СОЛЯНОЙ СВЕТИЛЬНИК-ИОНИЗАТОР

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к светотехнике, а более конкретно к соляным светильникам-ионизаторам, содержащим основание, на котором расположен светопроводящий рассеиватель, выполненный с внутренней полостью, имеющей каналы для входа и выхода воздуха, внутри полости расположен источник света, направленный на входящие в состав материала светильника кристаллы соли, и может быть использована в быту и медицине.
Уровень техники.
Природные материалы, из которых, в частности, изготавливаются рассеиватели соляных ламп, препятствуют размножению опасных бактерий, вирусов и грибков, положительно влияют на здоровье человека. Еще польза соляной лампы заключается в ионизации воздуха. Кристаллы соли при нагревании и просвечивании источником света выделяют отрицательно заряженные частицы, которые нейтрализуют положительные. Воздух становится чистым и свежим. Такой эффект бывает после грозы или в результате пребывания в лечебных соляных пещерах и помещениях.
3
Известен соляной светильник-ионизатор, содержащий основание, источник света с токоподводящей арматурой и рассеиватель из светопроницаемого материала, в качестве которого использована каменная соль с плотностью 1,9-2,3 г/см, причем рассеиватель выполнен с внутренней полостью для размещения в ней источника света с патроном, имеющим резьбу под распорное кольцо или под пластину из пружинистой стали (см. RU 22380 U1, 27.03.2002).
Недостатком этого светильника является крепление светопроницаемого материала, вес которого достигает 10 кг, на патроне, который обычно выполнен из пластмассы, обладающей определенной хрупкостью. Наличие элементов, изготовленных из пружинистой стали, может не обеспечить надежного крепления светопроницаемого материала при наклоне светильника. Кроме того, выполнение светопроницаемого материала из природной каменной соли может отрицательно сказываться на его прочности при нагреве от источника света, расположенного в закрытой полости.
3
Известен соляной светильник-ионизатор, содержащий основание, источник света с токоподводящей арматурой и рассеиватель из светопроницаемого материала, в качестве которого использована каменная соль с плотностью 1,9-2,3 г/см, причем рассеиватель выполнен с внутренней полостью для размещения в ней источника света с патроном, кроме того светопроницаемый материал со стороны боковой поверхности выполнен, по меньшей мере, с одним вентиляционным отверстием, а со стороны нижней поверхности, имеющей плоскую форму, выполнен с несколькими отверстиями, причем в последних расположены крепежные элементы для соединения светопроницаемого материала с основанием (см. RU 39184, U1, 20.07.2004).
3
Известен соляной светильник-ионизатор (см. RU 56557, U1, 10.09.2006), содержащий основание, источник света с токоподводящей арматурой и рассеиватель из светопроницаемого материала, в качестве которого использована каменная соль с плотностью 1,9-2,3 г/см, причем рассеиватель выполнен с внутренней полостью для размещения в ней источника света с патроном, светопроницаемый материал с разных сторон боковой поверхности имеет наклонные вентиляционные отверстия, а со стороны нижней поверхности, имеющей плоскую форму, выполнен с несколькими отверстиями, причем в последних расположены крепежные элементы для соединения светопроницаемого материала с основанием. Вентиляционные отверстия могут быть расположены на разной высоте и/или иметь разный угол наклона.
Данная полезная модель берется в качестве прототипа. Недостатками прототипа являются: недостаточный уровень ионизации, а также небольшой ассортимент предложенных материалов, входящих в состав исполнения рассеивателя.
Раскрытие полезной модели.
Настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить соляной светильник-ионизатор, содержащий основание, на котором расположен светопроводящий рассеиватель, выполненный с внутренней полостью, имеющей каналы для входа и выхода воздуха, внутри полости расположен источник света, направленный на входящие в состав материала светильника кристаллы соли, который решает поставленную задачу, а именно является соляным светильником-ионизатором с повышенным уровнем ионизации.
Для достижения этих целей во внутренней полости рассеивателя расположен отрицательный электрод, соединенный с кристаллами соли и соединенный через источник постоянного напряжения к заземлению, причем в качестве материала покрытия электродов в блоке отрицательного электрода выбран материал, имеющий работу выхода электрона менее или равно 3,1 эВ, что исключает ионизацию воздуха с образованием положительных ионов и озона.
Существует вариант полезной модели, в котором применяются светодиодные лампы различного спектра излучения. Ионизирующий эффект полезной модели осуществляется за счет фотоэффекта на материале блока отрицательного электрода и приложенного к эмиттеру отрицательного потенциала. Ионизация усиливается за счет того, что в качестве материала электрода или его покрытия выбраны, в частности, химические инертные соединения (см. таблица 1.)
Блок отрицательного электрода (эмиттер) может быть выполнен в виде игольчатых, проволочных, порошковых и других видов структур, имеющих минимальный радиус кривизны поверхности, что позволяет значительно уменьшить работу выхода электрона.
Работа выхода электрона в вакууме при фотоэффекте рассчитывается из формулы:
,
где  - энергия кванта,   - кинетическая энергия электрона.
Для нормальных атмосферных условий  может быть меньше на величину сродства к электрону молекул кислорода, углекислого газа и воды, то есть на 0,44 эВ, 0,51 эВ, 0,8 эВ соответственно. Например, карбид гафния может уже ионизироваться при 1,6 эВ в сродстве эмиссионных электронов с молекулами кислорода, образовывая отрицательные аэроионы кислорода воздуха.
Эмиссия электронов с отрицательного электрода осуществляется в основном за счет фотоэффекта. Эмиттер выполнен из материала или его поверхность покрыта материалом, у которого значение работы выхода электрона менее или равно 3,10 эВ, например, титан, покрытый карбидом титана.
Эмиссионные электроды должны быть химически инертны по отношению к веществам атмосферного воздуха. Использование таких материалов при производстве электродов позволяет использовать фотоэффект и тем самым значительно снизить вольтаж источника постоянного тока, используемого для ионизации воздуха, а также снизить или исключить озонацию воздуха.
Для покрытия эмиттера подходят материалы, представленные в таблице 1.
Таблица 1.
Материал
A<sub>В </sub>(эВ)
Карбид гафния (HfC)
2,04
Диборид скандия (ScB<sub>2</sub>)
2,30-2,90
Карбид ниобия (NbC)
2,24
Карбид тантала (TaC)
3,03-3,10
Карбид титана (TiC) 2,35-3,1 (порошкообразный)
2,35-3,10
Диборид вольфрама (WB<sub>2</sub>)
2,62
Карбид циркония (ZrC) (порошкообразный)
2,20-3,05
Карбид вольфрама (W<sub>2</sub>C)
2,60
Гексаборид церия (CeB<sub>6</sub>)
2,59
Гексаборид скандия (ScB<sub>6</sub>)
2,96
Гексаборид гадолиния (GdB<sub>6</sub>)
2,05
Гексаборид иттрия (YB<sub>6</sub>)
2,22
Гексаборид лантана (LaB<sub>6</sub>)
2,68
Гексаборид стронция (SrB<sub>6</sub>)
2,96
Таким образом, в частном варианте реализации полезной модели отрицательный электрод имеет покрытие, причем в качестве материала покрытия отрицательного электрода выбран один из следующих материалов: диборид скандия, карбид ниобия, карбид титана, диборид вольфрама, карбид гафния, гексаборид церия, гексаборид скандия, гексаборид гадолиния, гексаборид иттрия, гексаборид лантана, гексаборид стронция.
Существует вариант исполнения полезной модели, в котором источник светового излучения выполнен с возможностью создания максимума излучения в интервале от 400 нм до 420 нм.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность максимально повысить уровень эмиссии за счет фотоэффекта.
Существует вариант исполнения полезной модели, в котором блок отрицательного электрода соединен с источником напряжения через регулятор напряжения.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность регулировать напряжение.
Существует еще один вариант исполнения полезной модели, в котором в качестве материала покрытия эмиссионного электрода выбран материал, имеющий работу выхода электрона менее или равно 3,1 эВ.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется альтернативная возможность максимально использовать для ионизации энергию квантов видимого света, уменьшающуюся в процессе отражения и частичного поглощения. Например, для карбида гафния от 3,1 эВ до 2,04 эВ, что соответствует оранжевой части спектра видимого света.
Существует, кроме того, и такой вариант исполнения полезной модели, в котором качестве материала покрытия блока отрицательного электрода выбран один из следующих материалов: диборид скандия, карбид ниобия, карбид титана,  диборид вольфрама, карбид гафния, гексаборид церия, гексаборид скандия, гексаборид гадолиния, гексаборид иттрия, гексаборид лантана, гексаборид стронция.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется альтернативная возможность использовать материалы химически инертные, не токсичные, с проверенными характеристиками, некоторые из них относительно дешевые, например, карбид титана, гексаборид церия, гексаборид иттрия и диборид вольфрама.
Существует и такой вариант исполнения полезной модели, в котором в качестве материала электродов блока отрицательного электрода выбран титан или другой стойкий металл, а в качестве материала покрытия блока отрицательного электрода выбран один из следующих материалов: карбид титана, гексаборид церия, гексаборид иттрия, гексаборид лантана и диборид вольфрама.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется альтернативная возможность наиболее эффективной эмиссии электронов с отрицательных электродов по сравнению с другими материалами.
Существует и такой вариант исполнения полезной модели, в котором покрытие блока отрицательных электродов выполнено из материала, применяемого для покрытия фотокатодов с большим квантовым выходом и с нанесенным на него тонкой пленкой химически инертного вещества, прозрачного для видимой и ближней инфракрасной областей спектра, имеющего квантовый выход (Ɣ) от 0,05 до 0,5.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность использовать материалы, применяемые для покрытия фотокатодов, в том числе с отрицательным сродством к электрону (О.С.Э.) с квантовым выходом (Ɣ) значительно превосходящим Ɣ у других полупроводников, что позволяет генерировать относительно большой ток эмиссионных электронов. В качестве защитной пленки эмиттера можно использовать кварцевые стекла КО1; органические проводящие полимеры: полиацетилен, полипиррол, полианилин, поликарбазол и другие хорошо изученные полимеры, используемые в солнечных элементах. Установлено, что ванадиевые стекла обладают электронной проводимостью - ионную проводимость установить не удалось. В качестве пленки можно использовать золото, толщиной пленки 5 нм, у которой спектральный коэффициент пропускания квантов с длиной волны от 275,3 нм до 600 нм находится в пределах от 0,583 до 0,660.
Существует и такой вариант исполнения полезной модели, в котором качестве защитной пленки блока отрицательного электрода выбран один из следующих материалов: золото, осмий, родий, рутений, серебро, толщиной пленки меньшей или равной 5 нм
Благодаря такой выгодной характеристике появляется альтернативная возможность использования материалов.
Существует и такой вариант исполнения полезной модели, в котором соляной светильник может быть размещен на стене и дополнительно выполнять декоративную функцию. В этом случае светильник имеет следующее устройство: внутренняя часть светильника, которая прилегает к стене, покрыта светоотражающим материалом и подключена к положительной клемме источника постоянного напряжения, а на противоположной стороне расположен светорассеивающий материал. В полости между ними помещен источник света. Также в корпусе расположен блок отрицательного электрода, который через источник напряжения соединен с заземлением.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность располагать светильник на расстоянии от пола и там, где невозможно его расположение на горизонтальной поверхности, кроме того, устройство будет очищать воздух от пыли.
Существует и такой вариант исполнения полезной модели, в котором внутри полости расположен съемный осадительный электрод, присоединенный к положительной клемме источника постоянного.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность очищения воздуха от пыли.
Существует и такой вариант исполнения полезной модели, в котором материал рассеивателя содержит соль, обладающую свойствами электрида, то есть электронной проводимостью.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность повысить уровень ионизации с внешней поверхности рассеивателя.
6
6
6
6
6
Существует и такой вариант исполнения полезной модели, в котором в материале внешней и внутренней поверхности рассеивателя содержатся кристаллы гексаборидов металла GdB (синие кристаллы), СeB (голубые кристаллы), LaB(пурпурные), YB (темно-синие), BaB (темно-фиолетовые) и др.
Благодаря такой выгодной характеристике повышается уровень ионизации, поскольку у этих гексаборидов небольшое значение работы выхода электрона. Также кристаллы гексаборидов выполняют декоративную функцию.
Существует вариант полезной модели, в котором с отрицательным электродом совмещен положительный электрод, причем все элементы положительного электрода покрыты изоляцией, а острия и другие части обоих электродов с малым радиусом кривизны поверхности находятся на минимальном расстоянии напротив друг друга.
Благодаря такой выгодной характеристике значительно уменьшается работа выхода электрона, что увеличивает эмиссионные характеристики устройства.
Существует вариант полезной модели, в котором светопроводящий рассеиватель светильника выполнен из стекла или другого светорассеивающего материала, а кристаллы соли помещены на подложке, расположенной внутри светопроводящего рассеивателя.
Благодаря такой выгодной характеристике значительно увеличивается ассортимент материалов для рассеивателей и появляется возможность использовать различные соли, в том числе гигроскопичные, а также бромиды и иодиды металлов. Возможна замена соли на подложке на другую соль или комбинирование их в смеси.
Некоторые варианты солей, которые могут быть использованы в рассеивателях соляного светильника.
3
1. Галит (каменная соль). Примеси в составе: Br, Mg, Cu, Ga, I, Ag и т.д. ρ=2,1–2,2 г/см. Бесцветный или белый. Имеет разнообразные световые оттенки в зависимости от примесей: голубой, фиолетовый, розовый, желтый и серый.
2. Сильвинит. Осадочная горная порода, состоящая из чередующихся слоев галита и сильвина (nNaCl+mKCl) и некоторых примесей (гематит и др.). Соотношение между хлоридами калия и натрия в сильвините непостоянно. В виде примесей обычно содержит немного песка, глины, гипса и др. Имеет неоднородную окраску -  встречаются красные, розовые, синие и оранжевые кристаллы.
4
2
3. Каинит. Двойная соль магния и калия. Химическая формула KCl·MgSO·3HO. Содержит 14-20% оксидов калия и магния, до 28% оксида серы. Самый популярный оттенок камня – прозрачный или бесцветный. Намного реже встречаются минералы серого, голубого или сиреневого цвета. Могут быть немного замутнены.
2
4. Иранская голубая соль. NaCl+CaCl.
5. Розовая гималайская соль. Содержит KCl и окислы железа.
6. Соли со свойствами электридов (группа соединений, имеющих в качестве аниона электрон). Обнаружено месторождение поваренной соли синего цвета. Под действием многолетнего излучения от расположенных рядом радиоактивных пород, в дефектах кристаллической решетки соли размещаются свободные электроны, благодаря которым, кристаллы хлорида натрия окрашиваются в синий цвет и приобретают слабую проводимость.
7. Синяя поваренная соль в лаборатории получается растворением в NaCl натрия.
В плотно закупоренном сосуде нагревается металлический натрий(t плавления 96,9°С) в смеcи  с NaCl.
+
-
+
-
Натрий проникает в кристаллическую решетку, состоящую из ионов Na и Cl. Атомы натрия достраивают кристаллическую решетку, занимая подходящие места, и превращаютcя в Na, а электроны располагаются в узлах решетки, где полагается находиться анионам Cl. Узлы решетки, занятые электронами называются вакансиями или F центрами. При охлаждении кристалла некоторые F центры объединяются, образуя ассоциаты, включающие 10-1000 атомов натрия - это и служит причиной появления синей окраски, а электроны способствуют появлению электрической проводимости соли.
Подобные соли со свойствами электридов можно получать также растворением натрия в KCl, или очищенном сильвините, или в RbCl.
Существует вариант, при котором K (t плавления 63,5°C) растворяется в KCl.
Интересный вариант растворения Ga (t плавления 29,78°C), в каком-либо хлориде щелочного металла (кроме LiCl).
Возможны и другие варианты использования солей, главное требование, чтобы они были безопасными, не токсичными, не гигроскопичными, не были подвержены гидролизу  и не вступали в химическую реакцию с веществами и газами, содержащимися в воздушной среде.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
фиг. 1 и 2 изображают устройство соляного светильника-ионизатора и схему подключения устройства через электрическую сеть общего назначения, согласно полезной модели.
На фиг.1 и 2 обозначено:
1 - светопроводящий рассеиватель соляного светильника;
2 - винт крепления крышки соляного светильника к светопроводящему рассеивателю соляного светильника;
3 - кольцо выходного воздуховодного отверстия соляного светильника;
4 - выходное отверстие (воздуховодный лабиринт);
5 - блок отрицательного электрода;
6 - источник света;
7 - провод заземления блока отрицательного электрода и светопроводящего рассеивателя соляного светильника;
8 - блок регулятора напряжения;
9 - основание соляного светильника;
10 - винт крепления;
11 - входное воздуховодное отверстие;
12 - металлическая сетка.
Светильник является соляным, так как возможны варианты, когда
сам рассеиватель выполнен, по меньшей мере, частично, из соли, причем в его состав входят не токсичные, не гигроскопичные и не подверженные гидролизу соли, тогда источник света воздействует на соли в рассеивателе, и свет проникает сквозь них наружу;
рассеиватель вообще не содержит соли, выполнен прозрачным, а кристаллы соли расположены внутри светильника на подложке, и свет проходит сквозь сначала кристаллы соли, а затем сквозь прозрачный рассеиватель, который может быть просто стеклянным.
В отличие от обычных соляных светильников, в которых ионизация крайне слабая, в предлагаемом решении она усиливается именно дополнением конструкции светильника элементами ионизатора.
Осуществление полезной модели.
Описание работы соляного светильника-ионизатора показано на примере фигуры 2. Соляной светильник-ионизатор работает следующим образом (Приводится не ограничивающий применения полезной модели пример работы устройства).
Этап 1. Источник света включается через блок регулятора напряжения 6, воздух в полости разогревается, возникает тяга, которая способствует забору новых порций через входное воздуховодное отверстие 11.
Этап 2. Кванты света от источника, за счет фотоэффекта, способствуют эмиссии электронов с поверхности проволочной сетки 12 и блока отрицательного электрода 5.
Этап 3. Электроны захватываются молекулами кислорода воздуха.
Этап 4. Воздух, проходя через блок отрицательного электрода, обогащаются отрицательными аэроионами, и выходит из выходного воздуховодного лабиринта 4.
Этап 5. Свет, проходя через материал рассеивателя наружу, ионизирует молекулы и атомы соли, находящиеся на поверхности рассеивателя 1, которые в виде ионов поступают в окружающую среду. В случае использования солей со свойствами электридов, дополнительная эмиссия электронов происходит с внешней поверхности рассеивателя.
Промышленная применимость.
Соляной светильник-ионизатор может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели, а также критерию «полнота раскрытия» для полезной модели.
Производство соляных светильников налажено, поэтому на этой базе можно осуществлять реализацию полезной модели. Минералы, входящие в состав рассеивателя добываются в больших объемах и относительно дешевы. Очищение сильвинита можно производить по технологии получения выварочной соли. Изготовление соли со свойствами электрида производится без доступа атмосферного воздуха в инертной газовой среде, к примеру, в аргоне.
Покрытие поверхности блока отрицательного электрода соответствующими веществами (таблица 1.) осуществляется разработанным методом напыления. Изготавливать эмиссионный электрод и металлическую сетку из этих материалов дорого и не рационально, а напыление уменьшает их массу и доводит стоимость до минимума, сохраняя при этом все необходимые эмиссионные свойства.
Использование некоторых гексаборидов и карбидов металлов в декоративном варианте полезной модели придает изделию эстетические качества, подкрепленные повышенной эмиссией электронов и отрицательных аэроионов с их граней. Кристаллы размещаются в металлических гнездах-держателях, связанных между собой проволочной структурой, на которую тоже нанесены напыления соответствующих материалов.
Предлагаемое устройство имеет также дополнительные преимущества, выраженные в том, что:
1. В устройстве за счет фотоэффекта генерируется дополнительная Э.Д.С. примерно равная , где  берется в электронвольтах. Эта Э.Д.С. остается и при отключенном источнике напряжении на электродах, но при включенном источнике света.
2. Поскольку, материалы рассеивателя, используемые в полезной модели относительно прозрачные и некоторые из них, электриды и гексабориды обладают электронной проводимостью, то в них наблюдается эффект увлечения свободных носителей заряда фотонами. Установлено, что если вдоль стержня из полупроводника проходит пучок излучения, то в этом стержне в продольном направлении возникнет фото Э.Д.С.
0
V= -W/cen,
0
где W - мощность излучения в пучке на единицу площади,
n - концентрация электронов,
е - заряд электрона,
с - скорость света.
Эта Э.Д.С. способствует эмиссии электронов и аэроионов с внешней поверхности рассеивателя.
3. При работе устройства исключено образование озон и положительно заряженных аэроионов, поскольку напряжения до 9 В, подаваемого на блок отрицательного электрода и энергии квантов света, излучаемых источником света (≤ 3,1 эВ) недостаточны для ионизации молекул воздуха и генерации озона.
2
2
2
2
Энергия ионизации: O (12,071 эВ); N (15,581эВ); CO (13,79 эВ); HO (12,614 эВ); Ar (15,76 эВ), а максимальная ионизирующая способность устройства равна (9 эВ+3,1 эВ).
4. В устройстве практически полностью нейтрализуются, проходящие через него, вредные положительно заряженные легкие и тяжелые аэроионы. Рекомбинация их происходит, в основном, в блоке отрицательного электрода.
5. В варианте, где используется блок положительного электрода, с изоляцией, покрывающей все поверхности его элементов, эмиссия электронов значительно усиливается (не менее чем в 4 раза). Причем электрический ток через блок положительного электрода не проходит.
6. Применение в соляном светильнике ионизатора увеличивает образование и истечение с поверхностей рассеивателя ионов, атомов и молекул соли.
В качестве заземления, в помещениях, можно использовать заземление электрической сети общего назначения, если оно присутствует.
Рабочее напряжение в цепи эмиттера регулируется в пределах 9 В.
2
3
В
Электрический ток эмиссионных электронов, генерируемых эмиттером, составляет примерно 1 мкА, в зависимости от регулировки. Источником постоянного напряжения могут служить как автономные источники - первичные источники тока, аккумуляторные батареи, так и электрическая сеть общего назначения. Материал заземления, контактирующего с внешней средой, выбирается из соображения инертности и максимального сродства к электрону, в частности алюминий с оксидной пленкой AlO с А=7,35 эВ для атмосферы и медь, никель или платина для контакта с поверхностью земли или воды.
В качестве светоотражающего материала, в настенном варианте исполнения полезной модели, применяется, в частности, алюминий.
2
3
Спектральный коэффициент отражения Al с оксидной пленкой AlO ближнего УФ-излучения с энергией квантов от 3,10 эВ до 4,9 эВ и видимого света находится в пределах от 0,80 до 0,93. Кроме того, коэффициент отражения в видимой и блиней УФ-областях велик и лишь малая часть поглощается материалом.
Квантовым выходом (Ɣ) называется число эмитированных электронов в расчете на один фотон, падающих на поверхность тела.
В видимой и ближней УФ-областях Ɣ меньше или равно 0,001 электрон/фотон. С учетом многократного отражения в данной установке квантовый выход Ɣ значительно увеличивается, а принимая во внимание подачу отрицательного потенциала на электроды, Ɣ повышается еще больше, в зависимости от величины напряжения.
Энергия сродства к электрону положительна у молекулы кислорода и равна 0,44 эВ, у молекулы воды равна 0,8 эВ, а у углекислого газа равна 0,51 эВ и отсутствует или отрицательна у аргона и азота, поэтому устойчивые отрицательные аэроионы могут быть только у молекул кислорода, воды и углекислого газа при присоединении эмиссионных электронов, что и используется в данной полезной модели.
3/2
1/2
7
3/2
1/2
0
0
При отсутствии электрического поля, распределение потенциала U вблизи поверхности металла имеет форму гиперболы, что связано с действием сил электрического притяжения, называемых также силами зеркального изображения (при покидании электроном эмиттера в твердом теле индуцируются заряд, являющийся его зеркальным изображением). При наложении внешнего однородного электрического поля напряженностью E, потенциальный барьер изображается кривой, и работа выхода уменьшается на ΔΦ=eE (е – заряд электрона). Последнее выражение для металлов применимо при E<10 В/м, когда начинается автоэлектронная эмиссия. Если источником электронного тока служит накаленный катод, то за счет эффекта Шоттки сила тока возрастает от I до I=Iexp(eE/kT), где T - температура катода, k - постоянная Больцмана. В случае фотокатода происходят сдвиг порога фотоэффекта в сторону бóльших длин волн и соответствующий рост фотоэлектронного тока при освещении катода.
При покрытии поверхности металла тонкой адсорбирующей пленкой неоднородной структуры в эффекте Шоттки возникают аномалии, связанные со сложным взаимодействием локальных электрических полей между чистыми и покрытыми пленкой участками поверхности.
В полупроводниках эффект Шоттки более сложный, чем в металлах. В них, наряду с понижением внешнего потенциального барьера, наблюдается как частичное проникновение электрического поля внутрь полупроводника на глубину, зависящую от концентрации свободных носителей заряда, так и его частичное экранирование слоем поверхностных зарядов. В результате электрическое поле, как правило, оказывает большее влияние на работу выхода электрона, а, следовательно, и на силу электронного тока.
6
8
-6
8
Также радиус кривизны влияет на электрическое поле у поверхности эмиссионного электрода. Для шаровой поверхности Е=U/R, где Е - напряженность электрического поля, U - разность потенциалов между электродами, R - радиус кривизны. Холодная авто электродная эмиссия наблюдается при значениях Е от 10-10 В/м. К примеру, U=220 В, R =2,2*10 м, Е=10 В/м. Эти соображения, в частности, и лежат в основе сути данной полезной модели.
Таким образом, за счет указанных выше признаков и достигается заявленный технический результат - повышение уровня ионизации.
Кроме того, дополнительно происходит:
увеличение ассортимента предложенных материалов, входящих в состав исполнения рассеивателя,
обогащение отрицательными аэроионами воздуха, проходящего через установку в окружающую среду,
нейтрализация вредных положительно заряженных легких и тяжелых аэроионов и,
в случае варианта с использованием осадительного электрода - очищение воздуха от пыли и спор.
Это достигается, в частности, за счет того, что в установке для увеличения эмиссии электронов с отрицательного электрода кроме разности потенциалов, подаваемые на электроды, используется также внешний фотоэффект и подбираются химически инертные материалы с минимальной работой выхода электрона, что позволяет значительно понижать рабочее напряжение, подаваемого на блок отрицательного электрода.
А также за счет того, что становится возможным уменьшить напряжение на блоке отрицательного электрода до значения, при котором вообще не образуются положительно заряженные ионы и озон. На эмиттере происходит только нейтрализация положительно заряженных аэроионов, поступающих с воздушным потоком и образование на нем исключительно отрицательно заряженных аэроионов.