Comments 50
Ох красиво! Я бы даже сказал, завораживающе! И пусть даже в этот раз магний не испарился — принцип работы чётко продемонстрирован.
Спасибо! Получилось и в самом деле, как будто бы неплохо. А с магнием еще поэкспериментирую -- можно раскалить его пропусканием тока через полоску, сделать замкнутое колечко и нагреть снаружи токами высокой частоты, сделать титановый электрод менее массивным, из тонкой фольги и приварить к нему. К слову, в многоразовых распылительных насосах подслой магния полезен и приятен. Титан поверх него без труда смывается любой сильной кислотой, а титан чистый -- только весьма ядовитой плавиковой.
В радиолампах геттер был на таких небольших "тарелках" и отчетливо было видно как он распылялся на стекло по траектории прямой видимости. Как нагревали такие "тарелки", индукционно?
Да, токами Фуко, после откачки. В современных массовых радиолампах используют распыляемый геттер на основе бария. Разного рода составы и сплавы, более или менее стойкие на воздухе, чтобы лампу было удобно собирать. В первых же, часто применяли как раз таки магний. Барий очень эффективен в таком качестве, но требует изрядной возни из-за своей высокой активности. Его специальные удобные сплавы -- материал по нынешним временам экзотический. Магний же работает намного хуже, зато дешев, легкодоступен, удобен в обращении.
Это магний моментально белел при разбивании лампы?
Вольфрамовая нить сгорает в кислороде, продукт осаждается на стекле
Если речь идет о работающих лампах накаливания, то да, испаряющийся вольфрам. В потерявших герметичность радиолампах белеет и испаряется бариевое зеркало геттера.
Не не, я о зеркальном покрытии в радиолампах.
Судя по всему, ваш вопрос даже не поняли, что поделать, в 2024 году не все знают, что геттер белеет, если разбить лампу :)
Не обязательно и разбивать! Довольно и течи. Обычно через впаи выводов. Это хороший индикатор герметичности.
Помню, у меня где-то валяется 6П36С, которая ведёт себя очень странно: геттер визуально в норме, но сама лампа при выходе на рабочий режим наполняется странным синеватым свечением и внутри начинается «фейерверк» — искры, громкие щелчки. Интересно, с чем это связано.
Синеватое свечение в той или иной степени свойственно некоторым лампам и не является дефектом. Та же 6П3С обычно заметно светится при более или менее высоком (нормальном для нее) анодном напряжении. А вот фейерверк это возможно болтающиеся по баллону отслоившиеся частички обмазки катода (подогревателя?).
Ну такие лампы с хранения обязательно жестить. Подать накал, погонять под накалом. Потом постепенно поднимать анодное напряжение, причем с током, чтобы анод грелся и грел геттер. Если пробои не прекратятся - лампу в утиль.
Это да -- "жестчение" замечательно полезный и несложный процесс очень повышающий эксплуатационные характеристики. Нужен только относительно высоковольтный и регулируемый БП. Анодное напряжение в конце процесса желательно иметь выше предполагаемого рабочего. Процедуре желательно не полениться и подвергнуть все устанавливаемые радиолампы -- они, за редким экзотическим исключением, сейчас все с хранения.
Остаточное давление приближается к 10^-3 торр.
По оптимистичному варианту все же на порядок выше будет.
0,001Торр = 0,13Па. Насос Комовского дает разрежение 133..400Па. Не поглощаемых газов в воздухе 0,936% (аргон и инертные сотоварищи; водородом пренебрежём - данные о его поглощаемости титановым геттером в таких условиях требуется изучить, но вроде должен понемногу). В идеале получим 1,24..3,74Па после обработки геттером (0.0093..0.028Торр).
При сильно влажном воздухе загрязнение от водорода может удвоить цифры (в случае его плохого поглощения).
Все же стоит попробовать предпродувку чистым кислородом перед откачкой.
Однако, метод явно рабочий даже в таком виде. Очень радует, что получилось.
И было бы классно иметь простой щелевой спектрограф, чтобы пронаблюдать общие изменения газового состава в динамике.
Конструктивные замечания получить особенно приятно! Признаться, момент с остаточным давлением меня тоже смутил и вписал я эту цифру не без некоторого колебания -- данные в источнике были ориентировочные и при измерении разрежения в системе с отдельным вакуумным насосом. Справедливы ли они при откачке ионным распылением в самой трубке, я уверен не вполне.
Предварительное разрежение Комовским выполнено не до максимально возможных для него значений -- только чтобы зажегся разряд и начался процесс. Титановый геттер может быть и распыляемым как здесь и нераспыляемым. Этот металл сам по себе очень хорошо впитывает газы, причем любимый у него именно водород. Пикантность в том, что при невысоком нагреве он водород впитывает, а при 600 (700 ?) Цельсия напротив, отдает накопленное. Поэтому титановый нераспыляемый геттер внутри приборов нужно вдумчиво размещать, а в приборах экспериментальных или особенно ответственных, не жадничать и устанавливать в нескольких местах, тем более, что титан в таких количествах недорог.
О предварительной продувке... Откачка ЭВП изготовленных из материалов в натуральном неподготовленном виде затруднена их повышенным газоотделением. Это большая проблема сильно портящая вакуум, поэтому металлы подготавливают -- очищают, травят. Травят и стекло, это очень помогает. Великолепно если удается подвергнуть металлы отжигу в вакууме. Как простой и на порядок более дешевый компромисс -- отжиг в водородной печи. Механизм процесса таков -- при высокой температуре, а речь идет о нагреве за 1000 Цельсия, водород легко проникает в металл, замещая остальные газы. Металлы наводороживаются "под пробку". Но водород же легко и выделяется при откачке готового прибора с подогревом, легко удаляется насосами и геттерами.
О простом самодельном спектрографе я тоже периодически вспоминаю, что естественно при работе с разрядными трубками. Тем более, что в сети есть несколько, как будто бы неплохих конструкций из несложных материалов. Пока для меня не очень понятно как расшифровываются полученные полосы. Как по ним узнать компоненты газовой смеси и их процентное содержание.
Да, самодельный спектрограф даст скорее качественный анализ, чем количественный. Но можно хотя бы узнать, какие газы точно остались в конце процесса (по цвету с фото 43, в середине похоже на водород, а по краям светит аргон - но без спектров это угадайка).
Откалибровать спектрограф довольно просто по стандартным спектрам (ртуть, набор спектральных трубок с инертными газами, лазерные диоды). Посмотреть спектры элементов можно например тут или отдельно гуглить данные по конкретной интересующей линии (хотя где-то видел сайт с таблицами, поищу).
Конечно, есть много особенностей, спектры могут "плыть" в зависимости от частоты ВЧ разряда, всякие эффекты Зеемана и т.д. Но грубая идентификация, типа найден "аргон" в значимом остатке вполне доступна, как и век назад.
Спасибо! Да, цвет свечения разряда отчасти может быть индикатором, хотя например аргон, имеясь даже в небольших количествах, окрашивает разряд в яркий розово-фиолетовый, перекрывая многие другие цвета. Опять же, опыт не первый в своем роде и распыление титана хорошо изучено -- лучше всего поглощает водород, с трудом связывает инертные газы, причем имеются и построенные зависимости, так что трактовать происходящее в эксперименте можно более или менее точно.
Вы правы, в некоторых местах разряда иногда отчетливо различается красноватые участки свечения, характерные для водорода. К слову, столкнулся с трудностью точно передать цвет тлеющего разряда на фото. Как ни ухищрялся, все равно не то! Причем фотографировал хоть и не дорогущей профессиональной камерой, но и не телефоном -- FUJIFILM FinePix S6500.
И да, хотя бы качественная информация по составу газа внутри прибора, действительно будет весьма полезной. Хотя бы на этапе отработки технологии изготовления собственных ЭВП -- работа геттера, остатки вредных примесей, да мало ли! Опять же, интересный эксперимент. Давным давно краем глаза видел некий заморский онлайн сервис -- загружаешь фото своего спектра -- получаешь его расшифровку. Но какую и доступно ли это в нынешних реалиях, Бог весть!
Расшифровка - это громко сказано. Есть набор давно известных спектральных рядов, надо просто найти по таблице нужный...
По поводу фотографии - не так всё просто. Там же нет никакой монохроматизации, там условный RGB или CMYK, какие у ихних субпикселей спектральные функции чувствительности - хрен его знает. Плюс монитор - фотки-то надо на чем-то смотреть. Опять же, можно пытаться калиброваться, но это если камера не шибко умная и не цветокорит на лету. Ну и чисто физические различия в принципах регистрации света у человеческого глаза и у камеры тоже мешают. И, в конце концов, стереоскопичность нашего зрения тоже влияет на цвето/световосприятие.
Для количественного анализа нужна радиометрическая калибровка. Это в домашних условиях сделать очень непросто, т.к. нужны стандартные источники. С качественным всё просто - можно даже бесстандартную калибровку провести, линеечкой. Но лучше по четырем-пяти стандартным светофильтрам. Стандартные светофильтры можно сделать растворные из различных базовых химикатов, например, купороса. Ну и в принципе, стандартный фильтр это штука куда более простая и дешевая, чем стандартный источник. Можно на Али комплект заказать, рублей за 500. Ну или можно по полосам откалиброваться, например, по ртутной лампе низкого давления. Но там чтобы юстировку не похерить придется поизвращаться...
Аккуратнее! В состоянии, когда светится стекло, трубка является нехилым источником рентгена. Не повторите подвиг Сифуна!
Спасибо за заботу! Я помню о такой потенциальной опасности, но тут излучение невелико и его по большей части задерживает стекло. В принципе, чтобы разрешить все сомнения, можно попробовать засветить такой трубкой фотопленку.
Судя по легкости, с которой вы фотографируете разряд, и по нагреву трубки, его средний ток довольно значителен. Сотни микроампер, не менее. При таком токе и 15-20 кВ интенсивность рентгеновского излучения весьма велика. И через тонкое стекло оно при таких энергиях пройдет. С ослаблением, конечно. А вот обнаружить его и адекватно измерить - тяжело. Пленка - вариант, да.
Самое скверное, что у такого мягкого излучения велико поглощение в коже. И в ней он создаст очень большую дозу облучения. И, кстати, в глазах.
С другой стороны, остаточный газ (в наблюдаемом по свечению, немалом количестве) будет заметно мешать достаточному ускорению электронов. В таких случаях выход рентгена падает на порядки (а его даже в идеале считанные % от затраченной мощности). Ток большой, но эта мощность греет и светит газ, собственно его наличием и вызвана.
Стекло такой толщины для 20кВ будет хорошей преградой. Например, специально пытались заставить рентгенить известный триод ГП-5 (есть миф, что эта лампа являлась источником рентгена). И вот у ГП-5 хоть что-то начинает фиксироваться чувствительными слюдяными приборами начиная от 30кВ на аноде (что в норме почти не случалось при штатной работе в телевизоре).
"Чувствительные слюдяные приборы" как раз и начинают чувствовать с 30 кВ на аноде. Если же взять счетчик специально для рентгеновского излучения, то будет совсем другая картина.
В той статье, где "миф развенчивали", к тому же лампа была совсем не в том режиме, что в телевизоре. Суть в том, что обычно лампа (кенотрон и т.п.) будет либо открыта, либо закрыта. В первом случае нет ускоряющего напряжения (оно равно прямому падению и составляет десятки или пару сотен вольт), второй случай -- нет тока, соответственно и нечему тормозиться. ГП-5 работает в телевизоре стабилизатором напряжения. Причем параллельным. При этом напряжение на ней равно анодному кинескопа, и при этом через нее течет ток. В статье же той, если я правильно помню, лампа была открыта и рентгена от нее не было. А появился он при включении "задом наперед", в режиме автоэлектронной эмиссии с анода или одной из сеток. Анодный ток при этом невелик и не "просаживает" источник высокого напряжения, соответственно, и мал выход рентгена.
Что же касается остаточного газа -- когда начинают светиться стенки, это означает, что его достаточно мало для того, чтобы электроны в основном двигались по прямой от катода. Если поставить в трубке экранчик в виде фигурки, он будет отбрасывать тень, что доказывает это. Электроны, движущиеся по прямой, ни разу не сталкиваются с молекулами остаточного газа, и их энергия соответствует ускоряющему напряжению. Рассеянные электроны, конечно же, снижают КПД.
Напомню, что Конрад Рёнтген именно с подобной трубкой не просто открыл рентгеновское излучение, а открыл его по видимому свечению люминесцентного экрана. То, что его можно было без труда разглядеть, означает очень высокую мощность дозы на экране.
При 20 кВ напряжения на трубке предметное стекло поглощает чуть больше половины тормозного излучения. "Медь" (характеристическое излучение) поглощалась полностью. Факт, запомненный в процессе наладки ДРОН-3М с трубкой БСВ-22 Cu.
Спасибо! Придется использовать умеренные напряжения, а для приборов газоразрядных практических и металлические корпуса.
У меня есть СБТ-10а, который явно чувствует тритиевую капсулку (если положить ее прямо на слюду; и, кстати, не только у меня так - см. ветку обсуждения).
Не знаю про ту статью... дело в том, что я сам собирал стенд с ГП-5, при 20..25кВ питания - никакого эффекта (режим работы почти как в телевизоре). Хотя весьма надеялся =)
(хотел продемонстрировать эффект модуляции рентгена аудиосигналом, а получилось только задать звук дуги, что тоже неплохо).
Правда, в ГП-5 стекло не светится ни в норме, ни даже при больших напряжениях, чем 30кВ.
Свечение стекла - получается его люминесценция под потоком электронов... а какой там будет выход тормозного излучения конкретно в этом приборе, хз. На самом деле было бы интересно проверить.
Я порекомендую автору приобрести СБТ10, собрать схемку питания (всё довольно просто, напряжение как для СБМ-20). Речь не о измерениях, просто иметь показометр-детектор под рукой.
Не скрою, очень интересуют работы именно в этом направлении (самодельные ЭВП), так как нуждаюсь в хорошем линейном бетатроне для некоторых экспериментов.
СБТ 10 можно отыскать в продаже и стоит как будто бы доступно, надо бы и в самом деле приобрести и включить, хотя бы в простейшую щелкающую схему и поносить вокруг работающей трубки. Имею в хозяйстве простенький карманный дозиметр Терра-П, но что-то не могу отыскать марку его датчика. Есть несколько более продвинутые варианты этого прибора "дозиметр-радиометр" реагирующие и на рентгеновское излучение, но мой кажется такое не умеет.
Проблема в том, что у стальных счетчиков ниже 30 кэВ чувствительность резко рушится вниз, и причем практически одинаково что у обычного СБМ-20, что у слюдяных. Механизм не в том, что рентген внутрь не попадает, а в том, что не пролезают через стенку выбитые им электроны. Для более низких энергий есть специальные счетчики типа МСТР-5 и т.п.
очень интересно, практически - передача опыта, чувствуется СТАРАЯ ШКОЛА.... ))))
Спасибо, очень интересная статья. Если будете повторять опыт, интересно было бы впаять в схему трубку манометрического термопарного преобразователя и мерять давление а не оценивать?
А если говорить об интересных визуализациях - можно тайм лапс разряда снять.
Как ни странно, но в большинстве моих случаев в измерениях точных значений нет нужды -- форвакуумный насос должен откачать не до скольки-то-там-торр, а чтобы запустился высоковакуумный разрядный насос. Приблизительно понять в каком месте откачки мы находимся, помогает как раз разрядная трубка, хотя и она не обязательна. Разрядный высоковакуумный насос имеет в своем БП микроамперметр. Откачиваем наш ЭВП до его минимальных значений -- это будет максимальное разрежение которое насос сможет получить. Но для некоторых сопутствующих забав, термопарный и ионизационный вакуумметры все таки пригодились бы. Хотя бы для удовлетворения своего любопытства.
К слову, может быть кто-то имеет простую рабочую схемку, заменяющую громадный ящик ВИТ-2,3 ?
Для изготовления ЭВП вакуометр может и не нужен. Но вот картинки разрядов при разных давлениях сами по себе интересны.
Схемы заменителя ВИТ у меня нет. Можно достать градуировочные таблицы и такой прибор сделать, если еще не сделали. Хотя один мой однокурсник после универа уехал во Францию и потом удивлялся что у французов тоже используется схема преобразования первичных данных вакуометра в напряжение на элементной базе 70х годов.
При работе с разрядами и спектрами, вакуумметр для небольшого разрежения, в первую очередь нужен для наполнения разрядных трубок. Градуировочные таблицы -- график зависимости, есть в паспорте преобразователя (ПМТ-2, ПМТ-4), а схема включения у него очень простая, ее обычно приводят как упрощенно-эквивалентную при описании измерений. Есть даже самодельный микроконтроллерный вариант.
Ну, ходит такое поверье среди старой профессуры, что дескать раньше умели делать точные измерительные приборы, не то, что сейчас. Я такое видел у коллег, но мне лично что в Германии, что в США, что в Швейцарии такого не попадалось, работал с вполне современными вакууметрами. Сейчас у нас вообще почти все вакууметры размером с пачку сигарет (ну, с две максимум) и по воздуху подключены.
Ну, вакууметры, помещающиеся со всей требухой в сигаретную пачку, намекают, что такие схемы таки есть) Я в схемотехнике как свин в апельсинах, но для Пирани, например, легко гуглится принципиальная схема, например вот:
Но любые терморезистивные вакууметры надо калибровать.
Спасибо большое.
Сейчас электроваккумные приборы становятся страшной экзотикой, а знающие и могущие сделать их сродни волшебникам.
В 90-е много готовил специалистов НижнеНовгородский или тогда ещё Горьковский ГосУниверситет (имхо), и немного, по заявкам промышленности училось и в том же Воронежском политехе.
Позже, в 2000-е, когда часть заводов перевели в офисы, а тот же Воронежский ЭЛТ был уничтожен своим владельцем, Филипсом, производство ваккумных приборов стало экзотикой, и подготовку прекратили.
Рад что читаете! Да, электровакуумное дело почило в бозе -- спрос на радиолампы сегодня микроскопический, даже учитывая моду на "теплый ламповый звук". В основном, бессмысленную и беспощадную. А традиционный электроламповый завод имело смысл держать только при огромных тиражах. Причем и сегодня остался небольшой спрос на редкие и экзотические физико-химические приборы, в том числе и лампы, ячейки и прочее подобное. Да что там говорить, стеклодувов-прибористов сегодня можно пересчитать по пальцам! А дело-то интересное.
ФЭУ, я думаю, не скоро уйдут. Все-таки SiPM-приемник с диаметром приемной поверхности, как у типичного ФЭУ, стоит астрономических денег, и никакой надежды на снижение цен на них в будущем не видно (пока что они только растут). А характеристики у них по совокупности - хуже (хотя по отдельным - и превосходят ФЭУ).
Дык сейчас область применения ФЭУ, что ламповых, что кремниевых - это дорогие приборы. Я бы даже сказал - очень дорогие. В таких приборах стоимость самого умножителя - копейки. Но зато SiPM можно захолодить. А ещë SiPM компоновочно выгоднее, что важнее чем кажется. Так что я думаю, что на ламповых ФЭУ нового конструировать уже не будут. Старые рабочие конструкции, конечно, ещë долго выпускать будут.
Очень удивили насосом Комовского с ручным приводом. Сильны! При том, что у него маховик изначально рассчитан на плоский ремень и моторный привод. Причем моторчик там мелкий, ватт на 50, со шкивом, можно даже деревянным, миллиметров 20 в диаметре.
И всё это спокойно поместится на вашем основании насоса, если ремень подходящий найдёте.
Только ручку снять не забудьте:)
250 Вт нужно и определенные обороты. Такая возможность указана прямо в паспорте и да, рабочее колесо сделано в расчете и на моторизированный привод. Такого мотора под рукой не нашлось, а у меня есть и маленький электрический пластинчато-роторный насос. Переделывать Комовского не стал, пользуюсь им временно, а вид ручного мне нравится больше -- этакая ретро-классика. Пусть потом украшает собой мастерскую : ) Опять же, он не слишком тугой, а откачивать приходится не установку вакуумного напыления, но небольшие приборчики. Это недолго и нетрудно. Другое дело, что его остаточное давление не слишком низкое.
Насос достался мне по случаю в ужасном виде -- сосед прихватизировал из какого-то медучреждения во времена первоначального накопления... Все это время спотыкался о него в гараже.
А откуда запах озона? Ультрафиолет через это стекло явно не пройдёт. Может всё таки мягкий рентген ионизирует кислород? Если есть какое-нибудь украшение с алмазом (или инструмент) - положите рядом, должен люминисцировать желтоватым светом.
Скорее в высоковольтном БП начинает где-то коронировать -- напряжение в конце процесса повысил, а трубка стала почти диэлектриком. Но вариант с алмазом можно попробовать, спасибо! Украшениями не богат, а вот кое-какой алмазный инструмент имеется -- тот же стеклорез или абразивный инструмент на разных связках. Может быть он сможет показать вероятный рентген? Искусственный алмаз -- ведь все равно алмаз.
Трубка Гейслера — вакуумный насос. Распыление геттера разрядом