Способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Сфватсккк Сфциалистичаскнк Васнубпик(51) М. Кл, Н 01 Т 45/00 Госулврственный комитетСовета Министров СССРпо лелвм и вобретенийи открытий(45) Дата опубликования описания 10,1178(54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ РАБОТЫ ВЫХОДА ПОВЕРХНОСТИ КОЛЛЕКТОРА ТЕРМОЭМИССИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Изобретение относится к способампрямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано преимущественно в термоэмиссионных преобразователях энергии 5(ТЭП) .Известно, что нан есение на поверхность коллектора тонкого слоя полупроводникового вещества (например,.кремния, германия и т.д.) позволяет Юуменьшить работу выхода коллектора,Полупроводник, взаимодействуя с парами цезия, образует соединения с низкой (1,0 эв) работой выхода, чтопозволяет улучшить выходные пара- бметры ТЭП 11.Прототипом изобретения являетсяспособ уменьшения работы выхода по-верхности коллектора ТЭП путем вводав межэлектродный зазор смеси паров фвисмута и цезия 121,Однако при этом не удается сохранить низкую работу выхода коллектораиз-за изменения состава пленки, обусловленного испарением висмута и массопереносом эмиттерного материалана коллектор. Кроме того, уменьшаетсясрок службы иэ-эа возможного расслоения нанесенной пленки при рабочихтемпературах 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 0,1-3,0 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 сое.Динения висмута с цезием, снизить632009падение напряжения на этом слое иповысить выходную удельную мощностьТЭП в среднем на 30. Для реализации предложенного способа была использована установка,представленная на чертеже. 5Установка содержит контейнер 1 сцеэием, .двухходовой вентиль 2, резервуар 3 из молибдена с висмутом,вентиль 4, с помощью которой резервуар с висмутом отсекался от ТЭП, 10цилиндрический ТЭП 5, вакуумную каме-"Ру 6, термостат 7 для цезия, приборный геттер 8, дистиллятор 9 ихолодильник 10 дистиллятора.После обеэгаживания вакуумноцезиевой системы до остаточного давления 110 торр резервуар 3 с вис-мутом отсекают от прибора, вентиль .2 закрывают в сторону прибора, вскрывают ампулу с цезием и с помощьюдистиллятора 9 прбизводят очисткуцезия путем вакуумной дистилляции,а затем переконденсацию чистого.цезия в цезиевый термостат 7. Послеэтого снимают вольт-амперные характеристики (ВАХ) прибора на чистомцезии. Подачу паров в межэлектродныйзазор (ИЭЗ) ТЭП осуществляют из цезиевого термостата 7. ВАХ снимаютдля Тэ 1300 С и Тк600 С, а давление паров цезия изменяют в диапазоне 0,1-3,0 торр. Таким образомотыскивают оптимальное давлениепаров цезия для данного прибора.Огибающая вольт-амперных характеристик для чистого цезия представленав виде кривой фа на фиг.2,После снятия ВАХ на чистом цезииустанавливают оптимальное давлениепаров цезия, открывают вентиль 4 ив МЭЗ ТЭП одновременно с парами це зия вводят пары висмута. Давление паров висмута варьируют путем изменения температур резервуара 3 в диапазоне 10 - 10 торр и снимают ВАХ 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 ВАХ для бинарной смеси паров цезия и висмута, представленная в виде кривой О ф на фиг.2.Как видно иэ фиг.2, огибающая ВАХ смещается в сторону больших напряжений почти параллельно первоначальной и ЭДС увеличивается, что говорит об уменьшении работы выхо-. да коллектора и снижении падения напряжения на коллекторном полупроводниковом слое.Формула изобретенияСпособ уменьшения работы выходаповерхности коллектора термоэмиссионного преобразователя путем ввода.в межэлектродный зазор смеси пароввисмута 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 выбираютв диапазоне 10- 10 при давлениицезиевого пара в пределах 0,13,0 торр.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе:1. Патент СшА Р 3402074,кл. 117-224, 17,09.68%ь2 Ю ОФ ОЮ ор Уд 7 Я ,Ф Нцпрюжение ио Элентрвдах, В Фъ,я ю,г Заказ б 360/53 Тираж 918 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5 Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная,4 Составитель В.БобровРедактор Т.Орловская Техред Н,анцрейчук Корректор Е.Дичинская