)或所述電子收集器(21)電氣絕緣，并且 -所述絕緣體層具有與所述電極開口(34)對齊的絕緣體開口。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中: -所述柵電極(31)和所述絕緣體層分別是形成在所述電子發(fā)射器(11)或所述電子收集器(21)上的沉積涂層。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，還 包括: -至少一個輔助柵電極(32)和至少一個屏蔽電極(33)中的至少之一，所述至少一個輔助柵電極(32)和至少一個屏蔽電極(33)中的至少之一被布置在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，包括以下特征中的至少之一: -所述至少一個輔助柵電極(32)被布置用于創(chuàng)建額外的加速電勢， -所述至少一個屏蔽電極(33)被布置用于屏蔽所述柵電極(31)的面向所述電子發(fā)射器(11)的表面， -所述至少一個屏蔽電極(33)被布置用于屏蔽所述柵電極(31)的背離所述電子發(fā)射器(11)的表面，和/或 -所述至少一個屏蔽電極(33)被布置用于屏蔽所述電極開口(34)的內(nèi)壁。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其 中: -所述電子發(fā)射器(11)和所述電子收集器(21)中的至少之一具有面向所述間隙(2)的平面表面(12)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備， 其中: -所述電子發(fā)射器(11)和所述電子收集器(21)中的至少之一具有面向所述間隙(2)的彎曲表面(12) ο
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其 中: -尖端結(jié)構(gòu)分布形成在所述電子發(fā)射器(11)和所述電子收集器(21)中的至少之一上，其中，所述尖端結(jié)構(gòu)分布包括微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)中的至少之一(13)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中: -所述尖端結(jié)構(gòu)分布形成在所述電子發(fā)射器(11)和所述電子收集器(21)中的至少之一的與所述柵電極(31)的所述電極開口(34)對齊的表面部分上。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其 中: -所述柵電極(31)與dc電壓源電氣連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中: -所述dc電壓源適于利用ac電壓調(diào)制來疊加所述dc電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備， 其中: -所述柵電極(31)的材料的功函數(shù)比所述電子發(fā)射器(11)的材料的功函數(shù)更低，并且 -所述柵電極(31)與所述電子發(fā)射器(11)電氣連接。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其 中: -所述電子收集器(21)或所述柵電極承載反射層(23)，所述反射層(23)適于將可見光和/或熱輻射反射回所述電子發(fā)射器(11)。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其 中: -負(fù)載電路￠0)被連接在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間， -所述電子發(fā)射器(11)被布置用于施加熱能和輻射能中的至少之一，并且 -所述熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置用于將施加的能量轉(zhuǎn)換為電能。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備，其中: -熱機(jī)與所述電子收集器(21)連接。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至20中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備， 其中: -電源(70)被連接在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間， -所述電子發(fā)射器(11)被布置為將要通過對所述電子(I)的所述釋放來冷卻的散熱器，和/或所述電子收集器(21)被布置為將要通過對所述電子(I)的所述收集來加熱的熱源，并且 -所述熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置用于將電能轉(zhuǎn)換為熱能。
24.一種使用根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱電子能量轉(zhuǎn)換器 設(shè)備(100)來轉(zhuǎn)換能量的方法，包括以下步驟: -從所述電子發(fā)射器(11)釋放電子(1)， -由所述間隙⑵中的所述加速電勢將從所述電子發(fā)射器(11)釋放出的所述電子(I)通過所述電極開口(34)朝向所述電子收集器(21)加速， -使從所述電子發(fā)射器(11)釋放出的所述電子(I)經(jīng)受所述磁場，其中，所述磁場的所述磁場線經(jīng)過所述電極開口(34)，并且 -利用所述電子收集器(21)來收集所述電子(I)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括: -利用冷卻設(shè)備(50)來冷卻所述電子收集器(21)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24至25中的任一項所述的方法，其中: -所述磁場是利用至少一個永磁體(51，52)和至少一個電磁體特別是至少一個超導(dǎo)線圈中的至少之一來創(chuàng)建的，所述至少一個永磁體(51,52)和至少一個電磁體中的至少之一被分別相鄰于或鄰近于所述電子發(fā)射器(11)和所述電子收集器(21)中的至少之一布置。
27.根據(jù)權(quán)利要求24至26中的任一項所述的方法，還包括以下中的至少之一: -利用輔助柵電極(32)來將所述電子⑴朝向所述電子收集器(21)加速，并且 -利用屏蔽電極(33)來屏蔽所述柵電極(31)的面向和/或背離所述電子發(fā)射器(11)的表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求24至27中的任一項所述的方法，其中: -從所述電子收集器(11)釋放所述電子(I)的步驟包括從被布置在所述電子發(fā)射器(11)上的微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)中的至少之一(13)發(fā)射電子(I)。
29.根據(jù)權(quán)利要求24至28中的任一項所述的方法，其中: -在所述電子收集器(21)處收集所述電子(I)的步驟包括利用被布置在所述電子收集器(21)上的微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)中的至少之一(13)來收集所述電子(I)。
30.根據(jù)權(quán)利要求24至29中的任一項所述的方法，其中: -dc電壓被施加到所述柵電極(31)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中: -利用ac電壓調(diào)制來疊加所述dc電壓。
32.根據(jù)權(quán)利要求24至31中的任一項所述的方法，其中: -所述柵電極(31)的材料的功函數(shù)比所述電子發(fā)射器(11)的材料的功函數(shù)更低， -所述柵電極(31)與所述電子發(fā)射器(11)電氣連接，并且 -所述間隙(2)中的所述加速電勢是通過所述柵電極(31)的材料的所述功函數(shù)與所述電子發(fā)射器(11)的材料的所述功函數(shù)的差來創(chuàng)建的。
33.根據(jù)權(quán)利要求24至32中的任一項所述的方法，其中: -負(fù)載電路￠0)被連接在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間， -熱能和輻射能中的至少之一被施加到所述電子發(fā)射器(11)，并且-所述熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備被用于將施加的能量轉(zhuǎn)換為電能，其中，因此在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間的所述負(fù)載電路￠0)中創(chuàng)建電流。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中: -熱機(jī)與所述電子收集器(21)連接。
35.根據(jù)權(quán)利要求24至34中的任一項所述的方法，其中: -電源(70)被連接在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間， -電壓被施加在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間，并且-所述熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備被用于將電能轉(zhuǎn)換為熱能，其中，所述電子發(fā)射器(11)通過對所述電子(I)的所述釋放來冷卻，和/或所述電子收集器(21)通過響應(yīng)于施加所述電壓而對電子的所述收集來加熱。
36.一種熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備(100)，包括: -電子發(fā)射器(11)，其適于對電子⑴的溫度相關(guān)釋放， -電子收集器(21)，其適于收集所述電子(I)，其中，所述電子收集器(21)通過間隙(2)與所述電子發(fā)射器(11)隔開，以及 -柵電極(31)，其被布置在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間，以用于使所述間隙(2)中的所述電子(I)經(jīng)受加速電勢， 所述熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備(100)的特征在于: -所述柵電極(31)的材料的功函數(shù)比所述電子發(fā)射器(11)的材料的功函數(shù)更低，并且 -所述柵電極(31)與所述電子發(fā)射器(11)電氣連接。
【專利摘要】一種熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備(100)，包括：電子發(fā)射器(11)，其適于對電子(1)的溫度相關(guān)釋放；電子收集器(21)，其適于收集所述電子(1)，其中，所述電子收集器(21)通過真空間隙(2)與所述電子發(fā)射器(11)隔開；柵電極(31)，其被布置在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間，以用于使所述間隙(2)中的所述電子(1)經(jīng)受加速電勢，其中，所述柵電極(31)具有多個電極開口(34)，所述多個電極開口(34)被布置用于將從所述電子發(fā)射器(11)運行的電子(1)發(fā)送到所述電子收集器(21)；以及磁場設(shè)備(50)，其被布置用于創(chuàng)建具有在所述電子發(fā)射器(11)與所述電子收集器(21)之間延伸的磁場線的磁場，其中，對所述磁場設(shè)備(50)被布置使得所述磁場線的至少部分經(jīng)過所述電極開口(34)。另外，描述了一種使用所述熱電子能量轉(zhuǎn)換器設(shè)備(100)來轉(zhuǎn)換能量的方法。
【IPC分類】H01J45-00
【公開號】CN104871287
【申請?zhí)枴緾N201280075947
【發(fā)明人】T·格鮑勒, S·邁爾, C·斯特凡諾斯, A·施梅爾, J·曼哈特
【申請人】馬克思-普朗克科學(xué)促進(jìn)協(xié)會, 利蘭斯坦福初級大學(xué)董事會, 奧格斯堡大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2012年7月30日
【公告號】EP2880676A1, US20150243867, WO2014019594A1