Brevet FR2188254A1 — publié le 19740118

On sait qu'on peut transformer de énergie atomique directement en énergie électrique à l'aide d'un émetteur de rayons en chargeant à un potentiel positif une électrode d'émission, munie de l'émetteur, tandis qu'une électrode de collecteur capte le courant d'électrode. Par là-même, on sait qu'il est possible d'augmenter le nombre d'électrons utiles par une émission secondaire et en meme temps d'abaisser leur énergie, ce qui permet d'obtenir des sources de courant élevé tout en gardant de basses tensions. Les facteurs de multiplication n'atteignent cependant, au mieux, que dix7si bien que cette méthode ne conduit le plus souvent qu'a des courants trop petits pour etre utilisés, si on n'emploie pas des émetteurs à haute intensité. L'objet de la présente invention est donc d'atteindre une augmentation conséquente du rendement en courant pour une énergie et une densité d'émission de particules donnée, tout en maintenant une basse tension. La batterie isotopique selon la présente invention est caractérisée en ce que, par le choix du milieu d'émission secondaire, de sa disposition par rapport à la source d'émission et par rapport à l'électrode collectrice pour les électrons secondaires, on atteint un facteur de multiplication qui dépasse dix de beaucoup, On utilisera avantageusement des milieux d'émission qui émettent relativement beaucoup d'électrons a basse énergie à la suite d'une émission à froid provoquée par les particules primaires. On peut atteindre des facteurs de multiplication qui vont de 102 a 103. Nous allons ci-après expliquer l'invention en détail à l'aide des dessins: La fig. 1 montre de manière schématique une première forme d'exécution, et la fig. 2 est une représentation correspondante d'une variante d'exécution. La forme d'exécution illustrée par la fig. 1 montre une électrode d'émission 1 sur le coté inférieur de laquelle on a étendu une couche 2 faite d'une préparation adéquate composant émetteur de rayons P . On peut envisager comme émetteur de rayons (9 par exemple: T-3, Kr-85, Ni-63 ou C-14. On peut travailler avec des particules ss d'énergie relativement faible mais qui doit cependant dépasser 1 keV. Une électrode d'émission à froid 3 peut être constituée, avantageusement dans cet exemple d'exécution, d'aluminium, et qui, sur le côté tourné vers l'électrode 1, peut être recouverte d'une couche mince de A1203 dont l'épaisseur peut être de 2000 i. Cette couche d'oxyde d'aluminium peut etre recouverte d'une couche atomique de caesium.Entre les électrodes 1 et 3 se trouve une électrode collectrice mince 4 conçue de telle sorte que les rayons p de la préparation 2 la traversent pour arriver sur l'électrode 3. On peut placer entre la préparation 2 et l'éLectrode collectrice 4 soit un vide ou un diélectrique, tandis qu'on devra avoir, entre les électrodes 3 et 4 un vide élevé qui ne perturbera pratiquement pas le mouvement des électrons. La résistance de charge 5 est connectée entre les électrodes 3 et 4. Le processus se déroulant dans la source de courant est le suivant: les rayons ss émis par la préparation 2 traversent l'élec- trode 4 et l'éventuelle couche de diélectrique entre la préparation 2 et l'électrode 4, pratiquement sans être retenus et butent sur l'électrode 3 d'émission à froid. On a pu se rendre compte que la formation d'une couche d'oxyde d'aluminium sus-mentionnée à la surface de l'électrode 3 conduit à l'émission de nombreux électrons à basse énergie lorsque les rayons ss pénètrent cette surface. Les électrons émis par l'électrode 3 d'émission à froid qui sert d'électrode d'émission de champ, sont nombreux et possèdent une petite énergie: ils arrivent sur l'électrode 4 et la chargent négativement: il y aura donc un courant à travers la charge 5. Le facteur de multiplication peut se trouver au-dessus de 1000. Meme si une partie des électrons secondaires, a une tension de service donnée n'atteint pas l'électrode collectrice 4, le facteur de multiplication utile se situe toujours bien au-dessus de 10 et peut atteindre 102. L'électrode d'émission 1 peut être reliée soit directement soit par une résistance à l'une des électrodes 3 ou 4. Cette résistance aura de préférence une grande valeur pour que l'électrode d'émission se charge à un potentiel relativement élevé. Par le choix adéquat de la forme de l'électrode de collecteur, par exemple une òrme de grille, et par le choix de distances appropriées entre les électrodes, on peut-obtenir un certain "effet de transparence" étant donné que l'électrode d'émission 1 positive absorbe les électrons lents de l'électrode d'émission secondaire 3 et les amène à l'électrode collectrice 4.S'il se trouve un diélectrique mince entre l'électrode de collecteur 4 et l'électrode d'émission 1, laissant passer les particules p rapides mais retenant les électrons secondaires, on peut alors attraper, à l'aide d'une électrode collectrice en forme de grille une bonne partie des électrons secondaires. Au lieu d'utiliser l'électrode d'émission secondaire décrite pius haut avec une couche mince d'oxyde sur un support métallique on peut employer un effet interne d'émission à froid analogue avec un facteur de multiplication élevé dans un solide, c'est à dire dans une couche bien plus épaisse par exemple de Al, Au2031 KC1 ou quelque chose d'analogue. Les expériences ont démontré que dans ces cas-la les électrons secondaires arrachés pouvaient avoir une énergie allant jusqu'a 30 eV environ. Dans les exemples d'exécution décrits jusqu'à présent, l'électrode collectrice formait une "électrode-soupape" laissant passer les particules primaires rapides mais retenant les électrons secondaires lents. Il est cependant également possible de transformer l'électrode collectrice 4 en électrode primaire d'émission secondaire et d'augmenter encore le facteur de multiplication total. Dans ce cas-la, on va recouvrir l'électrode collectrice d'une couche d'émission secondaire, par exemple de MgO, dans laquelle les particules p de l'électrode d'émission vont créer des électrons secondaires qui percuteront l'électrode d'émission 3 avec suffisamment d'énergie pour arracher, de la manière dont nous l'avons décrite, des électrons secondaires. Ceux-ci arrivent alors à l'électrode collectrice 4 et créent le courant actif. L'exemple d'exécution de la fig. 2 se distingue de celui de la fig. 1 par le fait que l'électrode d'émission secondaire 3 se trouve placée entre l'électrode d'émission 1 et l'électrode collectrice. Les dimensions de l'électrode d'émission secondaire sont telles que cette dernière laisse passer une partie des particules 13 si bien que se produit sur son coté tourné vers l'électrode collectrice 4 l'émission secondaire décrite plus haut: il se produit mbme une émission secondaire accrue. Les dimensions de l'électrode collectrice sont telles qu'elles permettent à celle-ci de capter aussi bien les particules p que les électrons secondaires. Dans tous les cas, l'émission secondaire et l'émission secondaire accrue peuvent avoir lieu directement dans le matériau constituant l'électrode 3, qu'il s'agisse de métal, par exemple Al ou Mg, ou que le côté tourné vers l'électrode collectrice soit recouvert d'une couche mince d'oxyde de métal par exemple: Au 203 ou MgO. On peut également utiliser d'autres matières qu'un oxyde, par exemple du KCl. L'électrode d'émission secondaire peut avoir également un support fait d'un autre métal. Au lieu de particules primaires , on peut utiliser également des particules a: dans ce cas l'électrode 1 se chargera négativement et aura par conséquent la meme polarité que l'électrode collectrice 4. Si on relie les électrodes 1 et 4 par une haute résistance, l'électrode collectrice se chargera encore plus négativement a travers cette résistance, ce qui permet d'augmenter le nombre des électrons secondaires utilisables. On peut d'ailleurs obtenir le meme effet dans les exemples d'exécution des fig. 1 et 2 avec des émetteurs de rayons p, si on relie l'électrode 1 qui est trbs positive à l'électrode positive 3 d'émission à froid par une haute résistance. BEVENDICATIORS 1. Batterie isotopique munie d'une source d'émission de particules primaires chargées, au moyen de laquelle on produit des électrons secondaires qui fournissent le courant utile, Ca- ractérisée en ce que le choix du milieu d'émission secondaire et la position de ce dernier par rapport à la source d'émission et à l'électrode de collecteur pour les électrons secondaires permet d'obtenir un facteur de multiplication qui dépasse 10 de beaucoup. 2. Batterie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on a prévu un milieu d'émission secondaire dans lequel les particules primaires provoquent une émission àfroid interne d' électrons. 3. Batterie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le milieu d'émission secondaire est une couche mince d'un matériau isolant, par exemple MgO ou A1205. 4. Batterie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le milieu d 'émission secondaire est un solide, par exemple Âl ou Mg. 5. Batterie selon l'une ies revendications I à 4, caractérisée en ce que l'électrode collectrice est placée entre la source de rayonnement et le milieu d'émission secondaire et est perméable aux particules primaires. 6. Batterie selon les revendications 3 et 5 prises ensemble, caractérisée en ce que la couche minee tournée vers l'élec- trode collectrice est placée sur un support métallique. 7. Batterie selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'électrode collectrice est recouverte d'une couche d'émission secondaire. 8. Batterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lélbotrode portant la source de rayonnement est électriquement ou bien directement, ou bien à travers une résistance reliée à l'une des électrodes portant le milieu d'émission secondaire ou à l'électrode collectrice. 9. Batterie selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'électrode collectrice est en forme de grille.