Un tubo di scarica è un oggetto che contiene una certa disposizione di elettrodi all’interno di una camera a gas. Di solito, questi oggetti sono progettati all’interno di schermature in vetro; tuttavia, alcuni usano la ceramica o il metallo smaltato. Funzionano applicando tensione per avviare il movimento delle particelle attraverso i conduttori elettrici. Ciò provoca la ionizzazione del gas all’interno del tubo di scarico. Il risultato finale è l’illuminazione del tubo a scarica di gas.
I tubi a scarica sono celle elettrochimiche, il che significa che generano forza elettromotrice, o tensione, nonché corrente dalla reazione chimica nel gas. Gli elettroni vengono rilasciati e accettati a ciascuna estremità del tubo, proprio come una batteria. Una scarica differisce da una batteria, tuttavia, in quanto generalmente non agisce come una fonte di energia. Quando gli elettroni lasciano la cella del gas, si parla di ossidazione. Tuttavia, quando gli elettroni entrano nella cellula, è noto come riduzione.
I tubi a scarica di gas sono considerati catodi in contrapposizione agli anodi, in termini di celle elettrochimiche. Ciò significa che la corrente elettrica fuoriesce dall’elettrodo. La polarità può essere positiva o negativa a seconda del design o della funzione, tuttavia, la maggior parte è generalmente negativa. I cationi, ioni con più protoni che elettroni e quindi carichi positivamente, sono attratti dal catodo. Inversamente, gli anioni, ioni con più elettroni che protoni e carichi negativamente, si allontanano. In sostanza, qualsiasi tubo a scarica che produce energia è positivo e qualsiasi tubo che consuma energia è negativo.
Un tubo di scarico sotto vuoto è noto come catodo caldo. Questo emette elettroni causati dall’emissione termoionica, il flusso di elettroni o ioni causati dal calore. Fondamentalmente, un catodo caldo utilizza un filamento elettrico per emettere gli elettroni. Gli esempi includono cannoni elettronici, un microscopio elettronico e la maggior parte delle lampade fluorescenti. I catodi freddi, d’altra parte, sono tubi a scarica che non sono riscaldati in modo indipendente, ma sono comunque in grado di emettere luce, come i display a cristalli liquidi nei televisori e negli schermi dei computer.
Uno degli usi più diffusi di un tubo a scarica di gas è quello di fungere da interruttore elettrico. Ignitron, krytron e thyratron sono gli esempi più comuni di gas utilizzati in questa tecnologia. Questi non sono generalmente usati per amplificare i segnali, come farebbe un normale tubo a vuoto, ma sono progettati per interrompere e deviare una corrente verso un conduttore o un altro.
A causa degli effetti ionizzanti dei tubi a scarica, uno degli usi più comuni è per le luci al neon. Altri dispositivi simili utilizzano lo xeno sotto forma di lampade flash viste nelle fotocamere e nelle luci stroboscopiche. Un altro uso comune per il tubo di scarico è nel contatore Geiger.