Co to jest gorąca katoda?

Katoda jest elektrodą urządzenia elektrycznego, w której prąd elektryczny odpływa z urządzenia. Gorąca katoda może być katodą ogrzewaną bezpośrednio lub pośrednio. Żarnik katody jest źródłem elektronów w przypadku katody bezpośrednio ogrzewanej. Żarnik jest izolowany elektrycznie od katody w przypadku katody ogrzewanej pośrednio. Gorąca katoda emituje więcej elektronów niż zimna katoda o tej samej powierzchni.

Pierwsze gorące katody wykorzystywały bezpośrednie ogrzewanie. Zostały wykonane z czystego wolframu i podgrzane do białego żarzenia. Późniejsze włókna zostały pokryte materiałem, który emituje elektrony łatwiej niż wolfram, co obniża temperaturę roboczą gorącej katody. Dalsze udoskonalenia gorących katod wykorzystujących ogrzewanie pośrednie obejmują włókna wykonane ze spiekanego wolframu, stopów toru i wolframu i tantalu. Niektóre gorące katody mają również kształt zwierciadeł parabolicznych.

Gorące katody, które wykorzystują ogrzewanie pośrednie, mają przewagę przy stosowaniu prądu przemiennego, ponieważ ta konfiguracja wytwarza mniej szumu niż katoda, która wykorzystuje ogrzewanie bezpośrednie. Żarnik w gorącej katodzie, który wykorzystuje ogrzewanie pośrednie, jest powszechnie nazywany grzejnikiem. Grzejnik jest zwykle wykonany z wolframu i otoczony rurką z niklu.

Powłoka tlenkowa na żarniku gorącej katody może obniżyć temperaturę pracy żarnika. Pierwszym wyborem był czysty tlenek baru, a później preparaty wykorzystywały mieszaninę tlenku baru, tlenku wapnia i tlenku strontu. Gorące katody pokryte tymi związkami mają maksymalną temperaturę roboczą 1832 stopni Fahrenheita (1000 stopni Celsjusza). Podlegają one szybkiemu rozkładowi w warunkach wysokiego napięcia i najczęściej są stosowane w lampach próżniowych małej mocy.

Gorące katody, które muszą radzić sobie z wysokim prądem, zwykle mają powłoki z heksaborków, takich jak heksaborek ceru (CeB6) lub heksaboran lantanu (LaB6). Inne rodzaje heksaborków powszechnie stosowanych do powlekania gorących katod obejmują heksaborku baru, heksaborku wapnia i heksaborku strontu. Tego rodzaju gorące katody palą się jaśniej i mają dłuższą żywotność niż gorące katody wolframowe, ale są również droższe.

Włókna zawierające niewielką ilość toru są kolejną opcją dla gorących katod. Żarnik jest podgrzewany do białego żarzenia w atmosferze zawierającej węglowodory, co powoduje migrację toru na powierzchnię żarnika. Włókna thoriated wytrzymują wysokie napięcie i mają długą żywotność. Podstawową wadą włókien ciągłych jest to, że tor jest radioaktywny. Alternatywy dla toru w włóknach z gorącą katodą obejmują cer, lantan, itr i cyrkon.