熱電子發射檢視原始碼討論檢視歷史
| 熱電子發射 |
熱電子發射是指當金屬的溫度升高時，金屬中電子的動能隨之增大，動能超過逸出功的電子數逐漸增加。溫度升高到一定值時，大量電子從金屬中逸出，這種現象叫熱電子發射。熱電子發射在無線電技術中有廣泛的應用,各種電子管和電子射線管都是利用熱電子發射來產生電子束的。
簡介
熱電子發射是指在真空或填充惰性氣體的條件下加熱金屬或其它固體材料時，電子從材料表面逸出的現象。熱電子發射電流密度大小強烈依賴於材料本身的性能和加熱溫度。在使用中溫度不能太高以防止材料過分蒸發在金屬表面存在着阻礙電子逃脫出去的作用力，電子逸 出需克服阻力作功，稱為逸出功。在室溫下，只有極少量電子的動能超過逸出功，從金屬表面逸出的電子微乎其微。一般當金屬溫度上升到1000K以上時，動能超過逸出功的電子數目急劇增多，大量電子由金屬中逸出，這就是熱電子發射。若無外電場，逸出的熱電子在金屬表面附近堆積，成為空間電荷，它將阻止熱電子繼續發射。
評價
近年來全球的能源需求量呈現加速增長的態勢,多種燃料的消耗增速及全球碳排放增長量都達到近十年來的最大值。各國當前面臨既要滿足全球電氣化背景下不斷增長的電力需求,又要促進能源轉型和控制環境污染的雙重矛盾。同時,推進高效的能源開發利用設備和技術的研究以及開發清潔的新能源,是我國當前能源建設的發展方向。積極開發基於核能、太陽能等新能源的高效高溫發電系統,具有重要的工程價值和社會意義。熱電子發射能量轉換(TEC)發電系統是值得關注的高效能高溫發電系統。熱電子發射能量轉換器是一種基於熱電子發射效應,在1500K至2000K的運行溫度下直接將熱能轉化為電能的發電裝置,其特點為無需化學反應、流體介質或移動部件,結構簡單,可靠性高;在發電過程中無噪音、無磨損、無介質泄露,使用壽命長;同時其又具備可擴展性高,單位面積輸出電流密度及輸出功率大等優點,是目前理論發電效率最高的熱電能量直接轉換裝置。在核能利用領域,熱電子發射能量轉換器能夠在高溫環境下直接將核裂變產生的熱能轉化為電能。常規的核電站的蒸汽循環溫度通常在800K以下,核裂變反應的高溫端存在大量未被有效利用的熱能,採用運行溫度更高的熱電子發射能量轉換器作為頂循環,可大幅提高熱能的利用率。在空間核動力系統的研究中,相較於蒸汽渦輪發電方案,熱電子發射能量轉換器在可靠性、系統發射重量、使用壽命等方面具有較為明顯的優勢。目前美、俄在銫蒸汽型熱電子能量轉換器結合空間核電系統的應用研究上已經取得了一定的進展。在太陽能光熱轉換領域,通過菲涅爾聚光鏡等輔助器件聚焦太陽輻射加熱發射電極,可有效利用太陽能進行熱電轉化。該裝置在空間太陽能電站、獨立軍事設備供電、偏遠地區小型分布式能源供應等方面有巨大應用潛力。[1]