Qu'est-ce que la cathode chaude?
Une cathode est l'électrode d'un appareil électrique dans lequel le courant électrique s'écoule de l'appareil. Une cathode chaude peut être une cathode chauffée directement ou indirectement. Le filament de la cathode est la source des électrons dans le cas d'une cathode chauffée directement. Le filament est isolé électriquement de la cathode dans le cas d'une cathode à chauffage indirect. Une cathode chaude émet plus d'électrons qu'une cathode froide de même surface.
Les premières cathodes chaudes utilisaient un chauffage direct. Ils étaient faits de tungstène pur et chauffés à une incandescence blanche. Les filaments ultérieurs ont été recouverts d'un matériau émettant des électrons plus facilement que le tungstène, ce qui réduit la température de fonctionnement d'une cathode chaude. D'autres améliorations apportées aux cathodes chaudes qui utilisent le chauffage indirect incluent des filaments fabriqués à partir d'alliages de tungstène fritté, de thorium-tungstène et de tantale. Certaines cathodes chaudes ont également la forme de miroirs paraboliques.
Les cathodes chaudes qui utilisent un chauffage indirect présentent un avantage lorsque vous utilisez un courant alternatif, car cette configuration produit moins de bourdonnement qu'une cathode utilisant un chauffage direct. Le filament dans une cathode chaude qui utilise un chauffage indirect est communément appelé le chauffage. L'appareil de chauffage est généralement en tungstène et entouré d'un tube en nickel.
Un revêtement d'oxyde sur le filament d'une cathode chaude peut réduire la température de fonctionnement du filament. Le premier choix était l'oxyde de baryum pur et les formulations ultérieures utilisaient un mélange d'oxyde de baryum, d'oxyde de calcium et d'oxyde de strontium. Les cathodes chaudes revêtues de ces composés ont une température de fonctionnement maximale de 1 832 degrés Fahrenheit (1 000 degrés Celsius). Ils sont sujets à une dégradation rapide dans des conditions de haute tension et ils sont le plus souvent utilisés dans des tubes à vide de faible puissance.
Les cathodes chaudes qui doivent supporter des courants élevés ont généralement des revêtements d'hexaborures tels que l'hexaborure de cérium (CeB6) ou l'hexaborure de lanthane (LaB6). Parmi les autres types d'hexaborures couramment utilisés pour recouvrir les cathodes chaudes, on peut citer l'hexaborure de baryum, l'hexaborure de calcium et l'hexaborure de strontium. Ces types de cathodes chaudes brûlent plus vivement et durent plus longtemps que les cathodes chaudes au tungstène, mais ils sont également plus coûteux.
Les filaments contenant une petite quantité de thorium sont une autre option pour les cathodes chaudes. Le filament est chauffé en une incandescence blanche dans une atmosphère contenant des hydrocarbures, ce qui provoque la migration du thorium à la surface du filament. Les filaments thoriés peuvent supporter des tensions élevées et ont une longue durée de vie. Le principal inconvénient des filaments thoriés est que le thorium est radioactif. Les solutions de remplacement du thorium dans les filaments de cathode chaude incluent le cérium, le lanthane, l'yttrium et le zirconium.