Нанокластеры возбужденных атомов цезия в плазме термоэмиссионных преобразователей энергии

Формирование ридберговской материи (РМ), или конденсата возбуждённых атомов, уже почти полвека является объектом исследования как теоретической, так и прикладной физики. Наряду с твёрдой, жидкой, газообразной и плазменной формами существования материи обнаружена метастабильная фаза, проявляющая свои свойства относительно непродолжительное время. Система из большого числа возбуждённых атомов (порядка 1000) может переходить в конденсированное возбуждённое состояние (КВС), которое при определённых условиях находится в форме упорядоченного плазменного кристалла [2].

Основные экспериментальные исследования, подтвердившие образование РМ в межэлектродной среде ТЭП, были выполнены двумя группами исследователей:

• -    под руководством Л. Холмлида в Гётеборгском университете (Швеция) в 90-х годах прошлого столетия;

• -    под руководством В.И. Ярыгина в ГНЦ РФ-ФЭИ (Обнинск, Россия) в начале 2000-х годов.

Преобразование тепловой энергии в электрическую осуществлялось путем динамической подачи паров цезия в межэлектродное пространство через перфорированный коллектор, покрытый углеродом. Свойства полученного ридберговского вещества изучены с помощью электрофизических и оптических методов.

Установлено, уменьшение барьерного индекса до

• V b ≈ 1.6 эВ и тем самым увеличение электродного КПД до 20–25% при относительно низких температуре эмиттера Тэ = 1600–1800 K и температуре коллектора Тк ~ 700 K, безусловно, связаны с уменьшением потерь напряжения, генерируемого ТЭП, за счет образования КВС Cs. Анализ оптического спектра межэлектродной плазмы показал, что помимо линий цезия, существуют линии, связанные с углеродным соединением, которым был обработан коллектор ТЭП [1].

Таким образом, полученная экспериментальная база ВАХ ТЭП с КВС атомов Cs позволяет перейти на следующую ступень исследования, открывая совсем новые возможности.