ホットカソードとは

カソードは、電流がデバイスから流れ出る電気デバイスの電極です。 熱陰極は、直接または間接的に加熱される陰極です。 カソードのフィラメントは、直接加熱されたカソードの場合の電子源です。 フィラメントは、間接的に加熱されるカソードの場合、カソードから電気的に絶縁されます。 熱陰極は、同じ表面積の冷陰極よりも多くの電子を放出します。

最初の熱陰極は直接加熱を使用しました。 それらは純粋なタングステンで作られ、白熱に加熱されました。 後のフィラメントは、タングステンよりも電子を放出しやすい材料で覆われているため、熱陰極の動作温度が下がります。 間接加熱を使用する熱陰極のさらなる改善には、焼結タングステン、トリウムタングステン合金、およびタンタルから作られたフィラメントが含まれます。 いくつかの熱陰極も放物面鏡のような形をしています。

間接加熱を使用する熱陰極は、交流を使用する場合に利点があります。これは、この構成が直接加熱を使用する陰極よりもハムの発生が少ないためです。 間接加熱を使用する熱陰極のフィラメントは、一般にヒーターと呼ばれます。 ヒーターは通常タングステン製で、ニッケル製のチューブで囲まれています。

熱陰極のフィラメントに酸化物コーティングを施すと、フィラメントの動作温度を下げることができます。 最初の選択肢は純粋な酸化バリウムで、後の処方では酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウムの混合物を使用しました。 これらの化合物でコーティングされた熱陰極の最大動作温度は、華氏1,832度（摂氏1,000度）です。 これらは高電圧条件で急速に劣化しやすく、低電力の真空管で最も頻繁に使用されます。

大電流を処理しなければならない熱陰極には、一般に六ホウ化セリウム（CeB6）や六ホウ化ランタン（LaB6）などの六ホウ化物のコーティングがあります。 熱陰極のコーティングに一般的に使用される他のタイプの六ホウ化物には、六ホウ化バリウム、六ホウ化カルシウム、六ホウ化ストロンチウムが含まれます。 これらのタイプの熱陰極は、タングステン熱陰極よりも明るく燃焼し、寿命が長くなりますが、高価です。

少量のトリウムを含むフィラメントは、熱陰極の別のオプションです。 フィラメントは炭化水素を含む雰囲気中で白熱に加熱され、トリウムがフィラメントの表面に移動します。 トリエーテッドフィラメントは高電圧に対応でき、長寿命です。 トリウムフィラメントの主な欠点は、トリウムが放射性であることです。 熱陰極フィラメントのトリウムの代替品には、セリウム、ランタン、イットリウム、およびジルコニウムが含まれます。