¿Qué es el cátodo caliente?
Un cátodo es el electrodo de un dispositivo eléctrico en el que la corriente eléctrica fluye del dispositivo. Un cátodo caliente puede ser un cátodo que se calienta directa o indirectamente. El filamento del cátodo es la fuente de los electrones en el caso de un cátodo directamente calentado. El filamento está aislado eléctricamente del cátodo en el caso de un cátodo indirectamente calentado. Un cátodo caliente emite más electrones que un cátodo frío con la misma superficie.
Los primeros cátodos calientes utilizaron calefacción directa. Estaban hechos de tungsteno puro y calentados a incandescencia blanca. Los filamentos posteriores se cubrieron con un material que emite electrones más fácilmente que el tungsteno, lo que reduce la temperatura de funcionamiento de un cátodo caliente. Las mejoras adicionales a los cátodos calientes que usan calentamiento indirecto incluyen filamentos hechos de tungsteno sinterizado, aleaciones de tungsteno torio y tantalio. Algunos cátodos calientes también tienen forma de espejos parabólicos.
Los cátodos calientes que usan calefacción indirecta tienen una ventajaCuando se usa la corriente alterna, porque esta configuración produce menos zumbido que un cátodo que utiliza calefacción directa. El filamento en un cátodo caliente que usa calefacción indirecta se llama comúnmente el calentador. El calentador generalmente está hecho de tungsteno y está rodeado por un tubo hecho de níquel.
Un recubrimiento de óxido en el filamento de un cátodo caliente puede reducir la temperatura de funcionamiento del filamento. La primera opción fue el óxido de bario puro, y las formulaciones posteriores utilizaron una mezcla de óxido de bario, óxido de calcio y óxido de estroncio. Los cátodos calientes recubiertos con estos compuestos tienen una temperatura de funcionamiento máxima de 1,832 grados Fahrenheit (1,000 grados centígrados). Están sujetos a una degradación rápida en condiciones de alto voltaje, y se usan con mayor frecuencia en tubos de vacío de baja potencia.
Los cátodos calientes que deben manejar la corriente alta comúnmente tienen recubrimientos de hexaboridios como Cerium Hexaboride (CEB6) o Lanthanum HexaborIDE (Lab6). Otros tipos de hexaboruros comúnmente utilizados para cubrir cátodos calientes incluyen hexaboruro de bario, hexaboruro de calcio y hexaboruro de estroncio. Estos tipos de cátodos calientes se queman más y tienen vidas más largas que los cátodos calientes de tungsteno, pero también son más caros.
Los filamentos que contienen una pequeña cantidad de torio son otra opción para los cátodos calientes. El filamento se calienta a la incandescencia blanca en una atmósfera que contiene hidrocarburos, lo que hace que el torio migre a la superficie del filamento. Los filamentos torturados pueden manejar un alto voltaje y tener una vida útil larga. La principal desventaja de los filamentos torturados es que el torio es radiactivo. Las alternativas al torio en filamentos de cátodo caliente incluyen cerio, lantano, itrio y circonio.