Comments 49
Поздравляю с упешным опробованием сеточного электрода! В приведённой конфигурации разница в свечении на постоянном и переменном токе не столь существенна; но при более фигурных катодах это должно быть заметно (и оправдывать тем самым дополнительную мороку с стекой).
Спасибо! Да, электрод-сетка имеет невеликую площадь, оттого и разница не так ощутима, а вот с двумя одинаковыми пластинами отличие радикальное. Для сеток нужно будет придумать и сделать оснастку для удобной сборки-сварки.
Самодельные оснастки наше всё! В порядке бреда: я бы наверно ушёл от класической сетки (с переплетениями тонких проволочек) в сторону плоской спирали (прямоугольная силовая рамка, на неё наматывается с заданным шагом спираль из тонкой проволоки, точки соприкосновения тонкой проволоки с рамкой фиксируются контактной сваркой).
Насколько сильно греется такая лампа?
Не слишком сильно -- даже в самых людоедских испытаниях на прочность, обычно за колбу можно взяться рукой -- не выше 60 (70 ?) Цельсия. При токах 4...6 мА это просто заметно тёплое стекло, не больше.
М... Теплый ламповый свет холодного аргонового оттенка..
А есть ли смысл включать разряд во время откачки для очистки поверхностей и удаления газов при последующей откачке заполнении?
Смысл есть -- разогрев и очистка электродов. Сейчас в моей системе делать это неудобно, да и стекло платиновой группы боится сколько-то заметных перепадов температуры -- в нагретую печь с лампой заглядывать опасно, но если применить иную печь и более термостойкое стекло, то этот резерв точно стоит использовать.
Судя по фото - разряд в колбе не тлеющий, а объемный.
Насос Комовского из кабинета физики даёт всего лишь 3 мм, вместо заветных -6 мм, нужных для вакуумной лампы.
Так что скорее всего колбу не нужно вообще наполнять, т. к. "вакуума" будет недостаточно даже для тлеющего разряда, не говоря о вакуумных приборах...
Да, в этой лампе разряд получился с несколько более размытым характерным приэлектродным свечением -- была небольшая неплотность в соединении штенгеля со шлангом откачного поста. Тлеющий разряд в газах, это не какое-то определенное давление, но их диапазон. Наполнили нашу лампу газом при небольшом разрежении -- получите-распишитесь высокое напряжение зажигания, поработали и потратились на приличный вакуум -- параметры лучше. Кроме того, здесь я наполняю лампу горячую. Остывая, давление её внутреннего газа падает почти вдвое. Для вакуумных приборов всего этого конечно мало, но сейчас речь о газонаполненных.
"Приличный вакуум" - это 10**-6 мм рт. ст.
Ваш ручной насос по паспорту может обеспечить вакуум 3 мм. рт. ст.
Так что с ним нельзя не только вакуумный прибор сделать, но и тлеющий разряд - врядли.
Зачем Вы колбу газом наполняли - хз.
Вы посмотрели какое давление должно быть в баллоне каких-нибудь ИН-18?
Заводские лампы делают так, чтобы получить хорошие параметры. Здесь же задача -- получить хоть что-то малыми средствами. Взгляните на кривые Пашена -- тлеющий разряд загорается в широком диапазоне давлений, но при разных напряжениях.
Вы так пишете, будто бы измеряли давление в баллоне.
Было бы хорошо упоминать "кривые Пашена", если что-то сам измеряешь.
Где Ваша лампа на кривой Пашена?
Измеряю -- в моём импровизированном откачном посте есть механический стрелочный вакуумметр, однако пользоваться приходится самым концом его шкалы, да и лампа при остывании, давление внутри сильно уменьшает. Оттого и пишу -- "примерно", "около". Опять же, строго говоря, давление внутри лампы нам нужно только в технологическом смысле, для применения лампы оно ни к чему -- нужно чтобы работало и с приемлемыми электрическими параметрами, например, контролировать наполнение в таких приборах можно вообще косвенным образом, просто по наличию и форме разряда.
Вы же хотели получить тлеющий разряд, а получили объемный.
Думаете, что если назвать его "смазанным тлеющим", то результат можно считать достигнутым?
Я бы попробовал достигнуть минимально возможного давления.
На мой взгляд - правильно пытаться достигать результата, чем манипулировать оценкой.
А Вы как думаете?
Взгляните на фото № 26. Там хорошо видно характерное свечение вокруг некоторых частей. У меня не было цели всенепременно получить именно тлеющий разряд -- работа учебно-тренировочная. Пусть будет объёмный, не возражаю.
Вы, кстати, можете попытаться ограничить ток раз в 100 и постепенно добавлять напряжение.
Почти всегда перед объемным разрядом возникает коронный и тлеющий.
Возможно у Вас и получится эффект люминисценции катода как на ИН-18.
3 мА - это очень много.
Поставить резистор на десятки мегом в цепь анода и вблизи напряжения пробоя медленно добавлять напряжение.
Если не выйдет и лампа засветится как тиратрон - низкий вакуум...
Если делать что-то более-менее серьезное, то давление наполняющего газа очень сильно влияет на время жизни лампы, примерно как четвертая степень давления! (увеличение давления одновременно подавляет распыление и увеличивает резерв газа по массе). Манометр для наполнения делается достаточно легко на коленке из U-образной трубки и какого-нибудь относительно герметичного крана для сброса давления. Рабочая жидкость - что-нибудь с маленьким давлением паров, силиконовое масло от диффузионного насоса или дибутилфталат по старинке.
Спасибо! Да, зависимость распыления электродов от давления рабочего газа выражена и важна -- общее правило -- больше газа в лампе, меньше распыляются электроды и если делать приборы практические, то придется подбирать баланс между рабочим напряжением и долговечностью.
Про U-манометр конечно думал. Для легких жидкостей его придётся делать очень большим или с одним закрытым концом, что усложняет использование. У меня есть ещё в резерве пару соображений об измерении форвакуума, да и разрядные лампы, признаться, только для разминки способностей.
Увеличение давления увеличивает напряжение зажигания, но для газов типа неона-аргона не так резко, как можно было бы подумать! Размеры U-манометра для жидкостей типа DC704 или дибутилфталата получаются сантиметров 20-30 примерно, как раз удобно отсчитывать давление наполнения в районе единиц-десятков мм.рт.ст. Если нет предубеждений, то можно и ртути олдскульно налить, но шкала выходит слишком мелкой наоборот!
Спасибо, насчет манометра вопрос пока открыт, буду иметь в виду! Ртути и рад бы набуровить, да где же её в нынешние времена столько взять легально? Даже ретро-градусники и те стали с заменителем-галинстаном делать. Ртутный манометр хорош своей градуировкой по умолчанию -- фактически эталон, с другой жидкостью придётся искать образцовый манометр, но если шкала линейная, то можно начало градуировать по своему имеющемуся механическому до -1 Атм, а дальше аппроксимировать. Кстати, отдельное спасибо за идею с дибутилфталатом, его применение здесь, это новость для меня.
А почему бы не раздобыть ПМТ/ПМИ и б.у. форвакуумник? Дело только в цене?
Всё это в планах на будущее.
Есть еще совсем нищебродский способ контроля вакуума в системе, который старые неонщики раньше применяли. Смысл, что к системе добавляется разрядная трубка с промежутком сантиметров 10 и возбуждаемая маленьким трансформатором на несколько киловольт. Если при откачке она гаснет, значит вакуум "ничего". Степень этого "ничего" конечно обсуждаема :) на пальцах я думаю микрон 50 плюс-минус.
О! Способ с трубкой Гейслера мне тоже известен -- её применяли на заре электровакуумной эры, ориентируясь, в том числе и по форме разряда. А для высоковакуумной системы для откачки радиоламп, разрядная трубка действительно может быть даже удобнее обычных датчиков -- погасла -- имеем около 10^-3 Торр, можно запускать насос паромасляный. У незабвенного Д. Стронга в "Технике физического эксперимента" есть картинка такого лабораторного откачного поста с разрядной трубкой, а у кого-то из классиков еще с одной интересной узкодлинной лампой-индикатором, в виде двух стержней-электродов. Один на всю длину колбы, второй коротенький. По длине светящейся части судим о давлении в системе.
Это несложно и я ПМТ-2 использую. Но они имеют плохое разрешение на больших давлениях и это тема больше для контроля именно уровня вакуума. В нормальной установке вакуумметров два, один для контроля вакуума, второй для контроля наполнения. Если речь про радиолампы, там нужен еще ионизационный вакуумметр для контроля уже суб-микронного вакуума. Если тепловой вакуумметр (пирани или термопарный) заставлять измерять давлениие наполнения, то это в принципе возможно, но вылезают принципиальные грабли, что для каждого конкретного газа своя калибровочная кривая, причем показания могут отличаться в разы!
Здесь и в прошлой статье автор 17 раз проводил циклы заполнения аргоном и откачки. Почему не 16 или 18? Какой-то расчет? Поскольку контролировать чистоту как я понимаю, возможности нет, только общее давление в колбе.
Литература по технологии промышленного изготовления газонаполненных ламп, тех же накаливания, аналогичным способом промывки, рекомендует 12 циклов и после каждого наполнения чуть выждать, чтобы газы в колбе успели перемешаться. Такое странное неровное число может быть как полученным эмпирически, так и привязанным к применению в заводских карусельных автоматах, где круглый стол с заготовками в ячейках на каждый такт немного проворачивается, при этом совершаются какие-то операции.
На всякий случай к предложенному количеству промываний добавил еще несколько циклов с учётом несовершенства своей системы, плюс ещё парочку для очистки её от воздуха, попавшего при подключениях очередной лампы.
Вообще, при правильной технологии достаточно одного промывания или даже можно обойтись без него. При откачке стекло желательно греть градусов до 300, а электроды - до красного каления, под вакуумом, а потом наполнять инертным газом. Час под вакуумом - явный перебор. Остатки примесей быстро поглощаются в лампе тлеющего разряда электродами. Хинт - хорошие сорта китайских двухступенчатых вакуумных насосов даже для применения холодильщиками дают что-то в районе 10 микрон вакуума, этого достаточно, чтобы делать такого сорта лампы.
В Вас чувствуется опытный практик -- приятно! Да, моё исполнение откачного поста с ручным маловакуумным насосом конечно ниже всякой критики, хотя и на нём что-то да получается. Действительно, когда говорят о промывке, речь идет о циклах откачки-наполнения с насосом, способным создать ~10^-3 мм.рт.ст -- при таком остаточном давлении и нагреве до обычных 300 Цельсия, можно говорить и об обезгаживании. Всё это в планах, подобный насос у меня в хозяйстве есть, нужно только под него переделать "систему".
Час под вакуумом я лампу не держу, это Вы наверное с отжигом спутали, хотя и там час это избыточно.
Интересный кстати момент с нагревом -- казалось бы, чем сильнее нагреваем лампу, с учётом плавкости стекла конечно, тем лучше она обезгаживается. А оказывается, есть оптимум и не только экономический -- перегрев стекло, мы рискуем получить выход загрязнений из толщины стекла. Таких, которые в обычных условиях работы ЭВП остаются где были и лучше бы их не трогать вовсе.
Греть чем сильнее - тем лучше конечно, но есть лимиты по деформации баллона, и в лампах с люминофором - по разложению люминофора. Это позволяет выгнать хотя бы из ближних к внутреннему пространству лампы слоев стекла воду, углекислый газ и иногда бОльшую экзотику типа двуокиси серы. Полностью избавиться от адсорбированных во всей толщине стекла газов сложно, да для простых лампочек с тлеющим разрядом и не нужно. Для дуговых кварцевых все будет гораздо более строго, но и технология там сильно сложнее.
А вот кстати вопрос насчет выгнанной воды -- её как-то улавливают во взрослых системах? Ведь она масло форвакуумного насоса очень портит. Количество извлеченной при обезгаживании воды столь мало, что заботиться о ней специально нет нужды и со временем просто меняют масло?
Обычно это не проблема. Не накапливается, Улетает с выхлопом сама собой. Поэтому не рекомендуется специально вакуумный насос охлаждать, хотя для дешевого масла это немного улучшает конечный вакуум. Если всасываемые газы сильно грязные/мокрые, есть такая тема, как газовый балласт. Это клапан, который подпускает немного внешнего воздуха между первой и второй ступенью насоса. Что дает постоянный поток газов, который помогает уносить загрязнения из масла. Очевидно, конечный (предельный) вакуум насоса при этом слегка портится. В наших задачах это не нужно.
Понял, спасибо! Газобалласт в роторном насосе штука в лаборатории-мастерской хорошая, но есть он не всегда, а в некрупных и сравнительно недорогих "кондиционерных" моделях, кажется, отсутствует в принципе. Тогда в случае газов с парами воды придется ставить перед насосом ёмкость с алюмогелем или силикагелем. Кстати о ней, "склянка Тищенко для сухих веществ" может в таком месте работать? Её крупный шлиф на подошве при таком разрежении не сломается, не заклинит?
В наших игрушках количество воды не такое, чтобы из-за этого заморачиваться. Кроме того, простое вакуумное масло углеводородное, негигроскопичное, то есть вода в нем не растворяется и с ним не смешивается. Если конечно насос не будет баламутить масло до эмульсии. А вот запихивать в вакуумную систему вещества с неограниченной поверхностью типа силикагеля категорически нельзя. С него при откачке будут молекулы воды (и всего другого) лететь во все стороны, так что вам будет казаться, что в системе дырка. Еще надо иметь в виду, что при приближении к микронному вакууму газ уже не течет струйно, а распространяется за счет диффузии, так что даже если склянка прямо рядом с насосом, молекулы воды из нее разбредутся по всей системе, включая присоединенную лампу.
Если прямо уж надо какие пары (вода, ртуть, йод) в насос не пускать, то делается охлаждаемая петля-ловушка. Охлаждаемая жидким азотом, или сухим льдом со спиртом, или чем подобным.
А не пробовали "нарезать" трубку разогревая и опуская в холодную воду без надпиливания?
Трубку я не надпиливаю, но делаю в месте реза риску -- черту миллиметров в пять. Нужен "стеклодувный нож" или треугольный алмазный надфиль. Крупные трубки со стенками нормальной толщины можно резать роликом головки стеклореза в приспособлении для резки бутылок. Вот как раз бутылки так резать хорошо -- стекло с высоким КТР -- то же платиновое, стенки толстые, заготовки короткие -- помещаются в ведро. Такой нагретый рез лучше не смачивать, а опускать в ёмкость вертикально до нагретого места, тогда получается ровный край. Наверное можно и без надреза, но сделать его нетрудно и недолго, риска же для трещины это старт, ориентир. Иначе может запросто лопнуть по каким-то другим и скрытым изъянам.
Есть инструмент, который позволяет делать очень чистые резы на трубке, причем даже там, где в силу длины обычное движение стеклодува (излом+растягивание) неприменимо. Можно даже стеклянные колечки шириной 5мм нарезать. Смысл в том, что обычная нихромовая проволока примерно 0.4мм обтягивает трубку почти по всей окружности. Греешь несколько секунд, потом снимаешь петельку и прикасаешься наслюненным пальцем - щелк и получается чистый красивый рез. Даже без надреза. Просто получается очень узкая разогретая зона на стекле, и от теплового удара выходит ровная кольцевая трещина. Недостаток - что нихромовая петля должна быть четко под диаметр трубки. Если прилегает неплотно - сразу получается грязно, со сколами итп.
Ну и это к сожалению история в основном для платиновых стекол с КТР 9. Для пирекса такие приемы работают плохо по очевидной причине, низкий КТР 3.3.
А что бы неоном не наполнять? Ну добыть баллон неона немного сложнее и дороже, но результат гораздо красочнее.
У аргона существенная часть излучения идет в ближнем ИК, так что на глаз он тусклый.
Из комментариев под старым постом:
BabayMazay:
В конце концов, можно потратится и на неон, он таки продается, хоть и дорого.
...
Беглый поиск показал -- как будто бы несколько десятков литров неона можно дистанционно купить с пересылкой. Когда будут все материалы и нужное оборудование, отработана технология, можно попробовать лампы и с неоном.
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/880712/comments/#comment_27921270
Помнится, Дмитрий Компанец когда-то обнаружил у неоновой лампы ИНС-1 недокументированную функцию фотоэлемента с внешним фотоэффектом, способного работать в т.ч. в режиме, подобном фотогальваническому у фотодиода, т.е., вырабатывать ЭДС без питания. Я перепроверил, действительно работает. Но это потому что там на электродах покрытие? Самодельные лампы так не смогут?
О! Самодельные фотоэлементы это интересная тема! Да, скорее всего из-за эмитирующего покрытия на электродах. А вообще говоря, вполне доступно сделать очень хорошие высокочувствительные фотоэлементы. Полистайте "Лабораторию" Ю.Н.Бондаренко, он там очень простыми средствами делал ЭВП для своей астрономии.
Как всегда спасибо за пост.
Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом