Hva er varm katode?
En katode er elektroden til en elektrisk enhet der den elektriske strømmen strømmer bort fra enheten. En varm katode kan være en katode som varmes direkte eller indirekte. Katodens filament er kilden til elektronene i tilfelle av en direkte oppvarmet katode. Filamentet er elektrisk isolert fra katoden i tilfelle av en indirekte oppvarmet katode. En varm katode avgir mer elektroner enn en kald katode med samme overflate.
De første varme katodene brukte direkte oppvarming. De var laget av ren wolfram og varmet opp til hvit glød. Senere filamenter ble dekket med et materiale som lettere avgir elektron enn wolfram, noe som reduserer driftstemperaturen til en varm katode. Ytterligere forbedringer av varme katoder som bruker indirekte oppvarming inkluderer filamenter laget av sintret wolfram, thorium-wolframlegeringer og tantal. Noen varme katoder er også formet som parabolske speil.
Varme katoder som bruker indirekte oppvarming har en fordel ved bruk av vekselstrøm, fordi denne konfigurasjonen gir mindre brum enn en katode som bruker direkte oppvarming. Glødetråden i en varm katode som bruker indirekte oppvarming kalles ofte varmeren. Varmeapparatet er vanligvis laget av wolfram og omgitt av et rør laget av nikkel.
Et oksidbelegg på en varm katodes filament kan redusere filamentets driftstemperatur. Førstevalget var rent bariumoksyd, og senere formuleringer brukte en blanding av bariumoksyd, kalsiumoksyd og strontiumoksyd. Varme katoder belagt med disse forbindelsene har en maksimal driftstemperatur på 1 832 grader Fahrenheit (1000 grader Celsius). De er utsatt for hurtig nedbrytning under høyspenningsforhold, og de blir ofte brukt i vakuumrør med lite effekt.
Varme katoder som må håndtere høy strøm har ofte belegg av heksaborider som ceriumheksaborid (CeB6) eller lantanheksaborid (LaB6). Andre typer heksaborider som vanligvis brukes til å belegge varme katoder inkluderer bariumheksaborid, kalsiumheksaborid og strontiumheksaborid. Disse typer varme katoder brenner lysere og har lengre levetid enn volframvarme katoder, men de er også dyrere.
Filamenter som inneholder en liten mengde thorium er et annet alternativ for varme katoder. Filamenten varmes opp til hvit glødelengde i en atmosfære som inneholder hydrokarboner, noe som får thorium til å migrere til glødetrådens overflate. Thoriated filamenter kan håndtere høyspenning og har lang levetid. Den primære ulempen med thoriated filamenter er at thorium er radioaktivt. Alternativer til thorium i varme katodefilamenter inkluderer cerium, lantan, yttrium og zirkonium.