サーミオンについて
サーミオンは、熱された導体から熱電子放出によって放出される電荷を持った粒子またはイオンです。電子管（例えば、陰極線管）の陰極から放出される電子はサーミオンと呼ばれます。熱電子放出（古くはエジソン効果として知られている）は、熱振動エネルギーが電子を表面に保持する静電力を克服することにより、電極からサーミオンと呼ばれる電荷を持った粒子（電子またはイオン）の流れです。このプロセスは、様々な電子デバイス（真空管）の操作において重要であり、電力生成（例えば、熱電子コンバータ）や冷却に利用されます。
エジソン効果とは
エジソン効果は、ダイオード管の二つの異なる配置において、一方では電子の流れがあり、もう一方では流れがないという現象です。サーミオンエネルギー変換器は、真空中で近接して配置された二つの電極から構成されるデバイスです。一方の電極は通常、カソードまたはエミッタと呼ばれ、もう一方はアノードまたはプレートと呼ばれます。熱いカソードは、金属フィラメント、コーティングされた金属フィラメント、または遷移金属のカーバイドやボライドの別の構造であることがあります。通常、カソード内の電子は、表面から脱出することを防ぐポテンシャルエネルギーバリアによって阻止されます。電子が表面から離れようとすると、それに対応する正の電荷が物質内で誘発され、電子を表面に引き戻そうとします。脱出するためには、電子は何らかの方法でこのエネルギーバリアを克服するのに十分なエネルギーを得る必要があります。通常の温度では、ほとんどの電子が脱出するのに十分なエネルギーを獲得することはありません。しかし、カソードが非常に熱い場合、熱運動によって電子のエネルギーが大幅に増加します。十分に高い温度では、多くの電子が脱出することができます。熱い表面からの電子の解放は、熱電子放出と呼ばれます。金属からの真空放出は、1,000 K（730 °C; 1,340 °F）を超える温度でのみ顕著になります。
サーミオン発電器
熱いカソードから脱出した電子は、それに近い負の電荷の雲を形成します。プレートがバッテリーによってカソードに対して正に保たれている場合、雲内の電子はそれに引き付けられます。電極間の電位差が維持されている限り、カソードからプレートへの定常電流の流れがあります。サーミオン発電器は、循環熱エンジンのようなものであり、その最大効率はカルノーの法則によって制限されます。これは低電圧高電流デバイスであり、1-2Vの電圧で25-50 (A/cm2) の電流密度が達成されています。高温ガスのエネルギーの一部は、ボイラーの上昇管がサーミオン発電器のカソードとアノードであり、その間隙がイオン化セシウム蒸気で満たされている場合、電気に部分的に変換されることがあります。
