Cátodo quente

Em válvulas termiônicas (popularmente "tubos de vácuo"), um cátodo quente é um eletrodo cátodo que emite elétrons devido a emissão termiônica também conhecida como Efeito Edison. No meio do conhecimento sobre aceleradores, são tratados como cátodos termiônicos. (Cf. cátodos frios, onde a emissão de elétrons por campo é usada e na qual não se requer aquecimento.) O elemento de aquecimento é normalmente um filamento elétrico. Cátodos quentes tipicamente adquirem densidade de potência muito mais alta que cátodos frios, emitindo significativamente mais elétrons pela mesma área de superfície.

Imagem próxima do filamento em uma lâmpada de mercúrio gasoso de baixa pressão mostrando o revestimento misto branco de emissão termiônica sobre a porção cental da bobina. Tipicamente feito de uma mistura de óxidos de bário, estrôncio e cálcio, o revestimento é vaporizado através do uso normal, o que frequentemente acaba resultando em falha da lâmpada

Cátodos quentes são a principal fonte de elétrons em canhões de elétrons em tubos de raios catódicos, microscópios eletrônicos, tubos de vácuo, e lâmpadas fluorescentes.

Princípios

Ver artigo principal: Efeito termiônico

Cátodos quentes podem tantos se diretamente aquecidos, onde o próprio filamento é a fonte de elétrons, ou indiretamente aquecidos, onde o filamento é eletricamente isolado do cátodo; esta última configuração minimiza a produção de zumbido quando o filamento é energizado com corrente alternada (em inglês, chamado, especificamente para a corrente elétrica alternada, hum). O filamento é mais frequentemente feito de tungstênio. Quanto aos cátodos indiretamente aquecidos, o filamento é usualmente chamado de aquecedor ou calefator. O cátodo para aquecimento indireto é usualmente constituído de um tubo de níquel revestido de substâncias emissoras (óxidos metálicos) o qual circunda o aquecedor.

Os primeiros cátodos consistiam simplesmente de um filamento de tungstênio aquecido à incandescência branca (conhecidos como emissores brilhantes). Cátodos posteriores foram cobertos tipicamente com uma camada emissora, feita de material com baixa função trabalho, a qual emite elétrons mais facilmente que o tungstênio nu, reduzindo a temperatura necessária e reduzindo a emissão de íons metálicos. Cátodos também podem ser feitos de tungstênio puro sinterizado; cátodos de tungstênio na forma de espelho parabólico são usados em fornos de feixe de elétrons. Tório também pode ser adicionado para aumentar a emissividade, devido a sua baixa função trabalho. Alguns cátodos são feitos de tântalo.