Contribution à l’étude des convertisseurs thermoélectroniques à vapeur de césium : influence de l’inhomogénéité des électrodes

Docteur-Ingénieur Service du Matériel de Production et de Transformation de la Direction des Études et Recherches de l’Électricité de France, 12, Place des États-Unis, Paris 16 e, France.

Résumé

Les principes fondamentaux de la diode à vide sont succinctement présentés en tant que bases de la conversion thermo-ionique. Puis après avoir rappelé le rôle joué par le césium, on décrit les différents régimes de fonctionnement de ce type de convertisseur. Si, à l’heure actuelle, la plupart des problèmes généraux ont reçu une solution, quelques points de détail restent à éclaircir. L’homogénéité des électrodes est l’un d’eux. Si l’écartement des électrodes est faible (charge d’espace négligeable) ainsi que la pression de césium (pas de phénomènes de transport) on montre que l’étude du convertisseur réel permet de déterminer une fonction de répartition du travail de sortie de l’émetteur. Lorsque cette fonction est représentée par une courbe de Gauss, il est possible de chiffrer la perte de puissance causée par l’inhomogénéité des électrodes. D’autre part, si l’on tient compte des phénomènes de transport et de charge d’espace, on donne un modèle mathématique simple permettant de calculer les performances d’un convertisseur réel.

Abstract

The fundamental principles of the vacuum diode are briefly presented as basis for thermionic conversion. Then, the role of cesium is outlined, and the various modes of operation of the cesium converter are described. Most of the physical problems of the thermionic diode have already been solved. Some particular points have a significant influence on its performance and need some careful examination, mainly the work function homogeneity of electrodes.

At small interelectrode spacing and low cesium pressure it is possible to define an emitter work function distribution which can be approximated by a Gaussian curve. Subsequent calculations on this basis lead to the expression of output power degradation due to the electrode patchiness. On other hand, including space charge and transport phenomena, a simple mathematical model is derived to predict the performance of an actual converter.