Une cathode est l’électrode d’un appareil électrique dans laquelle le courant électrique s’éloigne de l’appareil. Une cathode chaude peut être une cathode chauffée directement ou indirectement. Le filament de la cathode est la source des électrons dans le cas d’une cathode chauffée directement. Le filament est isolé électriquement de la cathode dans le cas d’une cathode à chauffage indirect. Une cathode chaude émet plus d’électrons qu’une cathode froide de même surface.
Les premières cathodes chaudes utilisaient un chauffage direct. Ils étaient faits de tungstène pur et chauffés à incandescence blanche. Les filaments ultérieurs ont été recouverts d’un matériau qui émet des électrons plus facilement que le tungstène, ce qui réduit la température de fonctionnement d’une cathode chaude. D’autres améliorations apportées aux cathodes chaudes qui utilisent le chauffage indirect comprennent des filaments fabriqués à partir de tungstène fritté, d’alliages de thorium-tungstène et de tantale. Certaines cathodes chaudes ont également la forme de miroirs paraboliques.
Les cathodes chaudes qui utilisent le chauffage indirect ont un avantage lors de l’utilisation du courant alternatif, car cette configuration produit moins de bourdonnement qu’une cathode qui utilise le chauffage direct. Le filament d’une cathode chaude qui utilise un chauffage indirect est communément appelé élément chauffant. Le radiateur est généralement en tungstène et entouré d’un tube en nickel.
Un revêtement d’oxyde sur le filament d’une cathode chaude peut réduire la température de fonctionnement du filament. Le premier choix était l’oxyde de baryum pur, et les formulations ultérieures utilisaient un mélange d’oxyde de baryum, d’oxyde de calcium et d’oxyde de strontium. Les cathodes chaudes revêtues de ces composés ont une température de fonctionnement maximale de 1,832 1,000 degrés Fahrenheit (XNUMX XNUMX degrés Celsius). Ils sont sujets à une dégradation rapide dans des conditions de haute tension, et ils sont le plus souvent utilisés dans des tubes à vide de faible puissance.
Les cathodes chaudes qui doivent gérer un courant élevé ont généralement des revêtements d’hexaborure tels que l’hexaborure de cérium (CeB6) ou l’hexaborure de lanthane (LaB6). D’autres types d’hexaborure couramment utilisés pour revêtir les cathodes chaudes comprennent l’hexaborure de baryum, l’hexaborure de calcium et l’hexaborure de strontium. Ces types de cathodes chaudes brûlent plus intensément et ont une durée de vie plus longue que les cathodes chaudes au tungstène, mais elles sont également plus chères.
Les filaments qui contiennent une petite quantité de thorium sont une autre option pour les cathodes chaudes. Le filament est chauffé à incandescence blanche dans une atmosphère contenant des hydrocarbures, ce qui provoque la migration du thorium vers la surface du filament. Les filaments thoriés peuvent supporter une haute tension et ont une longue durée de vie. Le principal inconvénient des filaments thoriés est que le thorium est radioactif. Les alternatives au thorium dans les filaments à cathode chaude comprennent le cérium, le lanthane, l’yttrium et le zirconium.