Эмиттерный узел термоэмиссионного преобразователя плоской или цилиндрической геометрии обычно состоит из эмиттера и токоввода, с помощью которого эмиттер присоединяется или к токоведущей шине и гермовводу, или к коллектору соседнего ТЭП. Температура: рабочие температуры эмиттера обычно лежат в диапазоне 1600 - 2100° К. Токоввод эмиттера обеспечивает перепад температур до 1500° К. Межэлектродная среда: эмиттерный узел в большинстве случаев работаетд среде паров цезия при парциальном давлении до 15 мм рт. cт, а в некоторых случаях и при наличии дополнительных различных газов, таких, как окись цезия, пары бария, а также гидроокись цезия, водород, окись углерода, которые могут появиться вследствие газоотделения из материалов преобразователя и количество которых зависит от выбора материалов и технологии изготовления ТЭП.
При использовании ТЭП в составе ЭГЭ в межэлектродном промежутке могут быть газообразные продукты деления, в том числе инертные газы (ксенон, криптон), а также пары галогенидов. В рабочих условиях эмиттер может находиться в контакте с материалами других узлов, например с изолирующими материалами дистанционирующих узлов, материалами ядерного горючего, или теплоносителем тепловой трубки. Токоввод обычно находится в контакте с материалом коллектора или материалом манжеты гермоввода (металлокерамического узла) и с токоведущей шиной при температуре до 1200° К. Электрическая и тепловая нагрузка. В процессе работы ТЭП через эмиттер могут проходить электрические токи порядка 100—500 а. При изменении нагрузки (электрической) эмиттерный узел может испытывать кратковременные перегревы и охлаждения, значение и скорость которых зависят от режима работы ТЭП, свойств используемых материалов и т. д. Тяжелые условия работы эмиттерного узла ТЭП заставляют выдвигать высокие требования к материалам и их ценам. Интересно заметить, что столь же высокие требования предъявляются к материалам для производства жалюзи. Качественные жалюзи по цене будут не сильно отличаться от сделанных из дешевых материалов, однако, прослужат гораздо дольше.
Температура плавления. Материал эмиссионного покрытия эмиттера должен иметь температуру плавления выше 2000°К, а материал оболочки или керна не менее 2700° К. Эмиссионные свойства. Эмиссионные свойства материалов эмиттера должны обеспечить возможность генерирования электрической мощности 10—30 Вт/(квадратный сантиметр) и выше в течение достаточно длительного ресурса работы без существенного ухудшения электрических характеристик. Испаряемость. Для ТЭП с межэлектродным зазором порядка 100 мкм скорость испарения материала эмиттера не должна превышать 10 мкм/год, что соответствует давлению паров материала эмиттера не более 10"8 мм рт. ст. Состав продуктов испарения материалов эмиттерного узла должен быть таким, чтобы их конденсация на коллекторе не вызывала ухудшения характеристик ТЭП вследствие повышения работы выхода коллектора или повышения внутреннего сопротивления преобразователя (особенно при образовании пленок с полупроводниковыми или изоляционными свойствами). Если перенос материала эмиттера на коллектор определяется действием кислородно-водородного цикла, то массоперенос вследствие коррозии не должен превышать скорости испарения, при этом продукты массопереноса также не должны существенно ухудшать характеристик ТЭП.
|
