Vad är het katod?

En katod är elektroden i en elektrisk anordning i vilken den elektriska strömmen flyter bort från anordningen. En varm katod kan vara en katod som värms direkt eller indirekt. Katodens filament är källan till elektronerna för en direkt uppvärmd katod. Filamenten är elektriskt isolerad från katoden i fallet med en indirekt uppvärmd katod. En varm katod avger fler elektroner än en kall katod med samma ytarea.

De första heta katoderna använde direkt uppvärmning. De var gjorda av ren volfram och värmdes till vit glödlampa. Senare filament täcktes med ett material som avger elektroner lättare än volfram, vilket reducerar driftstemperaturen för en varm katod. Ytterligare förbättringar av heta katoder som använder indirekt uppvärmning inkluderar filament tillverkade av sintrad volfram, torium-volframlegeringar och tantal. Vissa heta katoder är också formade som parabolspeglar.

Heta katoder som använder indirekt uppvärmning har en fördel vid användning av växelström, eftersom denna konfiguration ger mindre brum än en katod som använder direkt uppvärmning. Filamenten i en varm katod som använder indirekt uppvärmning kallas vanligen värmaren. Värmaren är vanligtvis gjord av volfram och omgiven av ett rör av nickel.

En oxidbeläggning på en varm katodens filament kan sänka filamentets driftstemperatur. Det första valet var ren bariumoxid, och senare formuleringar använde en blandning av bariumoxid, kalciumoxid och strontiumoxid. Heta katoder belagda med dessa föreningar har en maximal driftstemperatur av 1 832 grader Fahrenheit (1 000 grader Celsius). De utsätts för snabb nedbrytning under högspänningsförhållanden och de används ofta i lågeffekt vakuumrör.

Heta katoder som måste hantera högström har vanligtvis beläggningar av hexaborider såsom ceriumhexaborid (CeB6) eller lantanhexaborid (LaB6). Andra typer av hexaborider som vanligen används för att belägga heta katoder inkluderar bariumhexaborid, kalciumhexaborid och strontiumhexaborid. Dessa typer av heta katoder brinner ljusare och har längre livslängd än volym varma katoder, men de är också dyrare.

Filament som innehåller en liten mängd thorium är ett annat alternativ för heta katoder. Filamenten värms upp till vit glödlampa i en atmosfär som innehåller kolväten, vilket får thorium att migrera till glödtrådens yta. Thoriated filament kan hantera högspänning och har långa livslängder. Den primära nackdelen med thorierade filament är att thorium är radioaktivt. Alternativ till thorium i heta katodfilament inkluderar cerium, lantan, yttrium och zirkonium.