Термоэлектронный катод
Термоэлектро́нный като́д (термоэмиссионный катод), катод электровакуумного прибора, действие которого основано на явлении термоэлектронной эмиссии.
По способу нагрева различают термоэлектронные катоды прямого накала, или прямонакальные (накаливаемые проволоки, спирали, ленты), термоэлектронные катоды косвенного накала (с подогревателем катода) и термоэлектронные катоды с электронным подогревом.
Наибольшее распространение получили металлические (в том числе плёночные) термоэлектронные катоды, являющиеся прямонакальными, и т. н. эффективные термоэлектронные катоды (металлопористые, оксидные и др.) – преимущественно косвенного, реже прямого накала.
Металлические термоэлектронные катоды из тугоплавких металлов (чаще W, реже Ta или Nb) и их сплавов имеют рабочую температуру до 2700 К, относительно низкую эмиссионную способность, однако могут работать при высоких анодных напряжениях (до сотен кВ). Применяются в рентгеновских трубках и мощных генераторных лампах.
Металлопористые катоды (импрегнированные или прессованные) представляют собой вольфрамовую губку, пропитанную алюминатом или скандатом бария; рабочая температура 1320–1470 К, токоотбор (плотность тока эмиссии в рабочем режиме) до нескольких А/см2. Применяются главным образом в мощных электровакуумных сверхвысокочастотных приборах и газовых лазерах.
Оксидные катоды, обладающие наибольшей эмиссионной способностью среди эффективных термоэлектронных катодов, обычно представляют собой слой оксида или смеси оксидов щёлочноземельных металлов (Ba, Sr, Ca) на никелевом или другом основании (керне).
Оксидные катоды обладают самой низкой из всех термоэлектронных катодов работой выхода электронов, что обусловлено наличием в приповерхностном слое катода атомарного бария. Плотность тока эмиссии оксидных катодов при рабочей температуре 900–1000 К достигает 0,2 А/см2 в непрерывном режиме работы и десятков А/см2 – в импульсном.
В т. н. синтерированном (металлогубчатом) оксидном катоде смесь оксидов находится в слое никелевой губки, спечённой с никелевым керном. Рабочая температура 1100–1170 К, токоотбор составляет до 1 А/см2 в непрерывном и до 20 А/см2 в импульсном режиме.
Оксидные катоды широко применяются в электровакуумных приборах малой и средней мощности (приёмно-усилительных и генераторных лампах, электронно-лучевых приборах, СВЧ и газоразрядных приборах).