کاتد داغ

کاتد داغ یا کاتد گرمایونی که در لامپ های خلاء و لوله های تخلیه وجود دارند، الکترود کاتدی ای هستند که گرم می شود تا در اثر گسیل گرمایونی، الکترون گسیل کند. کاتد سرد برخلاف کاتد گرم المنت حرارتی ندارد. المنت حرارتی معمولاً یک رشته الکتریکی است که توسط جریان الکتریکی جداگانه ای که از آن عبور می کند گرم می شود. کاتدهای گرم معمولاً به چگالی توان بسیار بالاتری نسبت به کاتدهای سرد دست می یابند و الکترون های بسیار بیشتری را از همان سطح گسیل می کنند. کاتدهای سرد به گسیل میدانی الکترون یا گسیل الکترون ثانویه از بمباران یونی مثبت متکی هستند و نیازی به گرمایش ندارند. دو نوع کاتد داغ وجود دارد. نوع اول کاتدی که مستقیماً گرم می شود، رشته کاتد است و الکترون گسیل می کند. نوع دوم کاتدی که به طور غیرمستقیم گرم می شود، رشته یا گرمکن یک الکترود فلزی کاتدی جداگانه را گرم می کند که الکترون ها را گسیل می کند.
از دهه ۱۹۲۰ تا ۱۹۶۰، طیف گسترده ای از دستگاه های الکترونیکی از لامپ های خلاء کاتد داغ استفاده می کردند. امروزه از کاتدهای داغ به عنوان منبع الکترون در لامپ های فلورسنت، لامپ های خلاء و تفنگ های الکترونی مورد استفاده در لامپ های پرتوی کاتدی و تجهیزات آزمایشگاهی مانند میکروسکوپ های الکترونی استفاده می شود.
یک الکترود کاتدی در یک لامپ خلاء یا سیستم خلاء، یک سطح فلزی است که الکترون ها را به فضای خلاء لامپ گسیل می کند. از آنجایی که الکترون های دارای بار منفی به سمت هسته های مثبت اتم های فلز جذب می شوند، معمولاً در داخل فلز می مانند و برای خروج از آن به انرژی نیاز دارند. این انرژی تابع کار فلز نامیده می شود. [ ۱] با گرم شدن سطح کاتد داغ توسط یک رشته مثل یک سیم نازک از فلز نسوز مانند تنگستن که جریان از آن می گذرد، کاتد الکترون گسیل می کند. [ ۱] کاتد تا دمایی گرم می شود که باعث می شود الکترون ها از سطح فلز به خلاء پرتاب شوند و این فرایند گسیل گرمایونی نام دارد. [ ۱]
دو نوع کاتد داغ وجود دارد:
دلیل اصلی استفاده از یک کاتد غیرمستقیم، جداسازی قسمت های دیگر لامپ خلاء از پتانسیل الکتریکی در سراسر رشته است که به لوله های خلاء اجازه می دهد تا از جریان متناوب برای گرم کردن فیلامنت استفاده کنند. در لوله ای که فیلامنت خود کاتد است، میدان الکتریکی متناوب از سطح رشته بر حرکت الکترون ها تأثیر می گذارد و نوعی صدا ( هوم ) را تولید می کند. همچنین به رشته های موجود در تمام لوله های یک دستگاه الکترونیکی اجازه می دهد تا به هم متصل شوند و از منبع جریان یکسانی تأمین شوند، حتی با وجود اینکه ممکن است کاتدهایی که آنها گرم می کنند در پتانسیل های متفاوتی باشند.