https://wiki.nivel-teorico.com/index.php?action=history&feed=atom&title=C%C3%A1todo_quenteCátodo quente - Histórico de revisões2026-07-30T20:24:48ZHistórico de edições para esta página nesta wikiMediaWiki 1.40.1https://wiki.nivel-teorico.com/index.php?title=C%C3%A1todo_quente&diff=2740&oldid=prevCalimero0000: uma edição2013-04-21T00:53:57Z<p>uma edição</p>
<p><b>Página nova</b></p><div>[[Ficheiro:Thermionic filament.jpg|thumb|direita|200px|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.]]<br />
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Em [[Válvula termiônica|válvulas termiônicas]] (popularmente "tubos de vácuo"), um '''cátodo quente''' é um eletrodo [[cátodo]] que emite [[elétron]]s devido a [[emissão termiônica]] também conhecida como [[Efeito Edison]]. No meio do conhecimento sobre aceleradores, são tratados como ''cátodos termiônicos''. (''Cf.'' [[cátodo frio|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.<br />
<br />
Cátodos quentes são a principal fonte de elétrons em [[Canhão de elétrons|canhões de elétrons]] em [[Tubo de raios catódicos|tubos de raios catódicos]], [[microscópio eletrônico|microscópios eletrônicos]], tubos de vácuo, e [[Lâmpada fluorescente|lâmpadas fluorescentes]].<br />
<br />
== Princípios ==<br />
{{Artigo principal|[[Efeito termiônico|Emissão termiônica]]}}<br />
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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 constituido de um tubo de [[níquel]] revestido de substâncias emissoras (óxidos metálicos) o qual circunda o aquecedor.<br />
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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 [[Sinterização|sinterizado]]; cátodos de tungstênio na forma de espelho [[Parábola|parabólico]] são usados em [[Forno de feixe de elétrons|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]].<br />
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== Variantes ==<br />
=== Cátodos revestidos de óxido ===<br />
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A common type is an '''oxide-coated cathode'''. The earliest material used was [[barium oxide]]; it forms a monoatomic layer of [[barium]] with an extremely low work function. More modern formulations utilize a mixture of barium oxide, [[strontium oxide]] and [[calcium oxide]]. Another standard formulation is barium oxide, calcium oxide, and [[aluminium oxide]] in a 5:3:2 ratio. [[Thorium oxide]] is used as well. Oxide-coated cathodes operate at about 800-1000 °C, orange-hot. They are used in most small glass vacuum tubes, but are rarely used in high-power tubes since they are vulnerable to high voltages and oxygen ions, and undergo rapid degradation under such conditions.<ref>[http://www.lamptech.co.uk/Documents/M8G%20MA%20Electrodes.htm MA Electrode Requirements]</ref><br />
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For manufacturing convenience, the oxide-coated cathodes are usually coated with [[carbonate]]s, which are then converted to oxides by heating, and then the metal monolayer is formed in a process called '''electrode activation'''. The activation may be achieved by [[microwave heating]], direct electric current heating, or electron bombardment while the tube is on the exhausting machine, until the production of gases ceases. The purity of cathode materials is crucial for tube lifetime.<ref>[http://www.transfixr.com/strafe_tube.htm]</ref><br />
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=== Boride cathodes ===<br />
[[Ficheiro:LaB6HotCathode.jpg|180px|direita|thumb|Lanthanum hexaboride hot cathode]]<br />
[[Ficheiro:Lab6cathodes.jpg|180px|direita|thumb|Lanthanum hexaboride hot cathodes]]<br />
[[Lanthanum hexaboride]] (LaB<sub>6</sub>) and [[cerium hexaboride]] (CeB<sub>6</sub>) are used as the coating of some high-current cathodes. Hexaborides show low work function, around 2.5 [[electronvolt|eV]]. They are also resistant to poisoning. Cerium boride cathodes show lower evaporation rate at 1700 [[Kelvin|K]] than lanthanum boride, but it becomes equal at 1850 K and higher. Cerium boride cathodes have one and a half times the lifetime of lanthanum boride, due to its higher resistance to carbon contamination. Boride cathodes are about ten times as "bright" as the tungsten ones and have 10-15 times longer lifetime. They are used e.g. in [[electron microscope]]s, [[microwave tube]]s, [[electron lithography]], [[electron beam welding]], [[X-Ray tube]]s, and [[free electron laser]]s. However these materials tend to be expensive.<br />
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Other hexaborides can be employed as well; examples are [[calcium hexaboride]], [[strontium hexaboride]], [[barium hexaboride]], [[yttrium hexaboride]], [[gadolinium hexaboride]], [[samarium hexaboride]], and [[thorium hexaboride]].<br />
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=== Thoriated filaments ===<br />
'''Thoriated filaments''' are another option, discovered in 1914 and made practical by [[Irving Langmuir]] in 1923.<ref>Turner page 7-37</ref> A small amount of [[thorium]] is added to the tungsten of the filament. The filament is heated white-hot, at about 2400 °C, and thorium atoms migrate to the surface of the filament and form the emissive layer. Heating the filament in a hydrocarbon atmosphere carburizes the surface and stabilizes the emissive layer. Thoriated filaments can have very long lifetimes and are resistant to high voltages. They are used in nearly all big high-power vacuum tubes for radio transmitters, and in some tubes for [[hi-fi]] amplifiers. Their lifetimes tend to be longer than those of oxide cathodes.<ref>[http://userweb.suscom.net/~mos/knowledgebase/tp2.htm]</ref><br />
<br />
==== Thorium alternatives ====<br />
Due to concerns about thorium radioactivity and toxicity, efforts have been made to find alternatives. One of them is '''zirconiated tungsten''', where [[zirconium dioxide]] is used instead of thorium dioxide. Other replacement materials are [[lanthanum(III) oxide]], [[yttrium(III) oxide]], [[cerium(IV) oxide]], and their mixtures.<ref name="freepatentsonline.com">[http://www.freepatentsonline.com/5911919.html Electron emission materials and components: United States Patent 5911919]</ref><br />
<br />
=== Other materials ===<br />
In addition to the listed oxides and borides, other materials can be used as well. Some examples are [[carbide]]s and [[boride]]s of [[transition metal]]s, e.g. [[zirconium carbide]], [[hafnium carbide]], [[tantalum carbide]], [[hafnium diboride]], and their mixtures. Metals from [[group (periodic table)|groups]] [[group 3 element|IIIB]] ([[scandium]], [[yttrium]], and some [[lanthanide]]s, often [[gadolinium]] and [[samarium]]) and [[group 4 element|IVB]] ([[hafnium]], [[zirconium]], [[titanium]]) are usually chosen.<ref name="freepatentsonline.com"/><br />
<br />
In addition to tungsten, other [[refractory metal]]s and alloys can be used, e.g. [[tantalum]], [[molybdenum]] and [[rhenium]] and their alloys.<br />
<br />
A [[barrier layer]] of other material can be placed between the base metal and the emission layer, to inhibit chemical reaction between these. The material has to be resistant to high temperatures, have high melting point and very low vapor pressure, and be electrically conductive. Materials used can be e.g. [[tantalum diboride]], [[titanium diboride]], [[zirconium diboride]], [[niobium diboride]], [[tantalum carbide]], [[zirconium carbide]], [[tantalum nitride]], and [[zirconium nitride]].<ref>[http://www.freepatentsonline.com/4137476.html Thermionic cathode: United States Patent 4137476]</ref><br />
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{{em tradução|:en:Hot cathode|data=janeiro de 2012}}<br />
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{{Referências}}<br />
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{{DEFAULTSORT:Catodo Quente}}<br />
[[Categoria:Eletrodo]]<br />
[[Categoria:Lâmpadas]]<br />
[[Categoria:Componentes elétricos]]</div>Calimero0000