ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ХОЛОДИЛЬНИК Советский патент 1973 года по МПК H05H7/00 H01J49/02 

1

Изобретение относится к холодильной технике, в частности, для охлаждения источников ионов в ускорителях заряженных частиц и масс-спектрометрах.

В известных высокотемпературных источниках ионов для предупреждения нагрева узлов и деталей необходимо использовать охлаждающее устройство. Обычно это устройство выполняется в виде полого цилнндра, в пустотелых стенках которого протекает вода. Когда источник ионов находится под высоким потенциалом, вода в охлаждающем устройстве циркулирует (ПО замкнутому контуру с изолированным «асосом. Это усложняет установку и затрудняет ее изготовление и эксплуатацию.

Предлагаемый полупроводниковый холодильник позволяет эффективно охлаждать источник ионов в течение определенного времени без использования внешних источников питания благодаря тому, что он содерл ит термоэлектрический генератор. Энергия, необходимая для работы генератора, поступает за счет теплопередачи от стенок рабочей камеры. В качестве поглотителя тепла используется скрытая теплота плавления легкоплавких веществ.

На чертеже представлена схема предлагаемого холодильника.

Между двумя коаксиальными металлическими цилиндрами 1 11 2 вставлены два металлических кольца 5 и с полостями 5 я 6. Кольца отделены от стеиок цилиндров кольцевыми

прокладками 7 и S из полупроводникового материала /г-типа и кольцевыми прокладка.ми 9 и 10 из полупроводникового материа.та р-типа. Полости 5 и 6 заполнены легкоплавким веществом с больщой теплотой плавления.

Работа системы основана на явлении Зеебека и эффекте Пельтье. Цилиндр и прокладки 8, 10 образуют термоэлектрический генератор, цилиндр 2 и прокладки 7, 9 - термоэлектрический холодильник. При нагревании цилиндра / за счет теплопередачи от рабочей камеры в системе появляется замкнутый ток, так что на спаях между электродами 2-7, 2-9, 1-8 и /-10 поглощается теплота, а на спаях между электродами 4-9, , 3-7 и 3-10 теплота выделяется. Таким образом, при нагревании внутреннего цилиндра / внещний цилиндр 2 охлаждается. Выделяемая кольцами 3 11 4 тенлота расходуется на плавление легкоплавкого вещества в полостях .

(При необходимости увеличения разности температур между внутренним и наружным цилиндрами охлаждающие устройства соединяются в оатарею из нескольких коаксиально расположенных устройств, так что горячий .электрод внутреннего устройства служит холодным электродом наружного. При этом вещества, скрытая теплота плавления которых используется для поглощения тепла, выбираются различными в разных элементах батареи в зависимости от их тем пературы плавления.

Устройство «€ потребляет мо-щности на охлаждение от внешних источников питания, и его работа не зависит от поданного на него потенциала.

Предмет изобретения

Полупроводниковый термоэлектрический холодильнИК, например, для источни-ка ионов, содержащий набор полупроводниковых термоэлементов с р- и /г-1нроводимостью термоэлектронного холодильника, расположенного снаружи корпуса источника, отличающийся тем, что, с щелью уменьшения габаритов и повышения к.п.д., между корпусом источника и холодильником расположен термоэлектрический генератор, соединенный с холодильником через полые металлические кольца, в полости Которых помещено л егкоплавкое вещество.