する層4906は、アンテナ開口の外側上に配置することができる。同
様に、図50-Oにおいて、ELR材料ベース層5006の配置は、変更する層5008と交換すること
ができる。
In some examples (not shown), different configurations of modified ELR materials can be used. For example, in FIG. 49-O, the positions of the layer 4906 to be changed and the ELR material base layer 4904 may be interchanged. In other words, in these examples, the base layer 4904 can be disposed on the inside of the antenna aperture and the modifying layer 4906 can be disposed on the outside of the antenna aperture. Similarly, in FIG. 50-O, the placement of the ELR material base layer 5006 can be exchanged for the layer 5008 to be modified.

図51-Oは、図49-O、図50-Oで記載されたような、変更されたELR材料で、少なくとも一
部が形成された例示のホーンアンテナを示す図である。図51-Oのホーンアンテナのアンテ
ナ開口5102は、ホーン部5104を形成するためにホーンアンテナに供給する導波管5106の両
側に張り出して形成されている。図51-Oの例では、導波路は両方向に広がっている。しか
しながら、他の例では、他の方向の光導波路の寸法を維持しながら、導波路は一方向のみ
に張り出すことができる。開口アンテナの他の形状及び構成もまた、変更されたELR材料
で少なくとも部分的にアンテナを形成することによって実現される抵抗損失の低減の恩恵
を受けることができる。
FIG. 51-O illustrates an exemplary horn antenna formed at least in part from a modified ELR material as described in FIGS. 49-O, 50-O. The antenna opening 5102 of the horn antenna in FIG. 51-O is formed to project from both sides of the waveguide 5106 supplied to the horn antenna in order to form the horn portion 5104. In the example of FIG. 51-O, the waveguide extends in both directions. However, in other examples, the waveguide can extend in only one direction while maintaining the dimensions of the optical waveguide in other directions. Other shapes and configurations of aperture antennas can also benefit from the reduction in resistance loss achieved by at least partially forming the antenna with modified ELR material.

変更されたELR材料の構造を形成することによる抵抗損失の減少の恩恵を受けることが
できる開口アンテナの別のタイプは、反射鏡アンテナである。反射鏡アンテナシステムは
、しばしば高い利得を必要とする用途で使用される。図52-Oは、変更されたELR材料で形
成される反射鏡アンテナの断面図である。このアンテナシステムは、反射鏡5202と給電ア
ンテナ5204を備える。給電アンテナは、多くの種類のアンテナとすることができる。例え
ば、給電アンテナは、本明細書に記載のアンテナエレメントのいずれかであり、そのうち
のいくつかは、変更されたELR材料で形成されるかまたは、変更されたELR材料で裏打ちさ
れたものである。いくつかの例では、反射鏡は、変更されたELR材料で完全に形成されて
いる。他の例では、図52-Oに示すように、反射鏡は変更されたELR材料の層5206で裏打ち
されている。
Another type of aperture antenna that can benefit from reduced resistance loss by forming a modified ELR material structure is a reflector antenna. Reflector antenna systems are often used in applications that require high gain. FIG. 52-O is a cross-sectional view of a reflector antenna formed of a modified ELR material. This antenna system includes a reflecting mirror 5202 and a feeding antenna 5204. The feeding antenna can be many types of antennas. For example, a feed antenna is any of the antenna elements described herein, some of which are made of modified ELR material or lined with modified ELR material. . In some examples, the reflector is completely formed of a modified ELR material. In another example, the mirror is lined with a layer 5206 of modified ELR material, as shown in FIG. 52-O.

もちろん、本明細書で説明した他のカテゴリのアンテナと同様に、開口アンテナの多く
の構成は可能であり、変更されたELR材料で形成された開口アンテナを実現することは、
設計者の設計事項である。実際、従来の広帯域アンテナの設計を支配する原理は、本明細
書に記載の変更されたELR材料を用いるアンテナを作製するためにも適用することができ
る。従って、いくつかのアンテナ形状が示されているが、他の多くのアンテナ形状は、も
ちろん可能である。
Of course, as with the other categories of antennas described herein, many configurations of aperture antennas are possible, and realizing an aperture antenna formed of a modified ELR material is
It is a design matter of the designer. Indeed, the principles governing the design of conventional broadband antennas can also be applied to make antennas using the modified ELR materials described herein. Thus, although several antenna shapes are shown, many other antenna shapes are of course possible.

変更されたELR材料で形成されたアンテナエレメントを有するアンテナアレイ
複数のアンテナエレメントは、特定の目的に適合する放射パターンを生成するために、
しばしばアレイに構成されている。たとえば、図53A-Oは、パッチアンテナの例示的なア
レイを示す図である。アレイは、変更されたELR材料で形成されたパッチアンテナ5302〜5
308を含む。パッチアンテナ5302〜5308のアレイは、5310として概略的に示されている給
電ネットワークによって供給されてもよい。給電ネットワークは、パッチアンテナと同様
に、ELR材料から形成することができる。いくつかの例では、給電ネットワークは、理解
されるようにように、導電性、半導体又は絶縁性の基板上に形成することができる。
Antenna array with antenna elements formed of modified ELR material Multiple antenna elements can be used to generate a radiation pattern that fits a specific purpose.
Often configured in an array. For example, FIGS. 53A-O illustrate an exemplary array of patch antennas. Array is made of modified ELR material patch antenna 5302-5
Includes 308. The array of patch antennas 5302-5308 may be supplied by a feed network, shown schematically as 5310. The feed network can be formed from ELR material, similar to a patch antenna. In some examples, the feed network can be formed on a conductive, semiconductor, or insulating substrate, as will be appreciated.

図53B-Oは、八木・宇田アレイの図である。八木・宇田アレイでは、変更されたELR材料
から形成されたアンテナエレメント5312が供給され、残りのエレメント5314〜5320は供給
されたアンテナの放射パターンを変化させる寄生共振器として動作する。いくつかの例で
は、1つまたはそれ以上の寄生エレメント5314〜5320は、変更されたELR材料で形成される
53B-O is a diagram of the Yagi-Uda array. In the Yagi-Uda array, an antenna element 5312 formed from a modified ELR material is supplied, and the remaining elements 5314 to 5320 operate as parasitic resonators that change the radiation pattern of the supplied antenna. In some examples, one or more parasitic elements 5314-5320 are formed of a modified ELR material.

いくつかの例では、制御ロジック及び給電ネットワークは、物理的にアンテナアレイを
変更することなくアンテナの放射パターンを変更するために、どのアンテナアレイのエレ
メントがアクティブかを制御するために、または、各アンテナアレイに配信された信号の
位相と大きさを制御するために使用することができる。図54-Oは、変更されたELR材料か
ら形成されたコンポーネントを有するアンテナアレイのブロック図である。システム5400
は、アンテナ5402のアレイ、アンテナのアレイに給電するための給電ネットワーク5404、
制御ロジック5406、メモリ5408を含む。
In some examples, the control logic and feed network may be used to control which antenna array elements are active, to change the antenna radiation pattern without physically changing the antenna array, or for each It can be used to control the phase and magnitude of the signal delivered to the antenna array. FIG. 54-O is a block diagram of an antenna array having components formed from modified ELR materials. System 5400
An array of antennas 5402, a feeding network 5404 for feeding the array of antennas,
Control logic 5406 and memory 5408 are included.

アンテナアレイは、多くの種類のアンテナアレイであり得る。アンテナアレイの主要な
二つは、切り替えビームスマートアンテナとアダプティブアレイスマートアンテナを含む
。スイッチドビームシステムは、複数の事前に定義された固定ビームパターンを使用する
。制御ロジック5406は、システムの要件に基づいて、所与の時間ポイントで、どのビーム
を使うか又はアクセスするかに関して意思決定を行う。アダプティブアレイは、干渉信号
をゼロにしながら同時にアンテナが目的の方向にビームを導くことを可能にする。ビーム
方向は、いわゆる到来方向(DOA)推定法を用いて推定することができる。
The antenna array can be many types of antenna arrays. The two main antenna arrays include a switched beam smart antenna and an adaptive array smart antenna. A switched beam system uses a plurality of predefined fixed beam patterns. The control logic 5406 makes a decision as to which beam to use or access at a given time point based on system requirements. The adaptive array allows the antenna to direct the beam in the intended direction while nulling the interference signal. The beam direction can be estimated using a so-called direction of arrival (DOA) estimation method.

いくつかの例では、アレイを構成するすべてのアンテナエレメントは、幾何学的形状が
均一であるが、他の例では、アンテナエレメントは幾何学的形状を変えることができる。
同様に、アレイ中のアンテナエレメント間の関係は変わることができる。例えば、アンテ
ナエレメントは、線形アレイ、平面アレイ、コンフォーマルアレイ、又は三次元アレイに
構成することができる。アンテナエレメントの構成および形状は、所望の放射パターンを
得るためにアンテナアレイを実現する設計者の設計事項である。
In some examples, all the antenna elements that make up the array are uniform in geometry, but in other examples, the antenna elements can vary in geometry.
Similarly, the relationship between antenna elements in the array can vary. For example, the antenna elements can be configured in a linear array, a planar array, a conformal array, or a three-dimensional array. The configuration and shape of the antenna element is a design matter of the designer who implements the antenna array in order to obtain a desired radiation pattern.

信号は、給電ネットワーク5404によってアンテナアレイ5402から、及び/又は、アンテ
ナアレイ5402に、供給される。給電ネットワーク5404は、アレイから所望の放射パターン
を得るために、能動エレメント及び受動エレメントを含むことができる。例えば、給電ネ
ットワーク5404は、有限インパルス応答(FIR)タップ付き遅延ラインフィルタを含むこ
とができる。FIRフィルタの重みは、適応的に変化させ、形成された所望のビームパター
ンと実際のビームパターンの誤差を減少させることで最適なビーム形成を提供するように
使用することができる。FIRフィルタによって実現される通常のアルゴリズムは、最急降
下であり、および少なくとも2乗アルゴリズムを意味する。
The signal is supplied from and / or to the antenna array 5402 by the feed network 5404. Feed network 5404 can include active and passive elements to obtain a desired radiation pattern from the array. For example, the feed network 5404 can include a finite impulse response (FIR) tapped delay line filter. The weight of the FIR filter can be used to provide an optimal beamforming by adaptively changing and reducing the error between the desired beam pattern formed and the actual beam pattern. The usual algorithm implemented by FIR filters is steepest descent and means at least a square algorithm.

繰り返すが、本明細書で説明した他のカテゴリのアンテナと同様に、アンテナアレイの
多くの構成は可能であり、変更されたELR材料で形成されたアンテナアレイを実現するこ
とは、設計者の設計事項である。このようなアレイは、すべてがELR材料で形成されたか
なり均質なアンテナ、または、異なる種類のアンテナの不均一な混合物、いくつかのアン
テナがELR材料でない材料で形成されたもの、または、異なるアンテナと異なる材料の組
み合わせを含むことができる。同様に、システム5400の他の多くのコンポーネントは、変
更されたELR材料を用いて実現することができる。いくつかのアンテナ形状が示されてい
るが、他の多くのアンテナ形状は、もちろん可能である。
Again, as with the other categories of antennas described herein, many configurations of antenna arrays are possible, and realizing an antenna array formed of modified ELR material is the designer's design. It is a matter. Such arrays can be fairly homogeneous antennas, all made of ELR material, or a heterogeneous mixture of different types of antennas, some antennas made of non-ELR material, or different antennas And a combination of different materials. Similarly, many other components of system 5400 can be implemented using modified ELR materials. Although several antenna shapes are shown, many other antenna shapes are of course possible.

変更されたELR材料を含むマッチングネットワークと他の実施例
アンテナが送信機/受信機として動作するシステムに適合されている場合には、アンテ
ナはより効率的かつ実用的である。アンテナを接続された電子機器に適合させるために、
マッチングネットワークは、アンテナ構造のインピーダンスをシステムのインピーダンス
に一致するように変更するために使用される。アンテナが小さくなるにつれ、アンテナの
リアクタンスが大きくなる。大きなリアクタンス値は、アンテナの小さな抵抗値と組み合
わせられた場合、小さなアンテナはシステムインピーダンスと適合することが困難になる
。しかしながら、このような本明細書に記載の変更されたELR材料から形成されたマッチ
ングネットワークは、小さなアンテナのマッチングをかなり向上させることができる。
Matching network with modified ELR material and other embodiments When the antenna is adapted to a system operating as a transmitter / receiver, the antenna is more efficient and practical. To adapt the antenna to the connected electronics,
The matching network is used to change the impedance of the antenna structure to match the impedance of the system. As the antenna becomes smaller, the reactance of the antenna increases. When a large reactance value is combined with a small antenna resistance, it becomes difficult for the small antenna to match the system impedance. However, such matching networks formed from the modified ELR materials described herein can significantly improve small antenna matching.

いくつかの例では、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いる構造体はいずれも、
従来のHTS材料の転移温度と室温との間の温度で電流の流れに対して非常に低い抵抗を示
すことができる。いくつかの実施例では、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いる
構造体はいずれも、本明細書に記載のように、150Kまたはそれ以上の温度で電流の流れに
対して非常に低い抵抗を示すことができる。これらの例では、この構造体は変更された特
定のELR材料の臨界温度に構造エレメントを冷却するために使用される適切な冷却システ
ム(図示せず)を含むことができる。例えば、冷却システムは構造体中のELR材料を少な
くとも液体フロンと同じ温度まで、または本明細書に記載の他の温度まで冷却可能なシス
テムであってもよい。すなわち、冷却システムは、構造体中で使用される変更されたELR
材料の種類や構造に基づいて選択することができる。冷却システムを選択するための他の
考慮事項は、また、構造体の消費される電力量などであり得る。
In some examples, any of the structures using the modified ELR materials described herein are
It can exhibit very low resistance to current flow at temperatures between the transition temperature of conventional HTS materials and room temperature. In some embodiments, any of the structures using the modified ELR materials described herein are highly sensitive to current flow at temperatures of 150 K or higher, as described herein. Can exhibit low resistance. In these examples, the structure can include a suitable cooling system (not shown) used to cool the structural element to the critical temperature of the modified specific ELR material. For example, the cooling system may be a system that can cool the ELR material in the structure to at least the same temperature as the liquid chlorofluorocarbon, or to other temperatures described herein. That is, the cooling system is a modified ELR used in the structure
Selection can be based on the type and structure of the material. Other considerations for selecting a cooling system may also be the amount of power consumed by the structure.

いくつかの例では、本明細書に記載のシステム及びデバイスの一部または全部は、使用
される変更されたELR材料が周囲温度よりも低い温度で非常に低い抵抗を示すような特定
の用途で、低コストの冷却システムを用いてもよい。本明細書で説明したように、いくつ
かの例では、用途は、液体フロンの温度と同じ温度まで、あるいは本明細書に記載の他の
温度と同じ温度まで変更されたELR材料を冷却するシステムのような冷却システム(図示
せず)を含むことができる。冷却システムは、用途で使用される変更されたELR材料の種
類や構造に基づいて選択することができる。
In some examples, some or all of the systems and devices described herein may be used in certain applications where the modified ELR material used exhibits very low resistance at temperatures below ambient temperature. A low cost cooling system may be used. As described herein, in some examples, the application is a system that cools ELR material that has been changed to the same temperature as the liquid chlorofluorocarbon, or to the same temperature as other temperatures described herein. A cooling system (not shown) can be included. The cooling system can be selected based on the type and structure of the modified ELR material used in the application.

本明細書に記載のシステム、装置、および/または用途に加えて、当業者は、アンテナ
を含む他のシステム、他のデバイス、および他の用途が本明細書に記載のような変更され
たELR材料から形成されたアンテナを利用してもよいことを理解するであろう。例えば、
図55-Οは、変更されたELRの材料から形成されたアンテナを含む携帯機器のブロック図で
ある。本明細書で記載の携帯機器は、この技術を実現することができる無線装置の一つの
タイプの例示であり、他の無線装置もまた、この技術を実現するために使用することがで
きる。例えば、携帯機器は、携帯電話、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタン
ト("PDA")、携帯型電子メールデバイス(ブラックベリー(登録商標)デバイス等)、
携帯型メディアプレーヤ(アップルiPod touch(登録商標)等)、タブレットまたはスレ
ートコンピュータ(例えば、アップルアプリ(登録商標)等)、ネットブックコンピュー
タ、ノートブックコンピュータ、電子リーダー、または無線通信能力を有する他のデバイ
スを含むことができる。
In addition to the systems, apparatus, and / or applications described herein, one of ordinary skill in the art will recognize that other systems, antennas, and other applications that include antennas are modified ELRs as described herein. It will be appreciated that antennas formed from materials may be utilized. For example,
FIG. 55-Ο is a block diagram of a portable device including an antenna formed from a modified ELR material. The mobile device described herein is an example of one type of wireless device that can implement this technology, and other wireless devices can also be used to implement this technology. For example, mobile devices include mobile phones, smartphones, personal digital assistants ("PDA"), portable e-mail devices (such as BlackBerry (registered trademark) devices),
Portable media player (Apple iPod touch (registered trademark) etc.), tablet or slate computer (eg Apple app (registered trademark) etc.), netbook computer, notebook computer, electronic reader, or other with wireless communication capability Devices can be included.

携帯機器5500は、ディスプレイ5510を含む。いくつかの実施例では、ディスプレイ5510
は、表示されたデータの直接操作を可能にするタッチスクリーンを備える。携帯機器5500
は、携帯機器を操作し、ディスプレイをナビゲートし、データの選択を行うための多機能
入力モジュール5504を有している。入力モジュール5504は、マウス、トラックボール、タ
ッチスクリーン、又はユーザ選択を通信することができるの入力モジュールキーボード等
であり得る。さらに、携帯機器5500は、無線ネットワーク上で情報を送受信するために、
変更されたELR材料から形成されたELRアンテナシステム5506を使用する。アンテナシステ
ム5506は、受信機、送信機、または送受信器(図示せず)と結合することができる。図示
していないが、携帯機器は、携帯型電源、メモリ、論理回路、携帯機器に共通する他のコ
ンポーネントを含むことができる。
Portable device 5500 includes a display 5510. In some embodiments, the display 5510
Comprises a touch screen that allows direct manipulation of the displayed data. Mobile device 5500
Has a multi-function input module 5504 for operating the mobile device, navigating the display, and making data selections. The input module 5504 may be a mouse, trackball, touch screen, input module keyboard or the like that can communicate user selections. In addition, the mobile device 5500 transmits and receives information over the wireless network.
An ELR antenna system 5506 formed from a modified ELR material is used. The antenna system 5506 can be coupled to a receiver, transmitter, or transceiver (not shown). Although not shown, the portable device can include a portable power source, a memory, a logic circuit, and other components common to the portable device.

上述したアンテナは、無線周波数、携帯電話、光通信、マイクロ波通信などの通信ネッ
トワークとデバイスでの使用に特に適しているかもしれない。上述したように、そのよう
なアンテナでELR材料を使用することによって、アンテナは、同様の条件下で最良の導体
又は一般的な導体よりも桁違いに低い抵抗を示し、それによって、理想的なアンテナの利
得に近い、非常に高いアンテナ利得をもたらす。また、このようなアンテナは、より小さ
くよりコンパクトな形態で製造することができる。
The antennas described above may be particularly suitable for use in communication networks and devices such as radio frequencies, mobile phones, optical communications, microwave communications and the like. As mentioned above, by using ELR material with such an antenna, the antenna exhibits orders of magnitude lower resistance than the best or common conductors under similar conditions, thereby making it ideal This results in a very high antenna gain that is close to the antenna gain. Also, such an antenna can be manufactured in a smaller and more compact form.

実際には、上述したアンテナの多くは、ウェーハ基板を含む基板上のマイクロストリッ
プ技術を用いて形成することができる。したがって、多くのアンテナは、薄膜製造技術を
用いて作製することができ、その多くは本明細書に記載され、そのすべては、半導体チッ
プ製造で一般的である。変更されたELR材料を用いるアンテナの多くは、単層デバイスと
して製造することができるので、そのようなアンテナを作製する処理工程は、フォトリソ
グラフィ、イオンミリング、接触メタライゼーション、およびダイシング(またはその等
価)の各工程に簡略化される。
In practice, many of the antennas described above can be formed using microstrip technology on substrates including wafer substrates. Thus, many antennas can be made using thin film manufacturing techniques, many of which are described herein, all of which are common in semiconductor chip manufacturing. Since many antennas using modified ELR materials can be manufactured as single layer devices, the processing steps to make such antennas are photolithography, ion milling, contact metallization, and dicing (or equivalent). ) Is simplified in each step.

本明細書に記載のアンテナを使用する別の例示のデバイス5600を図56-0に示す。このデ
バイスは、RF回路5604に結合されたアンテナ5602を含む。RF回路は、受信機、送信機、送
受信機、信号発生回路、変調器、復調器などを含むことができる。このデバイスは、また
、論理回路5606及びメモリ5608を含む。このデバイス5600は、例えば、単一チップ上に製
造されてもよいし、RFIDチップを形成することもできる。(代替的に、アンテナ5602は、
プリント回路基板などの基板上にある、チップや基板上に形成された回路や基板と相互接
続された回路などのコンポーネント5604、5606、5608とともに形成されたマイクロストリ
ップアンテナであってもよい)。
Another exemplary device 5600 that uses the antennas described herein is shown in FIG. 56-0. This device includes an antenna 5602 coupled to an RF circuit 5604. The RF circuit can include a receiver, transmitter, transceiver, signal generation circuit, modulator, demodulator, and the like. The device also includes a logic circuit 5606 and a memory 5608. The device 5600 may be manufactured on a single chip, for example, or may form an RFID chip. (Alternatively, the antenna 5602
Or a microstrip antenna formed with components 5604, 5606, 5608, such as a circuit formed on a chip, a substrate, or a circuit interconnected with a substrate on a substrate such as a printed circuit board).

オンチップアンテナを使用することにより、チップは明らかに改善された性能の恩恵を
受けることができる。チップ内で変更されたELR材料を使用することにより、チップは回
路密度の増加を享受することができる。たとえば、変更されたELR材料を用いることによ
り、単位ライン当たりより多くの電流を運ぶことができるので、チップの熱損は少なくな
り、細いラインを使用することができる。ラインと相互接続は、変更されたELR材料から
作製することができる。また、ライン損失が大幅に低減されるので、増幅器がなくても信
号を送信することができる。さらに、チップは、1.3ナノメートルスケールの技術のよう
な最小スケールの製造技術を用いて作製することができ、これにより、1つまたはそれ以
上のアンテナのためにチップ上に大きな余地を残すことができる。各ラインを通る電流が
少ないので、他の回路などの隣接するラインとの間でのEMFの影響を低減することができ
る。回路設計者は、レイアウトや距離の問題に基づく制限が少なくなるので、より緻密で
、迅速なチップ設計をすることができる。
By using an on-chip antenna, the chip can benefit from clearly improved performance. By using a modified ELR material within the chip, the chip can enjoy increased circuit density. For example, using a modified ELR material can carry more current per unit line, resulting in less chip heat loss and the use of thin lines. Lines and interconnects can be made from modified ELR materials. Also, since the line loss is greatly reduced, a signal can be transmitted without an amplifier. In addition, the chip can be fabricated using minimum scale manufacturing techniques such as 1.3 nanometer scale technology, which can leave a lot of room on the chip for one or more antennas. it can. Since the current flowing through each line is small, the influence of EMF between adjacent lines such as other circuits can be reduced. Circuit designers can design chips more precisely and quickly because there are fewer restrictions based on layout and distance issues.

変更されたELR材料から一部がまたは全体が形成されたコンポーネントを用いるアンテ
ナの具体例が本明細書に記載されているが、当業者は、いかなるにアンテナ構成でも電流
を伝導する、無線信号を受信する、電磁信号を送信、転送、変更するために、上記記載の
コンポーネントのような変更されたELR材料から少なくとも一部が形成されたコンポーネ
ントを使用することができることを理解するであろう。
Although specific examples of antennas using components that are partially or wholly formed from modified ELR materials are described herein, those skilled in the art will recognize radio signals that conduct current in any antenna configuration. It will be appreciated that components that are at least partially formed from modified ELR materials, such as the components described above, can be used to receive, transmit, transfer, and modify electromagnetic signals.

種々のアンテナおよびアンテナシステムは、上記説明した導電性エレメントと他のエレ
メントを広く使用している。従って、変更されたELRの材料から形成されるコンポーネン
トを使用することができるすべてのアンテナおよびアンテナシステムを全て詳細に列挙す
ることは不可能である。本明細書には、いくつかのアンテナに対して適切な幾何学的形状
が示されているが、他の多くの形状も可能である。これらの他の形状は、異なるパターン
、構成または長さおよび/または幅に対するレイアウトだけでなく、材料の厚さの違い、
異なる層の使用、および他の三次元構造を含む。本発明者らは、当技術分野で知られてい
る実質的にすべてのアンテナと関連するシステムが変更されたELR材料を使用することが
でき、本出願の変更されたELR材料、アンテナ、及び原理の様々な例が提供された当業者
が、過度の実験を行うことなく、変更されたELR材料から全部またはその一部が形成され
た1つまたはそれ以上のコンポーネントを有する他のアンテナを実現することができると
信じる。
Various antennas and antenna systems make extensive use of the conductive elements described above and other elements. Thus, it is impossible to enumerate all antennas and antenna systems that can use components formed from modified ELR materials in detail. Although suitable geometric shapes are shown herein for some antennas, many other shapes are possible. These other shapes include different patterns, configurations or layouts for length and / or width, as well as material thickness differences,
Includes the use of different layers, and other three-dimensional structures. We can use the modified ELR material, antennas, and principles of the present application, where substantially all antenna and associated systems known in the art can be used. Those skilled in the art who have been provided with various examples will realize other antennas having one or more components formed entirely or partly from modified ELR materials without undue experimentation I believe you can.

また本明細書の説明では、特定のフィルタシステムが変更されたELR材料から形成され
た特定のコンポーネントをどのように使用することができるかについて強調しているが、
変更されたELRコンポーネントのこれらの実施例は例示であり、網羅的でないことが意図
される。本開示の様々な例を供給される当業者は、変更されたELR材料から形成される同
じまたは同様のアンテナシステム内の他のコンポーネントを識別することができるであろ
う。
The description herein also emphasizes how a particular filter system can be used with particular components formed from modified ELR materials,
These examples of modified ELR components are exemplary and are not intended to be exhaustive. Those skilled in the art, supplied with various examples of the present disclosure, will be able to identify other components within the same or similar antenna system formed from modified ELR materials.

また、当業者は、本発明者らが、たとえ、それらの組合せが明示的に記述されていない
場合でも、本明細書に記載のアンテナと原理の二つまたはそれ以上の組み合わせを含む複
雑なアンテナシステムで使用することができることを意図したことを理解するであろう。
確かに、このような複雑なアンテナシステムは、2つまたはそれ以上の異なるまたは異質
のアンテナを、または単純に類似または同質でないアンテナを使用してもよい。
Also, those skilled in the art will recognize that the inventors have developed complex antennas that include two or more combinations of the antennas and principles described herein, even if their combinations are not explicitly described. It will be understood that it is intended to be used in the system.
Indeed, such a complex antenna system may use two or more different or dissimilar antennas, or simply antennas that are not similar or dissimilar.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むアンテナは、以下のように説明する
ことができる。
In some embodiments, an antenna that includes a modified ELR material can be described as follows.

システムであって、受信機、送信機、または送受信器と、前記受信機、送信機、または
送受信器に結合される少なくとも一つのアンテナエレメントとを有し、前記少なくとも1
つのアンテナエレメントが、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、前記第1層
の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR材料で
形成されていることを特徴とするシステム。
A system comprising a receiver, transmitter, or transceiver and at least one antenna element coupled to the receiver, transmitter, or transceiver, the at least one
One antenna element is formed of a modified ELR material having a first layer of very low resistance (ELR) material and a second layer of modifying material coupled to the ELR material of the first layer System characterized by being.

構造体であって、複数のアンテナエレメントと、前記複数のアンテナエレメントと結合
した給電ネットワークとを有し、前記複数のアンテナエレメントのうちの少なくとも1つ
のアンテナエレメントは、非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、前記第1層の
前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR材料で形
成されていることを特徴とする構造体。
A structure having a plurality of antenna elements and a feeding network coupled to the plurality of antenna elements, wherein at least one of the plurality of antenna elements is a very low resistance (ELR) material And a second layer of a modified material bonded to the ELR material of the first layer.

構造体であって、誘電体基板と、前記誘電体基板の第1側部に配置された広帯域アンテ
ナエレメントと、を有し、前記アンテナエレメントは、非常に低い抵抗(ELR)材料から
なる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有
する変更されたELR材料で形成されていることを特徴とする構造体。
A structure having a dielectric substrate and a broadband antenna element disposed on a first side of the dielectric substrate, wherein the antenna element is a first made of a very low resistance (ELR) material. A structure formed of a modified ELR material having a layer and a second layer of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer.

構造体であって、誘電体基板と、前記誘電体基板の第1側部に配置された共振アンテナ
エレメントとを有し、前記アンテナエレメントが非常に低い抵抗(ELR)材料からなる第
1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変
更されたELR材料で形成されていることを特徴とする構造体。
A structure comprising a dielectric substrate and a resonant antenna element disposed on a first side of the dielectric substrate, wherein the antenna element is made of a very low resistance (ELR) material; And a second layer of a modified material bonded to the ELR material of the first layer, wherein the structure is formed of a modified ELR material.

構造体であって、誘電体基板と、前記誘電体基板の第1側部に配置された電気的に小さ
いアンテナエレメントと、を有し、前記アンテナエレメントが、非常に低い抵抗(ELR)
材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層
と、を有する変更されたELR材料で形成されていることを特徴とする構造体。
A structure having a dielectric substrate and an electrically small antenna element disposed on a first side of the dielectric substrate, the antenna element having a very low resistance (ELR)
A structure formed of a modified ELR material having a first layer of material and a second layer of modified material bonded to the ELR material of the first layer.

開口アンテナであって、供給端部と放射端部とを有する開口を形成する導電性表面と、
前記開口の前記供給端部に結合された給電ネットワークとを有し、前記導電性表面は、非
常に低い抵抗(ELR)材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更す
る材料からなる第2層と、を有する変更されたELR材料で形成されていることを特徴とする
開口アンテナ。
An aperture antenna, a conductive surface forming an aperture having a supply end and a radiating end;
A feed network coupled to the supply end of the opening, wherein the conductive surface is coupled to a first layer of very low resistance (ELR) material and to the ELR material of the first layer. An aperture antenna, characterized in that it is formed of a modified ELR material having a second layer made of the material to be modified.

第15章 ELR材料で形成されたエネルギー貯蔵装置
本章の説明は、図1-36と図37-P〜図43-Pを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 15 Energy Storage Device Made of ELR Material For the explanation of this chapter, refer to Fig. 1-36 and Fig. 37-P to 43-P. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

変更された、開口された、および/または、他のELR材料のような非常に低い抵抗(ELR
)ELR材料の膜を使用する様々な種類のエネルギー貯蔵装置が本明細書に記載されている
。"変更されたELR材料"、および/または、変更されたELR材料の様々な構成(変更されたE
LR膜等)を参照して本発明の様々な例が説明されているが、本明細書に記載の改良された
ELR材料のいずれも本発明の様々な態様に応じる変更されたELR材料(変更されたELR材料1
060など)、開口されたELR材料、および/または、他の新しいELR材料を使用できることが
理解されるであろう。本明細書で説明するように、これらの改良されたELR材料は、いく
つかの例で、150Kよりも高い温度においてELR状態で動作するなどの少なくとも1つの改善
された動作特性を有する。
Very low resistance (ELR) like modified, apertured and / or other ELR materials
) Various types of energy storage devices using films of ELR materials are described herein. "Modified ELR material" and / or various configurations of modified ELR material (modified E
Various examples of the invention have been described with reference to LR membranes, etc., but the improved described herein
Any of the ELR materials may be modified ELR materials (modified ELR materials 1 according to various embodiments of the present invention).
It will be appreciated that apertured ELR materials and / or other new ELR materials can be used. As described herein, these improved ELR materials have at least one improved operating characteristic, such as operating in the ELR state at temperatures above 150K in some examples.

変更された、開口された、および/または他の新しいELR材料を含む、様々なエネルギー
貯蔵装置について詳細に説明する。一般に、エネルギー貯蔵装置の多くの構成は可能であ
る。実際に、従来のエネルギー貯蔵デバイスの設計および構成を支配する原理は、本明細
書に記載の変更されたELR材料を用いるエネルギー貯蔵装置の設計にも適用することがで
きる。従って、いくつかのエネルギー貯蔵デバイスおよび構成が本明細書に示され記載さ
れているが、他の多くのデバイスもまた可能である。また、本明細書の説明は、特定のエ
ネルギー貯蔵装置がどのように変更されたELR材料から形成される特定のコンポーネント
を使用することができるかを強調しているが、変更されたELRコンポーネントの例は単に
例示であり、全てを網羅しているものではないことが意図される。本開示の様々な例を供
給される当業者は、変更されたELR材料から形成される同じまたは同様のエネルギー貯蔵
デバイス/システム内の他のコンポーネントを識別することができるであろう。
Various energy storage devices are described in detail, including modified, open, and / or other new ELR materials. In general, many configurations of energy storage devices are possible. Indeed, the principles governing the design and configuration of conventional energy storage devices can also be applied to the design of energy storage devices using the modified ELR materials described herein. Thus, although several energy storage devices and configurations are shown and described herein, many other devices are also possible. The description herein also emphasizes how a particular energy storage device can use a particular component formed from a modified ELR material, but the modified ELR component The examples are merely illustrative and are not intended to be exhaustive. Those skilled in the art supplied with various examples of the present disclosure will be able to identify other components within the same or similar energy storage devices / systems formed from modified ELR materials.

図37-Pは、変更されたELR材料から形成されたコンポーネント又は変更されたELR材料を
少なくとも一部組み込んでいるコンポーネントを有するエネルギー貯蔵システム3700を示
すブロック図である。エネルギー貯蔵システム3700は、外部電源3720からエネルギーを受
け取って貯蔵するように構成されたエネルギー貯蔵装置3710を使用することができる。電
力またはエネルギーは、外部電源3720からライン3722を介してエネルギー貯蔵装置3710に
送信される。貯蔵されたエネルギーは、必要に応じてエネルギー調整システム3730を通過
した後、ライン3724を介して負荷3740に供給される。
FIG. 37-P is a block diagram illustrating an energy storage system 3700 having a component formed from a modified ELR material or a component incorporating at least a portion of the modified ELR material. The energy storage system 3700 can use an energy storage device 3710 that is configured to receive and store energy from an external power source 3720. Power or energy is transmitted from the external power source 3720 to the energy storage device 3710 via the line 3722. The stored energy passes through the energy conditioning system 3730 as needed and is then supplied to the load 3740 via line 3724.

この例では、外部電源3720は、電源または送電網、磁気発生器、太陽電池またはソーラ
ーパネル、光起電力(PV)セルまたは光電セル、変圧器、風力タービン、水力発電機、熱
電発電機、フライホイールまたは発電機のような他の回転機械機能、および/または他の
タイプの再生可能/非再生可能エネルギー源などの適切な電力またはエネルギー源である
が、これらに限定されるものではない。エネルギー貯蔵装置3710にエネルギーを供給する
エネルギー発生装置の例についての詳細は後述する。
In this example, the external power source 3720 is a power source or power grid, magnetic generator, solar cell or solar panel, photovoltaic (PV) cell or photoelectric cell, transformer, wind turbine, hydroelectric generator, thermoelectric generator, fly Other rotating machine functions such as wheels or generators, and / or other types of renewable / non-renewable energy sources are suitable power or energy sources, but are not limited to these. Details of an example of an energy generating device that supplies energy to the energy storage device 3710 will be described later.

エネルギー貯蔵装置3710は、電池、動力電池、コンデンサ、スーパーコンデンサ、フラ
イホイール、磁気エネルギー貯蔵、SMES等を含む適切な電力またはエネルギー貯蔵装置で
あるが、これらに限定されるものではない。いくつかの例では、理解されるように、エネ
ルギー貯蔵装置3710は、電力を排出し、その後、電源3720によって補充することができる
充電可能な貯蔵装置である。いくつかの例では、システム3700は、単一外部電源3720から
電力を受け取り、単一デバイス/ユーザに蓄えられたエネルギーを送電するように構成さ
れる。他の例では、システム3700は、複数の異なる外部電源3720から電力またはエネルギ
ーを受け取り、そのエネルギーをアレイ、グリッド、または、エネルギー貯蔵装置3710の
分散された構成中に貯蔵するように構成された電力網又はアレイを備える。貯蔵されたエ
ネルギーは、その後、必要に応じてユーザ/デバイスに送電することができる。
The energy storage device 3710 is a suitable power or energy storage device including but not limited to batteries, power cells, capacitors, supercapacitors, flywheels, magnetic energy storage, SMES, and the like. In some examples, as will be appreciated, the energy storage device 3710 is a rechargeable storage device that can drain power and then be replenished by the power source 3720. In some examples, the system 3700 is configured to receive power from a single external power source 3720 and transmit energy stored in a single device / user. In another example, system 3700 receives power or energy from a plurality of different external power sources 3720 and a power network configured to store the energy in an array, grid, or distributed configuration of energy storage device 3710. Or an array is provided. The stored energy can then be transmitted to the user / device as needed.

オプションのエネルギー調整システム3730は、負荷3740に応じてエネルギー貯蔵装置37
10(必要に応じて)の出力を変更または調節するように構成されている。例えば、エネル
ギー調整システム3730は、貯蔵されたDC電流をAC電流に変換するために使用することがで
きる。エネルギー調整システム3730は、エネルギーが負荷3740に供給される前に、貯蔵さ
れたエネルギーに対して種々の変更を行うために用いてもよい。さらに別の実施例では、
システム3700は、エネルギー調整システム3730を含まなくてもよい。負荷3740は、電力ま
たはエネルギーを必要とする様々な別のデバイス、装置、又は施設であってもよい。負荷
3740は、単一デバイス(携帯電話、スマートフォン、ラップトップ、タブレットまたは他
の携帯電子機器、コンピュータ、テレビ、または他の電動機器)、家庭または工場、家庭
またはコミュニティのグループ、配電網等を含むことができる。エネルギーシステムの設
計は、理解されるように、エネルギー貯蔵装置が使用される用途ごとに非常に特異的であ
り、形状と配置が所望される特定の用途および他の要因は、システムで使用されたコンポ
ーネントの価値と数を動かす。したがって、コンポーネントの特定の種類と数は、用途ご
とに装置ごとに異なるため本明細書に記載する必要はない。
Optional energy conditioning system 3730, energy storage device 37 according to load 3740
10 (as needed) configured to change or adjust the output. For example, the energy conditioning system 3730 can be used to convert stored DC current to AC current. The energy conditioning system 3730 may be used to make various changes to the stored energy before the energy is supplied to the load 3740. In yet another embodiment,
System 3700 may not include energy conditioning system 3730. The load 3740 may be a variety of other devices, apparatuses, or facilities that require power or energy. load
3740 includes a single device (cell phone, smart phone, laptop, tablet or other portable electronic device, computer, TV, or other electric device), home or factory, home or community group, power grid, etc. Can do. The energy system design, as will be appreciated, is very specific for each application in which the energy storage device is used, and the specific application and other factors for which shape and placement is desired were used in the system. Move the value and number of components. Thus, the particular types and number of components need not be described herein because they vary from device to device for each application.

一般的に言えば、エネルギー貯蔵システム3700は、変更されたELR材料から全体がまた
はその一部が形成されている様々なコンポーネントを含むことができる。ELRコンポーネ
ントは、電流を伝導する、信号を送信するかまたは信号を電磁的信号に変換するか又は電
磁的信号から信号に変換する(電流、電圧等を含む)か、または電磁信号を送信するまた
は変更するように構成することができる。例えば、エネルギー貯蔵装置3710の1つまたは
それ以上のコンポーネント、外部電源3720、伝送ライン3722、3724、エネルギー調整シス
テム3730、および/または、他の関連するコンポーネントは、さらに変更されたELR膜と薄
膜から形成されたナノワイヤ、テープ、箔から形成された特徴を含んでいてもよい。
Generally speaking, the energy storage system 3700 may include various components that are formed in whole or in part from modified ELR materials. ELR component conducts current, transmits signal or converts signal to electromagnetic signal, or converts electromagnetic signal to signal (including current, voltage, etc.), or transmits electromagnetic signal or Can be configured to change. For example, one or more components of energy storage device 3710, external power supply 3720, transmission lines 3722, 3724, energy conditioning system 3730, and / or other related components may be further modified from ELR films and thin films. It may include features formed from formed nanowires, tapes, foils.

前述のように、外部電源3720は、電力又はエネルギーをエネルギー貯蔵装置3710へ供給
するように構成される。いくつかの例では、上述のように電源3720は、エネルギーを捕ま
え、その後、捕まえたエネルギーを電気エネルギーに変換し、その後、エネルギー貯蔵装
置3710に転送するように構成されている風力タービン、PVセル、水力発電機等のような装
置を含んでもよい。いくつかの実施例では、エネルギー貯蔵装置3710に電気エネルギーを
送信するために使用される伝送ラインおよび/または他のコンポーネントの少なくとも一
部は、変更されたELR材料から形成することができる。
As described above, the external power source 3720 is configured to supply power or energy to the energy storage device 3710. In some examples, the power source 3720, as described above, captures energy, and then converts the captured energy into electrical energy, which is then transferred to the energy storage device 3710, PV cell. It may also include devices such as hydroelectric generators. In some embodiments, at least some of the transmission lines and / or other components used to transmit electrical energy to the energy storage device 3710 can be formed from a modified ELR material.

変更されたELR材料から形成されたコンポーネントを使用するエネルギー貯蔵装置の具
体例が本明細書に記載されているが、当業者は、エネルギー貯蔵装置の構成がELR材料か
ら形成されるコンポーネントを実質的に使用できることを理解するであろう。そのような
コンポーネントは、上記のように、電流を伝導する、信号を電磁信号(電流と電圧など)
に変換するまたは電磁信号を信号に変換する、貯蔵されたエネルギーを電気エネルギーに
変換する、またはエネルギー貯蔵装置に電磁信号を伝達するかエネルギー貯蔵装置からの
電磁信号を伝達する、または電磁信号を変更してエネルギー貯蔵装置に送信するかエネル
ギー貯蔵装置からの電磁信号を変更する。既知のエネルギー貯蔵システムは、本明細書に
記載の導電エレメントや他のエレメントを広く用いる。その結果、変更されたELR材料か
ら形成されるコンポーネントを使用することができるすべての可能なエネルギー貯蔵装置
/システムを網羅的に詳細に列挙することは不可能である。しかしながら、本発明者らは
、当技術分野で知られている実質的にすべてのエネルギー貯蔵装置と関連するシステムが
変更されたELR材料を使用することができ、本出願の変更されたELR材料、エネルギー貯蔵
装置、及び原理の様々な例が提供された当業者が、過度の実験を行うことなく、変更され
たELR材料から全部またはその一部が形成された1つまたはそれ以上のコンポーネントを有
する他のエネルギー貯蔵装置を実現することができると信じる。
While specific examples of energy storage devices using components formed from modified ELR materials are described herein, those skilled in the art will appreciate that components of the energy storage device may be substantially configured with components formed from ELR materials. You will understand that you can use it. Such components, as mentioned above, conduct current, signal to electromagnetic signal (current and voltage etc.)
Or convert an electromagnetic signal to a signal, convert stored energy to electrical energy, or transmit an electromagnetic signal to or transmit an electromagnetic signal from an energy storage device, or modify an electromagnetic signal To transmit to the energy storage device or to change the electromagnetic signal from the energy storage device. Known energy storage systems make extensive use of the conductive elements and other elements described herein. As a result, all possible energy storage devices that can use components formed from modified ELR materials
It is impossible to enumerate all the details of the system. However, the inventors are able to use modified ELR materials in the system associated with virtually all energy storage devices known in the art, modified ELR materials of the present application, A person skilled in the art provided with various examples of energy storage devices and principles has one or more components formed in whole or in part from modified ELR materials without undue experimentation I believe that other energy storage devices can be realized.

また本明細書の説明では、特定のエネルギー貯蔵装置/システムが、どのように変更さ
れたELR材料から形成された特定のコンポーネントを使用することができるかについて強
調しているが、変更されたELRコンポーネントのこれらの実施例は例示であり、網羅的で
ないことが意図される。本開示の様々な例を供給される当業者は、変更されたELR材料か
ら形成される同じまたは同様のエネルギー貯蔵装置/システム内の他のコンポーネントを
識別することができるであろう。
The description herein also emphasizes how specific energy storage devices / systems can use specific components formed from modified ELR materials, but modified ELR These examples of components are exemplary and not intended to be exhaustive. Those skilled in the art, supplied with various examples of the present disclosure, will be able to identify other components within the same or similar energy storage device / system formed from modified ELR materials.

また、当業者は、本発明者らが、たとえ、それらの組合せが明示的に記述されていない
場合でも、本明細書に記載のエネルギー貯蔵装置と原理の二つまたはそれ以上の組み合わ
せを含む複雑なエネルギー貯蔵装置で使用することができることを意図したことを理解す
るであろう。
Also, those skilled in the art will recognize that the inventors have a complex that includes two or more combinations of the energy storage devices and principles described herein, even if the combinations are not explicitly described. It will be understood that it is intended to be used with any energy storage device.

図面において、図示されたエレメントまたはコンポーネントの種々のサイズ、横方向の
サイズ、種々の層の厚さは、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、これらの様々なエレ
メントは、視認性を向上させるために適宜拡大または縮小されているかもしれない。また
、発明の詳細な説明に不要な場合には、コンポーネントの正確な幾何学的形状や位置、コ
ンポーネント間の正確な接続などの詳細を除外するために図においてコンポーネントの詳
細が抽象化されている。このような詳細が発明を理解するために不要であるときは、示さ
れた代表的な幾何学的形状、相互接続、及び構成は、一般的な設計及び動作原理を例示す
ることを意図したものであり、全てを網羅するものではない。
In the drawings, the various sizes, lateral sizes, and various layer thicknesses of the illustrated elements or components are not necessarily drawn to scale, and these various elements increase visibility. Therefore, it may be enlarged or reduced appropriately. Also, when not necessary for the detailed description of the invention, the details of the components are abstracted in the figures to exclude details such as the exact geometry and location of the components and the exact connections between the components. . When such details are not necessary for an understanding of the invention, the representative geometric shapes, interconnections, and configurations shown are intended to exemplify general design and operating principles. It is not an exhaustive list.

本明細書で記述するシステム及び装置の一部または全部は、用途によって使用される特
定の変更されたELR材料が周囲温度よりも低い温度で、非常に低い抵抗を示すような場合
、その用途で低コストの冷却システムを使用することができる。本明細書で説明されるよ
うに、本出願は、変更されたELRインダクタを液体フロンの沸点の温度と同じ温度まで、
または、水の溶融の温度または本明細書で議論した他の温度と同じ温度まで冷却するシス
テムのような冷却システム(図示せず)を含むことができる。冷却システムは、用途によ
って使用される変更されたELR膜の種類や構造に基づいて選択することができる。
Some or all of the systems and devices described herein may be used in applications where the particular modified ELR material used by the application exhibits very low resistance at temperatures below ambient temperature. A low cost cooling system can be used. As described herein, the present application describes a modified ELR inductor up to the same temperature as the boiling point of liquid chlorofluorocarbon.
Alternatively, a cooling system (not shown) can be included, such as a system that cools to the same temperature as the melting temperature of water or other temperatures discussed herein. The cooling system can be selected based on the type and structure of the modified ELR film used depending on the application.

エネルギー貯蔵装置において変更されたELR材料を使用すると、多くの利点がもたらさ
れる。たとえば、HTS材料の代わりに変更されたELR材料をエネルギー貯蔵装置で使用する
と、エネルギー貯蔵装置を動作するために必要とされる冷却システムの複雑性を排除又は
低減することができ、冷却システムのサイズ、重量、実装および運用コストを低減するこ
とができる。また、変更されたELR材料は、HTS材料よりもより高い(極低温ではない)温
度で、より強くより微妙な温度と光子感度を示し、高い温度での改善された熱電、光電お
よびその他の伝達特性を提供することができる。また、変更されたELR材料は、電磁入力
信号、および/または、低電流及び/又は低電圧の検出に対して強い感度を示すことができ
る。また、変更されたELR材料は、電磁信号(入力、中間、出力電流または電圧)を従来
の導電体よりも小さい抵抗損失ではるかに長い距離を運ぶことができ、このことは、低ノ
イズ、または、これらの信号の増幅を必要としない、および/または、より低い電流レベ
ルを可能にし、または、エネルギー貯蔵システムのコンポーネント間のより大きい分離を
可能にする。一般に、従来の銅導体のような導電回路エレメントと従来のコンデンサ及び
インダクタを変更されたELR材料に交換すると、抵抗損失が低減し、このことは、エネル
ギー貯蔵デバイスの動作効率を向上させ、廃熱を減少させ、および/または、安定性、動
作寿命、資本又は運用コスト、サイズ、重量、形状寸法、および信頼性など他の動作特性
を改善することができる。例えば、エネルギー貯蔵装置の様々なコンポーネントで変更さ
れたELR材料を使用すると、これらのコンポーネントは、より理想的に動作することをが
できる。これらのコンポーネントによって得られる理想的な性能は、次に、エネルギー貯
蔵装置の全体的な性能を向上させることができる。
電池
The use of modified ELR materials in energy storage devices provides many advantages. For example, using modified ELR materials in place of HTS materials in an energy storage device can eliminate or reduce the complexity of the cooling system required to operate the energy storage device, and reduce the size of the cooling system. , Reduce weight, mounting and operating costs. The modified ELR material also exhibits stronger and more subtle temperature and photon sensitivity at higher (not cryogenic) temperatures than HTS materials, and improved thermoelectric, photoelectric and other transmission at higher temperatures Characteristics can be provided. Also, the modified ELR material can exhibit strong sensitivity to electromagnetic input signals and / or low current and / or low voltage detection. The modified ELR material can also carry electromagnetic signals (input, intermediate, output current or voltage) over much longer distances with less resistance loss than conventional conductors, which means low noise, or Does not require amplification of these signals and / or allows for lower current levels or allows greater separation between components of the energy storage system. In general, replacing conductive circuit elements such as conventional copper conductors and conventional capacitors and inductors with modified ELR materials reduces resistance losses, which improves the operating efficiency of energy storage devices and reduces waste heat. And / or improve other operating characteristics such as stability, operating life, capital or operating costs, size, weight, geometry, and reliability. For example, using modified ELR materials with various components of the energy storage device, these components can operate more ideally. The ideal performance obtained by these components can then improve the overall performance of the energy storage device.
battery

図38-Pは、変更されたELR材料を使用する電池3800の概略図である。電池3800は、例え
ば、貯蔵されている化学エネルギーを電気エネルギーに変換する1つまたはそれ以上の電
気化学的セルを有する電池を備える。具体的には、電池3800は、カソード3810と、電解質
3830で分離されたアノード3820を含む。電池3800は、一次電池/非充電式電池、または、
二次電池/充電式電池を含んでいてもよい。電池3800は、鉛酸電池、アルカリ電池、炭素-
亜鉛電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、リチウム
イオンポリマー電池、または他の適切な電池を含むことができる。単一の基本的な電池だ
けが示されているが、多くの異なる電池構成が可能であることが理解される。実際に、電
池3800は、貯蔵された化学エネルギーを電気的エネルギーに変換するために使用される適
切な種類の電池(携帯電子機器、電池、電池パックで使用するためための充電式電池又は
電池パック、車両での使用のための電池パック、ユーティリティまたは電力網での使用の
ための電池の大規模なアレイなど)を含む。
FIG. 38-P is a schematic diagram of a battery 3800 using a modified ELR material. The battery 3800 includes, for example, a battery having one or more electrochemical cells that convert stored chemical energy into electrical energy. Specifically, the battery 3800 includes a cathode 3810 and an electrolyte.
An anode 3820 separated by 3830 is included. Battery 3800 can be a primary battery / non-rechargeable battery, or
Secondary batteries / rechargeable batteries may be included. Battery 3800 is a lead acid battery, alkaline battery, carbon-
Zinc batteries, nickel metal hydride batteries, nickel cadmium batteries, lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, or other suitable batteries can be included. Although only a single basic battery is shown, it is understood that many different battery configurations are possible. In fact, the battery 3800 is a suitable type of battery (rechargeable battery or battery pack for use in portable electronic devices, batteries, battery packs) used to convert stored chemical energy into electrical energy. Battery packs for use in vehicles, large arrays of batteries for use in utilities or power grids, etc.).

電池3800の1つまたはそれ以上のコンポーネント(コイルなど)は、変更されたELR膜と
薄膜変更されたELR膜から形成されたナノワイヤ、テープまたは箔から形成することがで
きる。本明細書に記載の変更されたELR材料の使用は、電池3800と電池3800が使用される
様々な用途に対して種々の利点と利益をもたらすことができる。たとえば、変更されたEL
R材料を含む電池3800は、従来の電池よりも少ない抵抗損失を示し、このことは、電池380
0内のエネルギー損失を最小化することによって動作コストに非常に影響を与えることが
できる。電池3800はまた、変更されたELR物質が含まれていない従来の電池よりも優れた
エネルギー変換効率を有することが期待される。
One or more components (such as coils) of battery 3800 can be formed from nanowires, tapes or foils formed from modified ELR films and thin film modified ELR films. The use of the modified ELR materials described herein can provide various advantages and benefits for battery 3800 and the various applications in which battery 3800 is used. For example, the modified EL
Battery 3800 with R material shows less resistance loss than conventional batteries, which means that battery 380
Minimizing the energy loss within 0 can greatly affect the operating cost. Battery 3800 is also expected to have better energy conversion efficiency than conventional batteries that do not contain the modified ELR material.

前述のように、エネルギー貯蔵装置の設計は、エネルギー貯蔵装置が使用されるべき用
途、特定の用途、所望の性能特性に対して非常に特異的であり、他の要因は、電池3800の
設計と構成にかきたてる。したがって、コンポーネントの特定の値と数は、用途ごとデバ
イスごとに異なるため本明細書に記載する必要はない。本発明者らは、当技術分野で知ら
れている実質的にすべての電池と関連するシステムが変更されたELR材料を使用すること
ができ、本出願の変更されたELR材料、電池、及び原理の様々な例が提供された当業者が
、過度の実験を行うことなく、変更されたELR材料から全部またはその一部が形成された1
つまたはそれ以上のコンポーネントを有する他の電池を実現することができると信じる。
燃料電池
As mentioned above, the design of the energy storage device is very specific to the application for which the energy storage device is to be used, the specific application, the desired performance characteristics, and other factors include the design of the battery 3800 I am struggling with the composition. Thus, the specific value and number of components need not be described herein because they vary from application to device and from device to device. The inventors can use modified ELR materials in systems associated with virtually all batteries known in the art, and the modified ELR materials, batteries, and principles of the present application. Those skilled in the art who have been provided with various examples have been able to form all or part of the modified ELR material without undue experimentation1
We believe that other batteries with one or more components can be realized.
Fuel cell

図39-Pは、変更されたELR材料から形成された1つまたはそれ以上のコンポーネントを有
する燃料電池3900の概略図である。燃料電池3900は、例えば、アノード3910と、カソード
3920と、アノード3910とカソード3920の間の電解質と3930を含む。燃料電池3900は、外部
からの反応物質を電気エネルギーへ変換する電気化学的電池である。このエネルギー変換
プロセスは、電気化学的反応を介して行われ、それにより、反応物が消費され、副産物が
放出され、熱が放出又は消費される。燃料電池3900は、燃料と酸化剤の両方が利用可能で
ある限り、電気を生成するために連続的に動作するように構成されている。いくつかの例
では、純粋な水素、炭化水素、アルコール、ヒドラジンは燃料であり、純酸素と空気は酸
化剤である。しかしながら、他の種類の燃料及び/又は酸化剤を使用することができる。
FIG. 39-P is a schematic diagram of a fuel cell 3900 having one or more components formed from a modified ELR material. The fuel cell 3900 includes, for example, an anode 3910 and a cathode
3920, and electrolyte 3930 between anode 3910 and cathode 3920. The fuel cell 3900 is an electrochemical cell that converts an external reactant into electric energy. This energy conversion process takes place via an electrochemical reaction, whereby reactants are consumed, by-products are released, and heat is released or consumed. The fuel cell 3900 is configured to operate continuously to generate electricity as long as both fuel and oxidant are available. In some examples, pure hydrogen, hydrocarbons, alcohols, hydrazine are fuels, and pure oxygen and air are oxidants. However, other types of fuels and / or oxidants can be used.

燃料電池3900は、変更されたELR材料を使用することができる適切な種類の燃料電池を
含むことができる。燃料電池3900は、高分子電解質膜(PEM)燃料電池、プロトン交換膜
燃料電池、直接メタノール型燃料電池、アルカリ型燃料電池、リン酸型燃料電池、再生燃
料電池、または他の適切な種類の燃料電池を含むことができる。燃料電池3900は、様々な
異なるデバイスや用途に使用することができる。例えば、用途は、自動車、バス、船、列
車、および飛行機などの乗り物、携帯電話やラップトップコンピュータなどの携帯電子機
器、病院、銀行、警察署など設備の、廃水処理プラント、携帯電話の基地局や他の通信シ
ステム等を含むが、これらに限定されるものではない。
The fuel cell 3900 can include any suitable type of fuel cell that can use modified ELR materials. The fuel cell 3900 is a polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell, proton exchange membrane fuel cell, direct methanol fuel cell, alkaline fuel cell, phosphoric acid fuel cell, regenerative fuel cell, or other suitable type of fuel A battery can be included. The fuel cell 3900 can be used in a variety of different devices and applications. For example, applications include vehicles such as automobiles, buses, ships, trains, and airplanes, portable electronic devices such as mobile phones and laptop computers, wastewater treatment plants, mobile phone base stations for facilities such as hospitals, banks, and police stations. And other communication systems, but is not limited thereto.

前述のように、燃料電池セル3900の1つまたはそれ以上の特徴は、変更されたELR膜と変
更された薄膜ELR膜から形成されたナノワイヤ、テープ、箔から形成することができる。
本明細書に記載された変更されたELR材料を利用すると、燃料電池3900及び燃料電池3900
が使用される様々な用途に対して様々な特徴と利点を提供する。燃料電池は電気化学的に
エネルギーを使用し、燃料を燃焼しないので、燃料電池は、基本的に燃焼システムよりも
より効率的である。また、変更されたELR材料を含む燃料電池3900は、従来の燃料電池よ
りもはるかに効率的に動作することが期待され、この燃料電池3900は電池内のエネルギー
損失を最小化することによってさらに動作コストに影響を及ぼす可能性がある。これによ
り、燃料電池3900は、高効率、低排出またはゼロ排出装置を提供することが期待される。
フライホイール
As described above, one or more features of the fuel cell 3900 can be formed from nanowires, tapes, foils formed from modified ELR films and modified thin film ELR films.
Utilizing the modified ELR material described herein, a fuel cell 3900 and a fuel cell 3900
It offers various features and advantages for the various applications in which it is used. Since fuel cells use energy electrochemically and do not burn fuel, fuel cells are basically more efficient than combustion systems. Also, the fuel cell 3900 containing the modified ELR material is expected to operate much more efficiently than the conventional fuel cell, and this fuel cell 3900 operates further by minimizing energy loss in the cell Costs can be affected. Thus, the fuel cell 3900 is expected to provide a high efficiency, low emission or zero emission device.
Flywheel

フライホイールは、非常に高い速度で回転し、エネルギーを回転運動エネルギーとして
貯蔵するように構成された機械的エネルギー貯蔵装置である。このエネルギーを使用する
ために、発電機は、回転するフライホイールに貯蔵された運動エネルギーを電気に変換す
る。同様に、追加のエネルギーは、フライホイールをスピンアップするように電気を使用
することにより加えられてもよい。他の種類のエネルギー貯蔵装置と比較して、フライホ
イールは非常に効率的であり、ほとんどあるいは全くメンテナンスを必要とせず、高エネ
ルギー密度を有する(多くのフライホイールは90%という高いエネルギー効率を有する)
A flywheel is a mechanical energy storage device that is configured to rotate at very high speeds and store energy as rotational kinetic energy. In order to use this energy, the generator converts the kinetic energy stored in the rotating flywheel into electricity. Similarly, additional energy may be applied by using electricity to spin up the flywheel. Compared to other types of energy storage devices, flywheels are very efficient, require little or no maintenance and have a high energy density (many flywheels have a high energy efficiency of 90% )
.

図40-Pは、変更されたELR材料から形成されたフライホイール4010を備えるコンポーネ
ントを含むエネルギー貯蔵システム4000の一例を示す図である。この例では、フライホイ
ール4010は、真空チャンバまたはハウジング4020に設置され、動作可能にモータ/ジェネ
レータ4030に結合されている。モータ/ジェネレータ4030は、フライホイール4010を駆動
するように構成されている。システム4000は、必要に応じて電力又はエネルギーがシステ
ム4000から入力/出力される前に、フライホイール4010の出力を変更または調節するよう
に構成された電力調整システム4032を含むことができる。
FIG. 40-P shows an example of an energy storage system 4000 that includes a component that includes a flywheel 4010 formed from a modified ELR material. In this example, flywheel 4010 is installed in a vacuum chamber or housing 4020 and is operably coupled to motor / generator 4030. The motor / generator 4030 is configured to drive the flywheel 4010. The system 4000 can include a power conditioning system 4032 configured to change or adjust the output of the flywheel 4010 before power or energy is input / output from the system 4000 as needed.

システム4000はまた、変更されたELR材料を少なくとも一部含む磁気軸受(概略的に示
される)含むことができる。一例では、フライホイール4010の下面は、ベアリングの上方
を移動する永久リング磁石を運ぶ。磁気軸受は、機械的プロセスを通してよりもむしろ磁
気浮上を通してフライホイール4010を支持する。さらに、変更されたELR材料は、システ
ム4000がハウジング4020内でほぼ摩擦がなく、安定したフライホイール4010の浮上を供給
することができるように磁場を遮断することが期待される。したがって、本明細書に記載
の変更されたELR材料を使用することによって、摩擦、ヒステリシス、及び/又は渦電流に
よる損失が大幅に最小化されるので、ほぼ理想的なエネルギー効率をシステム4000で実現
することができる。
The system 4000 can also include a magnetic bearing (shown schematically) that includes at least a portion of the modified ELR material. In one example, the underside of flywheel 4010 carries a permanent ring magnet that moves above the bearing. The magnetic bearing supports the flywheel 4010 through magnetic levitation rather than through a mechanical process. Furthermore, the modified ELR material is expected to block the magnetic field so that the system 4000 can provide a stable flywheel 4010 levitation with almost no friction within the housing 4020. Therefore, by using the modified ELR materials described herein, near ideal energy efficiency is achieved with the System 4000 because friction, hysteresis, and / or eddy current losses are greatly minimized. can do.

フライホイールは、大規模なグリッドエネルギー貯蔵システムを含む種々の異なる用途
で利用することができる。例えば、フライホイールは、エネルギー源と関連付けられる変
動や矛盾を有する問題を克服するのを補助するために、多くの種類の再生可能な電源(風
力発電、太陽光発電、水力発電など)と組み合わせて使用することができる。風から電気
エネルギーを製造する場合には、強風条件での需要に対してエネルギーが過剰となること
が一般的である。風力発電用途の場合、過剰エネルギーは回転運動エネルギーとしてフラ
イホイール中に貯蔵することができ、要求が生成されるエネルギー(電力)よりも大きく
なると、電気エネルギー(電力)として放出される。フライホイールは、他の負荷平準化
用途およびエネルギー源の異なる種類の他の関連する用途で使用することができる。上述
のように、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いるフライホイールを利用すると、
従来のフライホイールに比べて効率及び動作特性の大幅な改善をもたらすと期待される。
Flywheels can be utilized in a variety of different applications, including large scale grid energy storage systems. For example, flywheels are combined with many types of renewable power sources (wind power, solar power, hydropower, etc.) to help overcome the variability and inconsistencies associated with energy sources. Can be used. When producing electrical energy from wind, it is common for the energy to be in excess of demand under strong wind conditions. For wind power applications, excess energy can be stored in the flywheel as rotational kinetic energy and is released as electrical energy (electric power) when the demand becomes greater than the energy (electric power) generated. The flywheel can be used in other load leveling applications and other related applications of different types of energy sources. As noted above, utilizing a flywheel using the modified ELR material described herein,
Expected to provide significant improvements in efficiency and operating characteristics compared to conventional flywheels.

磁気エネルギー貯蔵器(MES)
いくつかの例では、SMESシステムや他の磁気エネルギー貯蔵システムなどのエネルギー
貯蔵デバイスは、本明細書に記載の変更されたELRインダクタを利用することができる。
磁気エネルギー貯蔵システムは、極低温に冷却された超電導材料のコイル中の直流(DC)
の流れによって生成される磁場中にエネルギーを貯蔵するように構成されている。図41A-
Pは、例えば、変更されたELR材料から形成されたコンポーネントを有するエネルギー貯蔵
システム4100を示す概略図である。エネルギー貯蔵システム4100は、誘導コイル4115また
はコイルを有する貯蔵部4110とインバータ/整流器4125を有する電力調整システム4120を
備える。貯蔵コンポーネント4110は、変更されたELR材料から形成されたインダクタ4115
によって生成される磁場内にエネルギーを貯蔵する。電力調整システム4120は、ストレー
ジ・コンポーネント4110からエネルギーを受け取り、受け取ったエネルギーを調整し(貯
蔵されたDCをACに変換する)、電源設置4130などのさまざまな電源源に条件付けしたエネ
ルギーを供給することができる。当業者は、エネルギー貯蔵システム4100は、本明細書に
記載されていない他の多くの用途およびデバイスで実現されてもよいことを理解するであ
ろう。
Magnetic energy storage (MES)
In some examples, energy storage devices such as SMES systems and other magnetic energy storage systems can utilize the modified ELR inductors described herein.
The magnetic energy storage system is a direct current (DC) in a coil of superconducting material cooled to cryogenic temperature.
It is configured to store energy in a magnetic field generated by the flow of current. Figure 41A-
P is a schematic diagram illustrating an energy storage system 4100 having components formed from, for example, a modified ELR material. The energy storage system 4100 includes an induction coil 4115 or a storage unit 4110 having a coil and a power conditioning system 4120 having an inverter / rectifier 4125. Storage component 4110 is an inductor 4115 formed from modified ELR material
Store energy in a magnetic field generated by Power conditioning system 4120 receives energy from storage component 4110, regulates the received energy (converts stored DC to AC), and supplies conditioned energy to various power sources such as power installation 4130 Can do. One skilled in the art will appreciate that the energy storage system 4100 may be implemented in many other applications and devices not described herein.

図41B-Pは、変更されたELR材料から形成された1つまたはそれ以上のコンポーネントを
用いるエネルギー貯蔵システム4150の別の例示の概略図である。この例では、エネルギー
貯蔵システム4150は、システム4150への着信信号/またはシステム4150からの発信信号を
調整するまたは変更するように構成された変圧器4152を含む。変圧器4152は、変更された
ELR材料から形成された1つまたはそれ以上のコンポーネントを含むことができる。システ
ム4150はさらに電力調整システム4154(例えば、インバータ/整流器)を含む。システム4
150は、また、ハウジング4164内に配置されたエネルギー貯蔵磁気コイル4162及び冷却コ
ンポーネント/クライオスタット4166を含む磁気エネルギー貯蔵装置4160を備える。コイ
ル4162は、例えば、変更されたELR材料から完全にまたは少なくとも一部を形成すること
ができる。ハウジング4164は、磁場(ローレンツ力等)を含むように構成されており、さ
らに、支持構造体/アセンブリ(図示せず)を含むことができる。いくつかの例では、シ
ステム4150の少なくとも一部は、地中に埋設されてもよい。冷却コンポーネント4166は、
システム4150中で任意のコンポーネントであり、所望温度でコイル4162を維持するように
構成されている。他の例では、システム4150は、異なる特徴を含む、および/または、シ
ステム4150の特徴は異なる構成を備えてもよい。
FIGS. 41B-P are another exemplary schematics of an energy storage system 4150 that uses one or more components formed from modified ELR materials. In this example, energy storage system 4150 includes a transformer 4152 configured to condition or change incoming signals to system 4150 and / or outgoing signals from system 4150. Transformer 4152 was changed
One or more components formed from ELR material can be included. System 4150 further includes a power conditioning system 4154 (eg, an inverter / rectifier). System 4
150 also includes a magnetic energy storage device 4160 that includes an energy storage magnetic coil 4162 and a cooling component / cryostat 4166 disposed within the housing 4164. The coil 4162 can be formed, for example, completely or at least in part from a modified ELR material. The housing 4164 is configured to include a magnetic field (such as Lorentz force) and can further include a support structure / assembly (not shown). In some examples, at least a portion of system 4150 may be embedded in the ground. Cooling component 4166
Optional component in system 4150, configured to maintain coil 4162 at a desired temperature. In other examples, system 4150 may include different features and / or features of system 4150 may have different configurations.

従来のSMESシステムは、一般に本明細書に記載した他の多くのエネルギー貯蔵システム
より効率的であるが、超伝導材料を沸騰している液体窒素のオーダーの温度でSMESシステ
ム中に維持することに関する問題のため、通常は、動作するのが非常に高価である。しか
しながら、従来のシステムとは対照的に、変更されたELR材料を使用する本明細書に記載
のシステム4100および4150は、高いコストと複雑な冷却システムに伴う問題が発生せずに
従来のSMESシステムに対する効率と利点を提供することが期待される。例えば、前述した
ように、本明細書に記載の材料は、高温(液体フロンの沸点と周囲温度の間でまたはそれ
以上の温度で)でELR特性を示す。従って、精巧で複雑な冷却システムは、オプションの
特徴であり、多くの例では必ずしも必要なものではない。
Conventional SMES systems are generally more efficient than many other energy storage systems described herein, but relate to maintaining superconducting materials in SMES systems at temperatures on the order of boiling liquid nitrogen. Because of the problem, it is usually very expensive to operate. However, in contrast to conventional systems, the systems 4100 and 4150 described herein that use modified ELR materials are conventional SMES systems without the problems associated with high cost and complex cooling systems. Is expected to provide efficiency and benefits. For example, as described above, the materials described herein exhibit ELR properties at high temperatures (at or above the boiling point of liquid chlorofluorocarbon and ambient temperature). Thus, an elaborate and complex cooling system is an optional feature and is not always necessary in many instances.

システム4100と4150はまた、いくつかの追加の利点がある。例えば、、磁気貯蔵装置を
含むシステム4100、4150は、本明細書に記載した他の多くのエネルギー貯蔵デバイスと比
較して、充放電時に非常に短い時間遅延を有する。電力は、ほぼ瞬時に電力設備で利用可
能である。さらに、システム4100、4150は、システムを通る電流が非常に少ない抵抗に遭
遇するので、電力はほとんど又は全く損失しないことが期待される。したがって、他の多
くのエネルギー貯蔵装置(例えば、電池)と比較すると、システム4100、4150はかなり効
率的に動作することが期待される。最終的に、上述した磁気エネルギー貯蔵システムの主
要なコンポーネントは、一般に動作中に静止しているので、システム4100、4150は、メン
テナンスの必要性がかなり少なく、他のより複雑なエネルギー貯蔵システムよりも高い信
頼性を有することが期待される。
Systems 4100 and 4150 also have some additional advantages. For example, systems 4100, 4150 including magnetic storage devices have a very short time delay when charging and discharging compared to many other energy storage devices described herein. Electricity is available at the power facility almost instantaneously. In addition, the systems 4100, 4150 encounter resistance with very little current through the system, so little or no power is expected to be lost. Thus, the systems 4100, 4150 are expected to operate fairly efficiently when compared to many other energy storage devices (eg, batteries). Finally, since the major components of the magnetic energy storage system described above are generally stationary during operation, the systems 4100, 4150 require significantly less maintenance and are less than other more complex energy storage systems. It is expected to have high reliability.

変更されたELRコンポーネントを有するコンデンサとスーパーコンデンサ
コンデンサは、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いて形成することができる。
図42-Pは、例えば、単純な平行平板コンデンサ4200の概略図である。コンデンサ4200は、
本明細書に開示されるエネルギー貯蔵装置のいずれかを使用することができる、あるいは
、他の適切な装置またはコンポーネント中で使用することができる。この例では、コンデ
ンサ4200は、導電プレートまたは領域4230と4240にそれぞれ接続されている入力端子4210
と出力端子4220を含む。導電プレート/地域は、誘電体4250で少なくとも部分的に充填さ
れている距離によって分離されている。誘電体は、空気か、又は絶縁体、電解質、または
他の材料または化合物のようなコンデンサで使用される他の既知の誘電体であってもよい
Capacitors and Supercapacitors with Modified ELR Components Capacitors can be formed using the modified ELR materials described herein.
FIG. 42-P is a schematic diagram of a simple parallel plate capacitor 4200, for example. Capacitor 4200
Any of the energy storage devices disclosed herein can be used, or can be used in other suitable devices or components. In this example, the capacitor 4200 has an input terminal 4210 connected to a conductive plate or region 4230 and 4240, respectively.
And output terminal 4220. The conductive plates / areas are separated by a distance that is at least partially filled with dielectric 4250. The dielectric may be air or other known dielectrics used in capacitors such as insulators, electrolytes, or other materials or compounds.

プレート/領域4230、4240は、変更されたELR材料を用いることができる。代替的に又は
付加的に、入力端子4210と出力端子4220とは、ELR材料を用いることができる。単純な平
行平板コンデンサが示されているが、半導体チップ、MEMSベースコンデンサ上に形成され
たものなど任意の形態に形成されたのコンデンサを用いることができる。
The plates / regions 4230, 4240 can use modified ELR materials. Alternatively or additionally, ELR material can be used for input terminal 4210 and output terminal 4220. Although a simple parallel plate capacitor is shown, a capacitor formed in an arbitrary form such as a semiconductor chip or a capacitor formed on a MEMS base capacitor can be used.

いくつかの実施例では、スーパーコンデンサ又はウルトラコンデンサは、本明細書に記
載の変更されたELR材料を用いて形成することができる。スーパーコンデンサは、本明細
書に記載の電池および他のエネルギー貯蔵装置とは異なる電力またはエネルギーを貯蔵す
るように構成されている。より具体的には、スーパーコンデンサは、静電エネルギーを貯
蔵するための電解液を分極する。スーパーコンデンサは、電気化学的デバイスであるが、
エネルギー貯蔵機構において化学反応を含まない。したがって、多くの種類の電池とは異
なり、この動作は非常に可逆的であり、スーパーコンデンサが性能に影響を与えることな
く数十万回のサイクル(充電/放電)を行うことができます。さらに、ほとんどのスーパ
ーコンデンサは、ほぼ100%の効率を持つ。
In some embodiments, supercapacitors or ultracapacitors can be formed using the modified ELR materials described herein. The supercapacitor is configured to store different power or energy than the batteries and other energy storage devices described herein. More specifically, the supercapacitor polarizes the electrolyte for storing electrostatic energy. Supercapacitors are electrochemical devices,
Does not include chemical reactions in the energy storage mechanism. Therefore, unlike many types of batteries, this behavior is very reversible and the supercapacitor can perform hundreds of thousands of cycles (charge / discharge) without affecting performance. In addition, most supercapacitors have nearly 100% efficiency.

図43-Pは、変更されたELR材料から少なくとも一部が形成されたスーパーコンデンサ又
はウルトラコンデンサ4300用いるコンポーネントトの概略図である。スーパーコンデンサ
4300は、2つの反応しない多孔性プレート又はコレクタ4310、4320を備える。電解質4330
(活性炭、焼結金属粉末など)は、二つのプレート4310、4320間に配置される。いくつか
の例では、炭素は、化学的に不活性であり、導電性があるため電解液4330として利用され
、容易に多量の内部ポアを含むように処理することができる。炭素電解質の内部ポアによ
って形成される表面積は、エネルギーのかなりの量がスーパーコンデンサ4300中に貯蔵さ
れることを可能にする。スーパーコンデンサ4300は、2つのプレート4310、4320間に誘電
体セパレータ4340を含む。動作において、電圧電位はプレート4310および4320間に印加さ
れる。負極(プレート4320)に印加された電位は、電解質4330中のマイナスイオンを引き
つけ、正極(プレート4310)に印加された電位は、プラスイオンを引きつける。セパレー
タ4340は、2つのプレート4310、4320間で移動する電荷を防止するために配置されている
。スーパーコンデンサ4300は、負荷(図示せず)にエネルギーを供給するように構成され
ている。
FIG. 43-P is a schematic diagram of a component using a supercapacitor or ultracapacitor 4300 formed at least in part from a modified ELR material. Super capacitor
The 4300 comprises two unreacted porous plates or collectors 4310, 4320. Electrolyte 4330
(Activated carbon, sintered metal powder, etc.) is placed between the two plates 4310, 4320. In some examples, carbon is utilized as electrolyte 4330 because it is chemically inert and conductive, and can be easily treated to contain large amounts of internal pores. The surface area formed by the internal pores of the carbon electrolyte allows a significant amount of energy to be stored in the supercapacitor 4300. Supercapacitor 4300 includes a dielectric separator 4340 between two plates 4310, 4320. In operation, a voltage potential is applied between plates 4310 and 4320. The potential applied to the negative electrode (plate 4320) attracts negative ions in the electrolyte 4330, and the potential applied to the positive electrode (plate 4310) attracts positive ions. The separator 4340 is arranged to prevent electric charges moving between the two plates 4310 and 4320. Supercapacitor 4300 is configured to supply energy to a load (not shown).

スーパーコンデンサ4300の1つまたはそれ以上のコンポーネントは、変更されたELR膜と
変更されたELR膜の薄膜から形成されたナノワイヤ、テープ、箔から形成することができ
る。例えば、プレート4310、4320の1つまたはそれ以上は、本明細書に記載の変更されたE
LR材料から形成することができる。変更されたELR材料の利用は、スーパーコンデンサ430
0と、スーパーコンデンサ4300が使用される種々の用途に対して種々の特徴と利点を提供
することができる。たとえば、変更されたELR材料を含むスーパーコンデンサ4300は、ほ
ぼ理想的なエネルギー貯蔵装置、すなわち、ほぼ100%の効率を示す装置であることが期
待される。
One or more components of the supercapacitor 4300 can be formed from nanowires, tapes, foils formed from modified ELR films and thin films of modified ELR films. For example, one or more of plates 4310, 4320 may be modified E as described herein.
Can be formed from LR material. Use of modified ELR material is super capacitor 430
0 and various features and advantages can be provided for the various applications in which the supercapacitor 4300 is used. For example, a supercapacitor 4300 containing a modified ELR material is expected to be a nearly ideal energy storage device, i.e. a device that exhibits nearly 100% efficiency.

スーパーコンデンサ4300の構成は、スーパーコンデンサ4300が用いられる用途および特
定の用途に対してかなる特異的であり、所望の性能特性と他の要因は、スーパーコンデン
サ4300の設計及び構成を駆り立てる。例えば、短い電力パルスまたは臨界メモリシステム
の低電力サポートを必要とする多くの用途では、スーパーコンデンサ4300から恩恵を受け
ることができる。他の例では、スーパーコンデンサ4300 Pcanは加速及び山登りの間に電
力補助の車両として、および制動エネルギーを回収するための車両として用いられる。ス
ーパーコンデンサ4300は、例えば、多量の電気エネルギー(プレーキによって生成される
)を捕まえて貯蔵し、再加速するために電気エネルギーを迅速に解放する車両の回生制動
システムの一部とすることができる。この特徴によりストップアンドゴーの都市の駆動条
件と他の運転条件下での燃費のかなりの改善が期待される。従って、スーパーコンデンサ
4300のコンポーネントの特定の価値と数は、用途ごと装置ごとに異なるので、本明細書に
記載する必要はない。本発明者らは、当技術分野で知られている実質的にすべてのスーパ
ーコンデンサと関連するシステムが変更されたELR材料を使用することができ、本出願の
変更されたELR材料、電池、及び原理の様々な例が提供された当業者が、過度の実験を行
うことなく、変更されたELR材料から全部またはその一部が形成された1つまたはそれ以上
のコンポーネントを有する他のスーパーコンデンサを実現することができると信じる。
The configuration of the supercapacitor 4300 is quite specific for the application in which the supercapacitor 4300 is used and the particular application, and the desired performance characteristics and other factors drive the design and configuration of the supercapacitor 4300. For example, many applications that require short power pulses or low power support for critical memory systems can benefit from the supercapacitor 4300. In another example, the supercapacitor 4300 Pcan is used as a power assisted vehicle during acceleration and hill climbing and as a vehicle for recovering braking energy. The supercapacitor 4300 can be part of a regenerative braking system for a vehicle that, for example, captures and stores a large amount of electrical energy (generated by play) and quickly releases the electrical energy for reacceleration. This feature is expected to significantly improve fuel economy under stop-and-go city driving conditions and other driving conditions. Therefore, super capacitor
The specific value and number of 4300 components need not be described here because they vary from device to device by application. We can use modified ELR materials in systems associated with virtually all supercapacitors known in the art, modified ELR materials, batteries, and Those skilled in the art who have been provided with various examples of principles can use other supercapacitors with one or more components formed entirely or partly from modified ELR materials without undue experimentation. I believe it can be realized.

追加のエネルギー貯蔵装置
上記のようにエネルギー貯蔵装置中で変更されたELR材料を用いることによって、本エ
ネルギー貯蔵装置は、従来のエネルギー貯蔵装置と比較して改良された性能を提供するこ
とが期待される。さらに、上述したように、変更されたELR材料は、温度に依存する性能
を有する。その結果、本明細書に記載の変更されたELR材料を用いるエネルギー貯蔵装置
もまたは温度に依存する。温度変化は、ストリップ導体への磁場浸透に影響を与え、この
ことは、上述したように超伝導侵入深さに影響を与える。材料のこのような変化は、本明
細書に記載のように、温度に対する変更されたELR材料の応答挙動に基づいてモデル化す
ることができるし、経験的に導出することもできる。なお、変更されたELR材料を用いる
ことにより、ラインの抵抗は無視できるが、本明細書に示される温度グラフで示されるよ
うに、抵抗は、温度に基づいて調整することができる。したがって、エネルギー貯蔵装置
の設計および構成は、温度を補償するように調整することができ、またはエネルギー貯蔵
デバイスの性能は、温度を変えることによって調整することができる。
Additional energy storage device By using the ELR material modified in the energy storage device as described above, the energy storage device is expected to provide improved performance compared to conventional energy storage devices. The Furthermore, as described above, the modified ELR material has a temperature dependent performance. As a result, energy storage devices using the modified ELR materials described herein also depend on temperature. The temperature change affects the magnetic field penetration into the strip conductor, which affects the superconducting penetration depth as described above. Such changes in material can be modeled based on the response behavior of the modified ELR material to temperature, as described herein, or can be derived empirically. Note that by using a modified ELR material, the resistance of the line is negligible, but the resistance can be adjusted based on the temperature, as shown in the temperature graphs shown herein. Thus, the design and configuration of the energy storage device can be adjusted to compensate for the temperature, or the performance of the energy storage device can be adjusted by changing the temperature.

個々のエネルギー貯蔵装置が示されているが、エネルギー貯蔵装置は、エネルギー貯蔵
グリッド又はアレイを形成するために一緒に結合することができる。本明細書で説明され
た他のカテゴリのエネルギー貯蔵装置と同様に多くの構成のエネルギー貯蔵装置が可能で
あり、エネルギー貯蔵アレイまたは変更されたELR材料から少なくとも一部が形成される
複数のコンポーネントシステムを実現することは設計者の設計事項である。本明細書に記
載の変更されたELR材料は、それらの組合せを明示的に記述されていない場合でも、本明
細書に記載のエネルギー貯蔵装置と原理の2つまたはそれ以上の組み合わせを含む複雑な
エネルギー貯蔵システム中で使用することができる。実際、このような複雑なエネルギー
貯蔵システムは、単に同じではなくまたは均一のエネルギー貯蔵装置ではない2つまたは
それ以上の異なる又は不均一なエネルギー貯蔵装置を使用することができる。このような
システムまたはアレイは、すべてが変更されたELR材料で形成されたかなり均質なエネル
ギー貯蔵装置か、または、いくつかのエネルギー貯蔵装置がELR材料でないもので形成さ
れた異なる種類のエネルギー貯蔵装置の不均一な混合物か、または、異なる装置と異なる
材料の組み合わせを含むことができる。したがって、複雑なエネルギー貯蔵システムまた
はアレイは、変更されたELR材料から主として形成される2つまたはそれ以上の均質なエネ
ルギー貯蔵装置から形成された2つまたはそれ以上のエネルギー貯蔵装置を使用してもよ
いし、変更されたELR材料で主に形成された2つまたはそれ以上の不均質なエネルギー貯
蔵装置を使用してもよいし、および/または、従来のコンダクタと変更されたELR材料の両
方から形成される2つまたはそれ以上の均質/不均質なエネルギー貯蔵装置を使用しても
よい。
Although individual energy storage devices are shown, the energy storage devices can be coupled together to form an energy storage grid or array. Multiple component systems that are capable of many configurations of energy storage devices, similar to other categories of energy storage devices described herein, that are formed at least in part from an energy storage array or modified ELR material This is a design matter of the designer. The modified ELR materials described herein are complex, including two or more combinations of the energy storage devices and principles described herein, even if their combination is not explicitly stated. Can be used in energy storage systems. Indeed, such complex energy storage systems can use two or more different or non-uniform energy storage devices that are not simply the same or uniform energy storage devices. Such a system or array is a fairly homogeneous energy storage device, all made of modified ELR material, or different types of energy storage devices, some of which are made of non-ELR material Or a combination of different materials with different devices. Thus, complex energy storage systems or arrays may use two or more energy storage devices formed from two or more homogeneous energy storage devices formed primarily from modified ELR materials. Or two or more heterogeneous energy storage devices formed primarily of modified ELR material may be used and / or from both conventional conductors and modified ELR material Two or more homogeneous / heterogeneous energy storage devices formed may be used.

変更されたELR材料から全てまたは一部が形成されたコンポーネントを使用するエネル
ギー貯蔵装置の特定の具体例が本明細書に記載されているが、当業者は、電流を伝導する
ために、信号を受信するために、エネルギーの様々な形態を貯蔵するために、または電磁
信号を送信または変更するために、エネルギー貯蔵構成が変更されたELR材料から少なく
とも一部が形成されている、上記に記載のコンポーネントのようなコンポーネントを実質
的に使用することができることを理解するであろう。既知のエネルギー貯蔵デバイスおよ
びシステムは、導電エレメントと他のエレメントを広く使用し、そのうちのいくつかは上
記に記載された。変更されたELR材料は回路中で導電性エレメントと共に使用することが
できるが、変更されたELR材料がその長さまたは領域に沿ってエネルギーまたは信号の伝
播を促進することを、"導電性"の定義に依存しながら述べることがより適切であるかもし
れない。その結果として、変更されたELRの材料から形成されるコンポーネントを使用す
ることができるすべての可能なエネルギー貯蔵デバイスおよびシステムを全て網羅して詳
細に列挙することは不可能である。もちろん、本明細書に記載の導電体は、変更されたEL
R材料から全部またはその一部を形成することができる。
Although specific embodiments of energy storage devices that use components that are formed in whole or in part from modified ELR materials are described herein, those skilled in the art will recognize signals to conduct current. As described above, wherein the energy storage configuration is at least partially formed to receive, store various forms of energy, or transmit or modify electromagnetic signals. It will be appreciated that components such as components can be used substantially. Known energy storage devices and systems make extensive use of conductive elements and other elements, some of which have been described above. The modified ELR material can be used with conductive elements in a circuit, but the modified ELR material promotes the propagation of energy or signals along its length or region, and It may be more appropriate to state it depending on the definition. As a result, it is impossible to enumerate and detail all possible energy storage devices and systems that can use components formed from modified ELR materials. Of course, the conductors described herein are modified EL
All or part of the R material can be formed.

いくつかのエネルギー貯蔵デバイスおよびシステムに対して、いくつかの適切な幾何学
的形状、相互接続、回路、および構成が本明細書に示され記載されているが、多数の他の
形状、相互接続、回路、および構成は可能である。本発明者らは、当技術分野で知られて
いる実質的にすべてのエネルギー貯蔵デバイスと関連するシステムが変更されたELR材料
を使用することができ、本出願の変更されたELR材料、電池、及び原理の様々な例が提供
された当業者が、過度の実験を行うことなく、変更されたELR材料から全部またはその一
部が形成された1つまたはそれ以上のコンポーネントを有する他のエネルギー貯蔵デバイ
スを実現することができるであろう。
Although several suitable geometries, interconnections, circuits, and configurations are shown and described herein for some energy storage devices and systems, many other shapes, interconnections , Circuits, and configurations are possible. The inventors can use modified ELR materials in systems associated with virtually all energy storage devices known in the art, modified ELR materials, batteries, And other energy storage having one or more components formed entirely or in part from modified ELR materials without undue experimentation by those skilled in the art provided with various examples of principles A device could be realized.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含むエネルギー貯蔵装置は、以下のよう
に説明することができる。
In some embodiments, an energy storage device that includes a modified ELR material can be described as follows.

装置であって、外部電源からのエネルギーを受け取り、貯蔵するように構成された少な
くとも1つのエネルギー貯蔵装置を有し、前記エネルギー貯蔵装置は、変更された非常に
低い抵抗(ELR)材料から形成されたコンポーネントか、または、前記変更されたELR材料
を少なくとも一部組み込んでいる前記コンポーネントを有し、前記変更されたELR材料は
、ELR材料の第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層
と、を有する変更されたELR材料からなることを特徴とする装置。
A device having at least one energy storage device configured to receive and store energy from an external power source, wherein the energy storage device is formed from a modified very low resistance (ELR) material. Or the component incorporating at least a portion of the modified ELR material, the modified ELR material comprising a first layer of ELR material and the ELR material of the first layer. An apparatus comprising a modified ELR material having a second layer of bonded modifying material.

装置であって、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成された少なくと
も一つの電気化学的セルを有し、前記電気化学的セルは、変更された非常に低い抵抗(EL
R)材料から形成されたコンポーネントか、または、前記変更されたELR材料を少なくとも
部分的に組み込んでいる前記コンポーネントを有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料
からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、
を有する変更されたELR膜からなることを特徴とする装置。
An apparatus comprising at least one electrochemical cell configured to convert chemical energy into electrical energy, the electrochemical cell having a modified very low resistance (EL
R) a component formed from a material or the component at least partially incorporating the modified ELR material, the modified ELR material comprising a first layer of ELR material; A second layer of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer;
A device characterized in that it comprises a modified ELR film having:

コンデンサであって、第1の導電物と、第2の導電物と、前記第1の導電物及び前記第
2の導電物の間に配置された誘電体と、を有し、前記第1の導電物と前記第2の導電物の
うちの少なくとも1つは、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成され、前記変更
されたELR材料は、ELR材料からなる第1部分と、前記第1部分の前記ELR材料に化学的に
結合した変更する材料からなる第2部分と、から形成されることを特徴とするコンデンサ
A capacitor having a first conductor, a second conductor, and a dielectric disposed between the first conductor and the second conductor; At least one of a conductor and the second conductor is formed of a modified very low resistance (ELR) material, the modified ELR material comprising: a first portion of ELR material; And a second part made of a modifying material chemically bonded to the ELR material of the first part.

方法であって、電力源からエネルギーを受信し、前記エネルギーを電気エネルギーに変
換する工程と、前記電気エネルギーを前記電力源に結合されたエネルギー貯蔵装置に貯蔵
する工程と、を有し、前記エネルギー貯蔵装置、又は、前記電力源と前記エネルギー貯蔵
装置との間の伝送ラインは、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成されているか
、または、前記ELR材料を少なくとも部分的に組み込んでおり、前記変更されたELR材料は
、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる
第2層と、を有する変更されたELR膜から形成されることを特徴とする方法。
A method comprising: receiving energy from a power source; converting the energy into electrical energy; and storing the electrical energy in an energy storage device coupled to the power source, the energy The storage device, or the transmission line between the power source and the energy storage device, is formed of a modified very low resistance (ELR) material or at least partially incorporates the ELR material And the modified ELR material is formed from a modified ELR film having a first layer made of ELR material and a second layer made of the modifying material bonded to the ELR material of the first layer. A method characterized by that.

装置であって、ハウジング内に搭載され、発電機に動作可能に結合されたフライホイー
ルと、前記フライホイールに隣接し、フライホイールに係合するように構成された少なく
とも1つの磁気軸受とを有し、前記磁気軸受は、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で
形成されているか、または、前記ELR材料を少なくとも部分的に組み込んでおり、前記変
更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変
更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR膜から形成されることを特徴とする
装置。
An apparatus, comprising: a flywheel mounted in a housing and operably coupled to a generator; and at least one magnetic bearing adjacent to the flywheel and configured to engage the flywheel. And the magnetic bearing is formed of a modified very low resistance (ELR) material or at least partially incorporating the ELR material, the modified ELR material comprising an ELR material An apparatus formed from a modified ELR film having a first layer and a second layer of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer.

装置であって、外部電源からの反応物質を電気エネルギーに変換するように構成された
少なくとも一つの電気化学的セルを有し、前記電気化学セルは、変更された非常に低い抵
抗(ELR)材料から形成されるコンポーネントか、または前記変更されたELR材料を少なく
とも部分的に組み込む前記コンポーネントを有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料か
らなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を
有する変更されたELR膜から形成されることを特徴とする装置。
An apparatus comprising at least one electrochemical cell configured to convert a reactant from an external power source into electrical energy, wherein the electrochemical cell is a modified very low resistance (ELR) material Or a component that at least partially incorporates the modified ELR material, the modified ELR material comprising: a first layer of ELR material; and the ELR of the first layer A device characterized in that it is formed from a modified ELR film having a second layer of modifying material coupled to the material.

システムであって、配電網内の1つまたはそれ以上の外部電源の間に結合されたエネル
ギー貯蔵コンポーネントを有し、前記エネルギー貯蔵コンポーネントは、変更された非常
に低い抵抗(ELR)材料から形成されるエレメントか、または前記変更されたELR材料を少
なくとも部分的に組み込む前記エレメントを有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料か
らなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を
有する変更されたELR膜から形成されることを特徴とするシステム。
A system having an energy storage component coupled between one or more external power sources in a distribution network, wherein the energy storage component is formed from a modified very low resistance (ELR) material Or an element that at least partially incorporates the modified ELR material, wherein the modified ELR material is coupled to a first layer of ELR material and the ELR material of the first layer And a modified ELR film having a second layer of modified material.

装置であって、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成されるコイルか、また
は前記変更されたELR材料を少なくとも部分的に組み込む前記コイルを含む磁気エネルギ
ー貯蔵装置と、前記コイルを所望温度で維持するように構成された冷却コンポーネントと
、を有し、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR
材料に結合した変更する材料からなる第2層と、を有する変更されたELR膜から形成される
ことを特徴とする装置。
A magnetic energy storage device comprising: a coil formed from a modified very low resistance (ELR) material or the coil at least partially incorporating the modified ELR material; and the coil desired A cooling component configured to maintain at a temperature, wherein the modified ELR material comprises a first layer of ELR material, and the ELR of the first layer
A device characterized in that it is formed from a modified ELR film having a second layer of modifying material coupled to the material.

スーパーコンデンサであって、前記スーパーコンデンサは、第1の導電板と、前記第1の
導電板に隣接し、前記第1の導電板から間隔をあけて配置される第2の導電板と、を有し
、前記第1の導電板と、前記第2の導電板のうちの少なくとも1つは、変更されたELR材料
の少なくとも一部から形成され、前記変更されたELR材料は、ELR材料からなる第1部と、
前記第1部の前記ELR材料に化学的に結合した変更する材料からなる第2部とから形成され
、前記スーパーコンデンサは、さらに、前記第1の導電板と前記第2の導電板との間に配
置された電解質と、前記第1の導電板と前記第2の導電板との間に配置される誘電体分離
器と、を有することを特徴とするスーパーコンデンサ。
A supercapacitor comprising: a first conductive plate; and a second conductive plate adjacent to the first conductive plate and spaced from the first conductive plate. And at least one of the first conductive plate and the second conductive plate is formed from at least a part of a modified ELR material, and the modified ELR material is made of an ELR material. Part 1 and
A second part made of a modifying material chemically bonded to the ELR material of the first part, wherein the supercapacitor is further between the first conductive plate and the second conductive plate. And a dielectric separator disposed between the first conductive plate and the second conductive plate. A supercapacitor comprising: an electrolyte disposed on the first conductive plate; and a dielectric separator disposed between the first conductive plate and the second conductive plate.

第16章 ELR材料で形成された限流器
本章の説明は、図1-36と図37-Q〜図50-Qを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 16 Current Limiter Made of ELR Material Refer to Figure 1-36 and Figure 37-Q to Figure 50-Q for an explanation of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

変更された、開口された、および/または他の新しいELR材料などの非常に低い抵抗(EL
R)材料から形成された誘導コイルを使用する様々な種類の限流器が本明細書に記載され
ている。本発明の様々な例が、"変更されたELR材料"、および/または、変更されたELR材
料の様々な構成(変更されたELR膜等)を参照して説明されているが、本明細書に記載の
改良されたELR材料のいずれも、例えば、本発明の様々な態様に従う変更されたELR材料(
変更されたELR材1060など)、開口されたELR材料、および/または他の新しいELR材料のい
ずれも使用できることが理解される。本明細書に記載のように、これらの改良されたELR
材料は、少なくとも1つの改善された動作特性を有し、いくつかの例では、改善された動
作特性は150Kよりも高い温度においてELR状態で動作することを含む。
Very low resistance (EL, such as modified, apertured, and / or other new ELR materials
R) Various types of current limiters using induction coils formed from materials are described herein. While various examples of the present invention have been described with reference to “modified ELR materials” and / or various configurations of modified ELR materials (such as modified ELR films), Any of the improved ELR materials described in, for example, modified ELR materials according to various embodiments of the present invention (
It is understood that any modified ELR material 1060), apertured ELR material, and / or other new ELR materials can be used. As described herein, these improved ELRs
The material has at least one improved operating characteristic, and in some examples, the improved operating characteristic includes operating in an ELR state at temperatures above 150K.

本明細書に開示された限流器は、様々な異なるスケールの用途に対して適切である。例
えば、これらの用途は、コンポーネントまたはチップレベルで故障電流を制限する小規模
な用途の範囲から、システムまたはデバイスレベルで故障電流を制限することができる中
規模用途までの範囲、及び、配電または伝送レベルで故障電流を制限する大規模用途まで
の範囲であり得る。新規な限流器に関する詳細な説明を提供する前に、限流器のいくつか
の用途に関する詳細が提供される。
The current limiter disclosed herein is suitable for a variety of different scale applications. For example, these applications range from small-scale applications that limit fault current at the component or chip level to medium-scale applications that can limit fault current at the system or device level, and power distribution or transmission It can range up to large scale applications that limit fault current at the level. Before providing a detailed description of the new current limiter, details regarding some applications of the current limiter are provided.

小規模な用途について、図37-Qは、ELR材料を使用する限流器を含むチップまたは他の
モノリシック構造を示す模式図である。チップ3700は、限流器3705によって保護すべき回
路3710を含む。保護回路3710は、1つまたはそれ以上の個別の回路又は回路コンポーネン
トからなることができる。図37-Qの実施例では、限流器3705は、保護回路3710と直列に配
置されている。しかしながら、当業者は、限流器が電界または磁場を介して並列に保護回
路に接続するか、または、保護回路と結合することをを含む複数の可能な構成のいずれか
で接続することができることを理解するであろう。
For small scale applications, FIG. 37-Q is a schematic diagram showing a chip or other monolithic structure including a current limiting device using ELR material. Chip 3700 includes circuit 3710 to be protected by current limiter 3705. The protection circuit 3710 can consist of one or more individual circuits or circuit components. In the embodiment of FIG. 37-Q, the current limiter 3705 is arranged in series with the protection circuit 3710. However, those skilled in the art can connect the current limiter in any of a number of possible configurations, including connecting to the protection circuit in parallel via an electric or magnetic field, or coupling to the protection circuit. Will understand.

オンチップ限流器を使用することにより、チップは明らかに障害から改善された保護の
恩恵を受けることができるが、多くの付加的な利点を享受するかもしれない。チップ3700
内でELR材料を使用することにより、チップは回路の高密度を享受することができる。例
えば、ELR材料を用いることにより、チップは熱損失が少なくなり導体ごとにより多くの
電流が移動できるので、より薄い導電体を用いることができるようになる。導体及び相互
接続は、ELR材料から作製することができる。また、信号は、挿入損失が大幅に低減され
るので、増幅することなく送信することができる。さらに、チップは、45nm以下の最小特
徴サイズ技術のような最小スケールの集積回路製造技術を用いて作製することができる。
機能サイズが減少するので、回路設計者は、導体レイアウトや長さに基づく制約がより少
なくなるので物理的な設計を加速することができる。
By using an on-chip current limiter, the chip can obviously benefit from improved protection from failure, but may enjoy many additional benefits. Chip 3700
By using ELR material in the chip, the chip can enjoy the high density of the circuit. For example, by using ELR material, the chip has less heat loss and more current can be transferred from conductor to conductor, thus allowing thinner conductors to be used. Conductors and interconnects can be made from ELR materials. Further, since the insertion loss is greatly reduced, the signal can be transmitted without being amplified. Further, the chip can be fabricated using minimum scale integrated circuit manufacturing techniques such as 45 nm or smaller minimum feature size techniques.
Because the functional size is reduced, circuit designers can accelerate physical design because there are fewer constraints based on conductor layout and length.

中規模用途について、図38-Qは、筐体に収納され民生機器のようなデバイスに接続され
ている限流器を含むシステム3800を示す。例えば、限流器3825は、ボード(PCBなど)上
に存在し、単一ハウジング3820に収納され、それによって接続されているすべての電気機
器を保護するためのボックスまたはアプライアンスを形成することができる。例えば、ハ
ウジング3820は、一端に雌型接続と反対側端部に雄型接続を有する電源コードを含んでい
てもよい。この例では、消費者は、電気機器(テレビ3805など)を限流器ハウジング3820
のメス側3810に差し込み、オス側コンセント3840を電気的出口3830に差し込むことができ
る。電気装置3805は、その後、限流器3825により故障電流から保護されるだろう。
For medium-scale applications, FIG. 38-Q shows a system 3800 that includes a current limiter housed in a housing and connected to a device such as a consumer device. For example, the current limiter 3825 can be on a board (such as a PCB) and housed in a single housing 3820 to form a box or appliance to protect all electrical equipment connected thereby. . For example, the housing 3820 may include a power cord having a female connection at one end and a male connection at the opposite end. In this example, a consumer connects an electrical device (such as a TV 3805) to a current limiter housing 3820.
Can be plugged into the female side 3810 and the male outlet 3840 can be plugged into the electrical outlet 3830. The electrical device 3805 will then be protected from fault current by a current limiter 3825.

テレビジョン3805が示されているが、当業者は、限流器ハウジング3820は、パーソナル
コンピュータ、ステレオ、目覚まし時計、台所用品、電動工具などの様々な民生機器と接
続することができることを理解するであろう。また、限流器のハウジング3820は、高価で
かつ高感度な医療機器や科学機器などの他のデバイスと共に使用することができる。さら
に、当業者は、限流器ハウジング3820と限流器ハウジングへの接続を変えることができ、
標準的な電源コンセントへの接続に限定されるものではないことを理解するであろう。
Although a television 3805 is shown, those skilled in the art will appreciate that the current limiter housing 3820 can be connected to a variety of consumer equipment such as personal computers, stereos, alarm clocks, kitchenware, power tools and the like. I will. The current limiter housing 3820 can also be used with other devices such as expensive and sensitive medical and scientific equipment. Further, those skilled in the art can change the connection to the current limiter housing 3820 and the current limiter housing,
It will be understood that the invention is not limited to connecting to a standard power outlet.

限流器は、電力網上で機器を保護するような大規模用途で重要なサービスを提供する。
電力網の限流器は、電力網上の単一故障によって影響を受ける可能性がある個人や企業(
病院、空港、商業生産工場など)が多数であるためばかりでなく電力網上に存在する機器
が大型で高価な特徴によるために特に重要である。
Current limiters provide important services in large-scale applications such as protecting equipment on the power grid.
Grid fault current limiters are individuals or businesses that may be affected by a single fault on the grid (
This is particularly important not only because of the large number of hospitals, airports, commercial production plants, etc., but also because the equipment present on the power grid is due to its large and expensive features.

図39-Qは、変更されたELR材料を用いることができる限流器を含む電力網の図である。
発電所3910は、電力網を通電する電気を発生させる。発電所は、石炭、地熱、原子力、メ
タン、水力、風力、太陽光または、電力網での使用のために電力を生成できる任意の種類
の発電所であってもよい。電力生成後、発電所3910からの電圧は、例えば230kVのような
長距離にわたって送信するのに適している高い電圧まで昇圧(あるいは"ステップアップ"
)される。電圧のステップアップは、昇圧トランス3920を含む高電圧開閉所3915で行うこ
とができる。昇圧トランスは、コアを包む一連のコイルで昇圧する。
FIG. 39-Q is a diagram of a power network including a current limiter that can use modified ELR materials.
The power plant 3910 generates electricity that energizes the power grid. The power plant may be coal, geothermal, nuclear, methane, hydro, wind, solar, or any type of power plant that can generate power for use in the power grid. After power generation, the voltage from the power plant 3910 is boosted (or "stepped up") to a high voltage suitable for transmission over long distances, eg 230 kV
) The voltage step-up can be performed at a high voltage switching station 3915 including a step-up transformer 3920. The step-up transformer boosts the voltage with a series of coils that wrap the core.

昇圧された電圧は、高電圧送電線3925を介して変電所3930に送信される。変電所3930は
、降圧トランス3935を含み、13.3kVのような顧客へ配電するのに適したレベルまで電圧を
下げる。配電電圧は、その後、配電線3937で家3940、学校3945、または病院3950などの様
々な顧客に運ばれる。配電網3900は、昇圧トランス3920と降圧トランス3930との間に結合
された限流器3955を含む。この構成では、限流器3955は、下流で発生する可能性がある故
障、例えば、高電圧送電線3925(限流器955と変電所3930の間)の故障、変電所3930(変
電所3930内の降圧トランス3935と他のコンポーネント)の故障、配電線3937の故障、顧客
(家3940、学校3945、病院3950の故障などから昇圧トランス3920及び発電プラント3910を
保護することができる。同様に、限流器3955は、昇圧トランス3920と発電所3910の故障を
含む上流で発生する可能性がある障害から高電圧送電線3925(限流器3955と変電所3930の
間)、変電所3930(変電所3930内の降圧トランス3935と他のコンポーネントを含む)、配
電ライン3937、顧客(家3940、学校3945、病院3950)を保護することができる。
The boosted voltage is transmitted to the substation 3930 via the high voltage transmission line 3925. Substation 3930 includes a step-down transformer 3935 and reduces the voltage to a level suitable for distributing power to customers, such as 13.3 kV. The distribution voltage is then carried on distribution line 3937 to various customers such as home 3940, school 3945, or hospital 3950. Distribution network 3900 includes a current limiter 3955 coupled between step-up transformer 3920 and step-down transformer 3930. In this configuration, the current limiter 3955 has a fault that may occur downstream, such as a fault in the high voltage transmission line 3925 (between the current limiter 955 and the substation 3930), a substation 3930 (in the substation 3930). Step-down transformer 3935 and other components) failure, distribution line 3937 failure, customer (house 3940, school 3945, hospital 3950 failure, etc.) step-up transformer 3920 and power plant 3910 can be protected as well. Current transformer 3955 is a high voltage transmission line 3925 (between current limiter 3955 and substation 3930), substation 3930 (substation) due to possible upstream failures including step-up transformer 3920 and power station 3910 failure. Including step-down transformer 3935 and other components in 3930), distribution line 3937, customers (home 3940, school 3945, hospital 3950) can be protected.

図39-Qでは、限流器3955は、昇圧トランス3920と降圧トランス3935の間に配置されてい
るが、当業者は、発電プラント3910と昇圧トランス3920との間、又は、降圧トランス3935
と顧客3940、3945、3950との間を含む電力網3900上の1つまたはそれ以上の異なる位置に
限流器3955(及び複数の追加の限流器)を配置することができることを理解することがで
きる。さらに、当業者は、1つまたはそれ以上の限流器は、発電プラント3910内に、高電
圧開閉所3915内に、または変電所3930内に(図40A-Q、40B-Qに図示され以下で説明する)
配置することができることを理解するであろう。
In FIG. 39-Q, the current limiter 3955 is disposed between the step-up transformer 3920 and the step-down transformer 3935, but those skilled in the art will recognize that the current limiter 3955 is between the power plant 3910 and the step-up transformer 3920 or the step-down transformer 3935.
Understand that current limiter 3955 (and multiple additional current limiters) can be placed at one or more different locations on power grid 3900, including between customer 3940, 3945, and 3950 it can. In addition, those skilled in the art will recognize that one or more current limiters are illustrated in power plant 3910, in high voltage switch station 3915, or in substation 3930 (shown below in FIGS. 40A-Q, 40B-Q). Explained in)
It will be understood that it can be arranged.

図40A-Qおよび40B-Qは、変更ELR材料を使用できる限流器を組み込む変電所3935の2つの
可能な実施例の概略図を示す。図40A-Qに示す第1の実施例4000では、限流器4020は、変
電所3930内に配置され、降圧トランス3935に結合されている。降圧トランス3935は、高電
圧ライン3925と高電圧開閉所3915内に配置されている昇圧トランス3920を介して発電プラ
ント3910に結合される。限流器4020は、さらに、変電所フィーダブレーカ4030、4044を介
して、家3940、学校3945に接続され、さらに変電所フィーダブレーカ4030、4043を介して
病院3950に結合されている。限流器4020は、変電所フィーダブレーカ4041、4042を介して
追加の消費者に結合してもよい。図40A-Qの実施例では、限流器4020は、変電所3930に関
連する複数のコンポーネントを保護する。複数の保護すべきコンポーネントは、家3940、
学校3945、病院3950、および変電所フィーダブレーカ4041、4042に接続された他の消費者
を含み、それらの全ては、限流器4020を通過する前に変電所フィーダブレーカ4030を通っ
てそれぞれの負荷を通す。
FIGS. 40A-Q and 40B-Q show schematics of two possible embodiments of a substation 3935 incorporating a current limiter that can use modified ELR materials. In the first embodiment 4000 shown in FIGS. 40A-Q, the current limiter 4020 is disposed in the substation 3930 and coupled to the step-down transformer 3935. Step-down transformer 3935 is coupled to power plant 3910 via high-voltage line 3925 and step-up transformer 3920 disposed in high-voltage switchgear 3915. The current limiter 4020 is further connected to the house 3940 and the school 3945 via the substation feeder breakers 4030 and 4044, and further coupled to the hospital 3950 via the substation feeder breakers 4030 and 4043. Current limiting device 4020 may be coupled to additional consumers via substation feeder breakers 4041, 4042. In the embodiment of FIGS. 40A-Q, current limiter 4020 protects multiple components associated with substation 3930. Multiple components to be protected are house 3940,
School 3945, hospital 3950, and other consumers connected to substation feeder breakers 4041, 4042, all of which are loaded through substation feeder breaker 4030 before passing through current limiter 4020, respectively. Through.

図40-Qで示される第2の実施例4050は、高圧送電ライン3925と高電圧開閉所3915内にあ
る昇圧トランス3920を介して発電プラント3910に結合されている降圧トランス3935を含む
。限流器4070は、変電所フィーダブレーカ4080、4093を介して病院3950に結合されている
。家3940、学校3945は、変電所フィーダブレーカ4094、4080を介して降圧トランス3935に
結合されているが、限流器4070には結合していない。降圧変圧器3935は、変電所フィーダ
ブレーカ4091、4092を介して追加の消費者に結合することができる。図40B-Qの実施例で
は、限流器4070は、故障電流から病院3950を保護するが、家3940や学校3945を保護しない
であろう。当業者は、限流器は、所望される多くのまたは少しの特定コンポーネントを保
護するために、様々な位置に配置することができることを理解するであろう。特定の顧客
または特定のコンポーネントを保護するためにある位置に限流器を配置するこの能力は、
電力ユーティリティ会社が電気伝送と配電システムの動的なニーズに対応することを可能
にする。
A second embodiment 4050 shown in FIG. 40-Q includes a step-down transformer 3935 that is coupled to a power plant 3910 via a high-voltage power transmission line 3925 and a step-up transformer 3920 in a high-voltage switchgear 3915. Current limiter 4070 is coupled to hospital 3950 via substation feeder breakers 4080, 4093. House 3940 and school 3945 are coupled to step-down transformer 3935 via substation feeder breakers 4094 and 4080, but not to current limiter 4070. The step-down transformer 3935 can be coupled to additional consumers via substation feeder breakers 4091, 4092. In the example of FIGS. 40B-Q, current limiter 4070 will protect hospital 3950 from fault currents, but will not protect home 3940 or school 3945. One skilled in the art will appreciate that the current limiter can be placed in various locations to protect as many or as few specific components as desired. This ability to place a current limiter at a location to protect a specific customer or a specific component
Enables power utility companies to meet the dynamic needs of electrical transmission and distribution systems.

本明細書に開示された限流器は、故障電流を制限するために別の方法を用いるいくつか
の異なる種類の限流器であってもよい。本明細書には、変更されたELR材料を用いること
ができる限流器の2つの主なタイプである抵抗限流器と誘導限流器が記載されている。ま
た、本明細書には、変更されたELR材料から形成することができる過飽和リアクトル型限
流器のような第3の反応器型限流器が記載されている。本明細書に限流器の3つの種類(
抵抗性、誘導性、過飽和リアクトル型)が記載されているが、当業者は、これらの3つの
種類の限流器に加えて、種々の追加の限流器が変更されたELR材料から形成され得ること
を理解するであろう。
The current limiter disclosed herein may be several different types of current limiters that use different methods to limit fault current. This document describes two main types of current limiters that can use modified ELR materials, resistive current limiters and inductive current limiters. Also described herein is a third reactor type current limiter, such as a supersaturated reactor type current limiter, that can be formed from a modified ELR material. Three types of fault current limiters (
Resistive, inductive, supersaturated reactor types) are described, but in addition to these three types of current limiters, those of ordinary skill in the art will recognize that various additional current limiters are formed from modified ELR materials. You will understand that you get.

図41-Qは、故障レベルで電流が流れるのを禁止するレベルまで電流路の抵抗を増大させ
ることによって動作する抵抗限流器の概略図である。特に、抵抗限流器4100は、図41-Qに
示すように、所定の時間にELR材料の超電導またはELR状態に依存する可変抵抗または可変
インピーダンス4110を有する変更されたELR材料で実現されてもよい。代替的に又は付加
的に、変更されたELR材料は、変更されたELR材料の抵抗率を調整するために適切な元素ま
たは化合物をドープし、それにより可変または選択された抵抗を提供することができる。
FIG. 41-Q is a schematic diagram of a resistive current limiter that operates by increasing the resistance of the current path to a level that inhibits current flow at the fault level. In particular, the resistive current limiter 4100 may be realized with a modified ELR material having a variable resistance or variable impedance 4110 depending on the superconductivity or ELR state of the ELR material at a given time, as shown in FIG. 41-Q. Good. Alternatively or additionally, the modified ELR material may be doped with an appropriate element or compound to adjust the resistivity of the modified ELR material, thereby providing a variable or selected resistance. it can.

図に示すように、抵抗限流器4100は、保護すべき回路4115と直列に配置される変更され
たELR材料からなる。故障状態が存在しないとき(通常動作中)、変更されたELR材料を通
って流れる電流は、変更されたELR材料の臨界電流密度以下のままである。その結果、変
更されたELR材料は、ほとんどあるいはまったく抵抗4110が無い状態で、超伝導またはELR
状態のままである。このことは、保護すべき回路4115が保護すべき回路やシステムの効率
を低下させる抵抗またはインピーダンスを追加することなく効率的に動作することを可能
にする。故障条件が存在する場合、変更されたELR材料中に流れる電流は、その臨界電流
密度を超えるレベルまで増加する。結果として、変更されたELR材料はクエンチ(超伝導
またはELR状態を失う)され、非超電導状態に遷移する。この非超伝導状態への移行は、
保護すべき回路4115の抵抗またはインピーダンス4110の急激な上昇を引き起こす。結果と
して、大きな抵抗またはインピーダンスは、保護すべき回路4115中の故障電流の流れを制
限するのに役立つ。限流抵抗4100はまた、故障時のエネルギーを吸収するシャント4120を
含むことができる。
As shown, resistive current limiter 4100 is comprised of a modified ELR material placed in series with circuit 4115 to be protected. When no fault condition exists (during normal operation), the current flowing through the modified ELR material remains below the critical current density of the modified ELR material. As a result, the modified ELR material is superconducting or ELR with little or no resistance 4110.
The state remains. This allows the circuit 4115 to be protected to operate efficiently without adding resistors or impedances that reduce the efficiency of the circuit or system to be protected. When fault conditions exist, the current flowing in the modified ELR material increases to a level that exceeds its critical current density. As a result, the modified ELR material is quenched (loses the superconducting or ELR state) and transitions to the non-superconducting state. This transition to the non-superconducting state is
Causes a rapid rise in the resistance or impedance 4110 of the circuit 4115 to be protected. As a result, the large resistance or impedance helps limit the fault current flow in the circuit 4115 to be protected. The current limiting resistor 4100 can also include a shunt 4120 that absorbs energy in the event of a fault.

図42-Qは、配電網上の配置を含むさまざまな用途で使用することができる抵抗限流器42
00を示す。抵抗限流器4200は、ライン4205および負荷4210とに直列に結合されたハウジン
グまたはシェル4215を含む。ライン4205は、従来材料または変更されたELR材料から形成
することができ、外部接続4245を介して限流器シェル4215に入力することができる。従来
材料または変更されたELR材料で形成された入力導体4220は、外部接続4245と限流器シェ
ル4215内に存在する変更されたELR材料4230の部分との間で結合される。ELR材料4230の反
対側の端部は、従来材料または変更されたELR材料で形成することができる出力導体4225
に結合される。出力導体4225は外部接続4250に結合され、外部接続4250は次に、負荷4210
に接続される。
Figure 42-Q shows a resistive current limiter 42 that can be used in a variety of applications, including placement on the grid.
00 is shown. Resistive current limiter 4200 includes a housing or shell 4215 coupled in series with line 4205 and load 4210. Line 4205 can be formed from conventional or modified ELR material and can be input to current limiter shell 4215 via external connection 4245. An input conductor 4220 formed of conventional or modified ELR material is coupled between the external connection 4245 and the portion of the modified ELR material 4230 that is present in the current limiter shell 4215. The opposite end of ELR material 4230 is an output conductor 4225 that can be formed of conventional or modified ELR material
Combined with Output conductor 4225 is coupled to external connection 4250, which in turn is loaded 4210
Connected to.

シャントインピーダンス4240は、ライン4205と負荷4210との間で直列に接続することが
できる。また、冷却ユニット4235は、動作温度または周囲温度まで変更されたELR材料421
5を冷却するために、限流器シェル4215に結合することができる。変更されたELR材料4215
は、通常のHTS材料より高い温度(本明細書中に記載の室温など)においてELR状態で動作
することが可能であるが、冷却ユニット4235は、周囲の高電圧伝送装置によって生成する
過度の熱や暖かい日の周囲の熱や日光に曝されることによる生成する過度の熱から変更さ
れたELR材料をその動作温度まで冷却する必要があるかもしれない。また、変更されたELR
材料の温度を制御することにより、本明細書でより詳細に説明されるように限流器の性能
や応答を調節することができる。
The shunt impedance 4240 can be connected in series between the line 4205 and the load 4210. The cooling unit 4235 is also equipped with ELR material 421 that has been changed to operating temperature or ambient temperature.
To cool 5, it can be coupled to a current limiter shell 4215. Modified ELR material 4215
Is capable of operating in ELR conditions at higher temperatures than normal HTS materials (such as the room temperature described herein), but the cooling unit 4235 has excessive heat generated by the surrounding high voltage transmission device. It may be necessary to cool the modified ELR material to its operating temperature from excessive heat generated by exposure to ambient heat or sunlight on warm days. Also changed ELR
By controlling the temperature of the material, the performance and response of the current limiter can be adjusted as described in more detail herein.

抵抗限流器4200の動作は、以前に本明細書で説明した抵抗限流器の原則と一致する。特
に、抵抗限流器4200は、ライン4205と負荷4210とともに直列に配置される。故障状態が存
在しない(通常の動作)場合、変更されたELR材料4230を通って流れる電流は、変更され
たELR材料の臨界電流密度以下のままである。その結果、変更されたELR材料はほとんど又
は全く抵抗が又はインピーダンスが無い状態で、超電導またはELR状態のままである。こ
のことは、配電網上のデバイスが配電網の性能を低下させる抵抗又はインピーダンスを追
加することなしに、効率的に動作することをを可能にする。故障条件が存在する場合、変
更されたELR材料4230を通って流れる電流は、変更されたELR材の臨界電流密度を超えるレ
ベルまで増加する。結果として、変更されたELR材料は、超伝導状態またはELR状態を失い
非ELR状態へと遷移する。この非ELR状態への遷移は、配電網の保護すべき部分の抵抗また
はインピーダンスの急激な上昇を引き起こす。結果として、大きな抵抗またはインピーダ
ンスが故障電流の流れを制限する(および吸収用シャント4240に最も故障エネルギーの大
部分が転送される)。
The operation of the resistive current limiter 4200 is consistent with the principles of the resistive current limiter previously described herein. In particular, resistive current limiter 4200 is placed in series with line 4205 and load 4210. If no fault condition exists (normal operation), the current flowing through the modified ELR material 4230 remains below the critical current density of the modified ELR material. As a result, the modified ELR material remains in a superconducting or ELR state with little or no resistance or impedance. This allows devices on the distribution network to operate efficiently without adding resistance or impedance that degrades the performance of the distribution network. If a fault condition exists, the current flowing through the modified ELR material 4230 increases to a level that exceeds the critical current density of the modified ELR material. As a result, the modified ELR material loses the superconducting or ELR state and transitions to a non-ELR state. This transition to the non-ELR state causes a sudden increase in resistance or impedance of the part of the distribution network to be protected. As a result, a large resistance or impedance limits the flow of fault current (and most of the fault energy is transferred to the absorbing shunt 4240).

図43-Qは、保護すべき回路中へインピーダンスを挿入するために変圧器を用いて故障電
流を制限する誘導限流器の概略図である。図43-Qに示すように、誘導限流器は、変圧器と
して実現することができる。図示のように、誘導限流器4300は、一次巻線コイル4310、二
次巻線コイル4315で構成される。保護すべき回路4320は、一次コイル4410と直列で接続さ
れている。二次コイル4315は変更されたELR材料からなる閉ループの一部である(一次コ
イルと接続された回路は、その一部または全てが変更されたELR材料で構成されてもよい
)。単一コイルを参照するが、代替システムは、複数の一次誘導コイル用コイル、複数の
2次誘導タコイル、またはその両方を用いることができる。
FIG. 43-Q is a schematic diagram of an inductive current limiter that uses a transformer to limit the fault current to insert impedance into the circuit to be protected. As shown in FIG. 43-Q, the inductive current limiter can be realized as a transformer. As shown in the figure, the induction current limiter 4300 includes a primary winding coil 4310 and a secondary winding coil 4315. The circuit 4320 to be protected is connected in series with the primary coil 4410. Secondary coil 4315 is part of a closed loop of modified ELR material (a circuit connected to the primary coil may be partially or entirely composed of modified ELR material). Reference to a single coil, but alternative systems include multiple primary induction coils, multiple coils
Secondary induction coils or both can be used.

故障条件が存在しない場合(通常の動作)、一次コイルは、変更されたELR材料の臨界
磁場密度(He)以下のままでいる二次コイルの短い巻数から排出される磁場を生成する。
その結果、二次回路4325内の変更されたELR材料は、超伝導またはELR状態で残り、抵抗は
ほとんど、あるいはまったく無く、第1インダクタに対してほとんどあるいはまったく抵
抗とインピーダンスを示さない。このことは、保護すべき回路4320(一次コイルと直列に
接続)が、保護すべき回路やシステムの性能及び効率を低下させるインピーダンスと抵抗
損失を追加することなく効率的に動作することを可能にする。しかしながら、故障条件が
存在する場合、増加した磁場は、コアに結合する二次コイルを貫通し、磁場は、一次コイ
ルを反映する二次回路にインダクタンスを効果的に導入する。この非ELR状態への遷移は
、二次回路で抵抗4325の急激な上昇を引き起こし、次に、抵抗であるコアの損失とともに
一次コイルに反映される。結果として、1次コイルに反映されたインピーダンスと抵抗は
、保護すべき回路4320(一次と直列に接続されている)における故障電流の流れを制限す
るように作用する。
In the absence of a failure condition (normal operation), the primary coil generates a magnetic field that is ejected from a short number of turns of the secondary coil that remains below the critical field density (He) of the modified ELR material.
As a result, the modified ELR material in the secondary circuit 4325 remains in the superconducting or ELR state, has little or no resistance, and exhibits little or no resistance and impedance to the first inductor. This allows the circuit 4320 to be protected (connected in series with the primary coil) to operate efficiently without adding impedance and resistance losses that reduce the performance and efficiency of the circuit or system to be protected. To do. However, if a fault condition exists, the increased magnetic field penetrates the secondary coil that couples to the core, and the magnetic field effectively introduces inductance into the secondary circuit that reflects the primary coil. This transition to the non-ELR state causes a sudden rise in resistance 4325 in the secondary circuit, which is then reflected in the primary coil along with the loss of the core, which is the resistance. As a result, the impedance and resistance reflected in the primary coil acts to limit the flow of fault current in the circuit 4320 to be protected (connected in series with the primary).

図44-Qは、様々な用途で使用することができる誘導限流器4400を示す。従来材料または
変更されたELR材料で形成された一次巻線又はコイル4405は、保護対象回路4420と直列に
接続されている。二次コイル4410は、一次コイル4405内で、シールドやスクリーンとして
機能する変更されたELR材料の閉じたループまたは短絡ターンから形成されている(代わ
りに、二次コイル4410は、一次コイル4405に結合されたが、必ずしも一次コイル内にある
必要はない)。図44-Qの例では、一次コイルは、HTSまたは変更されたELR材料から形成さ
れたチューブの上に巻かれており、単一ターンの二次巻線として動作する。二次コイルは
、本明細書に記載のような鉄などの強磁性材料を含むいくつかの種類の材料で作製された
コア4415の周りに形成することができる。
FIG. 44-Q shows an inductive current limiter 4400 that can be used in various applications. A primary winding or coil 4405 formed of a conventional material or a modified ELR material is connected in series with the circuit 4420 to be protected. The secondary coil 4410 is formed from a closed loop or shorted turn of modified ELR material that acts as a shield or screen within the primary coil 4405 (instead, the secondary coil 4410 is coupled to the primary coil 4405 But not necessarily in the primary coil). In the example of FIG. 44-Q, the primary coil is wound on a tube formed from HTS or modified ELR material and operates as a single turn secondary winding. The secondary coil can be formed around a core 4415 made of several types of materials including ferromagnetic materials such as iron as described herein.

誘導限流器4400の動作は、本明細書に記載の誘導限流器の原理と一致している。故障条
件が存在しない場合(通常の動作下)、一次コイル4405は、変更されたELR材料4410のシ
リンダの臨界磁場強度He以下である磁場を生成する。その結果、磁場が2次コイルから排
出され、磁場は、はシールドやスクリーンとして機能する。その結果、二次回路4410内の
変更されたELR材料は、超電導状態またはELR状態を維持し、抵抗はほとんど又は全く無く
、誘導性インピーダンスは、1次コイル4405に反映する。このことは、保護すべき回路44
20(一次コイルと直列に接続)が効率を低下させ、性能や抵抗を低下させるインピーダン
スを追加することなしに、効率的に動作することを可能にする。しかしながら、故障条件
が存在する場合、一次側に流れる電流は、変更されたELR材料の臨界磁場強度Heを超える
磁場強度を生成する。その結果、二次回路中の変更されたELR材料4410は非ELR状態に遷移
する。この非ELR状態へ遷移は、次に、二次回路4410の抵抗の急激な上昇を引き起こし、
このことは、次に、一次コイル4405に対して誘導インピーダンスを反映する。結果として
、1次コイル4405に反映される大きなインピーダンスは、保護すべきる回路4420(一次コ
イル4405と直列に接続されている)中に故障電流の流れを制限するように働く。言い換え
れば、故障条件がない場合に、1次コイルによって生成した磁場は2次コイルと結合せず
、シールドやスクリーンとして働く。したがって、一次側は低インピーダンスである。故
障時に、Heを超える磁場がシールドを貫通し、二次回路が抵抗となり、コアの誘導性イン
ピーダンスとその損失が回路に導入される。この種類の限流器の利点は、故障条件下の抵
抗とインダクタンスをラインと負荷特性に合わせて個別に調整することができるというこ
とである。
The operation of the induction current limiter 4400 is consistent with the principle of the induction current limiter described herein. When no fault condition exists (under normal operation), the primary coil 4405 generates a magnetic field that is less than or equal to the critical field strength He of the cylinder of the modified ELR material 4410. As a result, the magnetic field is discharged from the secondary coil, and the magnetic field functions as a shield and a screen. As a result, the modified ELR material in the secondary circuit 4410 maintains a superconducting or ELR state, has little or no resistance, and the inductive impedance reflects in the primary coil 4405. This means that the circuit to be protected 44
20 (connected in series with the primary coil) reduces efficiency and allows it to operate efficiently without adding impedance that reduces performance and resistance. However, if a fault condition exists, the current flowing on the primary side generates a magnetic field strength that exceeds the critical field strength He of the modified ELR material. As a result, the modified ELR material 4410 in the secondary circuit transitions to a non-ELR state. This transition to the non-ELR state then causes a sudden increase in the resistance of the secondary circuit 4410,
This in turn reflects the inductive impedance for the primary coil 4405. As a result, the large impedance reflected in the primary coil 4405 serves to limit the flow of fault currents in the circuit 4420 to be protected (connected in series with the primary coil 4405). In other words, when there is no failure condition, the magnetic field generated by the primary coil does not couple with the secondary coil and acts as a shield or screen. Therefore, the primary side has a low impedance. In the event of a failure, the magnetic field beyond He penetrates the shield, the secondary circuit becomes a resistance, and the inductive impedance of the core and its loss are introduced into the circuit. The advantage of this type of current limiter is that the resistance and inductance under fault conditions can be individually adjusted to the line and load characteristics.

図45DC-Qは、コアの内側耐荷重ACコイルをDC磁束で飽和させることにより故障電流を制
限する可飽和リアクトル型限流器の概略図である。リアクトル限流器4500は、2つのACコ
イル4515と負荷4520とに直列に接続されたAC電圧源4510を含み、ACコイル4515と負荷の少
なくとも1つは、変更されたELR材料から全部がまたは一部が構成されている。リアクト
ル限流器4500は、さらに、変更されたELR材料から形成されたDCコイル4535と直列に接続
されたDC電圧源4530を含む。ACコイルは、コアを介してDCコイルに接続されている。コア
は、本明細書に記載されるように、鋼のような強磁性材料を含むいくつかの可能な材料で
形成することができる。DCコイルは、閉じたループの一部であり、変更されたELR材料か
ら構成されている(DCコイルと付属回路の一部または全ては、また、変更されたELR材料
で構成されてもよい)。単一のコイルを参照すると、代替システムは、DCコイル、ACコイ
ル、またはその両方に複数のコイルを使用することができる。
FIG. 45DC-Q is a schematic diagram of a saturable reactor type current limiter that limits the fault current by saturating the inner load-bearing AC coil of the core with DC magnetic flux. The reactor current limiter 4500 includes an AC voltage source 4510 connected in series with two AC coils 4515 and a load 4520, where at least one of the AC coils 4515 and the load is entirely or one from a modified ELR material. The part is composed. Reactor current limiter 4500 further includes a DC voltage source 4530 connected in series with a DC coil 4535 formed from a modified ELR material. The AC coil is connected to the DC coil via the core. The core can be formed of a number of possible materials, including a ferromagnetic material such as steel, as described herein. The DC coil is part of a closed loop and is composed of modified ELR material (some or all of the DC coil and associated circuitry may also be composed of modified ELR material) . Referring to a single coil, an alternative system can use multiple coils for DC coils, AC coils, or both.

故障条件が存在しない場合(通常動作下)、DCコイル4535は、コアの飽和を引き起こし
、ここで、コアは、DCコイル4535をACコイル4515と誘導結合させる。飽和したコアは、AC
コイル4515を低インピーダンスに、電流が正常に流れことを可能にする。しかしながら、
故障条件が存在する場合、ACコイル4515内で磁束が上昇し、コアが不飽和となるようにさ
せる。コアの不飽和化は、ACコイルインピーダンスを直ちに増加させ、次に、故障電流を
制限する。
When no fault condition exists (under normal operation), DC coil 4535 causes core saturation, where the core inductively couples DC coil 4535 with AC coil 4515. Saturated core is AC
Coil 4515 has a low impedance, allowing current to flow normally. However,
If a fault condition exists, the magnetic flux rises in the AC coil 4515, causing the core to become unsaturated. Core desaturation immediately increases the AC coil impedance and then limits the fault current.

図46-Qは、様々な用途で使用することができる可飽和リアクトル型限流器4600を示す。
可飽和リアクトル型限流器4600は、2つのACコイル4610、4615を含み、そのうちの少なく
とも1つのは交流負荷(図示せず)に接続されている。可飽和リアクトル型限流器4610は
、さらに、DC電圧源と直列に接続されたDCコイル4620(図示せず)を有している。ACコイ
ル4610、4615は、コア4625、4630を介してDCコイル4620に結合されている。コア4625、46
30は、本明細書に記載のように鋼のような強磁性材料を含むいくつかの可能な材料で形成
することができる。DCコイル4620は変更されたELR材料からなる閉ループの一部である(D
Cコイルと付属回路の一部または全てはまた、変更されたELR材料で構成されてもよい)。
単一DCコイルと2つのACコイルを参照すると、代替システムは、DCコイル、ACコイル、又
は両方に対して、1つまたはそれ以上のコイルを使用することができる。
FIG. 46-Q shows a saturable reactor type fault current limiter 4600 that can be used in various applications.
Saturable reactor type current limiter 4600 includes two AC coils 4610 and 4615, at least one of which is connected to an AC load (not shown). Saturable reactor type current limiter 4610 further includes a DC coil 4620 (not shown) connected in series with a DC voltage source. AC coils 4610 and 4615 are coupled to DC coil 4620 via cores 4625 and 4630. Core 4625, 46
30 can be formed of a number of possible materials including ferromagnetic materials such as steel as described herein. DC coil 4620 is part of a closed loop made of modified ELR material (D
Some or all of the C-coil and associated circuitry may also be composed of modified ELR materials).
Referring to a single DC coil and two AC coils, an alternative system can use one or more coils for a DC coil, an AC coil, or both.

故障条件が存在しない場合(通常動作下)、DCコイル4620は、コア4625、4630の飽和を
引き起こし、コア4625、4630は、DCコイル4620とACコイル4610、4615の両方に結合する。
飽和されたコア4625、4630はACコイル4610、4615のインピーダンスを低くし、電流が保護
すべきAC回路で正常に流れることを可能にする。しかしながら、故障条件が存在する場合
、ACコイル4610、4615内で磁束が上昇し、コア4625、4630が不飽和となるようにさせる。
コア4625、4630の不飽和は、ACコイル4610、4630インピーダンスを直ちに増加させ、次に
、保護すべきAC回路中の故障電流を制限する。
When no fault condition exists (under normal operation), the DC coil 4620 causes the cores 4625, 4630 to saturate, and the cores 4625, 4630 couple to both the DC coil 4620 and the AC coils 4610, 4615.
Saturated cores 4625, 4630 lower the impedance of AC coils 4610, 4615, allowing current to flow normally in the AC circuit to be protected. However, if a fault condition exists, the magnetic flux increases in the AC coils 4610 and 4615, causing the cores 4625 and 4630 to become unsaturated.
The unsaturation of the cores 4625, 4630 immediately increases the AC coil 4610, 4630 impedance and then limits the fault current in the AC circuit to be protected.

本明細書に記載の限流器は、後述するように、変更されたELRまたは他の材料から少な
くとも部分的に形成されたインダクタと他のコンポーネントを用いて実現されてもよい。
ELRコンポーネントを有するインダクタ
The current limiters described herein may be implemented using inductors and other components that are at least partially formed from modified ELRs or other materials, as described below.
Inductors with ELR components

変更された非常に低い抵抗(ELR)膜から形成されたコンポーネントを含む空気コアま
たは磁気コアインダクタのようなインダクタが記載されている。いくつかの例では、イン
ダクタは、変更されたELR膜からなるコアとナノワイヤコイルを含む。いくつかの例では
、インダクタは、変更されたELR膜からなるコアと、テープ又はホイルコイルを含む。い
くつかの例では、インダクタは、薄膜の変更されたELR膜を用いて形成される。変更され
たELR膜は、現在の高温超伝導(HTS)に関連付けられる通常の温度よりも高い温度で電流
に対して非常に低い抵抗を示し、これらの高い温度で回転機械の動作特性を向上させる。
Inductors such as air core or magnetic core inductors have been described that include components formed from modified very low resistance (ELR) films. In some examples, the inductor includes a core composed of a modified ELR film and a nanowire coil. In some examples, the inductor includes a core made of a modified ELR film and a tape or foil coil. In some examples, the inductor is formed using a thin film modified ELR film. Modified ELR films exhibit very low resistance to current at temperatures higher than normal temperatures associated with current high temperature superconductivity (HTS) and improve the operating characteristics of rotating machinery at these higher temperatures .

いくつかの例では、変更されたELR膜は、材料の種類、変更されたELR膜の用途、変更さ
れたELR膜を使用するコンポーネントのサイズ、変更されたELR膜を使用するデバイスまた
は機械の動作要件などに基づいて製造される。このように、インダクタの製造と設計にお
いて、変更されたELR膜のベース層として用いられる材料、および/または、変更されたEL
R膜を変更する層として用いられる材料は、様々な考慮事項、所望の動作特性および/また
は製造特性に基づいて選択することができる。
In some examples, the modified ELR film is the type of material, the application of the modified ELR film, the size of the component that uses the modified ELR film, the operation of the device or machine that uses the modified ELR film Manufactured based on requirements. Thus, the material used as the base layer of the modified ELR film and / or the modified EL in the manufacture and design of the inductor
The material used as the layer to modify the R film can be selected based on various considerations, desired operating characteristics, and / or manufacturing characteristics.

種々のデバイス、用途、および/または、システムは、変更されたELRインダクタを使用
することができる。いくつかの例では、同調回路または共振回路およびその応用では変更
されたELRインダクタを使用する。いくつかの例では、変圧器およびその用途では、変更
されたELRインダクタを使用する。いくつかの例では、エネルギー貯蔵装置およびその用
途では、変更されたELRインダクタを使用する。いくつかの例では、電流制限デバイスと
その用途では、ELRインダクタを使用する。
Various devices, applications, and / or systems can use modified ELR inductors. In some examples, a tuned or resonant circuit and its application uses a modified ELR inductor. In some examples, transformers and their applications use modified ELR inductors. In some examples, energy storage devices and their applications use modified ELR inductors. In some examples, current limiting devices and their applications use ELR inductors.

図47-Qは、変更されたELR膜を有する空芯インダクタ4700を示す図である。インダクタ4
700は、コイル4710と空芯4720を含む。コイル4710が電流を運ぶとき(例えば、ページの
右側に向かう方向)、磁場4730がコア4720中に生成する。コイルは、ELR材料のベース層
と、ベース層上に形成された変更する層と、を有する膜のような変更されたELR膜で少な
くともその一部が形成されている。様々な適切に変更されたELR膜は、本明細書で詳細に
説明される。
FIG. 47-Q shows an air core inductor 4700 having a modified ELR film. Inductor 4
700 includes a coil 4710 and an air core 4720. When coil 4710 carries current (eg, in a direction toward the right side of the page), a magnetic field 4730 is generated in core 4720. The coil is at least partially formed of a modified ELR film, such as a film having a base layer of ELR material and a modifying layer formed on the base layer. A variety of appropriately modified ELR membranes are described in detail herein.

電池または他の電源(図示せず)は、変更されたELRコイル4710に電圧を印加し、電流
をコイル4710内に流れさせる。変更されたELR膜で形成されたコイル4710は、例えば、室
温又は周囲温度(〜21℃)のような従来のHTS材料で使用される温度よりも高い温度にお
いて、電流の流れに対してほとんど又は全く抵抗を示さない。コイル中の電流の流れは、
コア4720内に磁場を生成し、磁場は、エネルギーを貯蔵、エネルギーを転送、エネルギー
を制限するために使用することができる。
A battery or other power source (not shown) applies a voltage to the modified ELR coil 4710 and causes current to flow through the coil 4710. Coil 4710 formed with a modified ELR film has little or no resistance to current flow at temperatures higher than those used in conventional HTS materials, such as room temperature or ambient temperature (˜21 ° C.), for example. No resistance at all. The current flow in the coil is
Generate a magnetic field within the core 4720, which can be used to store energy, transfer energy, and limit energy.

インダクタ4700はELR材料で形成されたコイル4710を含むため、インダクタは理想的な
インダクタと同様に作用することができる。ここでは、コイル4710は、コイル4710を通る
電流にかかわらず、従来の導電性コイル(銅コイルなど)を有するインダクタ内で通常見
いだされる巻線抵抗または直列抵抗による損失がほとんどあるいは全くない。つまり、イ
ンダクタ4700は、非常に高い品質(Q)因子(無限大に近い等)示すことができる。品質
(Q)因子は、与えられた周波数での抵抗に対する誘導リアクタンスの比、すなわち、Q =
(誘導性リアクタンス)/抵抗である。
Since the inductor 4700 includes a coil 4710 formed of ELR material, the inductor can behave like an ideal inductor. Here, the coil 4710 has little or no loss due to winding resistance or series resistance normally found in inductors with conventional conductive coils (such as copper coils), regardless of the current through the coil 4710. That is, the inductor 4700 can exhibit a very high quality (Q) factor (close to infinity, etc.). The quality (Q) factor is the ratio of inductive reactance to resistance at a given frequency, ie Q =
(Inductive reactance) / resistance.

いくつかの例では、変更されたELRコイルは、従来の超電導材料の転移温度(〜80〜135
K)と室温(〜294K)の温度の間で電流の流れに対して非常に低い抵抗を示す。これらの
例では、インダクタは、コイル4710によって使用される変更されたELR膜の種類の臨界温
度までコイル4710を冷却するために使用される極低温冷却器又はクライオスタットのよう
な冷却システム(図示せず)を含むことができる。例えば、冷却システムは、液体フロン
の温度と同じ温度まで、氷や氷の融解の温度と同じ温度まで、又は本明細書に記載の他の
温度と同じ温度まで、コイル4710を冷却することができるシステムであってもよい。すな
わち、冷却システムは、変更されたELR膜の種類や構造またはコイル4710で使用される材
料に基づいて選択することができる。
In some examples, the modified ELR coil is a transition temperature (˜80-135) of conventional superconducting materials.
K) and very low resistance to current flow between room temperature (~ 294K). In these examples, the inductor is a cooling system (not shown) such as a cryocooler or cryostat used to cool coil 4710 to the critical temperature of the modified ELR film type used by coil 4710. ) Can be included. For example, the cooling system can cool the coil 4710 to the same temperature as the liquid freon temperature, to the same temperature as the temperature of ice or ice melting, or to the same temperature as other temperatures described herein. It may be a system. That is, the cooling system can be selected based on the type and structure of the modified ELR film or the material used in the coil 4710.

いくつかの例では、空芯4720は自己支持性である。他の例では、空気コア4720は、プラ
スチックまたはセラミック等の非磁性材料(図示せず)から形成されている。コアの材質
や形状は様々な要因に基づいて選択することができる。例えば、空気の透磁率よりも高い
透磁率を有するコア材料を選択すると、一般に、誘導された磁場4730の密度を増加させ、
それにより、インダクタ4700のインダクタンスを増加させる。別の例では、コア材料の選
択は、高周波用途でのコア損失を低減するという欲求によって支配されてもよい。当業者
であれば、コアは、所望の特性および/または動作特性を得るために、異なる材料の数と
異なる形状の数で形成してもよいことを理解するであろう。
In some examples, air core 4720 is self-supporting. In another example, air core 4720 is formed from a non-magnetic material (not shown) such as plastic or ceramic. The material and shape of the core can be selected based on various factors. For example, choosing a core material that has a permeability higher than that of air generally increases the density of the induced magnetic field 4730,
Thereby, the inductance of the inductor 4700 is increased. In another example, the choice of core material may be governed by the desire to reduce core loss in high frequency applications. One skilled in the art will appreciate that the core may be formed with a different number of materials and a different number of shapes to obtain the desired and / or operational characteristics.

当技術分野で知られているように、コイル4710の構成は、インダクタンスなどの特定の
動作特性に影響を与えることができる。例えば、コイルの巻き数、コイルの断面積、コイ
ルの長さなどは、インダクタのインダクタンスに影響を及ぼすことがある。インダクタ47
00は、一つの構成が示されているが、特定の動作特性(インダクタンス値等)を得るため
に、好ましくない影響(表皮の影響、近接の影響、寄生容量など)を低減するために、様
々な方法で構成することができる。
As is known in the art, the configuration of the coil 4710 can affect certain operating characteristics such as inductance. For example, the number of turns of the coil, the cross-sectional area of the coil, the length of the coil, etc. may affect the inductance of the inductor. Inductor 47
00 shows one configuration, but various to reduce unwanted effects (skin effect, proximity effect, parasitic capacitance, etc.) in order to obtain specific operating characteristics (inductance value, etc.) Can be configured in various ways.

いくつかの例では、コイル4710は、互いに平行な多数のターンを含むことができる。い
くつかの例では、コイルは、互いに異なる角度の数ターンを含むことができる。これによ
り、コイル4710は、様々な異なる構成に形成することができる。例えば、互いに様々な角
度で連続的に十字形に巻くハニカムまたはバスケット織りパターン、互いに間隔を空けて
配置された平坦なスパイラルコイルで構成されている蜘蛛の巣パターン、種々のストラン
ドが互いに絶縁されているリッツ線で形成することができる。
In some examples, the coil 4710 can include multiple turns parallel to each other. In some examples, the coil can include several turns at different angles. Thus, the coil 4710 can be formed in a variety of different configurations. For example, a honeycomb or basket weave pattern that is continuously wound in a cross shape at various angles to each other, a spider web pattern composed of flat spiral coils spaced from each other, and various strands are insulated from each other It can be formed with litz wire.

空芯インダクタに加えて、インダクタ4800のような磁気コアのインダクタもまた、以下
で説明されるように変更されたELR膜を使用することができる。図48-Qは、変更されたELR
膜を用いた磁気コアインダクタ4800を示す概略図である。インダクタ4800は、コイル4810
と強磁性体や強磁性材料から形成されたコアのような磁気コア4820を含む。図47-Qのイン
ダクタ4700と同様に、磁場4830は、コイル4810によって電流が運ばれると、コア4820中で
生成する。コイルは、ELR材料のベース層と、ベース層上に形成された変更する層とを有
する膜のような変更されたELR膜から少なくとも一部が形成されている。様々な適切に変
更されたELR膜が本明細書で詳細に説明される。変更されたELR膜で形成されるコイル4810
は、室温又は周囲温度(〜21℃)のような従来のHTS材料で使用される温度よりも高い温
度で、電流の流れに対してほとんど又は全く抵抗を示さない。コイル中の電流の流れは、
コア4820内で磁場4830を生成し、この磁場はエネルギーを貯蔵するために、エネルギーを
移動するために、エネルギーを制限するために使用することができる。
In addition to air-core inductors, magnetic core inductors such as inductor 4800 can also use modified ELR films as described below. Figure 48-Q shows the modified ELR
FIG. 11 is a schematic diagram showing a magnetic core inductor 4800 using a film. Inductor 4800, coil 4810
And including a magnetic core 4820 such as a core formed from a ferromagnetic or ferromagnetic material. Similar to inductor 4700 in FIG. 47-Q, magnetic field 4830 is generated in core 4820 when current is carried by coil 4810. The coil is at least partially formed from a modified ELR film, such as a film having a base layer of ELR material and a modifying layer formed on the base layer. Various suitably modified ELR films are described in detail herein. Coil 4810 formed with modified ELR film
Exhibits little or no resistance to current flow at temperatures higher than those used in conventional HTS materials, such as room temperature or ambient temperature (˜21 ° C.). The current flow in the coil is
A magnetic field 4830 is generated within the core 4820, which can be used to limit energy, to transfer energy, to store energy.

強磁性体又は強磁性材料から形成される磁気コア4820は、インダクタンスを増加させる
ことができる。生成された磁場4830内の磁性材料の透磁率は、空気の透磁率より高く、そ
れゆえ、磁性材料の磁化による磁場4830の形成をより支持するため、インダクタ4800のイ
ンダクタンスを増加させる。例えば、磁気コアは1,000倍またはそれ以上の係数でインダ
クタンスを増加させる。
A magnetic core 4820 formed from a ferromagnetic or ferromagnetic material can increase inductance. The permeability of the magnetic material in the generated magnetic field 4830 is higher than the permeability of air, thus increasing the inductance of the inductor 4800 to better support the formation of the magnetic field 4830 by magnetization of the magnetic material. For example, a magnetic core increases inductance by a factor of 1,000 or more.

インダクタ4800は、磁気コア4820内で様々な異なる材料を使用することができる。いく
つかの例では、磁性コア4820は、鉄のような強磁性材料で形成されている。いくつかの例
では、磁性コア4820は、フェライトなどの強磁性材料で形成されている。いくつかの例で
は、磁気コア4820は、珪素鋼積層物などの積層された磁性材料で形成されている。当業者
は、インダクタ4800のニーズや要件に応じて他の材料を用いることができることを理解す
るであろう。
The inductor 4800 can use a variety of different materials within the magnetic core 4820. In some examples, the magnetic core 4820 is formed of a ferromagnetic material such as iron. In some examples, the magnetic core 4820 is formed of a ferromagnetic material such as ferrite. In some examples, the magnetic core 4820 is formed of a laminated magnetic material such as a silicon steel laminate. One skilled in the art will appreciate that other materials can be used depending on the needs and requirements of the inductor 4800.

また、磁気コア4820(及びインダクタ4800)は、様々な異なる形状に構成することがで
きる。いくつかの例では、磁気コア4820は、ロッドまたはシリンダであってもよい。いく
つかの場合では、磁気コア4820は、トロイドであってもよい。いくつかのケースでは、磁
気コア4820は、可動であり、インダクタ4800が可変インダクタンスを実現することを可能
にするようにしてもよい。当業者は、インダクタ4800のニーズや要件に応じて、他の形状
および構成を用いることができることを理解するであろう。例えば、磁気コア4820は、渦
電流に起因するコア損失、および/または、ヒステリシス、および/または、インダクタン
スの非線形性などの様々な欠点を制限するように構成することができる。
Also, the magnetic core 4820 (and the inductor 4800) can be configured in a variety of different shapes. In some examples, the magnetic core 4820 may be a rod or a cylinder. In some cases, magnetic core 4820 may be a toroid. In some cases, the magnetic core 4820 may be movable, allowing the inductor 4800 to achieve a variable inductance. Those skilled in the art will appreciate that other shapes and configurations can be used depending on the needs and requirements of the inductor 4800. For example, the magnetic core 4820 can be configured to limit various deficiencies such as core loss due to eddy currents and / or hysteresis and / or inductance nonlinearity.

したがって、いくつかの例では、変更されたELR材料および/またはELR膜のようなコン
ポーネントを使用してインダクタ4700のコイル4710またはインダクタ4800のコイル4810を
形成すると、コイル内の電流に対する抵抗を低下させるまたは除去することにより、イン
ダクタのQ値を増加させることができる。
Thus, in some examples, using a modified ELR material and / or a component such as an ELR film to form coil 4710 of inductor 4700 or coil 4810 of inductor 4800 reduces resistance to current in the coil. Alternatively, the Q value of the inductor can be increased by removing the inductor.

ELR膜からなるインダクタの製造および/または形成
本明細書に記載したように、いくつかの例では、インダクタのコイルは、変更されたEL
R材料で形成されているので電流を運ぶために非常に低い抵抗値を示す。図49A-Qは、変更
されたELRナノワイヤを使用するインダクタ4900を示す写真である。インダクタ4900は、
変更されたELR膜など本明細書に記載ELRコンポーネントからなる変更されたELRナノワイ
ヤとして形成されたコイル4902を含む。
Manufacture and / or Formation of ELR Film Inductors As described herein, in some examples, an inductor coil is a modified EL
Since it is made of R material, it has a very low resistance to carry current. 49A-Q are photographs showing an inductor 4900 that uses a modified ELR nanowire. Inductor 4900
It includes a coil 4902 formed as a modified ELR nanowire consisting of ELR components described herein, such as a modified ELR film.

ELRワイヤを形成する際、複数のELRテープ又は箔を一緒に挟持して大容量のワイヤを形
成してもよい。例えば、コイルは、支持構造体と、支持構造によって支持された1つまた
はそれ以上のELRテープ又は箔を含むことができる。
When forming an ELR wire, a large capacity wire may be formed by sandwiching a plurality of ELR tapes or foils together. For example, the coil can include a support structure and one or more ELR tapes or foils supported by the support structure.

ELRワイヤに加えて、インダクタはELRナノワイヤから形成することができる。従来の用
語では、ナノワイヤは、ナノメートルのオーダーまたはそれ以下の幅または直径と、規定
されていない長さを有するナノ構造体である。いくつかのケースでは、ELR材料は、50ナ
ノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつ
かのケースでは、ELR材料は、40ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤ
に形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、30ナノメートルの幅およ
び/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR
材料は、20ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することがで
きる。いくつかのケースでは、ELR材料は、10ナノメートルの幅および/または深さを有す
るナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、5ナノメート
ルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケー
スでは、ELR材料は、5ナノメートル未満の幅および/または深さを有するナノワイヤに形
成することができる。
In addition to ELR wires, inductors can be formed from ELR nanowires. In conventional terms, a nanowire is a nanostructure having a width or diameter on the order of nanometers or less and an undefined length. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 50 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 40 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 30 nanometers. In some cases, ELR
The material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 20 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 10 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 5 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth less than 5 nanometers.

ナノワイヤに加えて、変更されたELRテープ又は箔は、本明細書に記載のインダクタお
よびデバイスによって利用することができる。図49B-Qは、変更されたELRテープ又は箔を
用いたインダクタ4910を示す図である。インダクタ4910は、鉄芯などのコア4912と、変更
されたELRテープで形成されたコイル4914を含む。
In addition to nanowires, modified ELR tapes or foils can be utilized with the inductors and devices described herein. FIGS. 49B-Q show an inductor 4910 using a modified ELR tape or foil. Inductor 4910 includes a core 4912 such as an iron core and a coil 4914 formed of a modified ELR tape.

ELR材料のテープおよび/または箔を生成し、製造するための様々な技術が存在する。い
くつかの例では、この技術は、バッファの金属酸化物で被覆された可撓性金属テープ上に
YBCOまたは他のELR材料を堆積させ、被覆された導体を形成する工程を含む。処理中に、
テクスチャは、圧延アシスト、二軸テクスチャ基板(RABiTS)プロセスなどを用いて金属
テープ中に導入することができる。あるいは、その代わりに、テクスチャされたセラミッ
ク緩衝層が、テクスチャされていない合金基板上にイオンビームアシスト蒸着(IBAD)プ
ロセスを使用して堆積してもよい。酸化物層の追加は、テープからELR材料中への金属の
拡散を防止する。ELRテープを製造するために、化学蒸着CVD法、物理蒸着(PVD)法、分
子線エピタキシー(MBE)、アトミックレイヤーバイレイヤー分子線エピタキシー(ALL-M
BE)、および他の溶液堆積技術などの他の技法を利用してもよい。
There are various techniques for producing and manufacturing tapes and / or foils of ELR material. In some instances, this technique can be applied to flexible metal tapes coated with buffer metal oxides.
Depositing YBCO or other ELR material to form a coated conductor. During processing,
The texture can be introduced into the metal tape using a rolling assist, a biaxial texture substrate (RABiTS) process or the like. Alternatively, a textured ceramic buffer layer may be deposited on an untextured alloy substrate using an ion beam assisted deposition (IBAD) process. The addition of the oxide layer prevents metal diffusion from the tape into the ELR material. To produce ELR tape, chemical vapor deposition CVD, physical vapor deposition (PVD), molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer bilayer molecular beam epitaxy (ALL-M)
BE), and other techniques such as other solution deposition techniques may be utilized.

また、薄膜インダクタは、本明細書に記載のELRコンポーネントを利用することができ
る。図49C-Qは、変更されたELR薄膜コンポーネントを用いたインダクタ4920を示す概略図
である。インダクタ4920は、プリント回路基板4924上に形成された変更されたELRコイル4
922と、オプションの磁気コア4926とを含む。コイル4922は、基板4924中にエッチングさ
れた変更されたELR膜であってもよい。コイル4922は、インダクタを使用するデバイス又
はシステムのニーズに応じて種々の構成および/または様々なパターンで形成することが
できる。さらに、オプションの磁気コア4926は、図示のように、基板4924中にエッチング
されてもよいし、コイル4922の上方、及び/又は、下方に配置された板コア(図示せず)
であってもよい。
The thin film inductor can also utilize the ELR components described herein. 49C-Q are schematic diagrams illustrating an inductor 4920 using a modified ELR thin film component. Inductor 4920 is a modified ELR coil 4 formed on printed circuit board 4924
922 and an optional magnetic core 4926. Coil 4922 may be a modified ELR film etched into substrate 4924. The coil 4922 can be formed in various configurations and / or various patterns depending on the needs of the device or system using the inductor. Further, the optional magnetic core 4926 may be etched into the substrate 4924 as shown, or a plate core (not shown) disposed above and / or below the coil 4922.
It may be.

したがって、変更されたELR膜は、テープ、箔、ロッド、ストリップ、ナノワイヤ、薄
膜、および磁気を生成するために、ある点から別の点に電流を運ぶまたは移動することが
できる他の形状、幾何学的形状または構造に形成されてもよい。
Thus, modified ELR films are tapes, foils, rods, strips, nanowires, thin films, and other shapes, geometries that can carry or move current from one point to another to generate magnetism It may be formed into a geometric shape or structure.

いくつかの例では、変更されたELR膜中で使用される材料の種類は、膜を利用する用途
の種類によって決定することができる。たとえば、ある用途では、BSCCO ELR層を有する
変更されたELR材料を利用することができるが、他の用途では、YBCO層を利用することが
できる。すなわち、本明細書に記載の変更されたELR材料は、変更されたELR膜を利用する
機械やコンポーネントの種類に基づいて、特定の構造中に(テープまたはナノワイヤなど
)形成されてもよいし、特定の材料(YBCO、BSCCO)から形成されてもよい。
In some examples, the type of material used in the modified ELR film can be determined by the type of application utilizing the film. For example, in some applications, a modified ELR material having a BSCCO ELR layer can be utilized, while in other applications, a YBCO layer can be utilized. That is, the modified ELR materials described herein may be formed in a specific structure (such as a tape or nanowire) based on the type of machine or component that utilizes the modified ELR film, It may be formed from a specific material (YBCO, BSCCO).

種々のプロセスが、インダクタ4900、4910、および/または、4920などのインダクタの
製造に用いることができる。いくつかの例では、コアは、形成され、維持され、受信され
、及び/又は、配置される。コアは、様々な形状や構成をとることができる。構成の例は
、円筒ロッド、単一"I"形状、"C"又は"U"形状、"E"の形状、一対の"E"形状、ポット形状
、トロイド形状、環状又はビード形状、平面形状などを含む。コアは、様々な非磁性およ
び磁性材料で形成することができる。例示の材料は、鉄または軟鉄、珪素鋼、さまざまな
積層材料、シリコン合金、カルボニル鉄、鉄粉、フェライト、セラミックス、ガラス、ア
モルファス金属、セラミックス、プラスチック、空気などを含む。
Various processes can be used in the manufacture of inductors, such as inductors 4900, 4910, and / or 4920. In some examples, the core is formed, maintained, received, and / or arranged. The core can take various shapes and configurations. Examples of configurations are cylindrical rod, single “I” shape, “C” or “U” shape, “E” shape, pair of “E” shape, pot shape, toroid shape, annular or bead shape, planar shape Etc. The core can be formed of a variety of nonmagnetic and magnetic materials. Exemplary materials include iron or soft iron, silicon steel, various laminate materials, silicon alloys, carbonyl iron, iron powder, ferrites, ceramics, glass, amorphous metals, ceramics, plastics, air, and the like.

また、変更されたELRナノワイヤ、テープ、または薄膜から形成されたコイルなどのコ
イルは、所望の形状またはパターンに構成され、次に、形成されている、または、維持さ
れているコアに結合される。いくつかの例では、コアが存在せず、変更されたELRナノワ
イヤは、所望の形状またはパターンに構成される。いくつかの例では、変更されたELRナ
ノワイヤコイルは、プリント回路基板に直接エッチングされ、平面磁気コアは、エッチン
グされたコイルに対して位置決めされる。当業者は、本明細書に記載のインダクタを製造
する、および/または、形成する場合に、他の製造プロセスが利用されることを理解する
であろう。
Also, a coil, such as a coil formed from a modified ELR nanowire, tape, or thin film, is configured into a desired shape or pattern and then bonded to the core that is formed or maintained . In some examples, the core is not present and the modified ELR nanowire is configured into the desired shape or pattern. In some examples, the modified ELR nanowire coil is etched directly into the printed circuit board and the planar magnetic core is positioned relative to the etched coil. Those skilled in the art will appreciate that other manufacturing processes may be utilized when manufacturing and / or forming the inductors described herein.

単一限流器は、各用途に対して一般的に上記説明したが、二つまたはそれ以上の限流器
は、所与のチップ、ハウジング、グリッド変電所、または他の環境内に提供されてもよい
。実際には、与えられた環境は、1つまたはそれ以上のチップ、または、1つまたはそれ以
上の開示された限流器を含む実装を使用することができ、次に、1つまたはそれ以上のハ
ウジングに組み込まれてもよく、さらに、配電網内などの大規模環境に組み込むことがで
きる。もちろん、本明細書に記載の限流器は、ELR材料と従来の材料の両方と一緒に製造
することができる。
Although single current limiters are generally described above for each application, two or more current limiters are provided within a given chip, housing, grid substation, or other environment. May be. In practice, a given environment can use one or more chips, or an implementation that includes one or more disclosed current limiters, and then one or more And can be incorporated into a large-scale environment such as in a distribution network. Of course, the current limiter described herein can be manufactured with both ELR and conventional materials.

ELRコンポーネントを含む追加の限流器用途
上述した限流器は、チップ上で使用するためから配電網で使用するまで多くの用途での
使用に適している。このような限流器内で変更されたELR材料を用いることにより、限流
器は、同様の条件下で最良の従来の導体よりも桁違いに低い抵抗を示す。
Additional current limiter applications including ELR components The current limiters described above are suitable for use in many applications, from on-chip to use in distribution networks. By using the ELR material modified in such a current limiter, the current limiter exhibits orders of magnitude lower resistance than the best conventional conductors under similar conditions.

また、このような限流器は、上述したようなチップ上のようなより小さくよりコンパク
トな形態、で製造することができる。このようなチップは、論理回路、アナログ回路のよ
うな他のコンポーネントを含んでもよい。オンチップ限流器を使用することによって、チ
ップは、明らかに改善された保護機能と性能の恩恵を受けることができる。チップ内でEL
R材料を使用することにより、チップは、回路のより大きな密度を享受することができる
。例えば、ELR材料を使用することにより、チップはより少ない熱生成を享受し、より多
くの電流が同じライン幅で移動することができるので、より薄い導体を使用することがで
きる。導体、および相互接続は、ELR材料から作製することができる。また、信号は、挿
入損失が大幅に低減されるので、増幅することなく送信することができる。
Also, such a current limiter can be manufactured in a smaller and more compact form, such as on a chip as described above. Such a chip may include other components such as logic and analog circuits. By using an on-chip current limiter, the chip can benefit from clearly improved protection and performance. EL in chip
By using R material, the chip can enjoy a greater density of circuits. For example, by using ELR material, the chip enjoys less heat generation, and thinner conductors can be used because more current can travel with the same line width. Conductors and interconnects can be made from ELR materials. Further, since the insertion loss is greatly reduced, the signal can be transmitted without being amplified.

上述のように、変更されたELR材料は、温度に依存する性能を有する。その結果として
、変更されたELR材料を使用する本明細書に記載の限流器もまた温度に依存する。温度変
化は、ストリップ導体への磁場浸透に影響を及ぼし、超電導侵入深さに影響を与える。こ
のような材料の変化は、本明細書に記載のように、温度に対する変更されたELR材料の応
答挙動に基づいてモデル化することができるし、または、経験的に導出することもできる
。なお、変更されたELR材料を用いることにより、ラインの抵抗は無視できるが、本明細
書で示された温度グラフに示すように、抵抗は温度に基づいて調整することができる。し
たがって、限流器の設計は、温度に対する補償をするように調整することができ、又は限
流器動作は、温度を変えることによって調整することができる。
As mentioned above, the modified ELR material has a temperature dependent performance. Consequently, the current limiters described herein that use modified ELR materials are also temperature dependent. Temperature changes affect the magnetic field penetration into the strip conductor and affect the superconducting penetration depth. Such material changes can be modeled based on the response behavior of the modified ELR material to temperature, as described herein, or can be derived empirically. Note that the resistance of the line is negligible by using a modified ELR material, but the resistance can be adjusted based on temperature, as shown in the temperature graph shown herein. Thus, the current limiter design can be adjusted to compensate for temperature, or the current limiter operation can be adjusted by changing the temperature.

図50-Qを参照すると、温度制御回路5015及び論理回路5020に結合した回路5010を含むシ
ステム5000が示されている(図50-Qでは全てのブロックが相互接続されたものとして示さ
れているが、より少ない接続は可能である)。回路5010は、ELR材料から少なくとも一部
が形成されている本明細書に記載の1つまたはそれ以上の限流器を使用する。論理装置は
、温度制御回路を制御し、温度制御回路は、次に、回路5010を冷却する極低温の液体又は
気体冷却器のような冷却器/冷凍機を制御する。これにより、システム5000の感度や応答
を高めるために、論理回路5020は温度制御回路5015に回路5010の温度を低下させる信号を
送る。その結果、ELR材料を使用する回路5010は、ELR材料が導電性を高めるようにさせ、
それによって、回路の感度や応答を増加させる。
Referring to FIG. 50-Q, a system 5000 is shown that includes a circuit 5010 coupled to a temperature control circuit 5015 and a logic circuit 5020 (FIG. 50-Q shows all blocks as interconnected. But fewer connections are possible). The circuit 5010 uses one or more current limiters described herein that are at least partially formed from ELR material. The logic device controls the temperature control circuit, which in turn controls a cooler / refrigerator such as a cryogenic liquid or gas cooler that cools the circuit 5010. Thus, in order to increase the sensitivity and response of the system 5000, the logic circuit 5020 sends a signal to the temperature control circuit 5015 to lower the temperature of the circuit 5010. As a result, the circuit 5010 using ELR material allows the ELR material to increase conductivity,
This increases the sensitivity and response of the circuit.

個々の限流器が示されているが、限流器は、限流器のバンクまたはアレイ、または他の
より複雑な限流器システムを形成するために一緒に結合することができる。本明細書で説
明された限流器の他のカテゴリと同様に、多くの限流器アレイの構成が可能であり、変更
されたELR材料から少なくとも一部が形成される限流器またはマルチ限流器システムを実
現することは、設計者の設計事項である。本明細書に記載される変更されたELR材料は、
本明細書に記載の限流器と原理の2つまたはそれ以上の組み合わせを含むマルチ限流器シ
ステムを、たとえそれらの組み合わせが明示的に記述されていない場合であっても使用す
ることができる。実際、このようなマルチ限流器システムは、2つまたはそれ以上の異な
る又は異種の限流器(抵抗と誘導など)、単に同じまたは同質ではない限流器(両方とも
誘導など)を使用してもよい。このような限流器システムは、すべてが変更されたELR材
料で形成されたかなり均質な限流器、又は、異なる種類の限流器の不均質な混合物であり
、そのうちのいくつかが非ELR材料で形成された限流器、または、異なる限流器と異なる
材料の組合せを含むことができる。したがって、複雑な限流器システムは、変更されたEL
R材料から主に形成された2つまたはそれ以上の均質な限流器から形成された二つまたはそ
れ以上の限流器、および/または、変更されたELR材料で主に形成された2つまたはそれ以
上の不均質な限流器、および/または、従来の導電体および変更されたELR材料の両方から
形成されている2つまたはそれ以上の均質/不均質限流器を使用することができる。
Although individual current limiters are shown, the current limiters can be coupled together to form a bank or array of current limiters, or other more complex current limiter systems. As with the other categories of current limiters described herein, many current limiter array configurations are possible, and current limiters or multi-limiters that are at least partially formed from modified ELR materials. Realizing the fluency system is a design matter of the designer. The modified ELR material described herein is:
A multi-current limiter system including two or more combinations of the current limiters and principles described herein can be used even if the combination is not explicitly described . In fact, such a multi-current limiter system uses two or more different or dissimilar current limiters (such as resistance and induction), or simply the same or not the same (both as induction). May be. Such current limiter systems are fairly homogeneous current limiters, all made of modified ELR materials, or heterogeneous mixtures of different types of current limiters, some of which are non-ELR It can include a current limiter formed of material, or a combination of different current limiters and different materials. Therefore, the complex current limiter system is a modified EL
Two or more current limiters formed from two or more homogeneous current limiters formed primarily from R material and / or two formed mainly from modified ELR materials Or more heterogeneous current limiters and / or two or more homogeneous / heterogeneous current limiters formed from both conventional conductors and modified ELR materials it can.

変更されたELR材料から一部がまたは全部が形成されたコンポーネントを用いる限流器
の具体例は本明細書に記載されているが、当業者は、実質的に任意の限流器の構成は、電
流を伝導する、信号を受信する、または、電磁信号を送信するかまたは変更するために、
上記記載のコンポーネントのような変更されたELR材料から少なくとも一部が形成された
コンポーネントを使用してもよいことを理解するであろう。(ELR材料は回路内で導電エ
レメントと共に使用することができるが、"導電性"の定義に依存しながら、変更されたEL
R材料は、その長さまたは領域に沿ってエネルギーや信号の伝播を促進するものであるこ
とを述べることがより適切であるかもしれない)。その結果、変更されたELR材料から形
成されるコンポーネントを使用するすべての可能な限流器及び限流システムを網羅的な詳
細において列挙することは不可能である。
Although specific examples of current limiters using components partially or wholly formed from modified ELR materials are described herein, those skilled in the art will be able to use virtually any current limiter configuration. To conduct current, receive signals, or send or modify electromagnetic signals
It will be understood that components formed at least in part from modified ELR materials, such as the components described above, may be used. (ELR materials can be used with conductive elements in the circuit, but modified EL while relying on the definition of "conductive"
It may be more appropriate to state that the R material promotes the propagation of energy and signals along its length or region). As a result, it is impossible to enumerate in full detail all possible current limiters and current limiting systems that use components formed from modified ELR materials.

本明細書にいくつかの限流器に対していくつかの適切な形状が示されかつ記載ているが
、他の多くの形状は可能である。これらの他の形状は、材料の厚さの違い、異なる層の使
用、他の3次元構造(コイルやコアの種類など)の違いに加えて、長さおよび/または幅に
対する異なるパターン、異なる構成または異なるレイアウトを含む。本発明者らは、当技
術分野で知られている実質的にすべての限流器と関連するシステムが変更されたELR材料
を使用することができ、本出願の変更されたELR材料、電池、及び原理の様々な例が提供
された当業者が、過度の実験を行うことなく、変更されたELR材料から全部またはその一
部が形成された1つまたはそれ以上のコンポーネントを有する他の限流器を実現すること
ができるであろうということを信じる。
Although several suitable shapes are shown and described herein for some current limiters, many other shapes are possible. These other shapes include different patterns for length and / or width, different configurations in addition to differences in material thickness, use of different layers, differences in other 3D structures (coil and core types, etc.) Or include a different layout. We can use modified ELR materials, systems, associated with virtually all current limiters known in the art, modified ELR materials, batteries, And other current limiting having one or more components formed entirely or in part from modified ELR materials without undue experimentation, and various examples of principles provided I believe that the vessel could be realized.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含む限流器(FCL)は次のように記述する
ことができる。
In some embodiments, a current limiter (FCL) that includes a modified ELR material can be described as follows.

誘導限流器であって、保護すべき回路と直列に接続された1次側誘導コイルと、閉ルー
プで直列に配置された2次側誘導コイルと、を有し、前記1次側誘導コイルと前記2次側誘
導コイルは、誘導的に一緒に結合され、前記1次側誘導タコイルと前記2次側誘導コイル
との間でインダクタンスが相互に誘導されることができるように誘導的に結合され、前記
2次側誘導タコイルは、コアと、前記コアを少なくとも部分的に取り囲むコイル形状に構
成される変更された非常に低い抵抗(ELR)ナノワイヤとを含み、前記変更されたELRナノ
ワイヤは、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材料
からなる第2層と、を有する変更されたELR膜から形成されることを特徴とする誘導限流
器。
An induction current limiter, comprising: a primary induction coil connected in series with a circuit to be protected; and a secondary induction coil arranged in series in a closed loop; and the primary induction coil; The secondary induction coils are inductively coupled together and inductively coupled such that inductance can be induced between the primary induction coil and the secondary induction coil. The above
The secondary induction taco includes a core and a modified very low resistance (ELR) nanowire configured in a coil shape at least partially surrounding the core, wherein the modified ELR nanowire is made of an ELR material. An inductive current limiting device comprising: a modified ELR film having a first layer comprising: a second layer comprising a modifying material coupled to the ELR material of the first layer.

装置であって、第1コアの周りに少なくとも部分的に包装された第1の三次元コイルと
、第2コアの周りに少なくとも部分的に包装された第2の三次元コイルとを有し、前記第
1の三次元コイルと前記第2の三次元コイルは、それぞれ、非常に低い抵抗(ELR)材料
を有する第1部分と、前記第1部分に結合した第2部分を含み、前記ELR材料の抵抗を低
下させ、前記第1の三次元コイルと前記第2の三次元コイルは、前記第1の三次元コイル
と前記第2の三次元コイルを介して誘導されることを特徴とする装置。
An apparatus, comprising: a first three-dimensional coil at least partially wrapped around a first core; and a second three-dimensional coil at least partially wrapped around a second core; The first three-dimensional coil and the second three-dimensional coil each include a first portion having a very low resistance (ELR) material and a second portion coupled to the first portion, the ELR material The first three-dimensional coil and the second three-dimensional coil are guided through the first three-dimensional coil and the second three-dimensional coil. .

電力配電網に使用するための誘導限流器であって、電力発生源の下流にある保護すべき
回路と直列に接続された1次誘導コイルと、閉ループ中で直列に配置された2次側誘導コ
イルと、を有し、前記1次誘導コイルと前記2次誘導コイルは、前記1次誘導コイルと前記
2次誘導コイルの間でインダクタンスが相互に誘導されるように誘導的に一緒に結合され
、前記1次誘導コイルと前記2次誘導コイルは、標準家庭の消費者に供給される電力に関
連付けられる電流または電圧よりも高い電流または電圧を受け入れるような大きさに構成
され、前記2次誘導コイルは、コアと、前記コアを少なくとも部分的に取り囲むコイル状
に構成される変更された非常に低い抵抗(ELR)ナノワイヤを含み、前記変更されたELRナ
ノワイヤは、ELR材料の第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合する変更する材料から
なる第2層と、を有する変更されたELR膜から形成されることを特徴とする誘導限流器。
An inductive current limiting device for use in a power distribution network, a primary induction coil connected in series with a circuit to be protected downstream of a power generation source, and a secondary side arranged in series in a closed loop An induction coil, wherein the primary induction coil and the secondary induction coil are inductively coupled together so that inductance is mutually induced between the primary induction coil and the secondary induction coil The primary induction coil and the secondary induction coil are sized to receive a current or voltage that is higher than a current or voltage associated with power supplied to a standard household consumer; The induction coil includes a core and a modified very low resistance (ELR) nanowire configured in a coil shape that at least partially surrounds the core, the modified ELR nanowire comprising: a first layer of ELR material; The above An inductive current limiting device formed from a modified ELR film having a second layer of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer.

抵抗限流器であって、保護すべき回路に結合された抵抗エレメントを含み、前記抵抗エ
レメントは、回路と電力源との間に直列に結合され、前記抵抗エレメントは、変更された
ELRナノワイヤまたはテープから形成される少なくとも一部分を含み、前記変更されたELR
ナノワイヤまたはテープは、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材に結合し
た変更する材料からなる第2層と、を含む変更されたELR膜で形成されていることを特徴と
する抵抗限流器。
A resistive current limiter comprising a resistive element coupled to a circuit to be protected, the resistive element coupled in series between the circuit and a power source, the resistive element being modified
The modified ELR comprising at least a portion formed from ELR nanowires or tape
The nanowire or the tape is formed of a modified ELR film including a first layer made of an ELR material and a second layer made of a material to be modified bonded to the ELR material of the first layer. Resistive current limiter.

リアクトル限流器であって、交流電力の供給を受ける保護すべき回路と直列に接続され
た1次誘導コイルと、閉ループ中で直列に配置された2次誘導コイルと、を有し、前記1次
誘導コイルと前記2次誘導コイルは、前記1次誘導コイルと前記2次誘導コイルの間でイ
ンダクタンスが相互に誘導されるように一緒に結合されており、前記2次誘導コイルは、
コアと、前記コアを少なくとも部分的に取り囲むコイル形状に構成される変更された非常
に低い抵抗(ELR)ナノワイヤを含み、前記2次誘導コイルは、直流電圧源に結合され、
前記変更されたELRナノワイヤは、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料
に結合した変更する材料からなる第2層と、を含む変更されたELR膜から形成されること
を特徴とするリアクトル限流器。
A reactor current limiter, comprising a primary induction coil connected in series with a circuit to be protected that is supplied with AC power, and a secondary induction coil arranged in series in a closed loop, The secondary induction coil and the secondary induction coil are coupled together so that inductance is mutually induced between the primary induction coil and the secondary induction coil,
Including a core and a modified very low resistance (ELR) nanowire configured in a coil shape at least partially surrounding the core, wherein the secondary induction coil is coupled to a DC voltage source;
The modified ELR nanowire is formed from a modified ELR film including a first layer made of ELR material and a second layer made of a modifying material bonded to the ELR material of the first layer. Reactor fault current limiter characterized by

アプライアンスまたはデバイスを保護するための装置であって、前記装置は、第1の三
次元コイル形状に形成された第1の変更されたELRナノワイヤまたはテープを有し、前記
第1の変更されたELRナノワイヤまたはテープは、ELR材料の第1層と、前記ELR材料に結
合した変更する材料の第2層と、を含む変更されたELR膜から形成され、前記装置は、第2
の三次元コイル形状に形成された第2の変更されたELRナノワイヤまたはテープを有し、
前記第2の変更されたELRナノワイヤまたはテープは、ELR材料の第1層と、前記ELR材料
に結合した変更する材料の第2層と、を含む変更されたELR膜から形成され、前記第2の三
次元コイルは、DC電圧を受け取り、前記第1の三次元コイルと前記第2の三次元コイルは
、前記第1の三次元コイルと前記第2の三次元コイルの間でインダクタンスが相互に誘導
されるように配置されており、前記装置は、前記第1の三次元コイルをアプライアンスま
たは保護すべきデバイスと取り外し可能に結合するための出力電気ポートと、外部の電気
AC電力を受けるための電力入力ポートと、前記第1の三次元コイル、前記第2の三次元コ
イル、前記出力電気ポート及び前記電力入力ポートを取り囲むハウジングと、をさらに有
することを特徴とする装置。
An apparatus for protecting an appliance or device, the apparatus comprising a first modified ELR nanowire or tape formed in a first three-dimensional coil shape, wherein the first modified ELR The nanowire or tape is formed from a modified ELR film that includes a first layer of ELR material and a second layer of modifying material bonded to the ELR material, the device comprising:
A second modified ELR nanowire or tape formed into a three-dimensional coil shape of
The second modified ELR nanowire or tape is formed from a modified ELR film that includes a first layer of ELR material and a second layer of modifying material bonded to the ELR material; The three-dimensional coil receives a DC voltage, and the first three-dimensional coil and the second three-dimensional coil have mutual inductance between the first three-dimensional coil and the second three-dimensional coil. Arranged to be guided, the apparatus comprising: an output electrical port for releasably coupling the first three-dimensional coil with an appliance or device to be protected;
The apparatus further comprising: a power input port for receiving AC power; and a housing surrounding the first three-dimensional coil, the second three-dimensional coil, the output electrical port, and the power input port. .

第17章 ELR材料で形成された変圧器
本章の説明は、図1-36と図37-R〜図50-Rを参照する。従って、本章に含まれるすべての
参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 17 Transformers Formed from ELR Materials Refer to Figures 1-36 and Figures 37-R through 50-R for an explanation of this chapter. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

理想的な変圧器は、エネルギー損失が無く、100%の効率であろうが、従来の変圧器は
、多くの場合、導体の抵抗の結果として、巻線、コアなどでエネルギーを消費する。ほと
んどのエネルギー損失は巻線の電気抵抗に起因するので、超伝導巻線を使用する既存の変
圧器は、99%以上の効率を達成している。しかしながら、超伝導巻線を有する変圧器は、
高効率を達成するために、高価で信頼性の低い極低温冷却を必要とするという欠点を有す
る。
An ideal transformer would be 100% efficient with no energy loss, but conventional transformers often consume energy in windings, cores, etc., as a result of conductor resistance. Since most energy losses are due to the electrical resistance of the windings, existing transformers using superconducting windings achieve efficiencies of over 99%. However, transformers with superconducting windings are
In order to achieve high efficiency, it has the disadvantage of requiring expensive and unreliable cryogenic cooling.

変更された、開口された、および/または、他の新しい非常に低い抵抗(ELR)膜と材料
から形成された巻線または誘導タコイルを使用する様々な種類の変圧器が本明細書で詳細
に記載される。この変圧器は、既存の変圧器のほとんどの問題を克服し、それによって、
理想的な変圧器に近づく。本明細書に記載の変圧器は、効率的に巻線抵抗をゼロまで低減
する。変圧器の他の損失は、渦電流、ヒステリシス損失、磁歪損失、及び漂遊磁界損失か
ら生じる。これらの損失のいくつかは、ELR材料を使用することによって直接的に補償さ
れないが、巻線中交流損失は、ELR材料を使用することによって低減することができる。
Various types of transformers using windings or induction coils formed from modified, apertured and / or other new very low resistance (ELR) films and materials are detailed herein. be written. This transformer overcomes most of the problems of existing transformers, thereby
Approaching an ideal transformer. The transformer described herein effectively reduces winding resistance to zero. Other losses in the transformer result from eddy currents, hysteresis losses, magnetostrictive losses, and stray field losses. Some of these losses are not directly compensated by using ELR material, but AC losses during winding can be reduced by using ELR material.

種々のデバイス、用途、および/または、システムは、本明細書に記載の変圧器を使用
することができ、その全ては、後述する変更されたELR材料を用いることができる。これ
らの変圧器は、従来材料、または既存のHTS材料から製造された変圧器よりもより効率的
であるなどの多くの利点を提供する。追加の利点は、本明細書に記載の変圧器が、従来材
料と既存のHTS材料から作製された変圧器よりも占有スペースが少ないということである
。変圧器の巻線を形成している変更されたELR材料における電流密度の増加と、巻線から
熱を放散する要件の減少は、サイズの縮小をもたらす。また、HTS材料で巻かれた変圧器
は、巻線の全ての部分が臨界温度Tc以下に維持されることを確実にするために、巻線の熱
交換の変更が必要な極低温冷却を必要とする。したがって、変更されたELR材料を使用す
る本明細書に記載の変圧器は、回路と交流電圧の昇圧/降圧を保護するための能力、また
は小規模から大規模に至るまでの用途における他の利点を提供する。例えば、本明細書に
記載の変圧器は、携帯電話のような小型電子機器の充電器として、テレビやステレオ・シ
ステムのような大型電子機器の電源の充電器として使用することができるし、または、変
電所のような大規模な用途で使用することができるし、または、数千アンペアを運ぶ地域
の電気伝送と配電システムのような大規模な用途で使用することができる。
Various devices, applications, and / or systems can use the transformers described herein, all of which can use the modified ELR materials described below. These transformers offer many advantages such as being more efficient than conventional materials or transformers made from existing HTS materials. An additional advantage is that the transformers described herein occupy less space than transformers made from conventional and existing HTS materials. Increasing the current density in the modified ELR material forming the transformer winding and reducing the requirement to dissipate heat from the winding results in a reduction in size. Transformers wound with HTS material also require cryogenic cooling that requires changes in the heat exchange of the windings to ensure that all parts of the windings are maintained below the critical temperature Tc And Thus, the transformers described herein using modified ELR materials have the ability to protect the circuit and AC voltage boost / buck or other advantages in small to large scale applications. I will provide a. For example, the transformer described herein can be used as a charger for small electronic devices such as mobile phones, as a power supply charger for large electronic devices such as televisions and stereo systems, or It can be used in large-scale applications such as substations, or it can be used in large-scale applications such as local electrical transmission and distribution systems that carry thousands of amps.

本明細書に記載の変圧器は、単巻変圧器、多相変圧器、マッチングトランス、絶縁変圧
器、多相変圧器、高漏れリアクタンス漏れ変圧器、共振器、昇圧降圧変圧器などの一般的
な種類の変圧器の1つ又はそれ以上であり得る。変圧器のインダクタと他のエレメントの
ために本明細書に記載のELR材料を使用することによって、多くの技術の広範な用途を見
出す変圧器は、種々の電子機器や電気システムを保護するか隔離するのに使用するために
製造することができる。
The transformers described in this specification are general transformers such as autotransformers, multiphase transformers, matching transformers, isolation transformers, multiphase transformers, high-leakage reactance leakage transformers, resonators, step-up and step-down transformers, etc. There can be one or more of various types of transformers. By using the ELR materials described herein for transformer inductors and other elements, transformers that find wide application in many technologies protect or isolate various electronic equipment and electrical systems. Can be manufactured for use.

本明細書に開示の変圧器は、様々な異なるスケールの用途に適している。例えば、その
用途は、コンポーネントやチップレベルでの小規模な用途(回路保護または電圧レベルの
変更等)からシステムやデバイスレベルでの中規模な用途(120ボルトのAC電源等)や配
電網や送電網での大規模な用途までの範囲とすることができる。新規な変圧器に関する詳
細を説明する前に、変圧器の用途に関する詳細な説明をする。
The transformers disclosed herein are suitable for a variety of different scale applications. For example, applications range from small-scale applications at the component and chip level (such as circuit protection or voltage level changes) to medium-scale applications at the system and device level (such as 120-volt AC power supplies), distribution networks and power transmission. It can range up to large-scale applications on the net. Before describing the details of the new transformer, a detailed description of the application of the transformer will be given.

小規模な用途について、図37-Rは、変更されたELR材料を用いる変圧器を含むチップま
たは他のモノリシック構造を示す模式図である。チップ3700は、保護すべき/絶縁すべき
回路3710を含む。回路は、変圧器3705を介して整流されフィルタ処理され、昇圧/降圧さ
れた電圧で動作する。回路3710は、1つまたはそれ以上の個々の回路または回路コンポー
ネントからなる。図37-Rの実施例では、変圧器3705は、保護すべき回路3710と直列に配置
されている。しかしながら、当業者は、変圧器が、電場または磁場を介して結合する並列
接続を含む多くの可能な構成で回路に接続することができることを理解するであろう。
For small scale applications, FIG. 37-R is a schematic diagram showing a chip or other monolithic structure that includes a transformer using a modified ELR material. Chip 3700 includes circuitry 3710 to be protected / isolated. The circuit is rectified and filtered through transformer 3705 and operates with the boosted / bucked voltage. Circuit 3710 is comprised of one or more individual circuits or circuit components. In the embodiment of FIG. 37-R, transformer 3705 is placed in series with circuit 3710 to be protected. However, those skilled in the art will appreciate that the transformer can be connected to the circuit in many possible configurations, including parallel connections that couple via electric or magnetic fields.

オンチップトランスを使用することにより、チップは変圧器の一般的な利点と変圧器の
動作から明らかな恩恵を受けることができるが、多くの付加的な利点を享受することもで
きる。チップ3700内でELR材料を使用することにより、チップは、回路のより増加した密
度を享受することができる。例えば、ELR材料を用いることにより、チップは熱損失がよ
り少なくなり、単位導体当たりより多くの電流を流すことができるので、より薄い導体を
用いることができる。導体および/または相互接続は、ELR材料から作製することができる
。また、導体の挿入損失は大幅に低減されるので、信号は、増幅することなく送信するこ
とができる。さらに、チップは、45nm以下の最小特徴サイズ技術のような最小スケールの
集積回路製造技術を用いて作製することができる。機能サイズが減少することで、回路設
計者は、導体レイアウトや長さに基づく制約が少なくなるので、物理的な設計を加速する
ことができる。
By using an on-chip transformer, the chip can benefit from the general advantages of transformers and the operation of the transformer, but it can also enjoy many additional advantages. By using ELR material within the chip 3700, the chip can enjoy an increased density of circuitry. For example, by using ELR material, the chip has less heat loss and can pass more current per unit conductor, so thinner conductors can be used. Conductors and / or interconnects can be made from ELR materials. In addition, since the insertion loss of the conductor is greatly reduced, the signal can be transmitted without being amplified. Further, the chip can be fabricated using minimum scale integrated circuit manufacturing techniques such as 45 nm or smaller minimum feature size techniques. By reducing the functional size, circuit designers can accelerate physical design because there are fewer constraints based on conductor layout and length.

中規模用途について、図38-Rは、ハウジング内に収納され民生機器のようなデバイスに
接続されている変圧器を含むシステム3800の一例を示す。例えば、変圧器3825は、ボード
(PCBなど)上に存在し、単一ハウジング3820に収納され、それによって接続されている
すべての電気機器を保護/絶縁する及び電力を供給するためのボックスまたはアプライア
ンスを形成することができる。例えば、ハウジング3820は、一端に雌型接続と反対側端部
に雄型接続を有する電源コードを含んでいてもよい。この例では、消費者は、電気機器(
コンピュータ、テレビ3805など)を変圧器ハウジング3820のメス側3810に差し込み、オス
側コンセント3840を電気的出口3830に差し込むことができる。電気装置3805は、その後、
変圧器3825により故障電流から保護されかつ電力を供給されるだろう。もちろん、変圧器
は、電気機器自体中に他のコンポーネント(デバイスの回路として同じプリント回路基板
上の)と統合することができるので、従って、他の回路とともに収容される。このように
、変圧器は、外部の独立したボックスであるより、コンピュータやテレビ3805内に収容す
ることができる。
For medium-scale applications, FIG. 38-R shows an example of a system 3800 that includes a transformer housed in a housing and connected to a device such as a consumer device. For example, the transformer 3825 exists on a board (such as a PCB) and is housed in a single housing 3820, thereby protecting / isolating all electrical equipment connected thereto and a box or appliance for supplying power Can be formed. For example, the housing 3820 may include a power cord having a female connection at one end and a male connection at the opposite end. In this example, the consumer is an electrical device (
Computer, television 3805, etc.) can be plugged into the female side 3810 of the transformer housing 3820 and the male outlet 3840 can be plugged into the electrical outlet 3830. Electrical device 3805 then
A transformer 3825 will protect against failure current and be powered. Of course, the transformer can be integrated with other components (on the same printed circuit board as the circuit of the device) in the electrical equipment itself, and is therefore housed with the other circuits. Thus, the transformer can be housed in the computer or television 3805 rather than being an external independent box.

テレビジョン3805が示されているが、当業者は、変圧器3825は、パーソナルコンピュー
タ、ステレオ、目覚まし時計、台所用品、電動工具などの様々な民生機器と接続すること
ができることを理解するであろう。また、変圧器3825は、高価でかつ高感度な医療機器や
科学機器などの他のデバイスと共に使用することができる。さらに、当業者は、変圧器38
25と変圧器3825の接続は変更でき、標準的な電源コンセントへの接続に限定されるもので
はないことを理解するであろう。
Although a television 3805 is shown, those skilled in the art will appreciate that the transformer 3825 can be connected to a variety of consumer equipment such as personal computers, stereos, alarm clocks, kitchenware, power tools, and the like. . The transformer 3825 can also be used with other devices such as expensive and sensitive medical equipment and scientific equipment. Further, those skilled in the art will recognize that the transformer 38
It will be appreciated that the connection between 25 and transformer 3825 can be varied and is not limited to connection to a standard power outlet.

変圧器は、電力網のような大規模な用途で重要なサービスを見いだす。図39-Rは、変更
されたELR材料を用いる少なくとも一つの変圧器を備える電力網の図である。発電所3910
は、電力網に通電する電気を発生させる。発電所は、石炭、地熱、原子力、メタン、水力
、風力、太陽光または、電力網での使用のために電力を生成できる任意の種類の発電所で
あってもよい。電力生成後、発電所3910からの電圧は、例えば230kVのような長距離にわ
たって送信するのに適している高い電圧まで昇圧(あるいは"ステップアップ")される。
電圧の昇圧は、昇圧トランス3920を含む高電圧開閉所3915で行うことができる。昇圧トラ
ンスは、コアを包む一連のコイルで昇圧する。
Transformers find important services in large-scale applications such as power grids. FIG. 39-R is a diagram of a power grid with at least one transformer using a modified ELR material. Power plant 3910
Generates electricity to energize the power grid. The power plant may be coal, geothermal, nuclear, methane, hydro, wind, solar, or any type of power plant that can generate power for use in the power grid. After power generation, the voltage from the power plant 3910 is boosted (or “stepped up”) to a high voltage suitable for transmission over long distances, such as 230 kV.
The voltage can be boosted at a high voltage switching station 3915 including a step-up transformer 3920. The step-up transformer boosts the voltage with a series of coils that wrap the core.

昇圧された電圧は、高電圧送電線3925を介して変電所3930に送信される。変電所3930は
、降圧トランス3935を含み、13.3kVのような地域の配電に適したレベルまで電圧を下げる
。配電電圧は、その後、配電線3937で追加の降圧トランスまで運ばれ、家3940、学校3945
、または3950病院などの様々な顧客で終了する。電力網3900は、昇圧トランス3915と降圧
トランス3930の間で結合された中間変圧器3955を含むことができる。さらに、当業者は、
より多くの変圧器が図39-Rの簡略化された電力網内に配置され得ることを理解するであろ
う。
The boosted voltage is transmitted to the substation 3930 via the high voltage transmission line 3925. The substation 3930 includes a step-down transformer 3935 and reduces the voltage to a level suitable for local power distribution such as 13.3 kV. The distribution voltage is then carried on distribution line 3937 to an additional step-down transformer, house 3940, school 3945
Or close at various customers such as 3950 hospitals. The power grid 3900 can include an intermediate transformer 3955 coupled between the step-up transformer 3915 and the step-down transformer 3930. Furthermore, those skilled in the art
It will be appreciated that more transformers can be placed in the simplified power grid of FIG. 39-R.

図40-Rは、変更されたELR一次巻線と変更されたELR二次巻線を有する変圧器4000を示す
模式図である。変圧器4000は、磁気コア4010、一次巻数4025を持つ一次巻線4020、二次巻
数4035を持つ二次巻線4030とを含む。一次巻線4020と二次巻線4030は、変更されたELRナ
ノワイヤのような変更されたELRの材料から形成されている。上述したように、いくつか
の例では、変圧器4000は、商用電力網の一部であってもよいが、他の例では、変圧器4000
は、動作中に電源電圧を昇圧又は降圧する機器やその他の電子機器の一部であってもよい
。いくつかの例では、変圧器4000は、電源トランスではなく、信号変圧器またはオーディ
オ変圧器であってもよい。当業者は、変圧器4000が本明細書に記載されていない他の多く
の用途およびデバイスで実現されてもよいことを理解するであろう。当業者は、用途に応
じて種々のコアのレイアウトと巻線の配置を実現することができることを理解するであろ
う。
FIG. 40-R is a schematic diagram illustrating a transformer 4000 having a modified ELR primary winding and a modified ELR secondary winding. The transformer 4000 includes a magnetic core 4010, a primary winding 4020 having a primary winding number 4025, and a secondary winding 4030 having a secondary winding number 4035. Primary winding 4020 and secondary winding 4030 are formed from a modified ELR material, such as a modified ELR nanowire. As described above, in some examples, transformer 4000 may be part of a commercial power grid, while in other examples, transformer 4000
May be a part of a device that boosts or lowers the power supply voltage during operation or other electronic devices. In some examples, transformer 4000 may be a signal transformer or an audio transformer rather than a power transformer. Those skilled in the art will appreciate that transformer 4000 may be implemented in many other applications and devices not described herein. Those skilled in the art will appreciate that various core layouts and winding arrangements can be realized depending on the application.

本明細書に記載の変更されたELR材料のような非常に低い抵抗材料を利用すると、変圧
器4000および/または様々な用途に対して種々の特徴および利点を提供することができる
。コイル内で変更されたELR材料を使用する変圧器は抵抗損失をほとんど示さないので、
この変圧器は、極低温冷却システムのコストと信頼性のような、従来の超伝導材料に関連
する問題を回避しつつ、変圧器内のエネルギー損失を最小化することによって、動作コス
トに非常に影響を及ぼすことができる。
Utilizing very low resistance materials, such as the modified ELR materials described herein, can provide various features and advantages for transformer 4000 and / or various applications. Since transformers using ELR material modified in the coil show little resistance loss,
This transformer greatly reduces operating costs by minimizing energy losses in the transformer while avoiding problems associated with conventional superconducting materials, such as the cost and reliability of cryogenic cooling systems. Can influence.

図41A-Rは、電力網上の配置を含むさまざまな用途で使用することができる別の変圧器4
100を示す。変圧器4100は、ライン4105と負荷4110に結合されているハウジングまたはシ
ェル4115を含む。従来材料または変更されたELR材料から形成することができるライン410
5は、外部接続4145を介して変圧器シェル4115に入力することができる。主要巻線または
第1巻線4120は、ライン4105に結合され、従来材料または変更されたELR材料から形成さ
れ、トランスシェル4115内に存在するコア4130の周りに巻付けられている。第2巻線4125
は、コア4130の反対側端部の周りに巻付けられており、従来材料または変更ELR材料で形
成することができる。出力導体4150は、第2コイル4125と負荷4110との間で結合される。
Figures 41A-R show another transformer 4 that can be used in a variety of applications, including placement on the grid.
100 is shown. Transformer 4100 includes a housing or shell 4115 coupled to line 4105 and load 4110. Line 410 that can be formed from conventional or modified ELR materials
5 can be input to the transformer shell 4115 via the external connection 4145. A main or first winding 4120 is coupled to line 4105 and is formed from a conventional or modified ELR material and is wrapped around a core 4130 present in the transshell 4115. Second winding 4125
Is wrapped around the opposite end of the core 4130 and can be formed of conventional or modified ELR materials. Output conductor 4150 is coupled between second coil 4125 and load 4110.

用途に応じて、シェル4115は、変圧器オイルのような冷却剤を含んでもよい。しかしな
がら、変更されたELR材料を使用することにより、冷却のための使用または必要性を低減
する、または、排除することができる。また、冷却ユニット4135は、変更されたELR材料4
115を周囲温度まで冷却するために、変圧器シェル4115に結合することができる。変更さ
れたELR材料は、本明細書に記載のように、室温で超電導状態で動作することができるが
、それにもかかわらず、高圧送電装置を取り囲むによって発生される過剰な熱や、暖かい
天候における周囲の熱や直射日光にさらされることにより、冷却ユニット4135が変更され
たELR材料を室温まで冷却する必要があるかもしれない。さらに、本明細書でより詳細に
説明するように、変更されたELR材料の温度を制御することにより、電気的性能又は変圧
器の応答を調整することができる。
Depending on the application, the shell 4115 may include a coolant such as transformer oil. However, the use of modified ELR materials can reduce or eliminate the use or need for cooling. Also, the cooling unit 4135 is a modified ELR material 4
It can be coupled to the transformer shell 4115 to cool 115 to ambient temperature. The modified ELR material can operate in a superconducting state at room temperature, as described herein, but nevertheless in excess heat generated by surrounding high voltage power transmission equipment or in warm weather By exposure to ambient heat and direct sunlight, the cooling unit 4135 may need to cool the modified ELR material to room temperature. Further, as described in greater detail herein, controlling the temperature of the modified ELR material can adjust the electrical performance or the response of the transformer.

用途に依存するコア材料のシャント4140は、二次短絡電流を制限するために一次および
二次巻線の間に配置することができる。この種類の変圧器は、高い漏れリアクタンス変圧
器と称される。図41B-Rを参照すると、高い漏れリアクタンス変圧器4150の簡単な例が示
されている。図示のように、変圧器は一次巻線4155と二次巻線4160を含み、各巻線は、コ
ア4165の脚の周りを包んでいる。特に、コアは、一次及び二次巻線間のシャント4170を含
む。
Depending on the application, a shunt 4140 of core material can be placed between the primary and secondary windings to limit the secondary short circuit current. This type of transformer is referred to as a high leakage reactance transformer. Referring to FIGS. 41B-R, a simple example of a high leakage reactance transformer 4150 is shown. As shown, the transformer includes a primary winding 4155 and a secondary winding 4160, each winding wrapped around a leg of the core 4165. In particular, the core includes a shunt 4170 between the primary and secondary windings.

図42A-Rは、さまざまな用途で使用することができる三相コアトランス4200を示す。第
1の一次巻線4210、第2の一次巻線4220、第3の一次巻線4230は、それぞれ独立した端子
4215、4225、4235を含む。同様に、第1の二次巻線4250、第2の二次巻線4260、第3の二次
巻線4270は、それぞれ独立した端子4255、4265、4275を含む(図42A-Rは、第1の一次巻
線、第1の二次巻線、第1の二次巻線の半分、第1の二次巻線の半分の断面図を示す)。
一次巻線及び二次巻線は、Y字状、Δ形状又は他の構成(特に多くの相、多くのコイル、
多くのコアを含む変圧で)で接続することができる。
FIGS. 42A-R show a three-phase core transformer 4200 that can be used in a variety of applications. The first primary winding 4210, the second primary winding 4220, and the third primary winding 4230 are independent terminals.
Includes 4215, 4225, 4235. Similarly, the first secondary winding 4250, the second secondary winding 4260, and the third secondary winding 4270 each include independent terminals 4255, 4265, and 4275 (FIGS. 42A-R show the first 1 shows a cross-sectional view of one primary winding, a first secondary winding, a half of a first secondary winding, and a half of a first secondary winding).
The primary and secondary windings can be Y-shaped, Δ-shaped or other configurations (especially many phases, many coils,
Can be connected with a transformer including many cores).

図42A-Rの図に示すように、第1、第2および第3の一次巻線および二次巻線は、コア4
240の周囲に形成されている。本明細書に記載されるように、コア4240は鋼のような強磁
性材料を含むいくつかの種類の材料で形成することができる。図42B-Rは、変圧器4200と
実質的に同様であるが、図に示すように、シェルコア4285を備える三相シェル変圧器4280
を示す。
42A-R, the first, second and third primary and secondary windings are core 4
Formed around 240. As described herein, the core 4240 can be formed of several types of materials including ferromagnetic materials such as steel. 42B-R are substantially similar to transformer 4200, but as shown, a three-phase shell transformer 4280 with a shell core 4285.
Indicates.

三相変圧器は、三相配電を使用する配電網で特に使用することができる。三相が示され
ているが、より多くの相は可能である。任意の多相変圧器は、3つまたはそれ以上の単相
変圧器のバンク、または、全ての相が単一多相変圧器に組み込まれたバンクを含むことが
できる。異なる属性、位相シフト、または他の特性を生じさせるために、任意数の巻線と
コア構成は可能である。
Three-phase transformers can be used particularly in distribution networks that use three-phase distribution. Although three phases are shown, more phases are possible. Any multi-phase transformer can include a bank of three or more single-phase transformers, or a bank where all phases are incorporated into a single multi-phase transformer. Any number of windings and core configurations are possible to produce different attributes, phase shifts, or other characteristics.

図43-Rは、同じ巻線の部分が一次側および二次側の両方として作動する単巻変圧器4300
の例を示す。図示のように、変圧器4300は、単一コイル4330に結合された一次側4310を含
む。二次側4320は可動タップ4340を含むが、2つまたはそれ以上の固定タップは可能であ
り、図43-Rの例では、巻線4330はコアの周りを包んでいるかコアの周りに形成されている
Figure 43-R shows a single-turn transformer 4300 where the same winding section operates as both the primary and secondary sides.
An example of As shown, the transformer 4300 includes a primary side 4310 coupled to a single coil 4330. The secondary side 4320 includes a movable tap 4340, but two or more fixed taps are possible, and in the example of FIG. 43-R, the winding 4330 is wrapped around or formed around the core. ing.

他の多くの種類の変圧器が可能である。他の一例を図44-Rに示すが、他の多くの変圧器
も可能である。図44-Rに示されるように、変圧器4400は、2つのコイル4410、4415と中間
コイル4420を含む。コイル4410、4415は、コイル4410、4415が形成された周囲のコア4425
、4430を通ってコイル4420に誘導的に結合される。コアは、本明細書に記載されるように
、鋼などの強磁性材料を含むいくつかの可能な材料で形成することができる。
Many other types of transformers are possible. Another example is shown in FIG. 44-R, but many other transformers are possible. As shown in FIG. 44-R, the transformer 4400 includes two coils 4410, 4415 and an intermediate coil 4420. The coils 4410 and 4415 are the cores 4425 around which the coils 4410 and 4415 are formed.
, Inductively coupled to coil 4420 through 4430. The core can be formed of a number of possible materials, including a ferromagnetic material such as steel, as described herein.

他の多くの形状が可能である。例えば、トロイダルコアを使用してもよい。他の多くの
コア形状が知られている。さらに、本明細書に記載されるように、コア材料は、多くの異
なる種類の材料から形成することができる。部分的にまたは全体的に変更されたELR材料
を使用してコアを形成することさえできる。
Many other shapes are possible. For example, a toroidal core may be used. Many other core shapes are known. Further, as described herein, the core material can be formed from many different types of materials. A partially or wholly modified ELR material can even be used to form the core.

異なるコアに加えて、以下に示すように、異なる巻線は可能である。例えば、変圧器は
、適切な絶縁体で絶縁された、長方形のテープまたはストリップで作られたインダクタか
ら形成してもよい。巻線は、漏れインダクタンスや浮遊容量を最小にし、それによって、
周波数応答のような電気的特性を向上させるように、配置してもよい。さらに、変圧器は
、複数のタップまたは端末を持つ巻線を含み、それによって、複数の電圧比が選択される
ことを可能にしてもよい。
In addition to different cores, different windings are possible, as shown below. For example, the transformer may be formed from an inductor made of rectangular tape or strip insulated with a suitable insulator. Winding minimizes leakage inductance and stray capacitance, thereby
It may be arranged to improve electrical characteristics such as frequency response. Furthermore, the transformer may include a winding with multiple taps or terminals, thereby allowing multiple voltage ratios to be selected.

本明細書に記載の変圧器は、以下に説明するように、変更されたELRまたは他の材料か
ら少なくとも一部が形成されたインダクタおよび他のコンポーネントを用いて実現されて
もよい。
The transformer described herein may be implemented using inductors and other components formed at least in part from modified ELR or other materials, as described below.

変更された、開口された、および/または、他のELRコンポーネントを有するインダクタ
変更された非常に低い抵抗(ELR)膜から形成されたコンポーネントを含む、空気コア
または磁気コアインダクタのようなインダクタが記載されている。いくつかの例では、イ
ンダクタは、変更されたELR膜から形成されたコアとナノワイヤコイルを含む。いくつか
の例では、インダクタは、変更されたELR膜から形成されたコアと、テープ又はホイルコ
イルを含む。いくつかの例では、インダクタは、薄膜の変更されたELR膜を使用して形成
される。変更されたELR膜は、現在の高温超伝導(HTS)に関連付けられた通常の温度より
も高い温度で電流に対して非常に低い抵抗を示し、これらのより高い温度では、インダク
タ装置の動作特性を向上させる。
Inductors with modified, open, and / or other ELR components Described are inductors, such as air cores or magnetic core inductors, including components formed from modified very low resistance (ELR) films Has been. In some examples, the inductor includes a core and a nanowire coil formed from a modified ELR film. In some examples, the inductor includes a core formed from a modified ELR film and a tape or foil coil. In some examples, the inductor is formed using a thin film modified ELR film. The modified ELR film exhibits a very low resistance to current at temperatures higher than the normal temperatures associated with current high temperature superconductivity (HTS), and at these higher temperatures, the operating characteristics of the inductor device To improve.

いくつかの例では、変更されたELR膜は、材料の種類、変更されたELR膜の用途、変更さ
れたELR膜を使用するコンポーネントのサイズ、変更されたELR膜を使用するデバイスまた
は機械の動作要件に基づいて製造される。このように、インダクタの製造と設計において
、変更されたELR膜のベース層として用いられる材料、および/または、変更されたELR膜
を変更する層として用いられる材料は、様々な考慮事項、所望の動作特性および/または
製造特性に基づいて選択することができる。
In some examples, the modified ELR film is the type of material, the application of the modified ELR film, the size of the component that uses the modified ELR film, the operation of the device or machine that uses the modified ELR film Manufactured based on requirements. Thus, in the manufacture and design of inductors, the material used as the base layer of the modified ELR film and / or the material used as the layer that modifies the modified ELR film may vary according to various considerations, desired Selection can be based on operating characteristics and / or manufacturing characteristics.

種々のデバイス、用途、および/または、システムは、変更されたELRインダクタを使用
することができる。いくつかの例では、同調回路または共振回路およびその応用では変更
されたELRインダクタを使用する。いくつかの例では、変圧器およびその用途では、変更
されたELRインダクタを使用する。いくつかの例では、エネルギー貯蔵装置およびその用
途では、変更されたELRインダクタを使用する。いくつかの例では、電流制限デバイスと
その用途では、ELRインダクタを使用する。
Various devices, applications, and / or systems can use modified ELR inductors. In some examples, a tuned or resonant circuit and its application uses a modified ELR inductor. In some examples, transformers and their applications use modified ELR inductors. In some examples, energy storage devices and their applications use modified ELR inductors. In some examples, current limiting devices and their applications use ELR inductors.

図45-Rは、変更されたELR膜を有する空芯インダクタ4500を示す図である。インダクタ4
500は、コイル4510と空芯4520を含む。コイル4510が電流を運ぶとき(ページの右側に向
かう方向)、磁場4530は、コア4520に生成される。コイルは、ELR材料のベース層と、ベ
ース層上に形成された変更する層と、を有する膜のような変更されたELR膜から少なくと
も一部が形成されている。様々な適切に変更されたELR膜が本明細書で詳細に説明される
FIG. 45-R shows an air core inductor 4500 having a modified ELR film. Inductor 4
500 includes a coil 4510 and an air core 4520. When the coil 4510 carries current (in the direction toward the right side of the page), a magnetic field 4530 is generated in the core 4520. The coil is formed at least in part from a modified ELR film, such as a film having a base layer of ELR material and a modifying layer formed on the base layer. Various suitably modified ELR films are described in detail herein.

電池または他の電源(図示せず)は、変更されたELRコイル4510に電圧を印加し、電流
がコイル4510内に流れるようにさせる。変更されたELR膜で形成されるコイル4510は、室
温又は周囲温度(〜21℃)のような従来のHTS材料で使用される温度よりも高い温度で、
電流の流れに対してほとんど又は全く抵抗を示さない。コイル中の電流の流れは、コア45
20内に磁場を生成し、この磁場は、エネルギーを貯蔵し、エネルギーを移動し、エネルギ
ーを制限するために使用することができる。
A battery or other power source (not shown) applies a voltage to the modified ELR coil 4510, causing current to flow through the coil 4510. The coil 4510 formed of the modified ELR film is at a temperature higher than that used in conventional HTS materials, such as room temperature or ambient temperature (˜21 ° C.)
Shows little or no resistance to current flow. The current flow in the coil is the core 45
A magnetic field is generated within 20, which can be used to store energy, transfer energy, and limit energy.

インダクタ4500はELR材料で形成されたコイル4510を含むため、理想的なインダクタと
同様に作用することができる。ここでは、コイル4510は、コイル4510を通る電流にかかわ
らず、従来の導電性コイル(銅コイルなど)を有するインダクタ内で通常見いだされる巻
線抵抗または直列抵抗による損失がほとんどまたは全くない。つまり、インダクタ4500は
、非常に高い品質(Q)因子(無限大に近い等)示すことができる。品質(Q)因子は、与
えられた周波数での抵抗に対する誘導リアクタンスの比、すなわち、Q =(誘導性リアク
タンス)/抵抗である。
Inductor 4500 includes a coil 4510 formed of ELR material, and thus can operate in the same manner as an ideal inductor. Here, coil 4510 has little or no loss due to winding resistance or series resistance normally found in inductors with conventional conductive coils (such as copper coils), regardless of the current through coil 4510. That is, the inductor 4500 can exhibit a very high quality (Q) factor (close to infinity, etc.). The quality (Q) factor is the ratio of inductive reactance to resistance at a given frequency, ie Q = (inductive reactance) / resistance.

いくつかの例では、変更されたELRコイルは、従来の超電導材料の転移温度(〜80〜135
K)と室温(〜294K)の温度の間で電流の流れに対して非常に低い抵抗を示す。これらの
例では、インダクタは、コイル4510によって使用される変更されたELR膜の種類の臨界温
度までコイル4510を冷却するための使用される極低温冷却器又はクライオスタットのよう
な冷却システム(図示せず)を含むことができる。例えば、冷却システムは、液体フロン
の温度と同じ温度まで、氷や氷の融解の温度と同じ温度まで、又は本明細書に記載の他の
温度と同じ温度まで、コイル4510を冷却することができるシステムであってもよい。すな
わち、冷却システムは、変更されたELR膜の種類や構造またはコイル4510で使用される材
料に基づいて選択することができる。
In some examples, the modified ELR coil is a transition temperature (˜80-135) of conventional superconducting materials.
K) and very low resistance to current flow between room temperature (~ 294K). In these examples, the inductor is a cooling system (not shown) such as a cryocooler or cryostat used to cool the coil 4510 to the critical temperature of the modified ELR film type used by the coil 4510. ) Can be included. For example, the cooling system can cool the coil 4510 to the same temperature as the liquid freon temperature, to the same temperature as the temperature of ice or ice melting, or to the same temperature as other temperatures described herein. It may be a system. That is, the cooling system can be selected based on the modified ELR film type and structure or the material used in the coil 4510.

いくつかの例では、空芯4520は、自己支持している。他の例では、空芯4520は、プラス
チックやセラミックなどの非磁性材料または構造(図示せず)に巻き取られる。コアの材
質や形状は様々な要因に基づいて選択することができる。例えば、空気の透磁率よりも高
い透磁率を有するコア材料を選択すると、一般に誘導磁場4530の濃度を増加させ、したが
って、インダクタ4500のインダクタンスを増加させる。別の例では、コア材料の選択は、
高周波アプリケーションのコア損失を低減する欲求によって支配されてもよい。当業者で
あれば、コアは、特定の所望の特性および/または動作特性を達成するために、異なる材
料の数と異なる形状の個数に形成されることを理解するであろう。
In some examples, air core 4520 is self-supporting. In another example, air core 4520 is wound on a non-magnetic material or structure (not shown) such as plastic or ceramic. The material and shape of the core can be selected based on various factors. For example, selecting a core material that has a permeability higher than that of air generally increases the concentration of the induced magnetic field 4530 and thus increases the inductance of the inductor 4500. In another example, the choice of core material is
It may be dominated by the desire to reduce core losses in high frequency applications. One skilled in the art will appreciate that the cores may be formed in a number of different materials and shapes to achieve certain desired characteristics and / or operational characteristics.

当技術分野で知られているように、コイル4510の構成は、インダクタンスなどの動作特
性に影響を与えるかもしれない。例えば、コイルの巻数、コイルの断面積、コイルの長さ
などは、インダクタのインダクタンスに影響を及ぼすことがある。1つの構成で示されて
いるが、インダクタ4500は、好ましくない影響(例えば、表皮効果、近接効果、寄生容量
)を低減するように、ある動作特性(インダクタンス値)を得るための様々な方法で構成
することができる。これらの技術は一般に、インダクタの自己共振周波数および品質係数
(Q)を高めるために使用されている。
As is known in the art, the configuration of coil 4510 may affect operating characteristics such as inductance. For example, the number of turns of the coil, the cross-sectional area of the coil, the length of the coil, etc. may affect the inductance of the inductor. Although shown in one configuration, the inductor 4500 can be used in a variety of ways to obtain certain operating characteristics (inductance values) to reduce undesirable effects (eg, skin effect, proximity effect, parasitic capacitance). Can be configured. These techniques are commonly used to increase the self-resonant frequency and quality factor (Q) of the inductor.

いくつかの例では、コイル4510は、互いに平行な多数のターンを含むことができる。い
くつかの例では、コイルは、互いに異なる角度の数ターンを含むことができる。これによ
り、コイル4510は、様々な異なる構成に形成することができる。例えば、互いに様々な角
度で連続的に十字形に巻くハニカムまたはバスケット織りパターン、互いに間隔を空けて
配置された平坦なスパイラルコイルで構成されている蜘蛛の巣パターン、種々のストラン
ドが互いに絶縁されているリッツ線で形成することができる。
In some examples, coil 4510 can include multiple turns parallel to each other. In some examples, the coil can include several turns at different angles. Thus, the coil 4510 can be formed in a variety of different configurations. For example, a honeycomb or basket weave pattern that is continuously wound in a cross shape at various angles to each other, a spider web pattern composed of flat spiral coils spaced from each other, and various strands are insulated from each other It can be formed with litz wire.

空芯インダクタに加えて、インダクタ4600のような磁気コアインダクタは、以下説明さ
れるように、変更されたELR膜を使用することもできる。図46-Rは、変更されたELR膜を用
いた磁気コアインダクタ4600を示す概略図である。インダクタ4600は、コイル4610と、強
磁性体又は強磁性材料から形成されるコアのような磁性体コア4620を含む。図47-Rのイン
ダクタ4700と同様に、磁場4630は、電流がコイル4610によって運ばれるとき、コア4620中
で生成される。コイルは、ELR材料のベース層と、ベース層上に形成された変更する層と
、を有する膜のような変更されたELR膜から少なくとも一部が形成されている。様々な適
切な変更されたELR膜は、本明細書で詳細に説明される。変更されたELR膜で形成されるコ
イル4610は、室温又は周囲温度(〜21℃)のような従来のHTS材料で使用される温度より
も高い温度で、電流の流れに対してほとんど又は全く抵抗を示さない。コイル中の電流の
流れは、コア4620内に磁場4630を生成し、磁場は、エネルギーを貯蔵するために、エネル
ギーを移動するために、エネルギーを制限するために使用することができる。
In addition to air-core inductors, magnetic core inductors such as inductor 4600 can also use modified ELR films, as will be described below. FIG. 46-R is a schematic diagram showing a magnetic core inductor 4600 using a modified ELR film. Inductor 4600 includes a coil 4610 and a magnetic core 4620, such as a core formed from a ferromagnetic or ferromagnetic material. Similar to the inductor 4700 of FIG. 47-R, the magnetic field 4630 is generated in the core 4620 when current is carried by the coil 4610. The coil is formed at least in part from a modified ELR film, such as a film having a base layer of ELR material and a modifying layer formed on the base layer. Various suitable modified ELR membranes are described in detail herein. Coil 4610 formed with modified ELR film has little or no resistance to current flow at temperatures higher than those used in conventional HTS materials, such as room temperature or ambient temperature (~ 21 ° C) Not shown. The current flow in the coil creates a magnetic field 4630 in the core 4620, which can be used to limit energy, to transfer energy, to store energy.

強磁性体又は強磁性材料から形成される磁気コア4620は、インダクタンスを増加させる
ことができる。生成された磁場4630内の磁性材料の透磁率は、空気の透磁率より高く、そ
れゆえ、磁性材料の磁化による磁場4830の形成をより支持するため、インダクタ4600のイ
ンダクタンスを増加させる。例えば、磁気コアは1000倍またはそれ以上の係数でインダク
タンスを増加させる。
A magnetic core 4620 formed from a ferromagnetic material or a ferromagnetic material can increase inductance. The permeability of the magnetic material in the generated magnetic field 4630 is higher than the permeability of air, thus increasing the inductance of the inductor 4600 to better support the formation of the magnetic field 4830 by magnetization of the magnetic material. For example, a magnetic core increases inductance by a factor of 1000 or more.

インダクタ4600は磁気コア4620内の様々な異なる材料を使用することができる。いくつ
かの例では、磁気コア4620は、鉄などの強磁性材料で形成されている。いくつかの例では
、磁性コア4620は、フェライトなどの強磁性材料で形成されている。いくつかの例では、
磁気コア4620は、例えば、珪素鋼板などの薄板積層磁性材料で形成されている。当業者は
、インダクタ4600のニーズや要件に応じて、他の材料を用いることができることを理解す
るであろう。
The inductor 4600 can use a variety of different materials within the magnetic core 4620. In some examples, the magnetic core 4620 is formed of a ferromagnetic material such as iron. In some examples, the magnetic core 4620 is formed of a ferromagnetic material such as ferrite. In some examples,
The magnetic core 4620 is made of, for example, a thin laminated magnetic material such as a silicon steel plate. One skilled in the art will appreciate that other materials can be used depending on the needs and requirements of the inductor 4600.

また、磁気コア4620(および、インダクタ4600)は、異なる様々な形状に構成すること
ができる。いくつかの例では、磁気コア4620は、ロッドまたはシリンダであってもよい。
いくつかのケースでは、磁気コア4620は、トロイドであってもよい。いくつかのケースで
は、磁気コア4620は、可動であり、インダクタ4600が可変インダクタンスを実現すること
を可能にしてもよい。当業者は、インダクタ4600のニーズや要件に応じて、他の形状およ
び構成を用いることができることを理解するであろう。例えば、磁気コア4620は、渦電流
、ヒステリシス、および/または、インダクタンスの非線形性に起因するコア損失などの
様々な欠点を制限するように構成することができる。
Further, the magnetic core 4620 (and the inductor 4600) can be configured in various different shapes. In some examples, the magnetic core 4620 may be a rod or a cylinder.
In some cases, the magnetic core 4620 may be a toroid. In some cases, the magnetic core 4620 may be movable, allowing the inductor 4600 to achieve a variable inductance. Those skilled in the art will appreciate that other shapes and configurations can be used depending on the needs and requirements of the inductor 4600. For example, the magnetic core 4620 can be configured to limit various drawbacks such as eddy currents, hysteresis, and / or core losses due to inductance nonlinearity.

したがって、いくつかの例では、変更されたELR膜のような変更されたELR材料、および
/または、コンポーネントを使用してインダクタのコイルを形成すると、コイル内で電流
を流すように抵抗を減らすまたは抵抗を無くすことによってインダクタのQ値を増加させ
る。
Thus, in some examples, a modified ELR material, such as a modified ELR film, and
When the inductor coil is formed using the components, the Q value of the inductor is increased by reducing or eliminating the resistance so that a current flows in the coil.

ELR材料からなるインダクタの製造および/または形成
本明細書に記載のように、いくつかの例では、インダクタのコイルは、変更されたELR
材料、開口されたELR材料、および/または、他の新しいELR材料のような変更されたELR材
料から形成されているので、運ばれる電流に対して非常に低い抵抗値を示す。図47-Rは、
変更されたELRナノワイヤを使用するインダクタ4700を示す写真である。インダクタ4700
は、変更されたELR膜のような本明細書に記載のELRコンポーネントから構成されている変
更されたELRナノワイヤとして形成されたコイル4702を含む。
Manufacture and / or formation of inductors made of ELR material As described herein, in some examples, the inductor coil is a modified ELR.
Because it is formed from a modified ELR material such as a material, an open ELR material, and / or other new ELR materials, it exhibits a very low resistance to the current carried. Figure 47-R
FIG. 5 is a photograph showing an inductor 4700 that uses a modified ELR nanowire. Inductor 4700
Includes a coil 4702 formed as a modified ELR nanowire composed of ELR components described herein, such as a modified ELR film.

ELR配線を形成する際に、複数のELRテープ又は箔は、一緒に挟持されて大容量ワイヤ線
を形成してもよい。例えば、コイルは、支持構造体と、支持構造体によって支持された1
つまたはそれ以上のELRテープ又は箔を含むことができる。
When forming an ELR wiring, a plurality of ELR tapes or foils may be sandwiched together to form a large capacity wire line. For example, a coil is supported by a support structure and a support structure.
One or more ELR tapes or foils can be included.

ELRワイヤに加えて、インダクタはELRナノワイヤから形成することができる。従来の用
語では、ナノワイヤは、ナノメートルのオーダーまたはそれ以下の幅または直径と、規定
されていない長さを有するナノ構造体である。いくつかのケースでは、ELR材料は、50ナ
ノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつ
かのケースでは、ELR材料は、40ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤ
に形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、30ナノメートルの幅およ
び/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR
材料は、20ナノメートルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することがで
きる。いくつかのケースでは、ELR材料は、10ナノメートルの幅および/または深さを有す
るナノワイヤに形成することができる。いくつかのケースでは、ELR材料は、5ナノメート
ルの幅および/または深さを有するナノワイヤに形成することができる。いくつかのケー
スでは、ELR材料は、5ナノメートル未満の幅および/または深さを有するナノワイヤに形
成することができる。
In addition to ELR wires, inductors can be formed from ELR nanowires. In conventional terms, a nanowire is a nanostructure having a width or diameter on the order of nanometers or less and an undefined length. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 50 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 40 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 30 nanometers. In some cases, ELR
The material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 20 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 10 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth of 5 nanometers. In some cases, the ELR material can be formed into nanowires having a width and / or depth less than 5 nanometers.

ナノワイヤに加えて、ELRテープ又は箔は、本明細書に記載のインダクタおよびデバイ
スによって利用することもできる。図48-Rは、変更されたELRテープ又は箔を用いたイン
ダクタ4810を示す図である。インダクタ4810は、鉄芯のようなコア4812と、変更されたEL
Rテープで形成されたコイル4814を含む。
In addition to nanowires, ELR tapes or foils can also be utilized with the inductors and devices described herein. FIG. 48-R shows an inductor 4810 using a modified ELR tape or foil. Inductor 4810 has a core 4812 like iron core and a modified EL
Includes a coil 4814 formed of R tape.

ELR材料のテープおよび/または箔を生成し、製造するための様々な技術が存在する。い
くつかの例では、この技術は、バッファの金属酸化物で被覆された可撓性金属テープ上に
YBCOまたは他のELR材料を堆積させ、被覆された導体を形成する工程を含む。処理中に、
テクスチャは、圧延アシスト、二軸テクスチャ基板(RABiTS)プロセスなどを用いて金属
テープ中に導入することができる。あるいは、その代わりに、テクスチャされたセラミッ
ク緩衝層が、テクスチャされていない合金基板上にイオンビームアシスト蒸着(IBAD)プ
ロセスを使用して、堆積されてもよい。酸化物層の追加は、テープからELR材料中への金
属の拡散を防止する。ELRテープを製造するために、化学蒸着CVD法、物理蒸着(PVD)法
、分子線エピタキシー(MBE)、アトミックレイヤーバイレイヤー分子線エピタキシー(A
LL-MBE)、および他の溶液堆積技術などの他の技法を利用してもよい。ナノワイヤに加え
て、変更されたELRテープ又は箔はまた、本明細書に記載のインダクタおよびデバイスに
よって利用することができる。
There are various techniques for producing and manufacturing tapes and / or foils of ELR material. In some instances, this technique can be applied to flexible metal tapes coated with buffer metal oxides.
Depositing YBCO or other ELR material to form a coated conductor. During processing,
The texture can be introduced into the metal tape using a rolling assist, a biaxial texture substrate (RABiTS) process or the like. Alternatively, a textured ceramic buffer layer may be deposited using an ion beam assisted deposition (IBAD) process on an untextured alloy substrate. The addition of the oxide layer prevents metal diffusion from the tape into the ELR material. To produce ELR tape, chemical vapor deposition CVD, physical vapor deposition (PVD), molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer bilayer molecular beam epitaxy (A
Other techniques such as LL-MBE), and other solution deposition techniques may be utilized. In addition to nanowires, modified ELR tapes or foils can also be utilized with the inductors and devices described herein.

また、薄膜インダクタは、本明細書に記載のELRコンポーネントを利用することができ
る。図49-Rは、変更されたELR薄膜コンポーネントを用いるインダクタ4920を示す概略図
である。インダクタ4920は、プリント回路基板4924上に形成された変更されたELRコイル4
922とオプションの磁気コア4926を備える。コイル4922は、基板4924にエッチングされる
変更されたELR膜であってもよい。コイル4922は、インダクタを用いるデバイス又はシス
テムのニーズに応じて、様々な構成および/またはパターンで形成することができる。ま
た、任意の磁気コアを4926は、図示されるように、基板4924中にエッチングされてもよい
し、または、コイル4922の上方および/または下方に配置された平らなコア(図示せず)
があってもよい。
The thin film inductor can also utilize the ELR components described herein. FIG. 49-R is a schematic diagram illustrating an inductor 4920 that uses a modified ELR thin film component. Inductor 4920 is a modified ELR coil 4 formed on printed circuit board 4924
922 and optional magnetic core 4926. The coil 4922 may be a modified ELR film that is etched into the substrate 4924. The coil 4922 can be formed in various configurations and / or patterns depending on the needs of the device or system using the inductor. Also, any magnetic core 4926 may be etched into substrate 4924 as shown, or a flat core (not shown) disposed above and / or below coil 4922
There may be.

変圧器を形成するために、第2のインダクタやコイル、インダクタ4920の隣に形成する
ことができる。代替的に又は付加的に、第2のインダクタは、プリント回路基板のような
同一基板上に形成された両方の導体とともにインダクタ4920の下方に形成することができ
る。本明細書で述べたように、理想に近い変圧器の応答は、本明細書に記載の変更された
ELR材料を用いることによって得ることができるので、従って、空芯変圧器は、多くの用
途で受け入れられることができる。
To form a transformer, it can be formed next to a second inductor or coil, inductor 4920. Alternatively or additionally, the second inductor can be formed below the inductor 4920 with both conductors formed on the same substrate, such as a printed circuit board. As stated herein, near-ideal transformer response has been modified as described herein.
Air core transformers can therefore be accepted in many applications, as can be obtained by using ELR materials.

全体的に、変更されたELR膜は、テープ、箔、ロッド、ストリップ、ナノワイヤ、薄膜
、および、磁場を生成するために、ある点から別の点に電流を移動するまたは流すことが
可能な他の形状又は構造に形成されてもよい。
Overall, modified ELR films are tapes, foils, rods, strips, nanowires, thin films, and others that can move or flow current from one point to another to generate a magnetic field. It may be formed in the shape or structure.

いくつかの例では、変更されたELR膜中で使用される材料の種類は、膜を利用する用途
の種類によって決定することができる。たとえば、ある用途では、BSCCO ELR層を有する
変更されたELR材料を利用することができるが、他の用途では、YBCO層を利用することが
できる。すなわち、本明細書に記載の変更されたELR材料は、変更されたELR膜を利用する
機械やコンポーネントの種類に基づいて、特定の構造中に(テープまたはナノワイヤなど
)形成されてもよいし、特定の材料(YBCO、BSCCO)から形成されてもよい。
In some examples, the type of material used in the modified ELR film can be determined by the type of application utilizing the film. For example, in some applications, a modified ELR material having a BSCCO ELR layer can be utilized, while in other applications, a YBCO layer can be utilized. That is, the modified ELR materials described herein may be formed in a specific structure (such as a tape or nanowire) based on the type of machine or component that utilizes the modified ELR film, It may be formed from a specific material (YBCO, BSCCO).

種々のプロセスが、本明細書に記載のインダクタのようなインダクタ、従って、本明細
書に記載の変圧器の製造に用いることができる。いくつかの例では、コアは、形成され、
維持され、受信され、及び/又は、配置される。コアは、様々な形状や構成をとることが
できる。構成の例は、円筒ロッド、単一"I"形状、"C"又は"U"形状、"E"の形状、一対の"E
"形状、ポット形状、トロイド形状、環状又はビード形状、平面形状などを含む。コアは
、様々な非磁性および磁性材料で形成することができる。例示の材料は、鉄または軟鉄、
珪素鋼、さまざまな積層材料、シリコン合金、カルボニル鉄、鉄粉、フェライト、セラミ
ックス、ガラス、アモルファス金属、セラミックス、プラスチック、空気などを含む。
Various processes can be used in the manufacture of inductors, such as the inductors described herein, and thus the transformers described herein. In some examples, the core is formed and
Maintained, received and / or deployed. The core can take various shapes and configurations. Examples of configurations are cylindrical rods, single "I" shape, "C" or "U" shape, "E" shape, a pair of "E"
“Including shapes, pot shapes, toroid shapes, annular or bead shapes, planar shapes, etc. The core can be formed of various non-magnetic and magnetic materials. Exemplary materials include iron or soft iron,
Including silicon steel, various laminated materials, silicon alloys, carbonyl iron, iron powder, ferrite, ceramics, glass, amorphous metals, ceramics, plastics, air, etc.

また、変更されたELRナノワイヤ、テープ、または薄膜から形成されたコイルなどのコ
イルは、所望の形状またはパターンに構成され、次に、形成されている、または、維持さ
れているコアに結合される。いくつかの例では、コアが存在せず、変更されたELRナノワ
イヤは、所望の形状またはパターンに構成される。いくつかの例では、変更されたELRナ
ノワイヤコイルは、プリント回路基板に直接エッチングされ、平面磁気コアは、エッチン
グされたコイルに対して位置決めされる。当業者は、本明細書に記載のインダクタを製造
する、および/または、形成する場合に、他の製造プロセスが利用されることを理解する
であろう。
Also, a coil, such as a coil formed from a modified ELR nanowire, tape, or thin film, is configured into a desired shape or pattern and then bonded to the core that is formed or maintained . In some examples, the core is not present and the modified ELR nanowire is configured into the desired shape or pattern. In some examples, the modified ELR nanowire coil is etched directly into the printed circuit board and the planar magnetic core is positioned relative to the etched coil. Those skilled in the art will appreciate that other manufacturing processes may be utilized when manufacturing and / or forming the inductors described herein.

単一変圧器は、各用途に対して一般的に上記説明したが、2つまたはそれ以上の変圧器
は、所与のチップ、ハウジング、グリッド変電所、または他の環境内に提供されてもよい
。確かに、所与の環境は、開示された変圧器の1つまたはそれ以上を有する、1つまたはそ
れ以上のチップを用いることができ、このチップは、次に、1つまたはそれ以上のハウジ
ングに組み込まれ、さらに配電網のようなより大きな規模の環境に組み込まれることがで
きる。もちろん、本明細書に記載の変圧器は、従来材料とともにELR材料の両方と一緒に
製造することができる。
Although a single transformer is generally described above for each application, two or more transformers may be provided within a given chip, housing, grid substation, or other environment. Good. Certainly, a given environment can use one or more chips having one or more of the disclosed transformers, which in turn can be used with one or more housings. And can be incorporated into larger scale environments such as power distribution networks. Of course, the transformer described herein can be manufactured with both ELR materials as well as conventional materials.

ELRコンポーネントを有する追加の変圧器用途
上述した変圧器は、チップ上での使用から配電網での使用までの範囲で、多くの用途で
使用するのに適している。そのような変圧器中で変更されたELR材料を使用することによ
り、変圧器は、同様の条件下での最高の従来の導体よりも桁違いに低い抵抗を示す。
Additional transformer applications with ELR components The transformers described above are suitable for use in many applications ranging from on-chip to distribution network use. By using ELR material modified in such a transformer, the transformer exhibits orders of magnitude lower resistance than the best conventional conductors under similar conditions.

上述のように、変更されたELR材料は、温度に依存する性能を有する。結果として、変
更されたELR材料を使用する本明細書に記載の変圧器は、同様に温度に依存する。温度変
化は、導体への磁場浸透に影響し、このことは、超伝導侵入深さに影響する。材料のこの
ような変化は、温度に対する本明細書に記載のような変更されたELR材料の応答挙動に基
づいてモデル化することができるし、経験的に導出することもできる。なお、変更された
ELR材料を用いることにより、ラインの抵抗は無視できるが、その抵抗値は、本明細書に
記載の温度グラフに示されるように、温度に基づいて調整することができる。そのため、
変圧器設計は、温度に対して補償するように調整することができるし、変圧器出力は、温
度を変えることによって調整することができる。
As mentioned above, the modified ELR material has a temperature dependent performance. As a result, the transformers described herein that use modified ELR materials are also temperature dependent. Temperature changes affect the magnetic field penetration into the conductor, which affects the superconducting penetration depth. Such changes in material can be modeled based on the response behavior of the modified ELR material as described herein to temperature or can be derived empirically. It has been changed
By using ELR material, the resistance of the line is negligible, but its resistance can be adjusted based on temperature, as shown in the temperature graph described herein. for that reason,
The transformer design can be adjusted to compensate for temperature and the transformer output can be adjusted by changing the temperature.

図50-Rを参照すると、温度制御回路5015と論理回路5020に接続された回路5010を含むシ
ステム5000の図が示されている(図50-Rでは、相互接続されたものとしてすべてのブロッ
クが示されているが、より少ない接続は可能である)。回路5010は、本明細書に記載の、
ELR材料からを少なくとも一部が形成された変圧器を1つまたはそれ以上だけ使用する。論
理回路は、温度制御回路を制御し、温度制御回路は、次に、回路5010を冷却する極低温ま
たは液体ガス冷却器のような冷却器/冷凍機を制御する。従って、システム5000の感度や
応答を増大させるために、論理回路5020は、回路5010の温度を低下させるために、温度制
御回路5015に信号を送る。その結果、ELR材料を用い回路5010は、ELR材料が導電性を高め
るようにさせて、それにより回路の感度、応答性、効率が増加する。
Referring to FIG. 50-R, a diagram of a system 5000 is shown that includes a temperature control circuit 5015 and a circuit 5010 connected to a logic circuit 5020 (in FIG. 50-R, all blocks are shown as interconnected). Although shown, fewer connections are possible). Circuit 5010 is described herein,
Use only one or more transformers at least partially formed from ELR material. The logic circuit controls the temperature control circuit, which in turn controls a cooler / refrigerator such as a cryogenic or liquid gas cooler that cools the circuit 5010. Accordingly, to increase the sensitivity and response of the system 5000, the logic circuit 5020 signals the temperature control circuit 5015 to reduce the temperature of the circuit 5010. As a result, the circuit 5010 using ELR material causes the ELR material to increase conductivity, thereby increasing the sensitivity, responsiveness, and efficiency of the circuit.

個々の変圧器が示されているが、変圧器は、変圧器のバンクまたはアレイ、または他の
より複雑な変圧器システムを形成するために一緒に結合することができる。本明細書で説
明された変圧器の他のカテゴリと同様に、多くの変圧器アレイの構成が可能であり、変更
されたELR材料から少なくとも一部が形成される変圧器またはマルチトランスシステムを
実現することは、設計者の設計事項である。本明細書に記載される変更されたELR材料は
、本明細書に記載の変圧器と原理の2つまたはそれ以上の組み合わせを含むマルチトラン
スシステムで、たとえそれらの組み合わせが明示的に記述されていない場合であっても使
用することができる。実際、このようなマルチトランスシステムは、2つまたはそれ以上
の同じでない又は不均質の変圧器、単に同じまたは同質ではない変圧器を使用してもよい
。このような変圧器システムは、すべてが変更されたELR材料で形成されたかなり均質な
変圧器、又は、異なる種類の変圧器の不均質な混合物であり、そのうちのいくつかが非EL
R材料で形成された変圧器、または、異なる変圧器と異なる材料の組合せを含むことがで
きる。したがって、複雑な変圧器システムは、変更されたELR材料から主に形成された2つ
またはそれ以上の均質な変圧器から形成された二つまたはそれ以上の変圧器、および/ま
たは、変更されたELR材料で主に形成された2つまたはそれ以上の不均質な変圧器、および
/または、従来の導体および変更されたELR材料の両方から形成されている2つまたはそれ
以上の均質/不均質変圧器を使用することができる。
Although individual transformers are shown, the transformers can be combined together to form a bank or array of transformers, or other more complex transformer systems. Like the other categories of transformers described herein, many transformer array configurations are possible, enabling transformers or multi-transformer systems that are at least partially formed from modified ELR materials It is a design matter of the designer to do. The modified ELR material described herein is a multi-transformer system that includes a combination of two or more of the transformers and principles described herein, even if the combination is explicitly described. Even if not, it can be used. Indeed, such a multi-transformer system may use two or more non-identical or heterogeneous transformers, simply the same or not homogeneous. Such transformer systems are fairly homogeneous transformers, all formed of modified ELR materials, or heterogeneous mixtures of different types of transformers, some of which are non-EL
It can include a transformer formed of R material, or a combination of different transformers and different materials. Thus, a complex transformer system has been modified with two or more transformers formed from two or more homogeneous transformers, mainly formed from modified ELR materials, and / or Two or more heterogeneous transformers, mainly formed of ELR material, and
Alternatively, two or more homogeneous / inhomogeneous transformers formed from both conventional conductors and modified ELR materials can be used.

変更されたELR材料から一部がまたは全部が形成されたコンポーネントを用いる変圧器
の具体例は本明細書に記載されているが、当業者は、実質的に任意の変圧器の構成は、電
流を伝導する、信号を受信する、または、電磁信号を送信するかまたは変更するために、
上記記載のコンポーネントのような変更されたELR材料から少なくとも一部が形成された
コンポーネントを使用してもよいことを理解するであろう。(ELR材料は回路内で導電エ
レメントと共に使用することができるが、"導電性"の定義に依存しながら、変更されたEL
R材料は、その長さまたは領域に沿ってエネルギーや信号の伝播を促進するものであるこ
とを述べることがより適切であるかもしれない)。その結果、変更されたELR材料から形
成されるコンポーネントを使用するすべての可能な変圧器及び変圧器システムを網羅的な
詳細において列挙することは不可能である。
Although specific examples of transformers using components partially or wholly formed from modified ELR materials are described herein, those skilled in the art will recognize that virtually any transformer configuration is a current To transmit, receive signals, or transmit or modify electromagnetic signals
It will be understood that components formed at least in part from modified ELR materials, such as the components described above, may be used. (ELR materials can be used with conductive elements in the circuit, but modified EL while relying on the definition of "conductive"
It may be more appropriate to state that the R material promotes the propagation of energy and signals along its length or region). As a result, it is impossible to list in full detail all possible transformers and transformer systems that use components formed from modified ELR materials.

本明細書にいくつかの変圧器に対していくつかの適切な形状が示されかつ記載ているが
、他の多くの形状は可能である。これらの他の形状は、材料の厚さの違い、異なる層の使
用、他の3次元構造(コイルやコアの種類など)の違いに加えて、長さおよび/または幅に
対する異なるパターン、異なる構成または異なるレイアウトを含む。本発明者らは、当技
術分野で知られている実質的にすべての変圧器と関連するシステムが変更されたELR材料
を使用することができ、本出願の変更されたELR材料、電池、及び原理の様々な例が提供
された当業者が、過度の実験を行うことなく、変更されたELR材料から全部またはその一
部が形成された1つまたはそれ以上のコンポーネントを有する他の変圧器を実現すること
ができるであろうことを信じる。
Although several suitable shapes are shown and described herein for some transformers, many other shapes are possible. These other shapes include different patterns for length and / or width, different configurations in addition to differences in material thickness, use of different layers, differences in other 3D structures (coil and core types, etc.) Or include a different layout. We can use modified ELR materials, systems and associated systems of virtually all transformers known in the art, modified ELR materials, batteries, and Those skilled in the art who have been provided with various examples of principles will be able to use other transformers with one or more components formed entirely or partly from modified ELR materials without undue experimentation. Believe that it could be realized.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含む変圧器は、次のように説明すること
ができる。
In some embodiments, a transformer that includes a modified ELR material can be described as follows.

変圧器であって、前記変圧器は、一次コイルと、前記一次コイルに誘導的に結合された
二次コイルと、を有し、前記二次コイルは、少なくともコアと、前記コアを少なくとも一
部取り囲むコイル状に構成される変更された非常に低い抵抗(ELR)のナノワイヤとを含
み、前記変更されたELRナノワイヤは、ELR材料の第1層と、前記第1層の前記ELR材料に
結合した変更する材料からなる第2層と、を含む変更されたELR膜で形成されていることを
特徴とする変圧器。
A transformer comprising: a primary coil; and a secondary coil inductively coupled to the primary coil, the secondary coil comprising at least a core and at least a part of the core. A modified very low resistance (ELR) nanowire configured in an encircling coil, wherein the modified ELR nanowire is coupled to a first layer of ELR material and the ELR material of the first layer A transformer characterized in that it is formed of a modified ELR film comprising a second layer of a material to be modified.

変圧器の製造方法であって、前記方法は、第1の三次元にコイル巻された形状物中に第
1の細長い導電体を設定する工程と、第2の三次元にコイル巻された形状物中に第2の細
長い導電体を設定する工程と、を有し、前記第1の細長い導電体と前記第2の細長い導電
体とは、それぞれ、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に化学的に結合
した変更する材料の第2層とを有し、前記方法は、さらに、前記第2の三次元にコイル巻
された形状物に近接して前記第1の三次元にコイル巻された形状物を配置し、それらの間
で誘導カップリングを誘導する工程を有することを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a transformer, the method comprising: forming a first coil in a first three-dimensional coiled shape.
Setting a first elongated conductor, and setting a second elongated conductor in a second three-dimensional coiled configuration, the first elongated conductor and the Each of the second elongated conductors includes a first layer of ELR material and a second layer of modifying material chemically bonded to the ELR material of the first layer, the method comprising: Furthermore, it has the process of arrange | positioning the said 1st three-dimensional coiled shape object in proximity to the said 2nd three-dimensional coiled shape object, and guide | inducing induction coupling among them. The manufacturing method characterized by this.

変圧器の製造方法であって、前記製造方法は、第1の変更されたELRナノワイヤまたは
テープを受け取る工程を有し、前記第1の変更されたELRナノワイヤまたはテープは、ELR
材料の第1層と、前記ELR材料に結合した変更する材料の第2層と、を有する変更されたE
LR膜から形成され、前記製造方法は、さらに、第2の変更されたELRナノワイヤまたはテ
ープを受け取る工程を有し、前記第2の変更されたELRナノワイヤまたはテープは、ELR材
料の第1層と、前記ELR材料に結合した変更する材料の第2層と、を有する変更されたELR
膜から形成され、前記製造方法は、さらに、前記第1の変更されたELRナノワイヤまたは
テープを、一次巻線として、第1の三次元コイル形状物に形成する工程と、前記第1の三
次元コイル形状物を使用して変圧器を形成し、および前記第2の変更されたELRナノワイ
ヤまたはテープを二次巻線に形成する工程と、を有し、前記一次巻線および前記二次巻線
は、インダクタンスが前記一次巻線および前記二次巻線の間で互いに誘導されるように配
置されていることを特徴とする製造方法。
A method for manufacturing a transformer, the method comprising receiving a first modified ELR nanowire or tape, wherein the first modified ELR nanowire or tape comprises ELR
A modified E having a first layer of material and a second layer of modifying material bonded to the ELR material.
Formed from an LR film, the manufacturing method further comprises receiving a second modified ELR nanowire or tape, wherein the second modified ELR nanowire or tape comprises a first layer of ELR material and A modified ELR having a second layer of modifying material bonded to the ELR material
Formed from a film, wherein the manufacturing method further includes forming the first modified ELR nanowire or tape as a primary winding into a first three-dimensional coil shape, and the first three-dimensional Forming a transformer using a coil shape and forming the second modified ELR nanowire or tape into a secondary winding, the primary winding and the secondary winding. Is arranged such that inductance is induced between the primary winding and the secondary winding.

装置であって、前記装置は、第1のコアの周りで少なくとも部分的に包まれた第1の三
次元コイルと、前記第1のコアまたは第2のコアの周りで少なくとも部分的に包まれた第
2の三次元コイルと、を有し、前記第1の三次元コイルと前記第2の三次元コイルは、そ
れぞれ、非常に低い抵抗(ELR)材料を有する第1部分と、前記第1の部分に結合され、
かつ前記ELR材料の抵抗を低下させる第2の部分とを有し、前記第1の三次元コイルと前記
第2の三次元コイルは、誘導的に結合されることを特徴とする装置。
A device, wherein the device is a first three-dimensional coil at least partially wrapped around a first core and at least partially wrapped around the first core or the second core. A first portion having a very low resistance (ELR) material, and the first three-dimensional coil and the first three-dimensional coil, respectively. Combined with
And a second portion for reducing the resistance of the ELR material, wherein the first three-dimensional coil and the second three-dimensional coil are inductively coupled.

電力配電網で使用するための変圧器であって、電力発生源の下流に接続された1次コイ
ルと、二次コイルとを有し、前記1次コイルと前記2次コイルは、前記1次コイルと前記2次
コイルの間でインダクタンスが相互に誘導されるように誘導的に一緒に結合され、前記1
次コイルと前記2次コイルは、標準家庭の消費者に供給される電力に関連付けられる電流
または電圧よりも高い電流または電圧を受け入れるような大きさに構成され、前記2次コ
イルは、コイルと、前記コイルを少なくとも部分的に取り囲むコイル形状中に設定される
変更された非常に低い抵抗(ELR)ナノワイヤと、を少なくとも含み、前記変更されたナ
ノワイヤは、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合した変更する材
料からなる第2層と、を有する変更されたELR膜から形成されることを特徴とする変圧器
A transformer for use in a power distribution network, comprising a primary coil connected downstream of a power generation source, and a secondary coil, wherein the primary coil and the secondary coil are the primary coil Inductively coupled together so that inductance is mutually induced between the coil and the secondary coil,
The secondary coil and the secondary coil are sized to receive a current or voltage that is higher than the current or voltage associated with power supplied to a standard household consumer, the secondary coil comprising: At least a modified very low resistance (ELR) nanowire set in a coil shape that at least partially surrounds the coil, the modified nanowire comprising a first layer of ELR material; A transformer formed from a modified ELR film having a second layer of modifying material bonded to a layer of the ELR material.

配電網に使用するための変圧器を製造する方法であって、前記方法は、第1の三次元コ
イル巻形状物中に第1の細長い導電体を設定する工程と、第2の三次元コイル巻形状物中
に第2の細長い導電体を設定する工程と、を有し、前記第1の細長い導電体と前記第2の
細長い導電体とは、それぞれ、ELR材料からなる第1層と、前記第1層の前記ELR材料に化
学的に結合した変更する材料の第2層とを有し、前記方法は、さらに、前記第1の三次元
コイル巻形状物と前記第2の三次元コイル巻形状物が、前記第1の三次元コイル巻形状物
と前記第2の三次元コイル巻形状物との間でインダクタンスが相互に誘導されるように誘
導的に一緒に結合されるような関係で互いに配置する工程を有し、前記第1の三次元コイ
ル巻形状物と前記第2の三次元コイル巻形状物が、標準世帯の消費者に提供される電力に
関連付けられる電流または電圧よりも少なくとも30%高い電流または電圧を受け入れるよ
うな大きさに構成されていることを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a transformer for use in a power distribution network comprising: setting a first elongated conductor in a first three-dimensional coil winding; and a second three-dimensional coil Setting a second elongate conductor in a wound shape, wherein the first elongate conductor and the second elongate conductor are each a first layer of ELR material; A second layer of altering material chemically bonded to the ELR material of the first layer, the method further comprising the first three-dimensional coil winding and the second three-dimensional coil A relationship in which windings are inductively coupled together so that inductance is induced between the first three-dimensional coil winding and the second three-dimensional coil winding. And arranging the first three-dimensional coil winding object and the second three-dimensional coil. Manufacturing method the winding shape thereof, characterized in that it is constituted sized to receive at least 30% higher current or voltage than the current or voltage associated with the power provided to the consumer of a standard household.

アプライアンスまたはデバイス中でまたはアプライアンスまたはデバイスと共に使用す
るための装置であって、前記装置は、第1の三次元コイル巻き形状物に形成された第1の
変更されたELRナノワイヤまたはテープを有し、前記第1の変更されたELRナノワイヤまた
はテープは、ELR材料の第1層と、前記ELR材料に結合した変更する材料の第2層と、を有
する変更されたELR膜で形成され、前記装置は、第2の三次元コイル巻き形状物に形成さ
れた第2の変更されたELRナノワイヤまたはテープを有し、前記第1の変更されたELRナノ
ワイヤまたはテープは、ELR材料の第1層と、前記ELR材料に結合した変更する材料の第2
層と、を有する変更されたELR膜で形成され、前記第1の三次元コイル巻き形状物と前記
第2の三次元コイル巻き形状物は、前記第1の三次元コイル巻き形状物と前記第2の三次
元コイル巻き形状物の間でインダクタンスが相互に誘導されるように配置され、前記装置
は、さらに前記第1の三次元コイル巻き形状物を前記アプライアンスまたは保護すべきデ
バイスと接続するための出力電気ポートと、外部電力を受けるための電力入力ポートとを
有し、前記電力入力ポートは前記第2の三次元コイル巻き形状物に結合していることを特
徴とする装置。
An apparatus for use in or with an appliance or device, the apparatus comprising a first modified ELR nanowire or tape formed in a first three-dimensional coiled shape, The first modified ELR nanowire or tape is formed of a modified ELR film having a first layer of ELR material and a second layer of modifying material bonded to the ELR material; , Having a second modified ELR nanowire or tape formed in a second three-dimensional coil winding, wherein the first modified ELR nanowire or tape comprises a first layer of ELR material, and Second of the changing material combined with the ELR material
And the first three-dimensional coil winding shape and the second three-dimensional coil winding shape are formed of the first three-dimensional coil winding shape and the first three-dimensional coil winding shape. Arranged such that inductance is mutually induced between two three-dimensional coil windings, and the apparatus further connects the first three-dimensional coil winding with the appliance or device to be protected. An output electrical port and a power input port for receiving external power, wherein the power input port is coupled to the second three-dimensional coiled object.

半導体チップであって、前記半導体チップは、基板と、前記基板上に形成された変圧器
とを有し、前記変圧器は、第1の三次元コイルと、第2の三次元コイルとを有し、前記第
1の三次元コイルと、前記第2の三次元コイルは、それぞれ、非常に低い抵抗(ELR)材
料を有する第1の部分と、前記第1の部分に結合し、前記ELR材料の抵抗を下げる第2部
分とを含み、前記第1の三次元コイルと、前記第2の三次元コイルは、互いに誘導的に結
合されていることを特徴とする半導体チップ。
A semiconductor chip, wherein the semiconductor chip has a substrate and a transformer formed on the substrate, and the transformer has a first three-dimensional coil and a second three-dimensional coil. And the first three-dimensional coil and the second three-dimensional coil are respectively coupled to the first portion having a very low resistance (ELR) material and to the first portion, and the ELR material. A semiconductor chip, wherein the first three-dimensional coil and the second three-dimensional coil are inductively coupled to each other.

第18章 ELR材料で形成された電力伝送ライン
本章の説明は、図1-36と図37A-S〜図40B-Sを参照する。従って、本章に含まれるすべて
の参照番号は、このような図で見いだされる構成要素を参照する。
Chapter 18 Power Transmission Lines Made of ELR Material For the description of this chapter, refer to FIGS. 1-36 and FIGS. 37A-S to 40B-S. Accordingly, all reference numbers included in this chapter refer to components found in such figures.

非常に低い抵抗(ELR)の材料を用いる電力伝送ライン、ワイヤ、および/またはケーブ
ルのような送電コンポーネントが記載されている。変更されたELR材料、開口されたELR材
料などであり得るELR材料は、抵抗損失を招くことなく、または、抵抗損失の低下を招く
ことなく、電力伝送コンポーネントがある場所から別の場所に電力を送信する、運ぶ、お
よび/または輸送することを可能にする。
Power transmission components such as power transmission lines, wires, and / or cables using very low resistance (ELR) materials have been described. ELR materials, which can be modified ELR materials, apertured ELR materials, etc., can transfer power from one location to another without incurring resistive losses or reducing resistive losses. Allows to transmit, carry and / or transport.

本明細書に記載されたように、本明細書に記載の変更された、および/または、開口さ
れたELR材料の一部または全部は、ある場所から別の場所へ電力の伝送を必要とするユー
ティリティ網やシステム中の送電線、ワイヤ、および/または、ケーブルのような電力伝
送コンポーネントによって使用できる。図37A-Sと図37B-Sは、非常に低い抵抗(ELR)材
料を使用する配電システムを示す図である。
As described herein, some or all of the modified and / or open ELR materials described herein require transmission of power from one location to another. Can be used by power transmission components such as utility lines and power lines, wires, and / or cables in the system. Figures 37A-S and 37B-S illustrate a power distribution system that uses very low resistance (ELR) materials.

図37A-Sは、電力伝送システム3700を示している。電力伝送システム3700は、エネルギ
ー源3710、伝送線路3720、および受信者3730を含む。エネルギー源3710は、エネルギー発
生装置及び/又はエネルギー貯蔵装置であってもよい。例えば、エネルギー源3710は、静
電気装置、電磁誘導装置(発電機、ダイナモ、交流発電機、超伝導磁気エネルギー貯蔵(
SMES)装置)、電気化学デバイス(電池、コンデンサ、燃料電池)、光電効果デバイス(
太陽電池または光電池等)、熱電効果デバイス(熱電対、サーモパイルなど)、圧電効果
デバイス、原子力発電、グリーンまたは再生可能エネルギー装置(風力タービン、津波装
置など)、および/または、システム内で使用するためのエネルギーを生成、貯蔵、及び/
又は提供できる他の装置であり得る。
FIGS. 37A-S show a power transfer system 3700. FIG. The power transfer system 3700 includes an energy source 3710, a transmission line 3720, and a receiver 3730. The energy source 3710 may be an energy generator and / or an energy storage device. For example, the energy source 3710 may be an electrostatic device, an electromagnetic induction device (generator, dynamo, AC generator, superconducting magnetic energy storage (
SMES) equipment), electrochemical devices (batteries, capacitors, fuel cells), photoelectric effect devices (
Solar cells or photovoltaic cells), thermoelectric devices (thermocouples, thermopiles, etc.), piezoelectric devices, nuclear power generation, green or renewable energy devices (wind turbines, tsunami devices, etc.) and / or for use in the system Generating, storing, and / or energy
Or any other device that can be provided.

受信者3730は、負荷、システムノード、又は他のコンポーネントおよび/またはエネル
ギーを受け取る事業者のような電力伝送システム3700でエネルギーを受信する事業体であ
ってもよい。受信者3730は、住民、電気機器、マイクログリッド、または他のエンドユー
ザであってもよい。例えば、受信者3730は、伝送ライン3720から電力を運び、消費者に電
力を配送する分配システムネットワークを含むことができる。通常は、分配システムネッ
トワークは、中電圧(50kV以下)電力ライン、変電所、柱上トランス、低電圧(1kV以下
)分布配線、電気メータなどを含む。
Recipient 3730 may be an entity that receives energy at power transfer system 3700, such as an operator that receives loads, system nodes, or other components and / or energy. The recipient 3730 may be a resident, an electrical device, a microgrid, or other end user. For example, the receiver 3730 can include a distribution system network that carries power from the transmission line 3720 and delivers power to the consumer. Typically, the distribution system network includes medium voltage (50kV or less) power lines, substations, pole transformers, low voltage (1kV or less) distributed wiring, electricity meters, and the like.

伝送ライン3720は、ある場所から別の場所にエネルギーを伝達する、1つまたはそれ以
上の送電線、1つまたはそれ以上の地下送電線、又は他のケーブル及び/またはワイヤであ
ってもよい。いくつかの例では、伝送線路3720は、周囲温度および周囲圧力で非常に低い
抵抗値で電流を伝送することができる本明細書に記載されるELR材料のような、変更され
た、および/または、開口されたELR材料を含む。
Transmission line 3720 may be one or more power transmission lines, one or more underground power transmission lines, or other cables and / or wires that transfer energy from one location to another. In some examples, the transmission line 3720 has been modified and / or such as the ELR material described herein that can carry current with very low resistance values at ambient temperature and pressure. Including open ELR material.

電力伝送システム3700は、ユーティリティ網のようなある場所から別の場所へのエネル
ギーの輸送において、調整、制御、切断、スイッチ、および/または、補助するように構
成された他のコンポーネントを含む。図37B-Sは、エネルギー源3710、伝送線路3720、エ
ネルギー受信者3730に加えて、変圧器3740を含む電力伝送システム3750を示している。
The power transfer system 3700 includes other components configured to coordinate, control, disconnect, switch, and / or assist in the transfer of energy from one location to another, such as a utility network. FIGS. 37B-S illustrate a power transfer system 3750 that includes a transformer 3740 in addition to an energy source 3710, a transmission line 3720, and an energy receiver 3730. FIG.

電力伝送システム3750は、伝達されるエネルギーに関連する電圧を増加および/または
低下させるために利用することができる変圧器3740を含む。例えば、高電圧で電力を伝送
すると、通常は、伝送ラインの導電エレメントの抵抗によるエネルギー損失を低減する。
すなわち、所与の電力量に対して、電圧をあげると電流は減少し、したがって、導電エレ
メント中で抵抗損失がおこる。例えば、電圧を10倍上げると、対応する10の係数で電流を
低減し、従って、抵抗損失は100倍となる。
The power transfer system 3750 includes a transformer 3740 that can be utilized to increase and / or decrease the voltage associated with the transmitted energy. For example, transmitting power at high voltage typically reduces energy loss due to the resistance of the conductive elements of the transmission line.
That is, for a given amount of power, increasing the voltage reduces the current, thus causing a resistive loss in the conductive element. For example, increasing the voltage by a factor of 10 will reduce the current by a corresponding factor of 10, thus increasing the resistance loss by a factor of 100.

電力伝送システム3700および/または3750は、図37A-S〜図37B-Sには示されていない故
障電流コントローラは、限流器、変電所、情報収集装置のような他のコンポーネントを含
んでもよい。いくつかの例では、システムの伝送ライン3720のような伝送コンポーネント
内で電流導体として本明細書に記載のELRの材料を利用すると、抵抗損失を防止するため
にシステムが電圧を上げずにエネルギーを伝送することを可能にすることができる。した
がって、これらの例では、本明細書に記載のELRベースの伝送ライン3720は、電力伝送シ
ステムが電力を低い電圧で、輸送することを可能にし、このことは、電力伝送システムを
建設し維持するためにより安全で、より効率的で、より安くさせる。ELRベースの伝送ラ
イン3720は以下に説明される。
The power transfer system 3700 and / or 3750 may include other components such as fault current limiters, substations, information gathering devices, fault current controllers not shown in FIGS. 37A-S to 37B-S . In some instances, utilizing the ELR material described herein as a current conductor in a transmission component such as the system transmission line 3720, the system can store energy without increasing the voltage to prevent resistive losses. It can be possible to transmit. Thus, in these examples, the ELR-based transmission line 3720 described herein allows the power transfer system to transport power at low voltages, which builds and maintains the power transfer system. To make it safer, more efficient and cheaper. The ELR based transmission line 3720 is described below.

図38-Sは、電力伝送ライン内の種々の層を示す概略図3800である。電力伝送ライン3720
のような電力伝送ラインは、ELRベース導電層3830を含む種々の異なる層の数を含むこと
ができる。ELRベース導電層3830は、本明細書に記載のELR層3832と変更する層3834を含む
ことができる。
FIG. 38-S is a schematic diagram 3800 illustrating the various layers in a power transmission line. Power transmission line 3720
Such a power transmission line can include a number of different layers including an ELR base conductive layer 3830. The ELR base conductive layer 3830 can include the ELR layer 3832 described herein and the modified layer 3834.

また、電力伝送ラインは、基板層3810、バッファ層3820、導電バイパス層3840、絶縁層
および/または安定化層3850を含むことができる。例えば、バッファ層3820は、酸化マグ
ネシウム(MgO)で形成することができる、バイパス層3840は、銀で形成することができ
、および/または、安定化層3850は、銅で形成することができる。
The power transmission line may also include a substrate layer 3810, a buffer layer 3820, a conductive bypass layer 3840, an insulating layer and / or a stabilization layer 3850. For example, the buffer layer 3820 can be formed of magnesium oxide (MgO), the bypass layer 3840 can be formed of silver, and / or the stabilization layer 3850 can be formed of copper.

いくつかの例では、ELRベースケーブルは、電流送信のために適切なケーブルを製造す
るために使用される他のコンポーネントとともにテープ形態の層3810〜3850を含む。図39
は、ELR-Sベースの伝送エレメントを含む電力伝送ケーブル3900の断面図である。層3810-
3850に加えて、ケーブル3900は、さらに、内部領域3910と、ケーブル3900の被覆層3930の
外側の領域のようなケーブル3900の周囲の領域との間に断熱材を提供する断熱層3920を含
む。
In some examples, the ELR-based cable includes layers in tape form 3810-3850 along with other components that are used to manufacture a cable suitable for current transmission. Fig. 39
FIG. 4 is a cross-sectional view of a power transmission cable 3900 including an ELR-S based transmission element. Layer 3810-
In addition to 3850, the cable 3900 further includes a thermal insulation layer 3920 that provides thermal insulation between the inner region 3910 and a region around the cable 3900, such as an outer region of the covering layer 3930 of the cable 3900.

いくつかの例では、ELRベースケーブル3900は、ケーブル3900内のテープの構造的支持
を提供する1つまたはそれ以上のフォーマの周囲に巻き付けられた層3810から形成される1
つまたはそれ以上のテープを含むことができる。図には示されていないが、ケーブル3900
は、絶縁層、遮光層、支持層、保護層、導電層、接続層などの種々の他の層を含むことが
できる。いくつかの例では、ELRベースのケーブル3900は、1つまたはそれ以上の巻き付け
られたELRベーステープを支持する複数のフォーマを含むことができる。
In some examples, the ELR base cable 3900 is formed from a layer 3810 that is wrapped around one or more formers that provide structural support for the tape within the cable 3900.
One or more tapes can be included. Although not shown in the figure, cable 3900
Can include various other layers such as an insulating layer, a light shielding layer, a support layer, a protective layer, a conductive layer, a connection layer, and the like. In some examples, ELR-based cable 3900 can include a plurality of formers that support one or more wound ELR-based tapes.

いくつかの例では、ケーブル3900内のELR材料は、従来のHTS材料の遷移温度(〜80〜13
5K等)と周囲温度(〜275K〜313K)との間の温度(150Kと313Kの間の温度またはそれ以上
の温度など)で電流の流れに対して非常に低い抵抗を示す。これらの例では、ELRベース
ケーブル3900は、ケーブル3900内でELR材料を収容する領域3910を冷却するために使用さ
れる冷凍機又はクライオスタットのような冷却システム3940を利用することができる。冷
却システム3940は、デバイスによって使用される、変更されたELR材料の種類に対する臨
界温度でELR材料を維持するように適合されてもよい。例えば、冷却システム3940は、ELR
エレメントをフロンの沸点の温度と同じ温度まで、水の融点の温度と同じ温度まで、ELR
エレメントの周囲の温度よりも低い温度まで、または、本明細書に記載の他の温度まで、
冷却することが可能なシステムであってもよい。すなわち、冷却システム3940は、ELRベ
ースケーブル3900内のELR材料の種類や構造に基づいて選択することができる。
In some examples, the ELR material in cable 3900 is the transition temperature of traditional HTS material (~ 80-13
5K) and very low resistance to current flow at temperatures between ambient temperature (~ 275K ~ 313K) (such as temperatures between 150K and 313K or higher). In these examples, the ELR base cable 3900 may utilize a cooling system 3940 such as a refrigerator or cryostat used to cool the region 3910 containing the ELR material within the cable 3900. The cooling system 3940 may be adapted to maintain the ELR material at a critical temperature for the modified ELR material type used by the device. For example, the cooling system 3940 is an ELR
ELR the element to the same temperature as the boiling point of CFC, to the same temperature as the melting point of water
To temperatures below the ambient temperature of the element, or to other temperatures described herein,
It may be a system capable of cooling. That is, the cooling system 3940 can be selected based on the type and structure of the ELR material in the ELR base cable 3900.

本明細書に記載のように、いくつかの例では、ELRベースケーブルの導電層3830は、運
ばれてきた電流に対して150Kと313Kの間の温度のような周囲温度または他の高い温度で非
常に低い抵抗を示すことができる。当業者は、導電層3830がワイヤ、ナノワイヤなどの種
々の異なる構成で形成することができることを理解するだろう。いくつかの例では、導電
層3830は、ELRベースの電力伝送ラインで使用するために、ELRベースのテープ、および/
または、箔で形成されている。
As described herein, in some examples, the conductive layer 3830 of the ELR base cable is at ambient or other high temperatures, such as temperatures between 150K and 313K, for the current being carried. Can exhibit very low resistance. One skilled in the art will appreciate that the conductive layer 3830 can be formed in a variety of different configurations, such as wires, nanowires, and the like. In some examples, the conductive layer 3830 is an ELR-based tape, and / or for use in an ELR-based power transmission line.
Or it is formed with foil.

ELR材料のテープおよび/または箔を生成し、製造するための様々な技術が存在する。い
くつかの例では、この技術は、バッファの金属酸化物で被覆された可撓性金属テープ上に
YBCOまたは他のELR材料を堆積させ、被覆された導体を形成する工程を含む。処理中に、
テクスチャは、圧延アシスト、二軸テクスチャ基板(RABiTS)プロセスなどを用いて金属
テープ中に導入することができる。あるいは、その代わりに、テクスチャされたセラミッ
ク緩衝層が、テクスチャされていない合金基板上にイオンビームアシスト蒸着(IBAD)プ
ロセスを使用して、堆積されてもよい。酸化物層の追加は、テープからELR材料中への金
属の拡散を防止する。ELRテープを製造するために、化学蒸着CVD法、物理蒸着(PVD)法
、分子線エピタキシー(MBE)、アトミックレイヤーバイレイヤー分子線エピタキシー(A
LL-MBE)、および他の溶液堆積技術などの他の技法を利用してもよい。
There are various techniques for producing and manufacturing tapes and / or foils of ELR material. In some instances, this technique can be applied to flexible metal tapes coated with buffer metal oxides.
Depositing YBCO or other ELR material to form a coated conductor. During processing,
The texture can be introduced into the metal tape using a rolling assist, a biaxial texture substrate (RABiTS) process or the like. Alternatively, a textured ceramic buffer layer may be deposited using an ion beam assisted deposition (IBAD) process on an untextured alloy substrate. The addition of the oxide layer prevents metal diffusion from the tape into the ELR material. To produce ELR tape, chemical vapor deposition CVD, physical vapor deposition (PVD), molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer bilayer molecular beam epitaxy (A
Other techniques such as LL-MBE), and other solution deposition techniques may be utilized.

いくつかの例では、変更されたELR膜中で使用される材料の種類は、膜を利用する用途
の種類によって決定することができる。たとえば、ある用途では、BSCCO ELR層を有する
変更されたELR材料を利用することができるが、他の用途では、YBCO層を利用することが
できる。すなわち、本明細書に記載の変更されたELR材料は、変更されたELR 膜を利用す
る機械やコンポーネントの種類に基づいて、特定の構造中に(テープまたはナノワイヤな
ど)形成されてもよいし、特定の材料(YBCO、BSCCO)から形成されてもよい。
In some examples, the type of material used in the modified ELR film can be determined by the type of application utilizing the film. For example, in some applications, a modified ELR material having a BSCCO ELR layer can be utilized, while in other applications, a YBCO layer can be utilized. That is, the modified ELR materials described herein may be formed in a particular structure (such as a tape or nanowire) based on the type of machine or component that utilizes the modified ELR film, It may be formed from a specific material (YBCO, BSCCO).

本明細書に記載の電力伝送ラインを形成するときに、様々な製造プロセスを使用するこ
とができる。例えば、ELR材料の第1層を、その表面に形成されたMgOのようなバッファ衝
酸化物を有する金属テープ上に堆積させることができる。次に、変更する材料の第2層を
、第1層の上に堆積する。次に、保護層を、銀または他の導電金属のような変更する層の
上に堆積させることができる。次に、銅の層のような安定化層を保護層の上に形成するこ
とができる。いくつかのケースでは、遮光層、絶縁層、保護層および他の層もまた、電力
伝送ライン内に形成することができる。
Various manufacturing processes can be used when forming the power transmission lines described herein. For example, a first layer of ELR material can be deposited on a metal tape having a buffer oxide such as MgO formed on its surface. Next, a second layer of material to be modified is deposited over the first layer. A protective layer can then be deposited over the modifying layer, such as silver or other conductive metal. A stabilizing layer, such as a copper layer, can then be formed on the protective layer. In some cases, light blocking layers, insulating layers, protective layers, and other layers can also be formed in the power transmission line.

たとえば、電力伝送ケーブルの伝送コンポーネントは、フォーマまたは他のベース構造
の周りにらせん状に巻き付けられたELRベーステープを含むことができる。続く、電気絶
縁層は、ELRベーステープを被覆し、シールド層は、絶縁層を被覆し、保護層は、遮光層
を被覆して、電力伝送ケーブルの導電コアを形成する。1つまたはそれ以上の導電性コア
は、ケーブルのハウジング内に配置することができる。いくつかのケースでは、ハウジン
グは、ケーブル内の温度を維持し、電力伝送ケーブルの周囲温度よりも低い温度で、1つ
またはそれ以上の導電性コアを取り囲むように構成された冷却装置に結合された断熱ハウ
ジングの一部であってもよい。
For example, the transmission component of a power transmission cable can include an ELR base tape that is spirally wrapped around a former or other base structure. Subsequently, the electric insulating layer covers the ELR base tape, the shield layer covers the insulating layer, and the protective layer covers the light shielding layer to form a conductive core of the power transmission cable. One or more conductive cores can be disposed within the housing of the cable. In some cases, the housing is coupled to a cooling device that is configured to maintain the temperature within the cable and surround one or more conductive cores at a temperature lower than the ambient temperature of the power transmission cable. It may be a part of a heat insulating housing.

もちろん、当業者は、他のプロセスが本明細書に記載のELRベーステープ、導電コア、
電力伝送ケーブル、および/または伝送ラインのコンポーネントの製造中に利用できるこ
とに気づくであろう。
Of course, those skilled in the art will recognize that other processes are described in the ELR base tape, conductive core,
You will notice that it can be used during the manufacture of power transmission cables and / or transmission line components.

長距離の電力伝送で使用するための電力伝送ケーブルは、図39-Sで示されているが、本
明細書に記載のELRベースの伝送ライン、他の様々なエネルギー伝送コンポーネントの一
部であってもよい。本明細書に記載ELR材料を利用することができる伝送ラインの例は、
電力コード、電源コード、および/または、コンセント、構造内の配線、電源通信ケーブ
ルなどの電気デバイスを電源に接続するラインコードが挙げられる。
A power transmission cable for use in long-distance power transmission is shown in Figure 39-S, but is part of the ELR-based transmission line and other various energy transmission components described herein. May be. Examples of transmission lines that can utilize the ELR materials described herein are:
Examples include power cords, power cords and / or line cords that connect electrical devices such as electrical outlets, wiring in the structure, power communication cables, and the like to the power source.

ELRベース電力伝送ラインの接続
時には、接続不良、不適切な曲げ、他のカップリングの問題により大量のエネルギーを
失うことなしに、ELRベース伝送ラインを別のELRベースの伝送ラインに又は従来の伝送ラ
インに接続する必要があるかもしれない。図40A-Sと図40B-Sは、ELRベースの電力伝送ラ
インと他の伝送コンポーネント間の接続を示す模式図である。
Connecting an ELR-based power transmission line Sometimes an ELR-based transmission line is transferred to another ELR-based transmission line or a conventional transmission without losing large amounts of energy due to poor connections, improper bending, or other coupling problems You may need to connect to the line. 40A-S and 40B-S are schematic diagrams showing connections between ELR-based power transmission lines and other transmission components.

図40A-Sは、銅などの金属導体4020と他の非導電性層4030とを有する従来の伝送ライン4
010に接続されたELRベースの伝送ライン3800を有するシステム4000の側面図である。接続
4000は、ELR層3832と変更する層3834とを含むELRベースの伝送ライン3800の導電エレメン
ト3830内の層を、従来の伝送ライン4010の金属導体4020と整列させる。そのような整列は
、ELRベースの伝送ライン3800から従来の伝送ライン4010への電気エネルギーの強固な伝
送を容易にすることができる。
40A-S show a conventional transmission line 4 having a metal conductor 4020 such as copper and another non-conductive layer 4030.
1 is a side view of a system 4000 having an ELR-based transmission line 3800 connected to 010. FIG. Connection
4000 aligns the layers in the conductive element 3830 of the ELR-based transmission line 3800, including the ELR layer 3832 and the modifying layer 3834, with the metal conductor 4020 of the conventional transmission line 4010. Such alignment can facilitate robust transmission of electrical energy from the ELR-based transmission line 3800 to the conventional transmission line 4010.

図40B-Sは、ELRベースの伝送ラインBに接続されたELRベースの伝送ラインAを有するシ
ステム4040を示している。接続.コンポーネント4050は、伝送ラインAと伝送ラインBに接
続され、導体4052と絶縁層4054を含む。導体4052は、銅やアルミニウムのような従来の導
体であってもよく、又は一部または全部が本明細書に記載のELR材料で形成されてもよい
。伝送ラインの導電エレメント3830よりも厚い導体は、ELRベースの伝送ライン3800から
別のELRベースの伝送ライン3800への電気エネルギーの強固な伝送を容易にする。いくつ
かのケースでは、変更された、および/または、開口されたELR材料と現在のHTSまたはLTS
ELR材料との間の接続があってもよい。
40B-S show a system 4040 having an ELR-based transmission line A connected to an ELR-based transmission line B. FIG. Connection. Component 4050 is connected to transmission line A and transmission line B and includes a conductor 4052 and an insulating layer 4054. The conductor 4052 may be a conventional conductor such as copper or aluminum, or may be formed in part or in whole with the ELR material described herein. A conductor that is thicker than the conductive element 3830 of the transmission line facilitates robust transmission of electrical energy from one ELR-based transmission line 3800 to another ELR-based transmission line 3800. In some cases, modified and / or open ELR materials and current HTS or LTS
There may be a connection between ELR materials.

いくつかのケースでは、接続は、複数段、斜めの向き、および/または、並列Lappジョ
イントで形成することができる。このような構成は、コンポーネント間の接続面積を増や
すことができる、および/または、接続点での蓄熱を最小にすることができる。
In some cases, the connections can be formed with multiple tiers, diagonal orientations, and / or parallel Lapp joints. Such a configuration can increase the connection area between components and / or minimize heat storage at the connection point.

したがって、本明細書に記載ELR材料は、高価な冷却システムを使用しないで非常に低
い抵抗で電流を伝送するオーバーヘッド電力ケーブルド、および/または、地中電力ケー
ブルのような電力伝送ラインの進展と使用を可能にする。そのような使用は、伝送におけ
る抵抗損失を低減するために高電圧送電方式の依存がもはや必要でなくなるため電力伝送
システムが簡素化することを可能にする。したがって、ELRベースの材料は、低い電圧で
、高い電流で、より効率的で、より安全で、より費用対効果の高い、より信頼できる電力
伝送システムを可能にすることができる。例えば、ELR材料の使用は、DC電力の普及を促
進することができる。
Thus, the ELR materials described herein can be used to develop power transmission lines such as overhead power cabled and / or underground power cables that carry current with very low resistance without using expensive cooling systems. Enable use. Such use allows the power transmission system to be simplified because the dependence on high voltage transmission schemes is no longer necessary to reduce resistance losses in transmission. Thus, ELR-based materials can enable low voltage, high current, more efficient, safer, more cost effective and more reliable power transfer systems. For example, the use of ELR materials can facilitate the spread of DC power.

いくつかの実施例では、変更されたELR材料を含む伝送ラインは、以下のように説明す
ることができる。
In some embodiments, a transmission line that includes modified ELR material can be described as follows.

伝送ラインであって、基板層と、前記基板層上に形成された緩衝層と、導電層と、を有
し、前記導電層が変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成されていることを特徴と
する伝送ライン。
A transmission line comprising a substrate layer, a buffer layer formed on the substrate layer, and a conductive layer, wherein the conductive layer is formed of a modified very low resistance (ELR) material. A transmission line characterized by that.

電力伝送ライン線を形成する方法であって、基板上にELR材料の第1層を形成する工程
と、前記ELR材料の第1層上に変更する材料の第2層を形成する工程と、を有することを
特徴とする方法。
A method of forming a power transmission line, comprising: forming a first layer of ELR material on a substrate; and forming a second layer of material to be changed on the first layer of ELR material. A method characterized by comprising.

第1の位置から第2の位置へ電流を伝送するように構成された電力伝送コンポーネント
であって、前記電力伝送コンポーネントは導電性エレメントを含み、前記導電性エレメン
トは、開口されたELR材料の第1層と、変更する材料の第2層とを有し、前記変更する材
料は、前記開口されたELR材料が、前記変更する層が無いときの前記ELR材料の特性に対し
て改良された特性を示すようにさせることを特徴とする電力伝送コンポーネント。
A power transfer component configured to transfer current from a first location to a second location, wherein the power transfer component includes a conductive element, the conductive element comprising a first of open ELR material. A first layer and a second layer of changing material, wherein the changing material is an improved property of the open ELR material relative to the properties of the ELR material when the changing layer is absent. A power transmission component characterized by causing

伝送ラインであって、基板層と、前記基板層上に形成されたバッファ層と、前記バッフ
ァ層上に形成されている、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成された導電層と
、温度コンポーネントと、を有し、前記温度コンポーネントは、前記伝送ラインを取り囲
んでいる温度よりも低い温度で前記導電層の温度を維持するように構成されることを特徴
とする伝送ライン。
A transmission line comprising: a substrate layer; a buffer layer formed on the substrate layer; and a conductive layer formed on the buffer layer and formed of a modified very low resistance (ELR) material. And a temperature component, wherein the temperature component is configured to maintain a temperature of the conductive layer at a temperature lower than a temperature surrounding the transmission line.

電力伝送ラインを形成する方法であって、ハウジングを形成する工程と、前記ハウジン
グ内の基板上にELR材料の第1層を形成する工程と、前記ELR材料の第1層上に変更する材
料の第2層を形成する工程と、ハウジングを取り囲む温度よりも低い温度に前記ハウジン
グの温度を維持するように構成された冷却コンポーネントを前記ハウジングに結合する工
程と、を有することを特徴とする方法。
A method of forming a power transmission line comprising: forming a housing; forming a first layer of ELR material on a substrate in the housing; and changing a material on the first layer of ELR material. Forming a second layer; and coupling a cooling component to the housing configured to maintain the temperature of the housing at a temperature lower than a temperature surrounding the housing.

第1の位置から第2の位置への電流を伝送するように構成された電力伝送コンポーネン
トであって、前記電力伝送コンポーネントは、導電エレメントを有し、前記導電エレメン
トは、開口されたELR材料の第1層と、変更する材料の第2層と、を有し、前記変更する
材料は、前記開口されたELR材料が、前記変更する層が無いときの前記ELR材料の特性に対
して改良された特性を示すようにさせ、前記導電エレメントは、さらに、冷却コンポーネ
ントを有し、前記冷却コンポーネントは、前記電力伝送コンポーネントを取り囲んでいる
温度よりも低い温度に前記導電エレメントの温度を維持するように構成されていることを
特徴とする電力伝送コンポーネント。
A power transfer component configured to transfer current from a first location to a second location, the power transfer component having a conductive element, the conductive element being made of an open ELR material. A first layer and a second layer of changing material, wherein the changing material is improved with respect to the properties of the ELR material when the open ELR material is free of the changing layer. The conductive element further includes a cooling component, the cooling component maintaining a temperature of the conductive element at a temperature lower than a temperature surrounding the power transmission component. A power transmission component characterized in that it is configured.

エネルギー源から受信者へ電流を伝達する方法であって、エネルギー源から受け取った
エネルギーを変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成された伝送ラインに入力する
工程と、1人またはそれ以上の受取人が前記入力されたエネルギーを前記伝送ラインから
受け取る工程と、を有することを特徴とする方法。
A method of transferring current from an energy source to a receiver, wherein the energy received from the energy source is input to a transmission line formed of a modified very low resistance (ELR) material, and one or more Receiving the input energy from the transmission line.

システムのコンポーネント間で電力を伝送するためのシステムであって、電源と、電力
受信者と、伝送ラインとを有し、前記伝送ラインは、前記電源から前記電力受信者に電力
を標準圧力で150Kと313Kの間の温度で伝送するように構成された、変更された非常に低い
抵抗材料を含むことを特徴とするシステム。
A system for transmitting power between components of a system, comprising a power source, a power receiver, and a transmission line, wherein the transmission line delivers power from the power source to the power receiver at a standard pressure of 150K. And a system characterized by including a modified very low resistance material configured to transmit at a temperature between 313K and 313K.

ユーティリティ網内で電力を伝送するための方法であって、変更された非常に低い抵抗
(ELR)の材料で形成された導電コアを有する伝送ライン中の電力を受信する工程と、前
記受信した電力を非常に低い抵抗で導電コアを介して前記伝送ラインに伝送する工程と、
を有することを特徴とする方法。
A method for transmitting power within a utility network, the method comprising: receiving power in a transmission line having a conductive core formed of a modified very low resistance (ELR) material; and the received power Transmitting to the transmission line through a conductive core with a very low resistance;
A method characterized by comprising:

電力ケーブルであって、前記電力ケーブルはハウジングを有し、前記ハウジングは、導
電コアを含み、前記導電コアは、基板層と、前記基板層上に形成されるバッファ層と、前
記バッファ層上に形成された、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料から形成される導
電層と、温度コンポーネントと、を有し、前記温度コンポーネントは、ハウジングを取り
囲む温度よりも低い温度で前記ハウジング内の温度を維持するように構成されていること
を特徴とする電力ケーブル。
An electric power cable, wherein the electric power cable includes a housing, and the housing includes a conductive core, and the conductive core is formed on a substrate layer, a buffer layer formed on the substrate layer, and on the buffer layer. A conductive layer formed from a modified, very low resistance (ELR) material formed, and a temperature component, the temperature component being at a temperature within the housing at a temperature lower than a temperature surrounding the housing. A power cable, characterized in that it is configured to maintain

第1の位置から第2の位置に電流を伝送するように構成された送電ケーブルであって、
前記送電ケーブルは、ハウジングと、導電コアとを有し、前記導電コアは、フォーマと、
前記フォーマの周りに巻き付けられた導体エレメントと、を有し、前記導電エレメントは
、開口されたELR材料の第1層と、変更する材料の第2層とを有し、前記変更する材料は
、前記開口されたELR材料が前記変更する層が無いときの前記ELR材料の特性に対して改良
された特性を示すようさせることを特徴とする送電ケーブル。
A power transmission cable configured to transmit current from a first position to a second position,
The power transmission cable includes a housing and a conductive core, and the conductive core includes a former,
A conductive element wound around the former, the conductive element having an open first layer of ELR material and a second layer of material to be modified, the material to be modified comprising: A power transmission cable, characterized in that the opened ELR material exhibits improved properties relative to the properties of the ELR material when there is no layer to change.

電力ケーブルであって、前記電力ケーブルは、非常に低い抵抗(ELR)テープを有し、
前記ELRテープは、金属から形成された基板と、前記金属基板上に形成されたバッファ層
と、前記バッファ層上に形成された導電層とを有し、前記導電層は変更された非常に低い
抵抗(ELR)材料で形成されていることを特徴とする電力ケーブル。
A power cable, the power cable having a very low resistance (ELR) tape;
The ELR tape has a substrate made of metal, a buffer layer formed on the metal substrate, and a conductive layer formed on the buffer layer, and the conductive layer is modified to be very low Power cable, characterized by being made of resistance (ELR) material.

電力伝送システムであって、エネルギー源と、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料
を含む伝送ラインと、エネルギーの受信者と、を含むことを特徴とする電力伝送システム
A power transmission system comprising an energy source, a transmission line including a modified very low resistance (ELR) material, and an energy receiver.

ユーティリティ網で使用するための電源ケーブルであって、前記電源ケーブルは、非常
に低いELRテープを有し、前記ELRテープは、金属で形成された基板と、前記金属の基板上
に形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に形成された導電層とを有し、前記導電層
は、変更された非常に低い抵抗材料で形成されていることを特徴とする電源ケーブル。
A power cable for use in a utility network, wherein the power cable has a very low ELR tape, the ELR tape comprising a substrate formed of metal and a buffer formed on the metal substrate. And a conductive layer formed on the buffer layer, wherein the conductive layer is formed of a modified very low resistance material.

電気デバイスを電源に接続するための電力ケーブルであって、前記電源ケーブルは、非
常に低い抵抗(ELR)テープを有し、前記ELRテープは、金属で形成された基板と、前記金
属基板上に形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に形成された導電層とを有し、前
記導電層は、変更された非常に低い抵抗(ELR)材料で形成されていることを特徴とする
電力ケーブル。
A power cable for connecting an electrical device to a power source, the power cable having a very low resistance (ELR) tape, wherein the ELR tape is formed on a metal substrate and on the metal substrate. A power cable comprising: a formed buffer layer; and a conductive layer formed on the buffer layer, wherein the conductive layer is formed of a modified very low resistance (ELR) material. .

したがって、第1章〜第18章に記載の様々な電気的、機械的、コンピュータで使用す
る、および/または、他のデバイス、又は、具体的に開示されていない他のものは、本明
細書に記載の変更されたELR材料のような変更されたELR材料から形成されたコンポーネン
トを使用する、及び/又は、含むことができる。
Accordingly, the various electrical, mechanical, computer use and / or other devices described in Chapters 1-18 are not specifically described herein. Can be used and / or included with components formed from modified ELR materials, such as the modified ELR materials described in.

本明細書および特許請求の範囲を通して、文脈が明確に要求している場合を除き、用語
"含む"、"有す"などは、排他的または網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味で解釈さ
れるべきである。すなわち、"を含むが、これらに限定されない"という意味である。本明
細書で使用される用語"接続され"、"結合"またはそれらの変化したものは、二つ以上のエ
レメント間での直接的にまたは間接的な接続または結合を意味し、エレメント間での接続
または結合は、物理的な、論理的な接続または結合、またはそれらの組合せとすることが
できる。さらに、単語"明細書"、"上記"、"下記"、および同様の意味の用語は、本出願で
使用される場合、本出願の特定の部分に言及するのではなく本出願全体について言及する
。文脈が許可する場合、単数または複数の数字を用いて上記の詳細な説明で使用する単語
は、それぞれ複数または単数を含むことができる。2つ以上の用語のリストについて言及
する用語"又は"は、「リスト内の用語のいずれか、リスト内の用語のすべて、リスト中の
用語の任意の組み合わせ」のすべての解釈を含む。
Throughout this specification and claims, unless otherwise explicitly required by context, terminology
“Including”, “having”, etc. should be interpreted in a comprehensive sense as opposed to an exclusive or exhaustive meaning. That is, it means “including but not limited to”. As used herein, the terms “connected”, “coupled” or variations thereof mean a direct or indirect connection or coupling between two or more elements, and between elements The connection or coupling can be a physical, logical connection or coupling, or a combination thereof. In addition, the terms "specification", "above", "below", and similar meaning terms when used in this application refer to the entire application rather than to a specific part of the application. . Where the context permits, words used in the above detailed description using single or multiple numbers may each include the plural or singular. The term “or” referring to a list of two or more terms includes all interpretations of “any of the terms in the list, all of the terms in the list, any combination of terms in the list”.

システムの実施例に関する上記詳細な説明は、網羅的であることを意図するものではな
く、上記の開示された正確な形態にシステムを限定するものでもない。システムに関する
例示の実施例は、例示の目的で上記に記載されているが、当業者は、様々な同等の変更が
システムの範囲内で可能であることを認識するであろう。
The above detailed description of system embodiments is not intended to be exhaustive and is not intended to limit the system to the precise forms disclosed above. Although exemplary embodiments for the system are described above for exemplary purposes, those skilled in the art will recognize that various equivalent modifications are possible within the scope of the system.

本明細書に記載されたシステムの教示は、上述したシステムに限定される必要はなく、
他のシステムにも適用することができる。上述の様々な実施例のエレメント及び動作は、
さらなる実施例を提供するために組み合わせることができる。
The teaching of the system described herein need not be limited to the system described above,
It can also be applied to other systems. The elements and operations of the various embodiments described above are:
Can be combined to provide further examples.

出願書類に付随してリストされたものを含む上記の特許、出願および他の参考文献のす
べては、引用により本出願に合体される。システムの態様は、必要に応じて、システムさ
らなる実施例を提供するために上述した様々な参照のシステム、機能、概念に従って変更
することができる。
All of the above patents, applications and other references, including those listed accompanying the application documents, are incorporated herein by reference. The aspects of the system can be modified according to the various reference systems, functions, and concepts described above to provide further examples of the system as needed.

これらの及び他の変更は、上記の詳細な説明の観点からシステムに対して行うことがで
きる。上記の記載は、システムのいくつかの実施例を詳細に説明し、想定される最良の形
態を記載しているが、上記の詳細な説明でどのように記載されたかに関係なく、システム
は、多くの方法で実施することができる。ローカルベースのサポートシステムの詳細は、
実施例の詳細とかなり異なるかもしれないが、本明細書で開示される特定の用語は、その
用語が関連しているシステムの特定の特徴、機能、または態様に限定されることを本明細
書で再定義されることを意味すると解釈されるべきではない。上記の詳細な説明の項でそ
のような用語を明示的に定義しない限り、一般的には、以下の特許請求の範囲で使用され
る用語は、本明細書に開示された特定の実施例のシステムに限定すると解釈されるべきで
はない。したがって、システムの実際の範囲は、開示された実施例だけを含むのではなく
、特許請求の範囲中のシステムを実施するまたは実現する全ての同等の方法を含む。
These and other changes can be made to the system in view of the above detailed description. While the above description details some embodiments of the system and describes the best mode contemplated, regardless of how described in the detailed description above, the system It can be implemented in many ways. For more information on local-based support systems,
Although specific details disclosed herein may vary considerably, specific terms disclosed herein are limited to the specific features, functions, or aspects of the system with which the terms are associated. Should not be construed to mean redefined. In general, the terms used in the following claims are intended to refer to the specific embodiments disclosed herein, unless such terms are explicitly defined in the Detailed Description section above. It should not be construed as limited to the system. Accordingly, the actual scope of the system does not include only the disclosed embodiments, but includes all equivalent ways of implementing or implementing the system in the claims.

技術のいくつかの態様は、特定の請求項の形式で以下に示されているが、本発明者らは
、請求項形態の任意の数の技術の様々な態様を意図している。従って、本発明者らは、シ
ステムの他の態様に対する追加の請求項を継続するために本出願を提出した後に、追加の
請求項を加える権利を留保する。
Although some aspects of the technology are set forth below in the form of specific claims, the inventors contemplate various aspects of any number of the claimed forms. Accordingly, the inventors reserve the right to add additional claims after filing this application to continue the additional claims for other aspects of the system.

Claims (20)

変更されたELR材料を含む第1ELR導体と、
前記変更されたELR材料を含む第2ELR導体と、
前記第1ELR導体と前記第2ELR導体との間に配置されたバリア材料と、を含むジョセフソン接合であって、
前記変更されたELR材料が、ELR材料の第1層と、前記第1層の前記ELR材に結合された、変更する材料の第2層とを有し、前記変更されたELR材料が、前記ELR材料だけの動作特性に対して改善された動作特性を有することを特徴とする、ジョセフソン接合。
A first ELR conductor comprising a modified ELR material;
A second ELR conductor comprising the modified ELR material;
A Josephson junction comprising: a barrier material disposed between the first ELR conductor and the second ELR conductor;
The modified ELR material comprises a first layer of ELR material and a second layer of material to be bonded coupled to the ELR material of the first layer, wherein the modified ELR material comprises the A Josephson junction characterized by having improved operating characteristics relative to the operating characteristics of ELR materials only.
前記バリア材料は、絶縁材料を含む、請求項1に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 1, wherein the barrier material comprises an insulating material. 前記バリア材料は、導電性材料を含む、請求項1に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction according to claim 1, wherein the barrier material includes a conductive material. 前記バリア材料は、導電性金属を含む、請求項3に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction according to claim 3, wherein the barrier material includes a conductive metal. 前記バリア材料は、半導電性材料を含む、請求項1に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 1, wherein the barrier material comprises a semiconductive material. 前記バリア材料は、ELR材料を含む、請求項1に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 1, wherein the barrier material comprises an ELR material. 前記ELR材料は、150Kよりも高い温度でELR状態で動作する、請求項1に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 1, wherein the ELR material operates in an ELR state at a temperature greater than 150K. 前記バリアは、前記第1導体のELR材料の前記第1層と、前記第2導体のELR材料の前記第1層との間に配置されている、請求項1に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 1, wherein the barrier is disposed between the first layer of ELR material of the first conductor and the first layer of ELR material of the second conductor. 前記バリアは、前記第1導体の変更する材料の前記第2層と、前記第2導体の変更する材料の前記第2層との間にさらに配置されている、請求項8に記載のジョセフソン接合。   9. The Josephson of claim 8, wherein the barrier is further disposed between the second layer of changing material of the first conductor and the second layer of changing material of the second conductor. Bonding. 前記ELR材料は、ELR材料の前記第1層に結合された基板をさらに含む、請求項1に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 1, wherein the ELR material further comprises a substrate coupled to the first layer of ELR material. 変更されたELR材料を含む第1ELR導体と、
前記変更されたELR材料を含む第2ELR導体と、
前記第1ELR導体と前記第2ELR導体との間に配置されたバリア材料と、を含むジョセフソン接合であって、
前記変更されたELR材料が、ELR材料の第1層と、前記ELR材料の前記第1層に結合された、変更する材料の第2層とを有し、前記変更されたELR材料が、150Kよりも高い臨界温度を有することを特徴とするジョセフソン接合。
A first ELR conductor comprising a modified ELR material;
A second ELR conductor comprising the modified ELR material;
A Josephson junction comprising: a barrier material disposed between the first ELR conductor and the second ELR conductor;
The modified ELR material comprises a first layer of ELR material and a second layer of modifying material bonded to the first layer of ELR material, wherein the modified ELR material is 150K. Josephson junction, characterized by having a higher critical temperature.
前記バリア材料は、絶縁材料を含む、請求項11に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 11, wherein the barrier material comprises an insulating material. 前記バリア材料は、導電性材料を含む、請求項11に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 11, wherein the barrier material comprises a conductive material. 前記バリア材料は、導電性金属を含む、請求項13に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 13, wherein the barrier material comprises a conductive metal. 前記バリア材料は、半導電性材料を含む、請求項11に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 11, wherein the barrier material comprises a semiconductive material. 前記バリア材料は、ELR材料を含む、請求項11に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 11, wherein the barrier material comprises an ELR material. 前記第1ELR導体および前記第2ELR導体は、それぞれ前記ELR材料から形成されたELRワイヤを含む、請求項11に記載のジョセフソン接合。   12. The Josephson junction of claim 11, wherein the first ELR conductor and the second ELR conductor each include an ELR wire formed from the ELR material. 前記第1ELR導体および前記第2ELR導体は、それぞれ前記ELR材料から形成されたELRナノワイヤを含む、請求項11に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 11, wherein the first ELR conductor and the second ELR conductor each include an ELR nanowire formed from the ELR material. 前記第1ELR導体および前記第2ELR導体は、それぞれ前記ELR材料から形成されたELRトレースを含む、請求項11に記載のジョセフソン接合。   The Josephson junction of claim 11, wherein the first ELR conductor and the second ELR conductor each include an ELR trace formed from the ELR material. 複数のジョセフソン接合を含む回路であって、前記複数のジョセフ接合のそれぞれが、
変更されたELR材料を含む第1ELR導体と、
前記変更されたELR材料を含む第2ELR導体と、
前記第1ELR導体と前記第2ELR導体との間に配置されたバリア材料と、を含み、
前記変更されたELR材料が、ELR材料の第1層と、前記第1層の前記ELR材料に結合された、変更する材料の第2層とを有し、前記変更されたELR材料が、150Kよりも高い臨界温度を有することを特徴とする回路。
A circuit including a plurality of Josephson junctions, each of the plurality of Josephson junctions,
A first ELR conductor comprising a modified ELR material;
A second ELR conductor comprising the modified ELR material;
A barrier material disposed between the first ELR conductor and the second ELR conductor;
The modified ELR material has a first layer of ELR material and a second layer of modifying material bonded to the ELR material of the first layer, and the modified ELR material is 150K. A circuit characterized by having a higher critical temperature.
JP2017103000A 2011-03-30 2017-05-24 Electrical device, mechanical device, computer device, and/or other device formed of extremely low resistance material Pending JP2017175155A (en)

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US201161469612P 2011-03-30 2011-03-30
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US61/469,648 2011-03-30
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US61/469,697 2011-03-30
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US61/469,756 2011-03-30
US61/469,586 2011-03-30
US61/469,704 2011-03-30
US61/469,635 2011-03-30
US61/469,657 2011-03-30
US61/469,652 2011-03-30
US61/469,628 2011-03-30
US61/469,618 2011-03-30
US61/469,633 2011-03-30
US61/469,637 2011-03-30
US61/469,615 2011-03-30
US61/469,717 2011-03-30
US61/469,604 2011-03-30
US61/469,625 2011-03-30
US61/469,589 2011-03-30
US61/469,645 2011-03-30
US61/469,639 2011-03-30
US61/469,620 2011-03-30
US61/469,703 2011-03-30
US61/469,691 2011-03-30
US61/469,584 2011-03-30
US61/469,624 2011-03-30
US61/469,642 2011-03-30
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