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Un convertidor eléctrico termiónico incluye un láser de intensificación de salida del cátodo operable para direccionar un haz de láser que choca contra una superficie emisiva de un emisor del cátodo para incrementar la salida de electrones del emisor del cátodo. El láser de intensificación de salida del cátodo es posicionado para direccionar un haz de láser a través de una abertura en el ánodo o estructura objetivo en la dirección del emisor del cátodo. Un anillo de repulsión de electrones es provisto en un filo de la abertura en el ánodo para reducir el número de electrones perdiéndose del ánodo y pasando a través de la abertura en el ánodo.
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