Способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соватсккк

Социалистичаскнк

Вас убпик

<">632009. „ тозидц

2Я атно

"" ""ЗФ

" B«> отака щ м j (6l) Дополнительное к авт. свид-By(22) Заявлено 13.1076(21) 2413054/18-25 с присоединением занвки №вЂ” (51) М. Кл, Н 01 J 45/00

Госуларственный комитет

Сонета Министров СССР по лелам и юбретений и открытий (23) Приоритет—

Ъ(43) Опубликовано 0 1178. Бюллетень ¹ 41 (53) УДК

621 . 362 .537 (088.8) (45) Дата опубликования описания 101178 (72) Авторы изобретения

И.Г.Гвердцители, А.Г.Каландаришвили, В.Г.Кашия и Ш.Ш.Шартава (71) Заявитель (54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ РАБОТЫ ВЫХОДА ПОВЕРХНОСТИ

КОЛЛЕКТОРА ТЕРМОЭМИССИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к способам прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано преимущественно в термоэмиссионных преобразователях энергии 5 (ТЭП) .

Известно, что нанесение на поверхность коллектора тонкого слоя полупроводникового вещества (например, .кремния, германия и т.д.) позволяет 30 уменьшить работу выхода коллектора.

Полупроводник, взаимодействуя с пара. ми цезия, образует соединения с низкой (1,0 эв) работой выхода, что позволяет улучшить выходные пара- 1 метры ТЭП (1).

Прототипом изобретения является способ уменьшения работы выхода по- верхности коллектора ТЭП путем ввода в межэлектродный зазор смеси паров висмута и цезия (2).

Однако при этом не удается сохранить низкую работу выхода коллектора из-за изменения состава пленки, обусловленного испарением висмута и массопереносом эмиттерного материала на коллектор. Кроме того, уменьшается срок службы иэ-эа возможного расслоения нанесенной пленки при рабочих температурах коллектора, а также усложняется поддержание оптимальной толщины пленки висмута на коллекторе, что приводит к увеличению падения напряжения на коллекторном полупроводниковом слое и снижает выходную удельную мощность ТЭП.

Цель изобретения †. увеличение выходной удельной мощности преобразователя.

Поставленная цель достигается. тем, что отношение парциальных давлений паров висмута и цезия выбирают в диапазоне 10 — 10 при давлении цеэиевого пара в пределах О, 1-3,0 торр.

Способ осуществляется следующим образом. Висмут, который имеет энергию сорбции большую, чем цезий, адсорбируется на поверхности коллектора и покрывает его тонким слоем.

Толщину слоя можно регулировать в зависимости от давления паров висмута, что позволяет поддерживать оптимальную толщину пленки. Цезий, взаимодействуя с пленкой, образует соединение с низкой работой выхода.

Использование изобретения дает возможность поддерживать на коллекторе минимально необходимую толщину полупроводникового слоя в виде соединения висмута с цезием, снизить

632009 падение напряжения на этом слое и повысить выходную удельную мощность

ТЭП в среднем на 30%.

Для реализации предложенного спо« соба была использована установка, представленная на чертеже. 5

Установка содержит контейнер 1 с цеэием, .двухходовой вентиль 2, резервуар 3 из молибдена с висмутом, вентиль 4, с помощью которой резервуар с висмутом отсекался от ТЭП, 10 цилиндрический ТЭП 5, вакуумную каме-" ру 6, термостат 7 для цезия, приборный геттер 8, дистиллятор 9 и холодильник 10 дистиллятора.

После обеэгаживания вакуумно- 15 цезиевой системы до остаточного давления 1 ° 10 торр резервуар 3 с вис- мутом отсекают от прибора, вентиль .

2 закрывают в сторону прибора, вскрывают ампулу с цезием и с помощью 20 дистиллятора 9 прбизводят очистку цезия путем вакуумной дистилляции, а затем переконденсацию чистого. цезия в цезиевый. термостат 7. После этого снимают вольт-амперные характеристики (BAX) прибора на чистом цезии. Подачу паров в межэлектродный зазор (ИЭЗ) ТЭП осуществляют из цезиевого термостата 7. ВАХ снимают для Тэ 1300 С и Тк 600 С, а давление паров цезия изменяют в диапазоне 0,1-3,0 торр. Таким образом отыскивают оптимальное давление паров цезия для данного прибора.

Огибающая вольт-амперных характеристик для чистого цезия представлена в виде кривой а на фиг.2.

После снятия ВАХ на чистом цезии устанавливают оптимальное давление паров цезия, открывают вентиль 4 и в МЭЭ ТЭП одновременно с парами це- 40 зия вводят пары висмута. Давление паров висмута варьируют путем изменения температуры резервуара 3 в диапазоне 10 — 10 торр и снимают

BAX для системы цезий-висмут. Регулируя давление паров висмута, отыскивают пленку оптимальной толщины, при которой падение напряжения на коллекторе уменьшается до минимума.

По полученным данным была построена огибающая BAX для бинарной смеси паров цезия и висмута, представленная в виде кривой О ™ на фиг.2.

Как видно иэ фиг.2, огибающая

BAX смещается в сторону больших напряжений почти параллельно первоначальной и ЭДС увеличивается, что говорит об уменьшении работы выхода коллектора и снижении падения напряжения на коллекторном полупроводниковом слое.

Формула изобретения

Способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя путем ввода .в межэлектродный зазор смеси паров висмута и цезия, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью увеличения выходной удельной мощности преобразователя, отношение парциальных давлений паров висмута и пезия выбирают в диапазоне 10 1 — 10 при давлении цезиевого пара в пределах 0,13,0 торр.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент CttQ Р 3402074, кл. 117-224, 17.09.68 °

° 2. Патент США М 3191076, кл. 310-4, 22.06.65.

632009

S0O

% ь

М, ó 200 о р. о

04 06 40 70 72 79

Нцпряжение ио Элентродах, 8

Фиг.2

0,2

Заказ б360/53 Тираж 918 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул.Проектная,4

Составитель В.Бобров

Редактор Т.Орловская Текред Н.андрейчук Корректор Е.Дичинская