![\"Thermions\"](\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/wp-content\/uploads\/2023\/02\/thermions-3.png\")
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Les thermions, des particules ou ions \u00e9lectriquement charg\u00e9s, sont \u00e9mis par un mat\u00e9riau conducteur chauff\u00e9, un ph\u00e9nom\u00e8ne connu sous le nom d’\u00e9mission thermionique. Ces \u00e9lectrons, lib\u00e9r\u00e9s des cathodes de tubes \u00e9lectroniques tels que les tubes \u00e0 rayons cathodiques, jouent un r\u00f4le fondamental dans le fonctionnement de divers appareils \u00e9lectroniques.<\/p>\n
Historiquement appel\u00e9e \u00ab\u00a0effet Edison\u00a0\u00bb, l’\u00e9mission thermionique d\u00e9signe le flux de particules charg\u00e9es (\u00e9lectrons ou ions) depuis une \u00e9lectrode, provoqu\u00e9 par l’\u00e9nergie vibratoire thermique qui surmonte les forces \u00e9lectrostatiques retenant les \u00e9lectrons \u00e0 la surface. Ce processus est crucial dans le fonctionnement de dispositifs tels que les tubes \u00e0 vide et est \u00e9galement utilis\u00e9 dans la g\u00e9n\u00e9ration d’\u00e9lectricit\u00e9 (par exemple, les convertisseurs thermioniques) ou pour le refroidissement.<\/p>\n
Le concept d’effet Edison est illustr\u00e9 dans une diode tube connect\u00e9e dans deux configurations diff\u00e9rentes : l’une permettant un flux d’\u00e9lectrons, l’autre non. Ce principe est au c\u0153ur du fonctionnement des convertisseurs d’\u00e9nergie thermionique, compos\u00e9s de deux \u00e9lectrodes plac\u00e9es l’une pr\u00e8s de l’autre dans un vide.<\/p>\n
La cathode, ou \u00e9metteur, peut \u00eatre un filament m\u00e9tallique, un filament m\u00e9tallique rev\u00eatu, ou une structure distincte de m\u00e9tal ou de carbures ou de borures de m\u00e9taux de transition. Normalement, les \u00e9lectrons sont emp\u00each\u00e9s de s’\u00e9chapper de la surface par une barri\u00e8re d’\u00e9nergie potentielle. Pour s’\u00e9chapper, l’\u00e9lectron doit acqu\u00e9rir suffisamment d’\u00e9nergie pour surmonter cette barri\u00e8re. \u00c0 des temp\u00e9ratures ordinaires, presque aucun \u00e9lectron ne peut s’\u00e9chapper. Cependant, \u00e0 haute temp\u00e9rature, les \u00e9nergies \u00e9lectroniques sont grandement augment\u00e9es, permettant \u00e0 un nombre consid\u00e9rable d’\u00e9lectrons de s’\u00e9chapper, un ph\u00e9nom\u00e8ne nomm\u00e9 \u00e9mission thermionique.<\/p>\n
L’\u00e9mission de vide des m\u00e9taux devient significative uniquement \u00e0 des temp\u00e9ratures sup\u00e9rieures \u00e0 1 000 K (730 \u00b0C; 1 340 \u00b0F). Les \u00e9lectrons \u00e9chapp\u00e9s forment un nuage de charges n\u00e9gatives, appel\u00e9 charge spatiale, pr\u00e8s de la cathode. Si la plaque est maintenue positive par rapport \u00e0 la cathode, les \u00e9lectrons sont attir\u00e9s vers elle, cr\u00e9ant ainsi un flux constant d’\u00e9lectrons.<\/p>\n
Un g\u00e9n\u00e9rateur thermionique fonctionne comme un moteur thermique cyclique, avec une efficacit\u00e9 maximale limit\u00e9e par la loi de Carnot. C’est un dispositif \u00e0 basse tension et \u00e0 fort courant, atteignant des densit\u00e9s de courant de 25-50 A\/cm2<\/sup> \u00e0 une tension de 1-2V. L’\u00e9nergie des gaz \u00e0 haute temp\u00e9rature peut \u00eatre partiellement convertie en \u00e9lectricit\u00e9 en \u00e9quipant les tubes montants de la chaudi\u00e8re avec une cathode et une anode d’un g\u00e9n\u00e9rateur thermionique, l’espace interm\u00e9diaire \u00e9tant rempli de vapeur de c\u00e9sium ionis\u00e9e.<\/p>\n<\/p>\n