Термоэмиссионный элемент, выполненный из вольфрама и покрытый щелочным металлом образует в процессе своей работы объемный заряд, состоящий из заряженных частиц(здесь и далее электронов) вследствие эффекта термоэмиссии.
Термоэмиттер находится в замкнутом объеме, наполненном водородом под давлением от 3 атм. Стенки объема выполнены из электрически непроницаемого и термостойкого материала.
На внутренние стенки замкнутого объема нанесён металл со сложной кристаллической решеткой, например интерметаллид никель-литий.
Замкнутый объем с термоэмиттером, наполненный водородом помещен в другой объем, находящийся в вакууме. На внутреннюю стенку второго объема нанесена, например методом литографии, ректенна. Ректенна представляет из себя наноразмерную дипольную антенну выводы которой подключены к нагрузке внешней цепи через выпрямитель. Выпрямитель может быть выполнен по принципу лампы бегущей волны или МДМ диода.
Принципиальная схема устройства Матрон
Заряженная частица, покинувшая термоэмиттер, добавляет в фазу объемного заряда для случая, когда он уже сформирован. Заряженная частица отдает свою энергию всё время пока находится внутри объема. Энергия объемного заряда состоит из энергии всех заряженных частиц в нем состоящем. Объемный заряд отдает свою энергию водороду ионизируя его.
Принимая во внимание тот факт, что термоэмиттер представляет из себя резистивный нагреватель по которому течет ток, ротор объемного заряда не равен нулю. Ионы водорода также принимают участие в движении объемного заряда, компенсируя движения отрицательно заряженных частиц. Учитывая разные энергии частиц из которых состоит объемный заряд и дальний принцип их взаимодействия, характерный для плазмы, система объемного заряда в устройстве не будет полностью скомпенсирована в едином объеме. Объемный заряд разделиться на условные части, двигающиеся в разные стороны. Более медленные термоэлектроны будут двигаться вблизи термоэмиттера против вектора электрического поля, охлаждая термоэмиттер. Ионы водорода будут двигаться по большему радиусу вдоль вектора электрического поля вблизи стенки камеры, отдавая энергию на стенке, выполненной из тонкого слоя интерметаллида. Водород в камере постоянно находиться в движении, причем это движение не только геометрическое, но и фазовое. Вблизи термоэмиттера существуют протоны, на стенках камеры- молекулярный водород. Молекулярный водород образуется на стенке, выполннной из интерметаллида и полностью ионизируется вблизи термоэмиттера, затем возвращаясь на стенку.
Внешняя камера изолирует внутреннюю от тепловых потерь с помощью вакуума.
Внутренняя часть внешней камеры улавливает световое излучение от внутренней камеры с помощью ректенны. В случае, если вместо электрической энергии требуется тепловая, то ректенна не устанавливается, вместо этого на внешней стенке внутренней камеры устанавливается теплоотвод выполненный как змеевик, подключенный к телообменнику и наполненный водой.
Общая идея. Электрон в процессе своего существования может производить больше полезной работы, находясь в объемном заряде и работая в паре с водородом, ионизация которого требует времен., Ионизируя водород, электрон продлевает себе жизнь, так как получает компенсацию движения.
Процессы безударной ионизации менее затратны т.к. один медленый тепловой электрон, полученный минимальными средствами (1 эВ) может, находясь в объемном заряде участвовать в ионизации многих молекул водорода. Электрон, существуя в объемном заряде, не отнимает энергию у объемного заряда, а добавляет за время своего существования.
Процессы ионизации и диссоциации водорода происходят с затратами времени, поэтому ионизация выгодна с помощью объемного заряда, а диссоциация - на поверхности внутренней камеры, элементарные ячейки кристаллической решетки которой колеблются без смещения центров инерции(производят оптические колебания).
Размер кристалла интерметаллида равен размеру длины волны инфракрасного спектра и интерметаллид участвует в световых процессах за счет кристаллической решетки(оптические фононы).
Устройство является не просто сверхэффективным нагревательным прибором, но также служит генератором электрической энергию высокой частоты, преобразование которой производится устройством преобразования.
Любое нагретое тело излучает заряженные частицы (Эффект термоэмисии) и может ионизировать водород или другие газы, но энергии одного теплового электрона не достаточно для ударной ионизации. Устройство с замкнутым объемом и водородом внутри под давлением способно за счет объемного заряда, сформированного тепловыми электронами вокруг нагретого тела, эффективно ионизировать водород с минимальными затратами. Работа выхода каждого электрона 1Эв, а энергия зависит от времени его существования, т.к. электрон находится в поле объемного электрического заряда.
Вопрос утилизации энергии тепловых электронов решается путем ионизации водорода с последующей диссоциацией. Тепловая энергия изолируется стенками камер и вакуумом, световое излучение инфракрасного спектра улавливается ректенной.
В процессе работы устройства, объем получаемой энергии превосходит объем затраченной в три и более раз.
Расходными материалами являются, в первую очередь, термоэмиттер и водород.
Вопрос создания математической модели для общего случая, на сегодняшний день, находится за гранью математической целесообразности. В процессе конструирования устройства используются системы из множества дифференциальных уравнений исходя из особенностей материалов, размеров и задач