Kas ir karstais katods?

Pirmie karstie katodi izmantoja tiešu apkuri. Tie bija izgatavoti no tīra volframa un uzkarsēti līdz baltai kvēlspuldzei. Vēlāk pavedieni tika pārklāti ar materiālu, kas izstaro elektronus vieglāk nekā volframs, kas samazina karstā katoda darba temperatūru. Papildu uzlabojumi karstajiem katodiem, kas izmanto netiešo sildīšanu, ietver pavedienus, kas izgatavoti no saķepināta volframa, torija-volframa sakausējumiem un tantala. Daži karstie katodi ir arī veidoti kā paraboliski spoguļi.

Karstajiem katodiem, kas izmanto netiešo sildīšanu, ir priekšrocības, ja tiek izmantota maiņstrāva, jo šī konfigurācija rada mazāku troksni nekā katods, kas izmanto tiešu sildīšanu. Kvēldiegu karstā katodā, kas izmanto netiešu karsēšanu, parasti sauc par sildītāju. Sildītājs parasti ir izgatavots no volframa, un to ieskauj caurule, kas izgatavota no niķeļa.

Oksīda pārklājums uz karsta katoda kvēldiega var samazināt kvēldiega darba temperatūru. Pirmā izvēle bija tīrs bārija oksīds, un vēlākos preparātos tika izmantots bārija oksīda, kalcija oksīda un stroncija oksīda maisījums. Karsto katodu, kas pārklāti ar šiem savienojumiem, maksimālā darba temperatūra ir 1 000 °C. Augstsprieguma apstākļos tie ir pakļauti straujai degradācijai, un tos visbiežāk izmanto mazjaudas vakuuma caurulēs.

Karstajiem katodiem, kuriem jāpārvar liela strāva, parasti ir heksaborīdu pārklājumi, piemēram, cērija heksaborīds (CeB6) vai lantāna heksaborīds (LaB6). Citi heksaborīdu veidi, ko parasti izmanto karsto katodu pārklāšanai, ir bārija heksaborīds, kalcija heksaborīds un stroncija heksaborīds. Šāda veida karstie katodi deg spilgtāk un tiem ir ilgāks kalpošanas laiks nekā volframa karstie katodi, taču tie ir arī dārgāki.

Vēl viena karsto katodu iespēja ir pavedieni, kas satur nelielu daudzumu torija. Kvēldiegs tiek uzkarsēts līdz baltai kvēlspuldzei ogļūdeņražus saturošā atmosfērā, kas izraisa torija migrāciju uz kvēldiega virsmu. Torija pavedieni var izturēt augstu spriegumu un tiem ir ilgs kalpošanas laiks. Galvenais torija pavedienu trūkums ir tas, ka torijs ir radioaktīvs. Alternatīvas torijam karstā katoda pavedienos ir cērijs, lantāns, itrijs un cirkonijs.