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Diode à plasma permettant la conversion thermoionique

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Diode à plasma permettant la conversion thermoionique

E. Dieulesaint, Ph. Defranould

To cite this version:

(2)

173 A.

DIODE A PLASMA PERMETTANT LA CONVERSION

THERMOIONIQUE

Par E. DIEULESAINT et Ph.

DEFRANOULD,

Laboratoire de Recherches Générales de la Compagnie Française Thomson-Houston, Bagneux.

Résumé. 2014

Après avoir rappelé le principe de fonctionnement de la diode à plasma, on décrit quelques réalisations récentes qui ont conduit à des résultats intéressants du point de vue

conver-sion de l’énergie. Elles sont susceptibles d’applications soit dans le domaine nucléaire, soit dans le domaine spatial.

Abstract. 2014 After a brief review of the fundamentals of the

plasma-diode, some recent

designs are described. They have led to interesting results from the point of view of

energy-conversion. They can be applied in the nuclear energy field or in power generation for space-crafts.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE SUPPLÉMENT AU N° 10.

PHYSIQUE APPLIQUÉE TOME 24, OCTOBRE 1963,

1.

Principe

de f onctionnement du convertisseur. -

Disposons,

dans le

vide,

deux

plaques

A et B

faites de matériaux différents

1).

Considérons

un électron «a » se trouvant à l’intérieur du métal A

près

de la surface. Il

possède

une

énergie

propre WFA

correspondant

au niveau de Fermi.

Fi G. 1.

Pour extraire cet électron « a » du métal

A,

il

faut lui fournir une

énergie

WSA

telle que :

WTA est la barrière

d’énergie

du métal A. Il lui

correspond

la barrière de

potentiel

CPTAo

L’équa-tion

(1)

peut,

en

efiet,

s’écrire a

çA est le

potentiel

de sortie ou

potentiel

d’extrac-tion du métal

A,

e est la

charge

de l’électron. Si on accroît

l’énergie

de l’électron « a », par

exemple

en chauffant le métal

A,

l’électron sort du métal et s’en

éloigne.

Supposons

que l’électron « a » ainsi libéré

puisse

franchir la distance d

qui sépare

A de B en

conser-vant son

énergie ;

il

pénètre

dans le métal B en

cédant une

énergie

e.,pi3, où

cpB est le

potentiel

d’extraction du métal

B,

supposé

inférieur à YA.

L’électron « a », dans le métal

B,

possède

encore

l’énergie :

On

peut

l’astreindre à

revenir dans le métal A en le faisant

parcourir

un

circuit de

charge

extérieur R reliant B à

A,

dans

lequel

il

dissipe l’énergie :

e. çA -

e. cpB. Revenu en

A,

il

peut

à nouveau

parcourir

le

cycle.

Tout se

passe comme si

l’électron,

étant une

particule

d’un

fluide,

circulait entre une source chaude A et une

source froide B en fournissant un travail dans la canalisation extérieure R. Le

diagramme d’énergie,

dans ce cas

idéal,

a

l’aspect

de la

figure

2.

FIG. 2.

En

réalité,

le métal A chauffé émet

plus

d’un électron et l’électron « a » considéré se trouve sou-mis à l’influence de ses

semblables,

en

particulier

à

l’influence de ceux

qui

ont été extraits du métal

avant lui et

qui,

se trouvant encore dans l’inter-valle A - B créent un

champ électrique (charge

d’espace) qu’il

doit vaincre avant d’atteindre la surface du métal B. La distribution du

potentiel

V(x)

entre A et B

dépend

de la densité de

charge

p(x)

des électrons dans

l’espace

A - B suivant la

loi de Poisson :

si bien que le

diagramme d’énergie

réel se

présente

non pas sous la forme de la

figure 2,

avec un

poten-tiel

constant,

ou à variation linéaire entre A et

B,

mais

présente

l’allure de la

figure

3 avec un

(3)

FIG. 3.

mum de

potentiel,

se traduisant dans le

dia-gramme

d’énergie

par un maximum e. Vy.

Dans ce cas on constaté.

1° d’abord

qu’il

faut,

en

puisant

dans la source

extérieure fournir à l’électron « a », pour

qu’il

pénètre

dans le métal

B,

un accroissement

d’éner-gie,

e . cpA + e . VM au lieu de e . c~A seulement dans

le cas de la

figure

2 ;

que

l’énergie

convertible est inférieure

à

l’énergie

convertible

e. VR

dans le cas idéal. Le

potentiel V~

aux bornes du circuit extérieur R est

inférieur à

Vu,

le

potentiel

d’extraction cpB du métal B étant

invariant ;

cette

énergie

convertible

e .

V~

ne

pouvant

être

égale

ou

supérieure

à e .

FR

que pour une distance interélectrode très faible

(quelques

dizaines de

microns) ;

30

qu’il

existe un

champ électrique

retardateur à la surface du métal A

(émetteur)

et

qu’il

est

impossible,

en

conséquence,

d’atteindre la densité

maximale du courant de saturation du métal A.

2. Structure d’un tube convertisseur. - La diode

comprend

donc un émetteur A et un

collec-teur B à une distance d l’un de

l’autre, l’espace

entre A et B étant vide.

Moyennant

certaines

hypo-thèses

simplificatrices (vide parfait,

émetteur

ho-mogène)

il est

possible

de

prévoir théoriquement

le

fonctionnement de cette diode. La

charge d’espace

peut

se

calculer,

si on admet que les vitesses des électrons émis sont distribuées suivant la loi de

répartition

de Maxwell. Plusieurs auteurs

[1]

se

sont attachés à ce

problème

et l’ont résolu en

utilisant les travaux antérieurs de

Langmuir

sur

la

charge

d’espace [2].

Les

expériences

ont,

en

grande partie

vérifié les résultats

théoriques prévus.

Le rendement maximum serait de l’ordre de 10

%

et le facteur de mérite

(puissance

par unité de

poids)

de l’ordre de 50 W par

kg.

Le calcul montre malheureusement que la

puis-sance fournie est inversement

proportionnelle

au

carré de la distance

qui sépare

l’émetteur du

collec-teur. L’influence

prépondérante

de la

charge

d’es-pace ne

peut

être sérieusement réduite

qu’en

réali-sant des espaces interélectrodes extrêmement

petits,

de l’ordre de la dizaine de microns ce

qui

pose de sérieux

problèmes

de

technologie.

Les difficultés

technologiques

que l’on doit ré-soudre pour obtenir des convertisseurs à vide

dimi-nuent considérablement l’intérêt de ces

montages.

Il est

plus simple

de compenser la

charge d’espace

grâce

à des ions

positifs

créés dans

l’espace

inter-électrode.

Si au lieu de

placer

les métaux A et B dans le

vide,

on les

dispose

dans une

atmosphère

gazeuse, il est

théoriquement possible

de compenser l’eff et

de

charge d’espace

des électrons par des ions

posi-tifs fournis par les atomes du gaz.

Il est

concevable,

en

effet,

de réaliser un

plasma

totalement neutre entre les

électrodes,

exception

faite du

voisinage

immédiat de la surface des

élec-trodes où la

dissymétrie

entraînera la formation de

gaines

rompant

la neutralité. De toute

façon

une

neutralisation

partielle

obtenue par

l’injection

d’ions au

voisinage

de l’émetteur

peut

réduire

considérablement le

champ

retardateur et aug-menter en

proportion

le courant émis par la

ca-thode. Pour un

champ

nul sur la cathode le dia-gramme

d’énergie prend

l’allure de la

figure

4.

Fr G. 4.

En

principe

la nature du gaz n’intervient pas.

Il est

cependant

avantageux

d’utiliser un gaz à bas

potentiel

d’ionisation. Le césium semble

particu-lièrement

indiqué

à cause non seulement de son

potentiel

d’ionisation

(3,9

V)

mais de son faible

potentiel

d’extraction

(1,8 V)

à l’état solide. Le

césium

peut

se

déposer

sur le collecteur

(métal B)

relativement froid

(quelques

centaines de

degrés)

et diminuer le

potentiel

d’extraction de B. La

nature du matériau du collecteur n’a

plus

d’impor-tance s’il n’est pas

attaqué

par le césium.

L’ionisation

peut

être

produite :

par

champ

élec-trique

de haute

fréquence

créé directement à l’inté-rieur du

convertisseur ;

par

champ électrique

con-tinu ou alternatif

imposé

entre une des électrodes A ou B et une électrode secondaire.

Ces méthodes ont l’inconvénient de faire

appel

à des sources auxiliaires : le rendement

global

du

convertisseur s’en trouve diminué. Il

importe

tout

de même de remarquer que la dernière méthode

(4)

175 A

d’électrons. La

puissance

convertie

peut

être

déli-vrée directement sous forme alternative. Nous

con-sidérerons seulement l’ionisation par contact.

Elle consiste à utiliser le fait

qu’un

métal

chauff é,

caractérisé par un

potentiel

de sortie cps et

plongé

dans un gaz de

potentiel

d’ionisation

capte

à

chaque

atome du gaz

qui

vient heurter sa surface

chaude,

un électron

périphérique

si : cps > yi. Les ions résultants

peuvent

naitre ainsi en

quantité

appréciable

sur l’émetteur même du convertisseur

si sa

température

est suffisamment élevée.

Les

premiers

travaux

[3]

sur l’ionisation du

césium

((pi

=

3,9

V)

par le

tungstène

chauffé

(cps

= 4,5

V)

sont dus à

Langmuir.

Le flux d’ions

positifs

~i, émis par seconde et par centimètre

carré est fonction du flux d’atomes

neutres (La

qui

frappent

la surface

(c’est-à-dire

de la

tempéra-ture Tc du

gaz)

et de -la

température

du

tungstène.

On

peut

déduire des résultats de

Langmuir

les

formules reliant (La à la

température

T du

tung-stène nécessaire pour obtenir l’ionisation totale

=

(La)

et à la

température

Te du césium.

étant

donné,

à

partir

de la

température

du

césium

liquide

par la formule :

L’ association de ces deux formules conduit à une

relation

simple

entre

Tm

et

Te

Nous donnerons à titre

d’exemple

une courbe

relevée

expérimentalement [4] (fig.

5).

On y

re-marque le saut

brusque

à la

température critique

de 1 425°.

FIG. 5. -

Température du Cs 373 ~Ii. Tension entre électrodes 200 volts.

La densité de courant d’ium à la saturation est

de 25

mAfcm2

ce

qui correspond

à une

production

d’ions de l’ordre de :

Si on admet que les ions se

déplacent

moins vite

que les électrons et

qu’en conséquence

l’influence

d’un ion

peut

s’exercer sur

plusieurs

électrons,

on

voit

qu’il

est

possible

de compenser des

charges

d’espaces importantes.

Une densité de courant

d’électrons d’un

Ampère

par cm2

équivaut

en effet

à une émission de

Si par

exemple,

on

suppose

que la

température

des électrons et des ions est

identique,

les vitesses

sont dans le

rapport

inverse de la racine carrée des masses : 500 pour le

césium,

un courant

d’ions césium de 25

mAf cm2

peut

compenser une

charge

d’espace correspondant

à un courant

d’élec-trons de 12

A/cm 2.

Il est

tentant,

pour ioniser un gaz, d’utiliser

l’effet des

particules

émis par les corps radioactifs.

Une

particule

oc, par

exemple,

ayant

une

énergie

de 7 MeV crée dans l’air à

température

et

pression

normales

(TPN)

environ : 2 X 105

paires

d’ions,

la

production

d’une

paire

d’ions

exigeant

en moyenne

35 eV. Une source de

polonium,

d’un

millicurie,

fournissant

3,7 X

107

particules

ce par seconde

peut

donc

produire: 3,7 X ~.a7

X 2 x 105 , 1013

paires

d’ions par seconde. A

pression plus faible,

ce

chiffre,

toutes choses

égales

par

ailleurs,

diminue

propor-tionnellement à la

pression.

En

outre,

les

conver-tisseurs auront nécessairement un faible volume et

la

plupart

des

particules

seront absorbées par les

parois.

Ce

procédé

d’ionisation a un rendement

plus

faible que l’ionisation par

contact,

mais il n’est pas

dérisoire de songer à l’utiliser pour des conver-tisseurs destinés à fonctionner dans des

piles

ato-miques

où les flux ionisants sont

importants.

3. Convertisseurs à

chauffage

interne. - Nous

avons étudié des tubes à

géométrie cylindrique,

dont la

cathode,

constituant le

cylindre interne,

était chauffée par

rayonnement,

grâce

à un filae ment de

tungstène (photographie

1,

p.

174).

Le filament de

tungstène

alimenté en courant

continu

(350

W)

chauffe par

rayonnement

l’émet-teur en tantale

placé

à l’intérieur du collecteur en

molybdène

de

grande

surface pour que sa

tempé-rature ne

dépasse

pas

quelques

centaines de

degrés

C. La distance entre émetteur et collecteur

est de

8/10

mm.

L’ensemble est monté dans une

ampoule

de verre

pourvue au

départ

d’un

appendice

dans

lequel

on

dispose

une cartouche de nickel contenant une

poudre

de bichromate de césium et de silicium.

Après

avoir fait fonctionner l’ensemble cathode-anode en diode à vide

(avec

tension

extérieure)

pour

dégazer

les

pièces,

on isole

l’ampoule

du bâti de

(5)

porte

au rouge

(600

à 800

°C)

la cartouche : le

silicium réduit le bichromate :

PHOTOGRAPHIE 1. - Convertisseur à

chauffage par

rayon-nement. Sur le socle : le filament, l’émetteur et le collec-teur.

Le césium

(200 mg) s’échappe

par les trous

amé-nagés

dans la cartouche. On le fait

émigrer

dans

l’ampoule

en échauffant convenablement au

cha-lumeau.

L’appendice

est alors détaché de

l’ampoule.

Le convertisseur étant un

générateur électrique,

le

plus simple

des

procédés

d’études consiste à en

tracer la

caractéristique

V =

f (I ) ;

V étant la

tension entre les bornes

lorsque

le courant est I. Les

caractéristiques

ont

l’aspect général

des courbes que nous

reproduisons

sur la

figure

6.

Le rendement brut :

rapport

de la

puissance

convertie à la

puissance

fournie au filament est

compris

entre 2 et 3

%.

Si on tient

compte

du fait

qu’une partie

de la

puissance

de

chauff age

du

fila-ment est

perdue

sous forme de

rayonnement

non

utilisé on

peut

estimer à 5

%

le rendement réel de ce convertisseur élémentaire.

Nous avons ensuite étudié un autre

système

de

chauffage,

déduit du

précédent

par

l’adjonction

d’une tension d’accélération entre le filament et

l’émetteur. Au

chauffage

par

rayonnement,

s’ajoute

FI G. 6.

un

chauffage

très efficace par bombardement

élec-tronique.

La

figure

7 donne la coupe d’un tel

convertisseur,

et la

photographie

2 l’allure

exté-rieure d’un tel

tube,

dont la construction est

ren-due délicate par la

présence

de deux enceintes à vide. C’est le genre de convertisseur suscep-tible d’être utilisé dans les

piles atomiques

il faudrait

remplacer

la cathode

cylindrique

par un

(6)

177 A

PHOTOGRAPHIE 2. - Convertisseur à

chauffage par bombardenient avec

pièces

détachées.

bloc de carbure

d’uranium,

où la fission

entretien-drait une

température

suffisante pour

qu’une

émis-sion

électronique

se

produise.

ri

FI G. 8.

La cathode

portée

à un

potentiel positif

par

rapport

au filament

(1

500

V)

est chauffée par

bombardement. Elle est constituée d’un

cylindre

en

molybdène.

Bien que le

molybdène

devienne

relativement poreux à haute

température,

nous avons

obtenu,

dans les conditions de nos essais de

bons résultats. L’anode est en nickel. L’intervalle

entre émetteur et collecteur est de l’ordre de

0,5

mm. L’isolement entre les électrodes est assuré par des anneaux en

céramique.

Le césium

(0,5

à 1

g)

est introduit directement.

Le convertisseur étant soudé à une branche d’un Té

de pompage, une

ampoule ( fig.

9)

contenant du césium et se terminant par un bec

fragile

est soudée

à une autre branche du Té. Par un aimant fixé

extérieurement au tube on maintient

juste

au-dessus du bec une masselotte de fer

(enrobée

de verre pour éviter toute réaction de césium sur le

fer).

Lorsque

le

dégazage

est terminé on isole le

FIG. 9.

convertisseur de la pompe en

coupant

en A

puis

on brise

l’ampoule

en laissant tomber la

masse-lotte.

Lorsque

le césium chassé par une flamme de

chalumeau a

pénétré

dans le

convertisseur,

on

sec-tionne en B. Cette

technique

permet

d’introduire

(7)

178 A

Le transvasement du

récipient

dans

l’ampoule

se

fait suivant le schéma

(fig,

10).

Par action

méca-nique

d’un

petit vérin,

on déforme le tube en kovar

jusqu’à

briser le

récipient puis

on coupe en

C ;

après

avoir fait

émigrer

le césium dans

l’ampoule

on sectionne en D.

FIG. 10.

Nous avons relevé les

caractéristiques

dont un

exemple

est donné sur la

figure

11. Les

tempé-ratures ont été mesurées avec des

thermocouples

soudés sur l’anode et sur le réservoir de césium. Il

était

possible

de refroidir chacun de ces

points

en

réglant

le débit d’air traversant des anneaux

con-centriques

disposés

à leur hauteur.

Les deux courbes

représentées

ont été tracées

avec une

puissance

de 550 W fournie au

conver-tisseur,

soit 480 W fournis à la cathode par le

bombardement,

et 70 W fournis au filament. Le

rendement maximal est de 14

%.

Ces

caractéristiques

ont d’abord été relevées en

maintenant sur pompe le côté « diode à vide » du

convertisseur,

puis

sur le convertisseur isolé scellé.

L’ouverture de

quelques

convertisseurs

après

essais a montré que le césium ne s’était pas

altéré,

que les

céramiques

n’avaient pas été

attaquées

par le césium. La

porosité

constatée à

pression

atmosphérique

de la cathode en

molybdène

n’avait pas dans les conditions de fonctionnement

(pres-sion de césium de l’ordre de 2 mm

Hg)

nui au

chauffage

de la cathode par bombardement. Le même

type

de convertisseur mais aven un émetteur eu tantale a été réalisé et

essayé.

Le

tan-tale a

l’avantage

d’avoir une tension de vapeur

inférieure à c~lle du

molybdène

à

température

Fics. 11. - Puissance fournie 550 watts.

Température du césium 30a ~C. Température de collecteur 560 "C.

égale.

Leurs travaux d’extraction sont très voisins

(N

4,2 V).

Le tantale est aussi moins poreux, à haute

température

que le

molybdène :

nous n’avons

constaté aucune

porosité

de la cathode en tantale

après

fonctionnement à 2 000 OC. Ce fait

explique

l’accroissement de la durée de vie du convertisseur

Fic. 12. - Puissance incidenLe 574 watts.

(8)

179A

d’une dizaine d’heures

(cathode

en

molybdène)

à une centaine d’heures

(cathode

en

tantale)

pour un

fonctionnement à

puissance

moyenne

(30

à 50

W).

Les courbes de la

figure

12 montrent l’évolution de

la

caractéristique

en fonction de la

température

du

césium,

à

puissance

d’entrée et

température

d’anode constante. On a

porté

aussi sur le

gra-phique

de la

figure

13 la variation des courbes de

puissance

en fonction de la

température

du césium.

On

peut

remarquer le faible valeur de

l’impédance

adaptée

au maximum de

puissance

et la

tempé-rature

optimale

du césium

(~ 3100).

Fie. 13. - T anode

6--0 ’IC, P incidente 57~ W.

4. Convertisseurs «

optiques »,

à

chauffage,

externe. - Les essais effectués sur les

convertis-seurs

précédents

nous ont convaincus

qu’il

était

indispensable,

pour étudier fondamentalement le fonctionnement d’une diode à gaz, en

particulier

le

plasma,

de

fabriquer

un tube ne contenant que les

organes

essentiels,

c’est-à-dire un émetteur et un

collecteur.

Des

phénomènes parasites

interviennent

qui

per-turbent le

comportement

de la diode

lorsqu’on

a recours à des

dispositifs

auxiliaires de

chauffage

électrique.

Par

exemple,

lorsqu’on

chauffe par

rayonnement

une cathode à

partir

d’un

filament,

le courant de

chauffage

crée un

champ magnétique

qui agit

sur le courant débité par le convertisseur.

Le filament lui-même fonctionne aussi comme

ioni-seur par « effet de contact ». C’est

pourquoi

nous avons réalisé un « soleil artificiel » en attendant de

pouvoir disposer

d’un

équatorial

et d’un

temps

assez ensoleillé.

Le fonctionnement du

système

optique

est

clas-sique :

une source

Si placée

au

foyer

d’un

premier

miroir

parabolique M1

rayonne de

l’énergie qui

se

retrouve en

partie

au

foyer

S,

d’un second miroir

parabolique M

( f~g.14).

Les miroirs sont

aluminés ;

ils ont une focale de 170 mm et un diamètre de

600 mm.

Avec une

lampe

de 1 kW en

Sl,

nous avons mesuré la

puissance

reçue en

S2

à l’aide d’un

récep-FIG. 14.

PHOTOGRAPHIE 3. - Témoins de

(9)

180 A

teur constitué d’un

disque noirci,

à double

paroi,

refroidi par circulation d’eau. Les mesures du débit

et de l’élévation de la

température

de l’eau nous

ont montré que, sans

précautions particulières,

la

puissance

recueillie en

S,

est de l’ordre de 20

%

de la

puissance

émise en

Si

(environ

200 W en

S.

avec 1 kW en

S,).

Nous avons mesuré la

température

en

S2

en

plaçant

des

disques

de matériaux différents à

point

de fusion connu

(cuivre,

nickel,

titane).

Cette

tem-pérature dépend

évidemment de la forme de la

source

Si.

Avec une

lampe

de 3 k"’7 ordinaire à

filament

(coefficient

de

remplissage

de l’ordre de

1~6) ;

nous avons atteint la

température

de

1 7000. La

photographie

no 3 donne l’ordre de

grandeur

des dimensions des

pièces repères

de

température

employées.

Les convertisseurs

(basse température)

étudiés

par cette méthode sont tout

spécialement indiqués

pour les

applications

à la conversion

d’énergie

sur

satellites : le soleil

fournit,

en

effet,

de 700 à

1 200 W par m2.

Fz G. 15.

Les

premiers

convertisseurs que nous avons

cons-truits

comprenaient

sous

ampoule

de verre

scellée,

un émetteur et un collecteur

ayant

la forme de

disques

(diamètre

de l’émetteur : 10 mm, diamètre du collecteur : 60

mm)

placés

l’un en face de

l’autre et distants d’un millimètre environ

( fcg.15),

Le collecteur était en

molybdène.

L’émetteur était une cathode

imprégnée.

Le filament

placé

devant

l’émetteur servait à le former. La cathode

impré-gnée

est en

eff et,

un

disque

de

tungstène

poreux

dont les pores sont

chargés

d’aluminate de

baryum.

Une réaction

chimique

se

produit

à chaud avec le

tungstène, qui

fournit,

entre

autres,

de

l’oxyde

de

baryum,

élément émissif. La formation consiste à

amorcer cette réaction sous bon vide

(10-’

mm

Hg)

et à une

température

de l’ordre de 1 200 à 1 300 OC.

Le filament

permettait

donc par bombardement

électronique

de

porter

l’émetteur à cette

tempé-rature avant l’introduction du césium. Une fois

formée,

la cathode dont le travail de sortie est en

moyenne de

2,8

V émet vers 1 100 OC une densité

de courant de 5 à 10 A au cm2. Le césium était

introduit dans

l’ampoule

par une des

techniques

signalées précédemment.

En cours de f onction

nement,

la

température

de l’émetteur était obtenue par

pyrométrie optique.

Nous donnons un

exemple (fig. 16)

de courbe

Fm. 16. -

Température du césium ~ 100°C. Température de l’émetteur r N Z00 ~C.

PHOTOGRAPHIE 4. -

(10)

181 A

PHOTOGRAPHIE 5. - Convertisseur à

chauffage externe : Fond (la pastille centrale est l’émetteur) et ballon de

verre. Ampoule de césium.

relevée à basse

température (émetteur 1

100 OC césium 100

OC).

On

peut

évaluer à 60 W la

puis-sance reçue par l’émetteur

(plaque cylindrique

d’épaisseur

1 mm et de diamètre 10

mm).

Bien que

le césium fût très peu

ionisé,

le convertisseur a

PHOTOGRAPHIE 6. -- Convertisseur à

chauffage externe : Formation de la cathode sous miroir. On distingue la pompe à titane et la réserve de césium.

fourni un courant de

1,2

A. La

puissance recueillie,

0,6

W

permet

néanmoins d’actionner directement

un

petit

moteur. Le rendement faible

(1

%)

de cet

PHOTOGRAPHIE 7. -

(11)

182 A

essai est ici dû au fait que la

température

normale

fer, nickel, cobalt) qui

sert de fond au

convertis-de fonctionnement convertis-de l’émetteur

(>

1 100°)

ne seur. La

température

du collecteur

peut

être

réglée

peut

être

atteinte,

le diamètre de

l’image

de la extérieurement. L’émetteur est

toujours

du

type

source étant 4 fois

supérieur

au diamètre de

imprégné.

La distance émetteur-collecteur est de

l’émetteur ;

nous ne recueillons

approximati- quelques

dizièmes de millimètre. La formation de

vement,

que

1/16

de

l’énergie disponible

pour l’émetteur se fait directement sous miroir

(il n’y

a

chauffer la cathode.

plus

de

filament),

le pompage en cours de

forma-Le domaine des courants élevés n’offre pas d’in- tion étant assuré par une pompe à titane.

térêt au

point

de vue conversion de

l’énergie,

car Ces nouveaux tubes

permettent

donc d’obtenir ces fortes intensités sont données avec une tension des rendements intéressants dans la conversion

quasi

nulle. Il est néanmoins intéressant de pour-

d’énergie,

et sont

adaptés

aussi bien au domaine

suivre la

caractéristique jusqu’au

« court-circuit o, nucléaire

qu’au

domaine des sciences

spatiales ;

On constate alors très souvent une zone de résis- mais ils

présentent

en outre le

grand

intérêt de

tance

négative ;

un examen à

l’oscillographe

du fournir une couche de

plasma

permanent

qui

se

montage

montre dans ces conditions l’existence maintient sans

décharge

électrique

ni

champ

d’oscillations dont la

fréquence

est de l’ordre de

magnétique.

Cette zone de

plasma

permet

de

re-500 kHz. nouveler les recherches sur la

physique

des milieux Les convertisseurs réalisés actuellement

(photo

4)

ionisés, jusque

là tributaires des

décharges

gazeuses.

sont constitués d’un collecteur en kovar

(alliage

de

Manuscrit reçu le 28 décembre 1962.

BIBLIOGRAPHIE [1] KAYE (J.) et WELSH (J.), Direct conversion of heat to

electricity (Partie A, articles de W. B. Nottingham,

de G. N. Hatsopoulos, E. Langberg, J. Kaye, J. Welsh).

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[3] TAYLOR (J. B.) et LANGMUIR (I.), The evaporation of

atoms, ions and electrons from caesium films on

tungsten. Phys. Rev., 1933, 44, 423-458.

[4] SHELTON, WUERKER et SELLEN, ARS

prepint

882-59.

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