Способ определения работы выхода коллектора термоэмиссионного преобразователя Советский патент 1987 года по МПК H01J45/00 

Изобретение относится к прямому преобразованию тепловой энергии в электрическую термоэмиссионным методом и может быть применено для исследования характеристик термоэмиссионных преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности определения работы выхода коллектора.

Поставленная цель достигается тем, что измерение зависимости напряжения холосто- го хода от температуры коллектора начинают с Тс на 25-50°С ниже температуры резервуара Т для образования жидкой фазы рабочего тела цезия с известной работой выхода Хи на поверхности коллектора. При установлении у поверхности эмит- тера термодинамического равновесия и сохранении этого условия в процессе измерения работы выхода коллектора, например, путем изменения температуры коллектора при заданном и поддерживаемом постоянном дав- лении насыщенного пара рабочего тела, изменение напряжения холостого хода будет соответствовать изменению работы выхода коллектора и определяется выражением

Х. + + кТЛп () Ц) 2 fla. Dic.(.

где%: - работа выхода коллектора;

Е,„„ - потенциал ионизации атомов рабочего тела;

Т. - температура электронов в плазме; N. - плотность состояний электронов; NU - концентрация атомов;

Р.-

d - ширина межэлектродного зазора;

f,, - длина свободного пробега электронов;

D,. - коэффициент диффузии электронов у эмиттера;

D,f коэффициент диффузии ионов у коллектора; -отношение температуры коллектора

Тс к температуре эмиттера

При повышении температуры коллектора па кривой зависимости напряжения холостого хода от Т получают шато,соответствующее работе выхода жидкого рабочего тела, например цезия, которое в точке Тс T(j с началом испарения жидкой фазы резко переходит во второе плато, соответствующее многослойному адсорбированному покрытию.

В области Тс Т;; выражение (1) записывается

V.v..:t4Tl- « + f - +

Kff .

звездочкой отмечены значения D,(. и t при . В произвольной точке кривой 5

v::--™-b -+KT.,M(.

Поскольку измерения Vcj и Хс производятся относительно реперного уровня , можно записать

(T|j

,,-х,+„т,г„ош«1,

следовательно

,,,, т;е - V.,+Xa- KTjn i +;{.- (2

iJic J

Расчет показывает, что зависимость логарифмического члена В(2) от температуры коллектора с достаточно высокой точностью (не хуже ±0,005 эВ) можно экстраполировать линейной зависимостью 1,410 (Тс- -T/t). В результате

Хс у„т,„- v,,.+Xu-i,) (3)

Пример. Измеряется работа выхода коллекторов из никеля, ниобия и молибдена в области давлений насыщенного пара цезия от 1 до Па. Температура коллектора меняется .от Тс ; Т; до Тс -1100 К.

При выбранных значениях Т и Тс проводится запись зависимости напряжения холостого хода хх от температуры коллектора Тс на духкоординатном самописце, на ось у которого подается напряжение холостого хода, а на ось х - сигнал температуры коллектора от хромель-алюмеле- вой термопары.

На чертеже представлены зависимости напряжения холостого хода Ухл- от температуры коллектора (кривые 1 и 2), снятые при давлении пара цезия 6,65-10 Па

(Тд 525,5 К) и ТЕ -1535 К для № - коллектора, в качестве эмиттера служит монокристалл W (1,12).

Кривая 1 соответствует записи зависимости в направлении возрастания температуры коллектора, а кривая 2 - в направлении убывания температуры. На кривой 2 не наблюдается плато напряжения V, соответствующее жидкой фазе цезия на коллекторе, что связано с необходимостью переохлаждения коллектора на 25-50°С в зависимости от величины давления насыщенного пара цезия для образования жидкой фазы на коллекторе. С образованием жидкой фазы при повыщении температуры коллектора до Тс TR на кривой 1 наблюдается плато 3 достаточно протяженное (25°) для его достоверной регистрации, соответствующее работе выхода жидкого цезия. Дальнейшее повышение температуры приводит к резкому переходу, связанному с испарением жидкой фазы в точке Т Тх, к второму плату 4 на кривой, соответствующему многослойному покрытию адсорбированного цезия, а в последующем к характерному изменению работы выхода для покрытий меньше монослоя. Работа выхода, отсчитанная от уровня напряжения холостого хода, соответствующего жидкой фазе цезия на коллекторе, представлена на кривой 5, где работа выхода жидкого цезия принят.а равной 1,95 эВ. Поправка на изменение %. с температурой коллектора на чертеже не учтена.

Формула изобретения

Способ определения работы выхода коллектора термоэмиссионного преобразователя снабженного резервуаром с цезием, включающий измерение напряжения холостого хода в зависимости от температуры коллектора и оценку величины работы выхода, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, измерение напряжения холостого хода начинают с температуры коллектора, при которой он покрыт жидким цезием, затем повыщают температуру коллектора, а работу выхода коллектора Xj. оценивают по со- отнощению

Xc Xu-fV«,H Т,- V,,-1,4-1(1(Тс-Т,),

где Хц - работа выхода цезия. В;

Тс - температура коллектора. К; Тл-температура резервуара с цезием, К; Ул-сТм.Тц-напряжение холостого хода при

, В;

Vxx- напряжение холостого .кода при температуре коллектора Тс, В.

Изобретение относится к прямому преобразованию тепловой энергии в электрическую термоэмиссионным методом. Цель изобретения - увеличение точности определения работы выхода коллектора. Поставленная цель достигается тем, что измерение зависимости напряжения холостого хода от температуры коллектора начинают с Тс на 25-50°С ниже температуры резервуара Т« для образования жидкой фазы рабочего тела цезия с известной работой выхода на поверхности коллектора. При установлении у поверхности эмиттера термодинамического равновесия и сохранении этого условия в процессе измерения работы выхода коллектора, например, путем изменения температуры коллектора при заданном и поддерживаемом постоянном давлении насыщенного пара рабочего тела, изменение напряжения холостого хода будет соответствовать изменению работы выхода коллектора. В описании приведено выражение для определения работы выхода коллектора тсс. 1 ил. $ (Л to ;о 00 00

ш

500 Т,

1ЮО