¿Qué es el cátodo caliente?
Un cátodo es el electrodo de un dispositivo eléctrico en el que la corriente eléctrica fluye fuera del dispositivo. Un cátodo caliente puede ser un cátodo que se calienta directa o indirectamente. El filamento del cátodo es la fuente de los electrones en el caso de un cátodo calentado directamente. El filamento está aislado eléctricamente del cátodo en el caso de un cátodo calentado indirectamente. Un cátodo caliente emite más electrones que un cátodo frío con la misma superficie.
Los primeros cátodos calientes usaban calentamiento directo. Estaban hechos de tungsteno puro y calentados a una incandescencia blanca. Los filamentos posteriores se cubrieron con un material que emite electrones más fácilmente que el tungsteno, lo que reduce la temperatura de funcionamiento de un cátodo caliente. Otras mejoras a los cátodos calientes que usan calentamiento indirecto incluyen filamentos hechos de tungsteno sinterizado, aleaciones de torio-tungsteno y tántalo. Algunos cátodos calientes también tienen forma de espejos parabólicos.
Los cátodos calientes que usan calentamiento indirecto tienen una ventaja cuando se usa corriente alterna, porque esta configuración produce menos zumbido que un cátodo que usa calentamiento directo. El filamento en un cátodo caliente que usa calentamiento indirecto se denomina comúnmente calentador. El calentador generalmente está hecho de tungsteno y está rodeado por un tubo de níquel.
Un recubrimiento de óxido en el filamento de un cátodo caliente puede reducir la temperatura de funcionamiento del filamento. La primera opción fue el óxido de bario puro, y las formulaciones posteriores usaron una mezcla de óxido de bario, óxido de calcio y óxido de estroncio. Los cátodos calientes recubiertos con estos compuestos tienen una temperatura máxima de funcionamiento de 1,832 grados Fahrenheit (1,000 grados Celsius). Están sujetos a una degradación rápida en condiciones de alto voltaje, y se usan con mayor frecuencia en tubos de vacío de baja potencia.
Los cátodos calientes que deben manejar altas corrientes comúnmente tienen recubrimientos de hexaboruros como el hexaboruro de cerio (CeB6) o el hexaboruro de lantano (LaB6). Otros tipos de hexaboruros comúnmente utilizados para recubrir cátodos calientes incluyen hexaboruro de bario, hexaboruro de calcio y hexaboruro de estroncio. Estos tipos de cátodos calientes arden más intensamente y tienen vidas más largas que los cátodos calientes de tungsteno, pero también son más caros.
Los filamentos que contienen una pequeña cantidad de torio son otra opción para los cátodos calientes. El filamento se calienta a una incandescencia blanca en una atmósfera que contiene hidrocarburos, lo que hace que el torio migre a la superficie del filamento. Los filamentos thoriated pueden manejar alto voltaje y tienen una larga vida útil. La principal desventaja de los filamentos toriados es que el torio es radiactivo. Las alternativas al torio en los filamentos de cátodos calientes incluyen cerio, lantano, itrio y circonio.