Kathode

In elektrischen oder elektrochemischen Systemen treten Elektronen aus der Kathode aus und bewegen sich durch einen Leiter oder ein elektrisches Feld zur gegenüberliegenden Elektrode, der Anode. Die elektrische Polarität der Kathode hängt vom jeweiligen System ab:

• In Elektronenröhren ist die Kathode negativ geladen und emittiert Elektronen.
• In galvanischen Zellen ist die Kathode die Elektrode, an der Reduktion stattfindet; ihre elektrische Ladung kann dabei positiv sein.

Die Definition der Kathode erfolgt daher physikalisch über den Elektronenfluss und nicht ausschließlich über die elektrische Polarität.

Kathode in der Röntgenröhre

In der Röntgenröhre dient die Kathode als Elektronenquelle. Sie besteht meist aus einem beheizten Filament aus Wolfram. Durch Erwärmung des Filaments auf etwa 2.000–2.500 °C treten Elektronen aus der Metalloberfläche aus. Dieser Prozess wird als Thermoemission bezeichnet. Die freigesetzten Elektronen bilden zunächst eine Raumladungswolke in der Umgebung der Kathode. Durch eine hohe Röhrenspannung zwischen Kathode und Anode werden die Elektronen zur Anode beschleunigt. Beim Auftreffen der Elektronen auf das Anodenmaterial entsteht Röntgenstrahlung. Zur Bündelung des Elektronenstrahls ist die Kathode von einem Fokussierbecher umgeben, dem Wehnelt-Zylinder.

Weitere Anwendungen

Kathoden werden in zahlreichen technischen Geräten eingesetzt, beispielsweise in:

• Elektronenröhren
• Kathodenstrahlröhren
• Elektronenmikroskopen
• elektrochemischen Zellen und Batterien