Hvad er varm katode?
En katode er elektroden fra en elektrisk enhed, i hvilken den elektriske strøm flyder væk fra enheden. En varm katode kan være en katode, der opvarmes direkte eller indirekte. Katodens filament er kilden til elektronerne i tilfælde af en direkte opvarmet katode. Tråden er elektrisk isoleret fra katoden i tilfælde af en indirekte opvarmet katode. En varm katode udsender flere elektroner end en kold katode med det samme overfladeareal.
De første varme katoder brugte direkte opvarmning. De var lavet af ren wolfram og opvarmet til hvid glød. Senere filamenter blev dækket med et materiale, der lettere udsender elektroner end wolfram, hvilket reducerer driftstemperaturen for en varm katode. Yderligere forbedringer af varme katoder, der bruger indirekte opvarmning, inkluderer filamenter fremstillet af sintret wolfram, thorium-wolframlegeringer og tantal. Nogle varme katoder er også formet som parabolske spejle.
Varme katoder, der bruger indirekte opvarmning, har en fordel ved brug af vekselstrøm, fordi denne konfiguration producerer mindre brumme end en katode, der bruger direkte opvarmning. Glødetråden i en varm katode, der bruger indirekte opvarmning, kaldes almindeligvis varmelegemet. Varmeren er normalt lavet af wolfram og omgivet af et rør lavet af nikkel.
En oxidbelægning på en varm katodes filament kan reducere filamentets driftstemperatur. Det første valg var rent bariumoxid, og senere formuleringer anvendte en blanding af bariumoxid, calciumoxid og strontiumoxid. Varme katoder belagt med disse forbindelser har en maksimal driftstemperatur på 1.832 grader Fahrenheit (1.000 grader Celsius). De udsættes for hurtig nedbrydning under højspændingsforhold, og de bruges oftest i vakuumrør med lav effekt.
Varmkatoder, der skal håndtere høj strøm, har ofte belægninger af hexaborider såsom ceriumhexaborid (CeB6) eller lanthanumhexaborid (LaB6). Andre typer hexaborider, der ofte bruges til at belægge varme katoder, inkluderer bariumhexaborid, calciumhexaborid og strontium hexaborid. Disse typer varme katoder brænder mere lysende og har længere levetid end wolframkatoder, men de er også dyrere.
Filamenter, der indeholder en lille mængde thorium, er en anden mulighed for varme katoder. Glødetråden opvarmes til hvid glødelampe i en atmosfære, der indeholder kulbrinter, hvilket får thorium til at migrere til glødetrådens overflade. Thorierede filamenter kan håndtere højspænding og har lang levetid. Den primære ulempe ved thorierede filamenter er, at thorium er radioaktivt. Alternativer til thorium i varme katodefilamenter inkluderer cerium, lanthanum, yttrium og zirconium.