RU2724297C1

RU2724297C1 - Converting element of diffusion-type molecular-electronic converter

Info

Publication number: RU2724297C1
Application number: RU2019134346A
Authority: RU
Inventors: Вадим Михайлович Агафонов; Сергей Александрович Борисов; Иван Владимирович Егоров
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-06-22

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment, in particular, to sensitive elements (electrode assemblies) of diffusion-type molecular-electronic converters. Substance of invention consists in that in converting element of molecular-electronic converter of diffusion type, comprising two pairs of mesh electrodes made of threads, located perpendicular to working fluid flow and connected to voltage source such that in each pair of mesh electrodes potential of one of electrodes – anode is higher than potential of other electrode – cathode, surfaces of threads, from which cathodes are made, are covered with dielectric layer from side opposite to nearby anode.EFFECT: enabling increase in the sensitivity of a converting element of a diffusion-type molecular-electronic converter.6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике в частности, к чувствительным элементам (электродным узлам) молекулярно-электронных преобразователей диффузионного типа.The invention relates to measuring technique, in particular, to sensitive elements (electrode nodes) of diffusion-type molecular-electronic converters.

Преобразующие элементы молекулярно-электронных датчиков используют раствор электролита в качестве рабочей среды и преобразуют поток в электрический сигнал. Известные конструкции включают две пары электродов, помещенные в канал или в группу каналов, заполненных электролитом. В каждой паре один электрод находится при потенциале на 200 - 400 мВ более высоком относительно второго электрода.Converting elements of molecular-electronic sensors use an electrolyte solution as a working medium and convert the flow into an electrical signal. Known designs include two pairs of electrodes placed in a channel or in a group of channels filled with electrolyte. In each pair, one electrode is at a potential 200 to 400 mV higher relative to the second electrode.

В качестве рабочей жидкости чаще всего используется раствор йод-йодидного электролита, состоящего из высококонцентрированного водного раствора соли йодида (обычно используется йодид лития или йодид калия) с небольшой добавкой молекулярного йода. Концентрация йодида превышает концентрацию йода в 100 и более раз. Соль в растворе практически полностью диссоциирована, а йод находится в форме ионов три-йодида. Могут использоваться и другие окислительно-восстановительные системы.As a working fluid, a solution of iodine-iodide electrolyte is most often used, consisting of a highly concentrated aqueous solution of iodide salt (usually lithium iodide or potassium iodide is used) with a small addition of molecular iodine. The iodide concentration exceeds the iodine concentration by 100 or more times. The salt in the solution is almost completely dissociated, and iodine is in the form of tri-iodide ions. Other redox systems may also be used.

Под действием указанной разности потенциалов на электродах происходит следующая электрохимическая реакция:Under the action of the indicated potential difference on the electrodes, the following electrochemical reaction occurs:

При этом на анодах происходит реакция образования ионов три-йодида, а на катодах протекает обратная реакция. При достаточно большой разности потенциалов (режим насыщения) величина токов определяется скоростью доставки к катодам ионов три-йодида, возникающих на анодах. Поэтому ионы три-йодида в рассматриваемой системе называют активными. В неподвижном электролите доставка активных ионов производится через механизм диффузии. Уменьшение расстояния между анодом и катодом увеличивает скорость диффузии, а, следовательно, межэлектродный ток. Если жидкость приходит в движение, то помимо диффузии перенос активных ионов осуществляется конвекцией. Ток катода возрастает, если жидкость течет по направлению от смежного анода и убывает при противоположном движении жидкости.In this case, the reaction of formation of tri-iodide ions occurs at the anodes, and the reverse reaction proceeds at the cathodes. With a sufficiently large potential difference (saturation mode), the magnitude of the currents is determined by the rate of delivery of tri-iodide ions to the cathodes arising at the anodes. Therefore, tri-iodide ions in the system under consideration are called active. In a stationary electrolyte, the delivery of active ions is via a diffusion mechanism. Reducing the distance between the anode and cathode increases the diffusion rate, and, consequently, the interelectrode current. If the liquid moves, then in addition to diffusion, the transfer of active ions is carried out by convection. The cathode current increases if the liquid flows in the direction from the adjacent anode and decreases with the opposite movement of the liquid.

Математически перенос йонов три-йодида описывается уравнением конвективной диффузии:Mathematically, the transfer of tri-iodide ions is described by the equation of convective diffusion:

где с - концентрация ионов

D - коэффициент диффузии,

- гидродинамическая скорость течения жидкости, определяемая обычно из решения уравнения Навье-Стокса. Электрический ток, протекающий через электроды преобразующего элемента рассчитывается через интеграл по поверхности электрода по следующей формуле:where c is the ion concentration

D is the diffusion coefficient,

is the hydrodynamic velocity of the fluid flow, usually determined from the solution of the Navier-Stokes equation. The electric current flowing through the electrodes of the converting element is calculated through the integral over the surface of the electrode according to the following formula:

q - электрический заряд, переносимый через поверхность электрода в единичной электрохимической реакции,

- единичный вектор нормали к поверхности. Как правило, преобразующий элемент функционирует в линейном режиме. Это означает, что решение уравнения (1) можно представить в виде следующей суммы:q is the electric charge transferred through the surface of the electrode in a single electrochemical reaction,

is the unit normal vector to the surface. As a rule, the conversion element operates in a linear mode. This means that the solution of equation (1) can be represented as the following sum:

с₀ - стационарное распределение концентрации активного компонента, то есть в условиях неподвижной жидкости, когда отличие концентрации от равновесного значения связано только с электрохимическими реакциям на электродах и диффузионными процессами, с₁ добавка к концентрации, связанная с жидкости, линейную по гидродинамической скорости. Предполагается выполнение условия c1<<c0. Слагаемые, пропорциональные более высоким степеням скорости, отбрасываются.c ₀ - stationary distribution of the concentration of the active component, that is, in a stationary fluid, when the difference in concentration from the equilibrium value is associated only with electrochemical reactions at the electrodes and diffusion processes, with _{1 the} addition to the concentration associated with the fluid is linear in hydrodynamic velocity. The condition c1 << c0 is satisfied. Components proportional to higher degrees of speed are discarded.

В сделанных предположениях уравнение (2) можно представить в виде:Under the assumptions made, equation (2) can be represented as:

Физически, это уравнение можно интерпретировать следующим образом. Предположим, что у нас есть некоторое стационарное распределение концентрации, на которое накладывается гидродинамическое движение жидкости, вовлекающее ионы в движение. Если мы говорим только о нестационарной составляющей концентрации активных ионов с₁, то согласно уравнению (4) их распределение определяется диффузионными процессами, а увлечение ионов потоком эквивалентно появлению в пространстве источников ионов. В общем случае, знак источников может быть как положительным (активные ионы заносятся потоком жидкости в рассматриваемую область пространства), так и отрицательным (активные ионы выносятся из рассматриваемой области).Physically, this equation can be interpreted as follows. Suppose that we have some stationary distribution of concentration on which the hydrodynamic motion of a fluid is superimposed, involving ions in the motion. If we are only talking about the non-stationary component of the concentration of active ions with ₁ , then according to equation (4), their distribution is determined by diffusion processes, and the drag of ions by the flux is equivalent to the appearance of ion sources in space. In the general case, the sign of the sources can be either positive (active ions are introduced by the fluid flow into the considered region of space) or negative (active ions are carried out from the considered region).

Предложено и практически используется несколько типов конструкций чувствительного элемента. В классической конструкции Ларкама, Инглиша и Эвертсона (English, G.Е. (1975). Response characteristics of polarized cathode solion linear acoustic transducers. The Journal of the Acoustical Society of America, 58(1), 266, Larkam, C.W. (1965). Theoretical Analysis of the Solion Polarized Cathode Acoustic Linear Transducer. The Journal of the Acoustical Society of America, 37(4)) электроды были изготовлены из сеток, сплетенных из тонкой металлической проволоки. Расстояние между сетками составляло около 1 мм. Такая конструкция не нашла широкого распространения в силу ограничений частотного диапазона (активные ионы, возникшие на катоде за период изменения сигнала не успевали достичь катода из-за большого расстояния анод-катод), а также из-за высоких шумов естественной конвекции в межэлектродном пространстве.Several types of designs of a sensitive element are proposed and practically used. In the classic construct of Larkam, English, and Evertson (English, G.E. (1975). Response characteristics of polarized cathode solion linear acoustic transducers. The Journal of the Acoustical Society of America, 58 (1), 266, Larkam, CW (1965 ). Theoretical Analysis of the Solion Polarized Cathode Acoustic Linear Transducer. The Journal of the Acoustical Society of America, 37 (4)). The electrodes were made of wire mesh made of thin metal wire. The distance between the grids was about 1 mm. Such a design was not widely used due to frequency range limitations (active ions that appeared on the cathode during the signal change did not manage to reach the cathode due to the large distance of the anode-cathode), as well as due to high noise of natural convection in the interelectrode space.

Дальнейшее развитие технологии, основанной на применении сеточных электродов, проходило в направлении уменьшения межэлектродного расстояния, размещения в пространстве между электродами перфорированных диэлектрических прокладок, препятствующих развитию естественной конвекции, уменьшения диаметра проволоки («Введение в молекулярную электронику», под ред., Н.С. Лидоренко, М.,: Энергоатомиздат, 1984 г.). Современные преобразователи сеточного типа имеют межэлектродное расстояние ~40 мкм, изготовлены из металлической проволоки такого же диаметра и имеют частотный диапазон до 300 Гц (V.М. Agafonov, I.V. Egorov, and A.S. Shabalina, "Operating principles and technical characteristics of a small-sized molecular-electronic seismic sensor with negative feedback," Seism. Instruments, vol. 50, no. 1, pp. 1-8,2014.; Патент РФ №2394246).Further development of the technology based on the use of grid electrodes took place in the direction of reducing the interelectrode distance, placing perforated dielectric spacers in the space between the electrodes that impede the development of natural convection, and reducing the diameter of the wire (Introduction to Molecular Electronics, ed., N.S. Lidorenko, M.,: Energoatomizdat, 1984). Modern grid-type converters have an interelectrode distance of ~ 40 μm, are made of metal wire of the same diameter and have a frequency range of up to 300 Hz (V. M. Agafonov, IV Egorov, and AS Shabalina, "Operating principles and technical characteristics of a small-sized molecular-electronic seismic sensor with negative feedback, "Seism. Instruments, vol. 50, no. 1, pp. 1-8,2014; RF patent No. 2394246).

Техническое решение, предложенное в (Патент РФ №2394246) можно рассматривать как прототип предлагаемого технического решения.The technical solution proposed in (RF Patent No. 2394246) can be considered as a prototype of the proposed technical solution.

В целом, приборы, основанные на использовании сеточных электродов, демонстрируют высокие выходные параметры, на уровне лучших электромеханических аналогов, и используются в сейсмологии, сейсморазведке, мониторинге зданий и сооружений, при создании сейсмических систем охраны.In general, devices based on the use of grid electrodes demonstrate high output parameters, at the level of the best electromechanical analogs, and are used in seismology, seismic surveying, monitoring of buildings and structures, when creating seismic security systems.

В тоже время, достигнутый уровень чувствительности оказывается недостаточным для решения некоторых важных технических задач. В частности, разработанные на основе молекулярно-электронной технологии датчики угловых движений, до сих пор, по чувствительности не удовлетворяют требованиям, необходимым для использования в сейсморазведке, что ограничивает область их использования, несмотря на множество потенциальных применений (Патенты WO 2012/037292, WO 2012/129277, US 2010/0274489). Другой пример - использование в широкополосных сейсмологических станциях в составе глобальных сейсмологических сетей. Многие из таких станций расположены в сейсмически очень тихих местах и используемые на них датчики должны иметь чувствительность достаточную для регистрации даже слабых сейсмических событий по всему земному шару. Молекулярно-электронные датчики не обладают достаточной чувствительностью и поэтому используются только на станциях с относительно высокими форовыми шумами.At the same time, the achieved level of sensitivity is insufficient to solve some important technical problems. In particular, angular motion sensors developed on the basis of molecular-electronic technology still do not satisfy the sensitivity requirements for use in seismic exploration, which limits the scope of their use, despite the many potential applications (Patents WO 2012/037292, WO 2012 (129277, US 2010/0274489). Another example is the use in wideband seismological stations as part of global seismological networks. Many of these stations are located in seismically very quiet places and the sensors used on them must have a sensitivity sufficient to record even weak seismic events around the globe. Molecular-electronic sensors do not have sufficient sensitivity and therefore are used only at stations with relatively high handicap noise.

Другой тип преобразующего элемента представляет собой систему электродов, нанесенных на поверхность, вблизи которой сформирован поток рабочей жидкости (US 8024971 B2. Convective accelerometer, Z. Sun, D. Chen, J. Chen, T. Deng, G. Li, and J. Wang, "A MEMS based electrochemical seismometer with a novel integrated sensing unit," Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2016, vol. 2016-Febru, pp. 247-250, G. Li et al., "A Flexible Sensing Unit Manufacturing Method of Electrochemical Seismic Sensor," Sensors, vol. 18, no. 4, p. 1165, 2018., Криштоп, Агафонов патент РФ №2444738,2012; Не, W.Т., Chen, D.Y., Wang, J.В., & Zhang, Z.Y. (2015). MEMS based broadband electrochemical seismometer. Optics and Precision Engineering, 23(2), 444-451; Krishtop, V.G., Agafonov, V.M., & Bugaev, a. S. (2012). Technological principles of motion parameter transducers based on mass and charge transport in electrochemical microsystems. Russian Journal of Electrochemistry, 48(7), 746-755.; Chen, D., Li, G., Wang, J., Chen, J., He, W., Fan, Y., Wang, P. (2013). A micro electrochemical seismic sensor based on MEMS technologies. Sensors and Actuators A: Physical, 202, 85-89).Another type of conversion element is a system of electrodes deposited on a surface near which a flow of working fluid is formed (US 8024971 B2. Convective accelerometer, Z. Sun, D. Chen, J. Chen, T. Deng, G. Li, and J. Wang, "A MEMS based electrochemical seismometer with a novel integrated sensing unit," Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2016, vol. 2016-Febru, pp. 247-250, G. Li et al ., "A Flexible Sensing Unit Manufacturing Method of Electrochemical Seismic Sensor," Sensors, vol. 18, no. 4, p. 1165, 2018., Krishtop, Agafonov RF patent No. 2444738,2012; Not, W.T., Chen , DY, Wang, J. B., & Zhang, ZY (2015). MEMS based broadband electrochemical seismometer. Optics and Precision Engineering, 23 (2), 444-451; Krishtop, VG, Agafonov, VM, & Bugaev, a . S. (2012). Technological principles of motion parameter transducers based on mass and charge transport in electrochemical microsystems. Russian Journal of Electr ochemistry, 48 (7), 746-755 .; Chen, D., Li, G., Wang, J., Chen, J., He, W., Fan, Y., Wang, P. (2013). A micro electrochemical seismic sensor based on MEMS technologies. Sensors and Actuators A: Physical, 202, 85-89).

Недостатком технических решений, основанных на использовании преобразующих элементов с электродами, нанесенными на поверхность, является сложность технологического процесса и необходимость использования дорогостоящего микроэлектронного оборудования.The disadvantage of technical solutions based on the use of converting elements with electrodes deposited on the surface is the complexity of the process and the need to use expensive microelectronic equipment.

Задачей и техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение чувствительности преобразующего элемента молекулярно-электронного преобразователя диффузионного типа.The objective and technical result of the proposed technical solution is to increase the sensitivity of the converting element of the diffusion-type molecular-electronic converter.

Поставленная задача решается тем, что в преобразующем элементе молекулярно-электронного преобразователя диффузионного типа, содержащем две пары выполненных из нитей сетчатых электродов, расположенных перпендикулярно потоку рабочей жидкости и подключенных к источнику напряжения таким образом, что в каждой паре сетчатых электродов потенциал одного из электродов - анода выше потенциала другого электрода -катода, поверхности нитей, из которых изготовлены катоды, покрыты диэлектрическим слоем со стороны противоположной близлежащему аноду. При этом толщина диэлектрического слоя не менее чем в 10 раз меньше диаметра нитей. При этом диэлектрический слой покрывает от 20 до 80 процентов общей площади поверхности нитей, образующих катоды. При этом диэлектрический слой изготовлен их химически стойкого стекла или из химически стойкого пластика, или из парилена.The problem is solved in that in the conversion element of the diffusion-type molecular-electronic transducer, containing two pairs of mesh electrodes made of filaments, perpendicular to the flow of the working fluid and connected to a voltage source so that in each pair of mesh electrodes the potential of one of the electrodes is the anode above the potential of another electrode, the cathode, the surface of the filaments from which the cathodes are made are coated with a dielectric layer on the side opposite to the adjacent anode. The thickness of the dielectric layer is not less than 10 times less than the diameter of the threads. In this case, the dielectric layer covers from 20 to 80 percent of the total surface area of the filaments forming the cathodes. In this case, the dielectric layer is made of chemically resistant glass or chemically resistant plastic, or parylene.

Суть предлагаемого технического решения можно понять, если рассмотреть некоторый катод в момент времени, когда жидкость в его окрестности под действием внешнего сигнала движется по направлению от смежного анода. Согласно общим принципам работы преобразующего элемента, гидродинамический поток способствует доставке активных ионов к рассматриваемому катоду и электрический ток, протекающий через катод должен увеличиваться по своему абсолютному значению. Физически это означает, что поток жидкости за единицу времени подносит к рассматриваемому катоду больше ионов, чем относит от него. Математически, этому соответствует условие положительного знака в правой части уравнения (5). В свою очередь, положительным должно быть скалярное произведение векторов

The essence of the proposed technical solution can be understood if we consider a certain cathode at a time when the liquid in its vicinity, under the action of an external signal, moves in the direction from the adjacent anode. According to the general principles of operation of the converting element, the hydrodynamic flow contributes to the delivery of active ions to the cathode in question and the electric current flowing through the cathode should increase in its absolute value. Physically, this means that the fluid flow per unit time brings more ions to the cathode under consideration than carries from it. Mathematically, this corresponds to the condition of a positive sign on the right side of equation (5). In turn, the scalar product of vectors must be positive

Однако, для практически реализованных преобразующих элементов можно говорить только о выполнении условия положительности произведения

в среднем. Локально, значение указанного скалярного произведения может быть как положительным, так и отрицательным. Таким образом, на практике, только в части пространства в окрестности катода поток жидкости увеличивает плотность активных ионов. Одновременно, имеются области пространства вблизи катода, где плотность активных ионов уменьшается.However, for practically realized transforming elements, we can only speak about the fulfillment of the condition of positivity of the product

average. Locally, the value of the specified scalar product can be either positive or negative. Thus, in practice, only in part of the space in the vicinity of the cathode does the fluid flow increase the density of active ions. At the same time, there are regions of space near the cathode where the density of active ions decreases.

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, and advantages of the present invention follow from the description of the implementation options of the claimed technical solution using the drawings, which show:

фиг. 1 - Схематическое изображение цилиндрического электрода, представляющего одиночную нить сетчатого катода, известного из уровня техники.FIG. 1 is a schematic representation of a cylindrical electrode representing a single filament of a mesh cathode, known from the prior art.

фиг. 2 - Схематическое изображение цилиндрического электрода, поверхность которого частично покрыта диэлектрической пленкой.FIG. 2 - Schematic representation of a cylindrical electrode, the surface of which is partially covered with a dielectric film.

Рассмотрим проявление данного эффекта для преобразующего элемента, электроды в котором изготовлены в виде сеток. Сетку можно рассматривать как совокупность нитей, имеющих форму, близкую к цилиндру. На рисунке фиг. 1 схематически представлены фрагмент сетки катода, представляющую сбой одиночную нить 1, ориентированную перпендикулярно потоку жидкости и показанную на фиг. 1 в своем поперечном сечении, тонкими стрелками 2 представлены линии градиента стационарной концентрации активных ионов ∇c₀, а толстой стрелкой 3 - направление течения жидкости. В данной схеме предполагается, что смежный анод расположен слева от рассматриваемого катода. В области 4, расположенной в левой части рисунка угол между векторами

и ∇c₀ меньше 90°, их скалярное произведение в правой части уравнения (4) имеет положительный знак. В области 5, расположенной вблизи линии, проходящей через центр нити, вектора

и ∇c₀, приблизительно, перпендикулярны друг другу и правая часть уравнения (4) близка к нулю, наконец в области 6 правая часть уравнения (4) отрицательна.Consider the manifestation of this effect for a transforming element, the electrodes of which are made in the form of grids. The grid can be considered as a collection of threads having a shape close to a cylinder. In the figure of FIG. 1 is a schematic diagram of a cathode grid fragment representing a single thread 1 failure, oriented perpendicular to the fluid flow and shown in FIG. 1 in its cross section, thin arrows 2 represent the gradient lines of the stationary concentration of active ions ∇c ₀ , and a thick arrow 3 represents the direction of fluid flow. In this scheme, it is assumed that the adjacent anode is located to the left of the cathode in question. In region 4, located on the left side of the figure, the angle between the vectors

and ∇c _{0 is} less than 90 °, their scalar product on the right side of equation (4) has a positive sign. In region 5, located near the line passing through the center of the thread, the vector

and ∇c ₀ are approximately perpendicular to each other and the right side of equation (4) is close to zero, finally in region 6 the right side of equation (4) is negative.

Таким образом, имеется область пространства 6 вблизи катода, в которой гидродинамическое течение жидкости в направлении от смежного анода уменьшает концентрацию активных ионов.Thus, there is a region of space 6 near the cathode in which the hydrodynamic flow of fluid in the direction from the adjacent anode reduces the concentration of active ions.

Можно сделать вывод, что использование известного из уровня техники обычного сеточного электрода не позволяет достичь максимально возможного коэффициента преобразования электродной системы, что обусловлено влиянием области пространства 6 вблизи части катода, наиболее удаленной от смежного анода.It can be concluded that the use of a conventional grid electrode known from the prior art does not allow to achieve the maximum possible conversion coefficient of the electrode system, which is due to the influence of the region of space 6 near the part of the cathode farthest from the adjacent anode.

Технический результат заявленного технического решения достигается за счет изменения конструкции катода таким образом, чтобы минимизировать размеры и влияние области в окрестности катода, в которой направление векторов

и ∇c₀ отличаются более чем на 90°. Для этого поверхности нитей, из которых изготовлены катоды, покрываются диэлектрическим слоем 7 со стороны противоположной близлежащему аноду, как это показано на фиг. 2. В частном случае, если слой этого материала достаточно тонкий, распределение линий гидродинамической скорости не отличаются от показанного на фиг. 1, в то время, как градиент концентрации в области 6 становится близким у нулю, что на фиг. 2 выражается в уменьшении плотности линий вектора ∇c₀. Таким образом, уменьшаются размеры области, в которой произведение

отрицательно, а абсолютное значение указанной величины в данной области, уменьшается. Соответственно, меньше будет отрицательное влияние указанной области на чувствительность преобразующего элемента.The technical result of the claimed technical solution is achieved by changing the design of the cathode in such a way as to minimize the size and influence of the region in the vicinity of the cathode, in which the direction of the vectors

and ∇c ₀ differ by more than 90 °. For this, the surface of the filaments of which the cathodes are made are covered with a dielectric layer 7 from the side opposite to the adjacent anode, as shown in FIG. 2. In the particular case, if the layer of this material is sufficiently thin, the distribution of the hydrodynamic velocity lines does not differ from that shown in FIG. 1, while the concentration gradient in region 6 becomes close to zero, as in FIG. 2 is expressed in a decrease in the line density of the vector ∇c ₀ . Thus, the size of the region in which the product

negatively, and the absolute value of the indicated value in this area decreases. Accordingly, the negative influence of the indicated region on the sensitivity of the converting element will be less.

Еще одним положительным эффектом от указанного технического решения будет увеличение электрического импеданса катода. В свою очередь, увеличение электрического импеданса уменьшает шумы по напряжению усилителя входного каскада сопутствующей электроники.Another positive effect of the indicated technical solution will be an increase in the electrical impedance of the cathode. In turn, an increase in electrical impedance reduces the voltage noise of the amplifier of the input stage of the associated electronics.

Для практической реализации заявленного технического решения сетку катода, изготовленную из нитей, полностью покрывали органическим полимером поливинилбутиралем в виде 5%-го спиртового раствора, а затем на одну сторону сетки наносили тонкий слой водной суспензии стекла НС-3. После этого катод обжигали при температуре 1000°С. В процессе обжига органический полимер выгорал, а стекло оплавлялось, образуя на одной стороне сетки катода сплошное диэлектрическое стеклянное покрытие.For the practical implementation of the claimed technical solution, the cathode grid made of filaments was completely covered with polyvinyl butyral with an organic polymer in the form of a 5% alcohol solution, and then a thin layer of an aqueous suspension of HC-3 glass was applied to one side of the grid. After that, the cathode was fired at a temperature of 1000 ° C. During the firing process, the organic polymer burned out, and the glass melted, forming a continuous dielectric glass coating on one side of the cathode grid.

В дальнейшем катод использовали для сборки преобразующего элемента - электропакета, состоящего из сетчатых анодов без покрытия и сетчатых катодов, покрытых с одной стороны слоем стекла НС-3. Электроды в пакете разделяли перфорированными диэлектрическими дистанцирующими прокладками. Указанные электроды и прокладки располагали в пакете в следующем порядке: анод-прокладка-катод-прокладка-катод-прокладка-анод. При этом катоды при сборке ориентировали таким образом, чтобы покрытая стеклом поверхность была обращена внутрь собранного электропакета.Subsequently, the cathode was used to assemble the converting element - an electrical package, consisting of uncoated mesh anodes and mesh cathodes coated on one side with a layer of HC-3 glass. The electrodes in the bag were separated by perforated dielectric spacers. These electrodes and gaskets were placed in the package in the following order: anode-gasket-cathode-gasket-cathode-gasket-anode. In this case, the cathodes during assembly were oriented in such a way that the glass-coated surface was turned inside the assembled electrical package.

Экспериментально измеренное значение коэффициента преобразования оказалось, примерно, на 40% выше, чем у стандартного сеточного преобразующего элемента того же размера.The experimentally measured value of the conversion coefficient turned out to be approximately 40% higher than that of a standard grid conversion element of the same size.

Claims

1. A converting element of a diffusion-type molecular-electronic transducer containing two pairs of mesh electrodes made of filaments located perpendicular to the flow of working fluid and connected to a voltage source so that in each pair of mesh electrodes the potential of one of the electrodes - the anode is higher than the potential of the other electrode - cathode, characterized in that the surface of the filaments from which the cathodes are made are coated with a dielectric layer on the side opposite to the adjacent anode.

2. The converting element according to claim 1, characterized in that the thickness of said dielectric layer is not less than 10 times less than the diameter of the filaments of which the cathodes are made.

3. The conversion element according to claim 1, wherein said dielectric layer covers from 20 to 80% of the total surface area of the filaments forming said cathodes.

4. The conversion element according to claim 1, wherein said dielectric layer is made of chemically resistant glass.

5. The conversion element according to claim 1, wherein said dielectric layer is made of chemically resistant plastic.

6. The conversion element according to claim 1, wherein said dielectric layer is made of parylene.