專利名稱：改進(jìn)的熱電轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說來涉及直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能的領(lǐng)域，具體地說，涉及一種改進(jìn)的熱電轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
如美國專利3,519,854，3,328,611，4,303,845，4,323,808及5,459,367(均授權(quán)為本發(fā)明的發(fā)明人，在這里作為參考文獻(xiàn))所記載的的熱發(fā)射轉(zhuǎn)換器已為人所知，其中公開了直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能的各種設(shè)備和方法。美國專利3,519,854描述的轉(zhuǎn)換器利用霍爾效應(yīng)技術(shù)作為輸出電流的集電裝置。該專利教導(dǎo)使用從作為電子源的發(fā)射陰極表面逸出的電子束。這些電子朝著與霍爾效應(yīng)換能器相分離的陽極被加速，該陽極是非常簡單的金屬板，帶大量靜電的元件環(huán)繞著金屬板并與金屬板絕緣。
美國專利3,328,611公開了一種球形的熱發(fā)射轉(zhuǎn)換器，其中，球形發(fā)射陰極受熱，因而在控制元件的作用下向同心設(shè)置的球形陽極發(fā)射電子，其上面有高的正電勢并與控制元件絕緣。同專利′854相同，專利′611的陽極也是簡單的金屬表面。
美國專利4,303,845公開了一種熱發(fā)射轉(zhuǎn)換器，其中，陰極發(fā)出的電子束穿過橫向磁場內(nèi)的氣芯電感線圈，因而由于電子束和橫向磁場的相互作用而在電感線圈中產(chǎn)生電動勢。該專利′854的陽極也包括金屬板，一帶大量靜電的元件環(huán)繞金屬板并與金屬板絕緣。
美國專利4,323,808公開了一種激光激勵的熱發(fā)射轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器與專利′845中的熱發(fā)射轉(zhuǎn)換器非常相似。主要的區(qū)別在于，專利′808公開的是，在去掉加在上面匯集電子的格網(wǎng)上的電勢的同時，將激光加到格網(wǎng)上，從而生成電子團(tuán)，電子團(tuán)經(jīng)過位于橫向磁場中的氣芯電感線圈朝著陽極被加速。專利′808的陽極與專利′845的陽極相同，即為一簡單的金屬板，帶大量靜電元件環(huán)繞金屬板并與其絕緣。
美國專利5,459,367優(yōu)選使用了一種改進(jìn)的集電元件，其陽極用鋼棉纖維和硫酸銅膠體代替金屬板，另外，該集電元件具有環(huán)繞陽極并與陽極絕緣的高帶電(即靜電)元件。
在另一個現(xiàn)有設(shè)計方案中，陽極和陰極位于真空腔內(nèi)，彼此靠近，間隔例如2微米。這種設(shè)計方案除了將銫引入罩著陽極和陰極的腔內(nèi)以外，沒有利用別的吸引力將陰極發(fā)射的電子吸向陽極。銫將正電荷涂在陽極上使電子保持流動。由于陰極和陽極靠得太近，很難使陰極和陽極保持具有顯著不同的溫度。例如，一般地，陰極為1800開氏溫度，而陽極為800開氏溫度。用熱源來加熱陰極，而在陽極處設(shè)置冷卻循環(huán)系統(tǒng)，而將陽極維持在需要溫度。盡管腔維持為真空(沒有銫源)，但是，熱量從陰極傳到陽極，因而在靠得很近的陰極和陽極間維持高溫度差要消耗大量能量。于是，顯著降低了系統(tǒng)效率。
發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種新的、改進(jìn)的熱電轉(zhuǎn)換器。
更具體地說，本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)換效率提高了的熱電轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種用于熱電轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)的陰極。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種熱電轉(zhuǎn)換器，其陰極和陽極明顯地分開，使它們彼此熱絕緣。
本發(fā)明的第四個目的是提供一種熱電轉(zhuǎn)換器，其中在電子撞擊陽極前瞬間將電子的能量去掉。
本發(fā)明上述及其他目的在隨后的描述中會變得清楚，并由下述的熱電轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，其包括殼體件；殼體件內(nèi)陰極，受熱時工作，用作電子源；殼體內(nèi)的陽極，能接收從陰極發(fā)射的電子。該陰極為金屬絲網(wǎng)，金屬絲沿至少兩個相互交叉的方向延伸。帶電的第一會聚環(huán)在殼體件內(nèi)，位于陰極和陽極之間，能夠?qū)㈥帢O發(fā)射的電子經(jīng)電子路經(jīng)上的第一會聚環(huán)導(dǎo)向到陽極，帶電的第二會聚環(huán)在殼體件內(nèi)位于第一會聚環(huán)和陽極間，能夠?qū)㈥帢O發(fā)射的電子經(jīng)由電子路經(jīng)上的第二會聚環(huán)導(dǎo)向到陽極。還可使用其他的會聚環(huán)。陰極最好與陽極分開4微米到5厘米。更好的是，陰極與陽極分開1～3厘米。激光器用來轟擊陰極和陽極間的電子(即將激光加到電子上)。激光器在電子到達(dá)陰極前的瞬間轟擊電子。激光能夠?qū)﹄娮舆M(jìn)行量子擾動，使電子能易于被陽極捕獲。
陰極金屬絲網(wǎng)最好包括至少四層金屬絲，而且每個金屬絲層的金屬絲沿著不同于其他層金屬絲的方向延伸，因此，陰極金屬絲網(wǎng)包括沿著至少四個不同方向延伸的金屬絲。這種設(shè)計大大增加了陰極的發(fā)射表面。
本發(fā)明還可描述成一種熱電轉(zhuǎn)換器，其包括殼體件；殼體件內(nèi)的陰極，受熱時能夠用作電子源；殼體件內(nèi)的陽極，能夠接收從陰極射出的電子；以及能夠轟擊陰極、陽極間的電子的激光器。激光器對電子進(jìn)行量子干擾，使電子更易于被陽極捕獲。激光器能夠在電子達(dá)到陽極前瞬間轟擊電子。激光器能夠在電子達(dá)到陽極前2微米內(nèi)轟擊電子。陰極為金屬絲網(wǎng)，其金屬絲沿著至少兩個相互交叉的方向延伸，陰極與陽極分開4微米到5厘米。
本發(fā)明還可描述為一種熱電轉(zhuǎn)換器，其包括殼體件；殼體件內(nèi)的陰極，加熱時用作電子源；殼體件的陽極，能夠接收從陰極射出并大致沿著構(gòu)成從陰極到陽極方向的運(yùn)動方向前進(jìn)的電子。陰極的投影橫截面垂直于該運(yùn)動方向，陰極的電子發(fā)射面向陽極發(fā)射電子，電子發(fā)射面至少比投影橫截面積大30％。陰極為金屬絲網(wǎng)，其金屬絲沿至少兩個相互交叉的方向延伸。另外，或附加地，陰極沿垂直于運(yùn)動方向的至少一個方向彎曲。一激光器能夠在電子到達(dá)陽極前瞬間轟擊陰極和陽極間的電子。優(yōu)選的，電子發(fā)射面面積至少為投影橫截面積的兩倍。更好的是，電子發(fā)射面面積至少為所述投影橫截面積的兩倍。金屬絲直徑越小，發(fā)射面積越大，并呈指數(shù)關(guān)系。
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中相同的標(biāo)號代表相同的元件。圖中，圖1是現(xiàn)有技術(shù)的熱電轉(zhuǎn)換器的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的激光激勵熱電轉(zhuǎn)換器的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明熱電轉(zhuǎn)換器的橫截面?zhèn)纫暿疽鈭D；圖4是用于陰極的金屬絲網(wǎng)的俯視圖；
圖5是金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)一部分的側(cè)視圖；圖6是另一種金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)一部分的側(cè)視圖；圖7是金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)中多層的側(cè)視示意圖；及圖8是另一種陰極結(jié)構(gòu)的簡化側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2分別為授給Edwin D.Davis，即本發(fā)明的發(fā)明人的美國專利4,303,845和4,323,808中示出并描述的現(xiàn)有技術(shù)熱發(fā)射轉(zhuǎn)換器，其中公開的全部內(nèi)容在這里引作參考。雖然這兩種熱發(fā)射轉(zhuǎn)換器在引入的專利中詳細(xì)進(jìn)行了描述，但這里參照圖1和2大致地介紹其工作情況。這對理解本發(fā)明可以提供有益的背景知識。
圖1示出了一種基本的熱電轉(zhuǎn)換器。圖2示出了一種激光激勵熱發(fā)射轉(zhuǎn)換器。這兩種轉(zhuǎn)換器的工作情況非常相似。
附圖示出了基本的熱電轉(zhuǎn)換器10。轉(zhuǎn)換器10有一細(xì)長的圓柱形外殼12，并安裝有端壁14，16，從而構(gòu)成了封閉腔18。殼12由公知的任何一種強(qiáng)度高的非導(dǎo)電材料制成，例如，高溫塑料或陶瓷。而端壁14，16為金屬板，上面能形成電連接。這些元件機(jī)械連接在一起，并氣密密封，使腔18能保持真空。在端壁14，16之間可以施加并維持較高的電勢。
第一端壁14有一成型陰極區(qū)20，其內(nèi)表面上設(shè)有電子發(fā)射涂層(未示出)；第二端壁16制成圓形、略凸的表面，其首先安裝在絕緣環(huán)21中而形成一組件，然后全部的元件配裝到殼12上。使用中，端壁14，16分別用作轉(zhuǎn)換器10的陰極端子和集電板。在兩個壁之間，電子束22沿著圓柱形腔18的對稱軸線前進(jìn)，起始于陰極區(qū)20，并終止于集電板16。
環(huán)形會聚件84同心地位于腔18內(nèi)，鄰近于陰極20。擋板件26同心地位于腔18內(nèi)，鄰近于集電板16。
上述兩個元件之間設(shè)有電感組件28，其包括螺線管電感線圈30和細(xì)長的環(huán)形磁鐵32，線圈30和磁鐵32同心地位于腔18內(nèi)，并占據(jù)其中心區(qū)域。簡略地參照圖2的側(cè)視示意圖，可以看到各種元件和組件的相對經(jīng)向定位，其清楚起見，用于這些位于里面的元件的機(jī)械定位裝置沒有包括于這兩個圖中。會聚件24經(jīng)引線34和氣密封的進(jìn)給通孔36連接到外靜電電勢源(未示出)。電感線圈30類似地經(jīng)一對引線38，40和一對進(jìn)給通孔42，44連接到簡單地示為電阻46的外部負(fù)載件。
施加到各種元件上的電勢由于構(gòu)成了用于實(shí)施相關(guān)電子束器件的公知和傳統(tǒng)裝置，于是沒有清楚地示出，也沒有詳細(xì)討論。簡單地講，(傳統(tǒng)上)將陰極區(qū)20作為電壓基準(zhǔn)。高的正靜電荷加到集電板16上，通過將外電路的負(fù)極側(cè)連接到陰極20上而完成含有該電壓源的外電路。所施加的高的正靜電荷使從陰極區(qū)20出來的電子束22朝著集電板16加速，電子束的值直接取決于施加的高靜電荷的大小。電子以足夠的速度撞擊在集電板16上而產(chǎn)生一定量的回彈。擋板件26的構(gòu)形和位置成能防止這些回彈電子到達(dá)轉(zhuǎn)換器的主要部分，電連接(未示出)按需要布置在上面。較低到中等大小的負(fù)壓加在會聚件24上，將電子束22會聚成窄束。在工作中，用熱源48(可利用礦物燃料的燃燒、太陽能裝置、原子能裝置、來自于目前原子操作時的原子廢料或熱交換器等多種熱源)加熱陰極20上的電子發(fā)射涂層，而蒸發(fā)出大量的電子。選出的電子由會聚件24會聚成窄束并朝著集電板16被加速。當(dāng)通過電感組件28時，電子受到磁鐵32產(chǎn)生的磁場作用，并進(jìn)行相互作用的運(yùn)動，而在電感線圈30的線匝中感生出電動勢。實(shí)際上，感生出的電動勢是大量單個電子進(jìn)行小的圓環(huán)環(huán)流時在線圈30的各個圈中產(chǎn)生的微小電動勢的和?？偟恼f來，轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于電子的行進(jìn)速度，而輸出電流取決于電子源的尺寸和溫度，感生電動勢的機(jī)理可以解釋為，開始有直線速度的電子進(jìn)入到與電子速度正交的大致均勻磁場中時，洛倫茲力會作用在這些電子上，在一適當(dāng)結(jié)構(gòu)的裝置中，螺線電子路徑按法拉弟定律能產(chǎn)生所需的凈磁通變比率，從而生成感生電動勢。
這種螺線形電子路徑由集電板16的加速作用產(chǎn)生的直線行進(jìn)路徑與初始電子速度和磁鐵32的橫向磁場相互作用產(chǎn)生的圓形路徑綜合而成。根據(jù)施加在集電板16上的高電壓的相關(guān)幅值和磁鐵32產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度和方向，也可以用其他的機(jī)制在電感線圈30中直接生成電壓。上面概括性描述的機(jī)理只是作為舉例性質(zhì)的，而不應(yīng)視為唯一可用的工作模式。但所有機(jī)制都來自于應(yīng)用洛倫茲力和法拉弟條件的各種組合。
美國專利4,303,845中的基本轉(zhuǎn)換器和美國專利4,323,808中的激光激勵轉(zhuǎn)換器的基本區(qū)別是，激光激勵轉(zhuǎn)換器收集從網(wǎng)176上陰極表面蒸發(fā)出的電子，負(fù)電勢源178經(jīng)引線180將小的負(fù)電勢加在網(wǎng)176上，該轉(zhuǎn)換器能捕獲電子流和大量電子。去掉加在網(wǎng)上的電勢，而同時將網(wǎng)暴露在從激光器組件170，173，174，20發(fā)出的激光脈沖之下，使電子團(tuán)22逸出。電子團(tuán)22被電子聚焦，并被導(dǎo)引通過橫向磁場中的氣芯電感線圈的內(nèi)部，從而在電感線圈中產(chǎn)生電動勢，并加到外電路上作功，如同上述的基本熱發(fā)射轉(zhuǎn)換器。
如本發(fā)明人的在先美國專利5,459,367所指出的，僅用導(dǎo)電金屬板制成的集電件經(jīng)常有許多附帶的缺點(diǎn)，因此，該設(shè)計的集電件包括充滿鋼棉纖維的硫酸銅膠體導(dǎo)電層。本發(fā)明可以使用同樣的陰極，不過，由于本發(fā)明的其他方面最大限度地減小或避免了這種金屬板陽極引起的一些缺點(diǎn)，所以本發(fā)明也可以使用導(dǎo)電金屬板陽極。從本質(zhì)上講，陰極的具體形式對本發(fā)明的最優(yōu)設(shè)計并不重要。
請參見圖3，根據(jù)本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換器200包括殼體202，其中的真空由公知形式的真空設(shè)備(未示出)保持，殼體件202優(yōu)選為繞著中心軸線202A的圓柱形，除非另有說明，中心軸線202A作為殼體件202和殼體件中各元件的對稱軸線。
集電器204包括平面陽極圓板(例如由銅制成)，由帶靜電環(huán)208(例如充電到1000庫侖)環(huán)繞。環(huán)208帶有與其同心的絕緣環(huán)210。如專利5,459,367中討論的那樣，環(huán)208和環(huán)210可共同構(gòu)造并工作。冷卻件212與板206熱聯(lián)接，使從冷卻劑源214出來的冷卻劑經(jīng)冷卻回路經(jīng)板206循環(huán)，將陽極板保持在所需溫度。另外，冷卻件212可以與陽極板206相同(換句話說，冷卻劑能經(jīng)板206循環(huán))，可以使用有一個或多個傳感器(未示出)的反饋結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定陽極206的溫度。
本發(fā)明的陰極組件218包括陰極220，其由熱源加熱并發(fā)射出電子，這些電子大致沿著向陽極206的運(yùn)動方向202A移動(如在專利5,459,367中，帶電環(huán)208有助于將電子吸向陽極)。盡管該熱源圖示為源222，其加熱流體(液體或氣體)經(jīng)加熱回路226流向加熱件224(該加熱件與陰極220熱耦合)，但作用在陰極224上的激光器等能源也可以使用。進(jìn)入源222中的能量可以為太陽能、激光、微波或者放射性材料。另外，那些貯存起來費(fèi)用高而又沒有價值的廢棄核料也可以用來向源222提供熱。
陰極220中獲得能量而達(dá)到費(fèi)米能級的電子從其表面選出，受到靜電環(huán)208的吸引，經(jīng)第一和第二會聚環(huán)或者柱228和230沿運(yùn)動方向202A運(yùn)動，其結(jié)構(gòu)和工作類似于上面討論的現(xiàn)有技術(shù)中會聚件24的形式，為有助于電子沿正確方向運(yùn)動，屏蔽件232繞在陰極224上。如圖所示，屏蔽件232為圓柱形或錐形，包括靠近陰極224的圓柱部和運(yùn)離陰極224的錐部。各種情況下，屏蔽件將會保持電子沿方向202A的運(yùn)動。由于屏蔽件處于較高溫度(從其旁邊到較高溫度的陰極220)，趨于從屏蔽件232排斥電子。另外，或者附加地，為了在屏蔽件的高溫下排斥電子，屏蔽件232上加有負(fù)電荷。在后一種情況下，在屏蔽件232和陰極220間使用了絕緣物(未示出)。
相應(yīng)于從陰極220到陽極206的電子流所產(chǎn)生的電能經(jīng)陰極導(dǎo)線234和陽極導(dǎo)線236加到外電路238。
下面從轉(zhuǎn)換器200的整體工作情況轉(zhuǎn)換到其特有的優(yōu)點(diǎn)方面，隨著電子240等到達(dá)陽極206而趨于具有高能級。因此，一般會出現(xiàn)一些電子會從表面反彈回來而沒有被捕獲。這會導(dǎo)致電子散射而降低轉(zhuǎn)換效率，為了避免或大大減小這種趨勢，本發(fā)明使用激光器242在電子轟擊陽極206前的瞬間轟擊電子(即用激光束244轟擊電子)、激光束244的光子和電子240之間的量子干擾降低了電子能態(tài)，使電子更易于被陽極206表面捕獲。
從物理學(xué)的波粒二象性理論可以清楚，由激光束轟擊的電子會顯現(xiàn)波動和/或粒子特性(當(dāng)然，本發(fā)明權(quán)利要求的范圍并不限于任何一種具體的工作原理，除非某一權(quán)利要求明確指明，如量子擾動)。
這里所說的激光242在電子到達(dá)陽極的“剛好瞬間”用光束244轟擊電子的意思是，被轟擊的電子當(dāng)繼續(xù)行進(jìn)到陽極206時不穿過任何別的元件(如會聚件)。更具體地，電子最好在到達(dá)陽極206的2微米內(nèi)受到轟擊。更好的是，電子在到達(dá)陽極的1微米內(nèi)由激光轟擊。實(shí)際上，第二會聚件230到陽極206間的距離可設(shè)為1微米，而激光器可以在更靠近陽極206的地方轟擊電子。在上述情形下(即在電子到達(dá)陽極前瞬間轟擊電子)，電子能量降低，使減少后的能量最合適和有用。
盡管殼體件202是不透明的，如金屬件，但激光窗口由透明材料制成，使激光束204能從激光器242傳播進(jìn)殼體件202內(nèi)的腔中。另一種方案是，將激光器242放置于腔中。
除了用激光器242在電子到達(dá)陽極前瞬間減小其能級來提高轉(zhuǎn)換效率外，本發(fā)明的陰極進(jìn)行了特殊設(shè)計，通過增大陰極220的電子發(fā)射面積來提高效率。
如圖4所示，陰極220為圓形金屬絲網(wǎng)248，頂層或第一層平行金屬絲的金屬絲250沿方向252延伸，而第二層平行金屬絲的金屬絲254沿方向256延伸，并與方向252交叉，最好是垂直于方向252。第三層平行金屬絲(為便于說明只示出了一根金屬絲258)沿方向260延伸(與方向252和256成45°)。第四層平行金屬絲(為便于說明，只示出了一根金屬絲262)沿方向264延伸(與方向260成90°)。
注意到，圖4示出的金屬絲之間分開較大的距離，但這只是為了圖示的方便。優(yōu)選地，這些金屬絲為精壓金屬絲，同層中平行金屬絲分開的距離與金屬絲直徑差不多，優(yōu)選地，金屬絲的直徑為不足2mm至細(xì)絲的尺寸之間，金屬線可以為鎢絲或其他陰極用材料。
參見圖5，金屬絲250和254彼此錯開，所有的金屬絲250(圖中只示出一根)置于一個公共面內(nèi)，與放置所有金屬絲254的公共面不同并錯開。另外一種結(jié)構(gòu)示于圖6，金屬絲250′(只看到一根)和254′按織物的形式相互交織在一起。
參見圖7，另一種陰極220′有三部分266，268，270。每個部分266，268，270都有兩層垂直的金屬絲，如250，254(或250′和254′)。部分266具有伸進(jìn)圖7視圖平面內(nèi)的金屬絲和平行圖7平面的金屬絲。部分268有兩層金屬絲，每層中的金屬絲沿著與部分266中金屬絲的一個方向成30°角的方向延伸。部分270有兩層金屬絲，每層中的金屬絲沿著與部分266中金屬絲的一個方向成60°角的方向延伸。
應(yīng)該清楚，圖7是示例地說明可以使用沿不同方向延伸的多層金屬絲。
利用金屬絲的形狀和多層金屬絲，陰極的各種金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)增大有效電子發(fā)射面積。另一種增大面積的方法示于圖8中。圖8示出了一種拋物型陰級280的側(cè)視橫截面，該陰極發(fā)射電子大致沿運(yùn)動方向220A′運(yùn)動。陰極280的投影橫截面積A垂直于運(yùn)動方向202A。很明顯向陽極發(fā)射電子的陰極280的電子發(fā)射面積EA(按陰極的曲率)至少比投影橫截面積A大30％。因此，對于給定尺寸的陰極生成了更大密度的電子。雖然將陰極280圖示為拋物型，但也可以使用其他曲面，陰極280由固定件制成，或者也可以包含類似圖4-7所描述的多層金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，只是各層為彎曲的，而不是平面的。
盡管圖8的彎曲陰極結(jié)構(gòu)所提供的電子發(fā)射面積EA比投影橫截面積A大至少30％，如圖4所示的各種金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)提供的電子發(fā)射面積，至少是側(cè)面橫截面積(即如圖8所定義的)的兩倍。實(shí)際上，網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的電子發(fā)射面積應(yīng)至少是側(cè)面橫截面積的十倍。
優(yōu)選的，本發(fā)明使陰極220和陽極206彼開錯開4微米到5cm。更具體地說，錯開或分開的距離為1～3cm。這樣，陰極和陽極隔開足夠遠(yuǎn)，熱量從陰極傳遞到陽極的可能性要小于陰極和陽極必需靠得很近的結(jié)構(gòu)。因此由于比許多現(xiàn)有設(shè)計需要更少的冷卻劑，冷卻劑源214能夠制成對冷卻劑需求較低的結(jié)構(gòu)。
雖然已參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但很顯然，多種方案、變型和改變對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因而，這里提出的優(yōu)選實(shí)施例只是示例性的，而并非限制性的。在不脫離此處和后附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種熱電轉(zhuǎn)換器，包括殼體件；殼體件內(nèi)的陰極，加熱時工作，能用作電子源；和殼體件內(nèi)的陽極，能夠接收從陰極發(fā)射出的電子；和能夠轟擊陰極和陽極間電子的激光器，對電子進(jìn)行量子干擾，使電子更易于被陽極捕獲。
2.如權(quán)利要求1的熱電轉(zhuǎn)換器，其中，激光器能夠在電子到達(dá)陽極前瞬間轟擊電子。
3.如權(quán)利要求2的熱電轉(zhuǎn)換器，其中，激光器在電子到達(dá)陽極的2微米內(nèi)轟擊電子。
4.如權(quán)利要求3的熱電轉(zhuǎn)換器，其中，陰極為金屬絲網(wǎng)，其金屬絲沿著相互交叉的至少兩個方向延伸。
5.如權(quán)利要求4的熱電轉(zhuǎn)換器，其中，陰極與陽極分開的距離為4微米到5厘米。
6.如權(quán)利要求5的熱電轉(zhuǎn)換器，其中，電子發(fā)射面面積至少為所述投影橫截面積的10倍。
全文摘要
一種改進(jìn)的熱電轉(zhuǎn)換器(200)，利用金屬絲網(wǎng)陰極(220)提供更大的蒸發(fā)電子的面積。另外利用彎曲的電子發(fā)射面能夠得到更大的電子發(fā)射面積。激光器(242)在電子到達(dá)陰極前的瞬間對電子進(jìn)行量子干擾，降低電子能級，使電子更易于被陽極(206)捕獲。該結(jié)構(gòu)提高了轉(zhuǎn)換效率并降低電子散射。
文檔編號H01J19/08GK1489174SQ0314513
公開日2004年4月14日 申請日期1997年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月22日
發(fā)明者埃德溫·D·戴維斯, 埃德溫 D 戴維斯 申請人:塞莫康公司