Как и любая другая эволюция, развитие приёмно-усилительных электровакуумных приборов (ЭВП) имело и тупиковые ветви, образцы, из которых сейчас выглядят престранно и чужеродно. Одна из таких ветвей — внешние электроды. Взглянем же на некоторые примеры этих технических курьёзов, попытаемся понять причину их появления и исчезновения, полюбуемся своеобразной «тёплой ламповой» эстетикой, присутствующей даже в таких нежизнеспособных уродцах.

На заре радио, когда ещё не существовало налаженного промышленного производства компонентов, необходимых для самостоятельной сборки приборов, либо такие элементы были дефицитны и дороги — любителям того же радио приходилось собственноручно и из подножных материалов изготовлять почти всё нужное — не только коробку (шасси) прибора, антенну с заземлением, но и, например, резисторы [1], конденсаторы [2], детекторы [3] для первых детекторных радиоприёмников. Появление катодных ламп позволило конструировать приёмники с усилением по низкой и высокой частоте, чтобы принимать не только мощную местную станцию, но заглянуть в радиоэфир дальше и слышать передачу лучше. Здесь, однако, кроме прочего, вставал вопрос питания радиоламп — в отсутствие осветительной сети, нужно было изобрести десятки вольт для анода и несколько сильных вольт для накала. Чаще всего лампы питали гальваническими элементами — самодельными «мокрыми» нескольких доступных типов [4], а позже и фабричными сухими элементами и анодными батареями. Интересное дело: наряду с самодельными гальваническими элементами, в радиолюбительской среде были широко распространены и рукодельные свинцово-кислотные аккумуляторы множества исполнений. Полюбуемся же примерами творчества предков, восхитимся их находчивостью и энтузиазмом.

Первые бытовые и любительские радиоприёмники появились задолго до повсеместной, «по городам и весям» осветительной сети, а приборы это были громоздкие, стационарные и главное дело — чрезвычайно энергорасточительные. Для питания одного несчастного усилительного каскада требовалось около 4 ватт от двух разных источников (низковольтный сильноточный накал и высоковольтный слаботочный анодный). Заметим, это 1920-е, 1930-е годы, львиной доле отечественных любителей радио, из готовых деталей были доступны, хорошо, если радиолампы, да кое-какие элементарные электротехнические материалы вроде изолированного провода. В продолжение нашей экскурсии по старинным самодельным резисторам [1], конденсаторам [2] и детекторам [3], посмотрим, как предки ухитрялись питать своё радио, восхитимся и ужаснёмся их возможностями, оснащением и энтузиазмом, полистаем ветхие радиожурналы. Речь о самодельных гальванических элементах и батареях нескольких популярных типов.

Массовые электровакуумные приборы (ЭВП) — газонаполненные (ионные) и приёмно-усилительные лампы, сравнительно недолговечны и требуют регулярной замены, даже если говорить о вариантах современных, с паспортным ресурсом в сотни часов. Радиолампы же двадцатых или тридцатых годов, с их несовершенными технологиями и «яркими»* катодами имели срок жизни и вовсе смехотворный — десятки часов. Для их простой, оперативной замены ЭВП снабжают быстроразъёмным соединением — цоколем, с ответной приборной частью. Цоколей и гнёзд для них, в ламповые времена изобретено множество — от неказистых колпачков с несколькими штырьками-выводами до весьма сложных объёмных вандалостойких конструкций для армейской или специальной аппаратуры. Взглянем же на (ранние) простые варианты ламповых цоколей, имея в виду их повторение в домашней мастерской для самодельных ЭВП, между делом полюбуемся интересными музейными экземплярами ламп.

Вот и подошла к концу история о самодельных вакуумных триодах французского коллеги-энтузиаста, теперь уже почти что старого друга, Клода Пайяра, где мы познакомились, взглянули на исторические аналоги-прототипы его триодов, выяснили, как и чем Клод режет стеклянные заготовки и какими огнями работает [1]; изучили его технологическую мини-печь и аппарат для контактной сварки [2]; полюбовались большой ламповой установкой ТВЧ [3]; восхитились самодельными, как и всё остальное оборудование, вакуумными (и высоковакуумным!) насосами [4]; разобрались с тонкостями конструкции самодельной лампы [5]; и оценили специальные станки и приспособления для стеклодувной работы [6]. Осталось описать процесс изготовления лампы в целом, заострив внимание на оставшихся в тени важных мелочах, в основном в части обработки собранной лампы — откачка, измерения, оригинальный геттер, испытание и снятие характеристик.

Настольная горелка — основной инструмент стеклодува, будь то упрощённое изготовление стеклянных сувениров или сложное приборостроение. От конструкции и исполнения стеклодувной горелки зависят возможности мастера, безопасность и удобство его ежедневной работы. Работы, как правило, тонкой и кропотливой. Известна горелка «пушка» — эволюционировавшая паяльная трубка, по схеме которой могут быть построены и крупные мощные «мортиры», и крохотные ручные огни для мелкой пайки стекла. Небольшую пушку для стеклодувных экзерсисов, например, для изготовления химических принадлежностей и некрупной посуды, нетрудно собрать и отрегулировать в полчаса из подручного хлама, однако, гораздо лучше горелки, построенные вдумчиво и основательно, в том числе и с оперативной регулировкой формы и размера факела. Такие конструкции существенно сложнее и среди «пушек» встречаются нечасто. Предлагаю почтенной публике взглянуть на такую необычную и редкую кустарную комбинированную горелку — её устройство, модернизацию, работу.

Теперь, воробьи уже стрелянные, мы знаем, как непросто обеспечить необходимый для длительной и нормальной работы (самодельной) лампы высокий вакуум — в котором склонны испаряться даже металлы, в них же обнаруживаются и выбираются наружу впитанные ранее газы [1] и даже предательское стекло, инертнейший, казалось бы, материал, содержит и испаряет газы и воду. Все эти ужасы можно не прекратить, но сократить до приемлемого уровня тщательнейшей очисткой и сложной подготовкой материалов, их вдумчивым подбором и применением постоянно действующего в электровакуумном приборе (ЭВП) микронасоса — геттера. То есть, вакуумную приёмно-усилительную лампу невозможно сильно откачать раз и навсегда — внутри её баллона при нужном разрежении устанавливается некое равновесие поступающих и поглощающихся газов, этакое зыбкое, вооружённое до зубов перемирие, и горе ослабевшим или потерявшим бдительность. Словом, всё как у людей. Отсюда, чрезвычайно полезна задача определения, хотя бы качественного, разрежения и по возможности состава газов в готовой лампе — для корректировки процесса изготовления, выявления брака или уточнения режимов эксплуатации.

Как мы уже знаем, для работы с (самодельными) электровакуумными и ионными приборами желательно иметь откачной пост, умеющий создавать высокий вакуум — снижать давление в обрабатываемом приборе от атмосферного (~ 760 мм рт. ст.), до остаточного, не выше 10^-5 мм рт. ст. (Торр). Как не существует сравнительно простого (удобного, доступного, недорогого) насоса, перекрывающего такой огромный диапазон, также нет и простых вакуумметров «атмосфера — высокий вакуум». Обычная практика в таких случаях — разделение откачки на предварительную (форвакуум) и высоковакуумную ступень, где действуют разные принципы течения газа, способы его удаления и измерения давления. Рассмотренные нами манометры барометрические [1] и тепловые (Пирани [2], термопарные [3]), работают в области высоких (близких к атмосферному) и средних давлений — до 10^-3…10^-4 Торр, давления же в области высокого вакуума, обычно измеряются ионизационным манометром, составляющим традиционную пару с тепловым. Рассмотрим же такой манометр ионизационного типа — принцип действия его преобразователя, варианты ходовые, исторические, заводские, интересные. Схемы включения, особенности работы, измерительные блоки. Как всегда, с прицелом на любительскую электровакуумную лабораторию-мастерскую и вдумчивую ручную работу.

Приступив к сборке откачного поста [1] для изготовления любительских электровакуумных и ионных (газонаполненных) приборов в домашней мастерской [2], неизбежно столкнулся с выбором средств измерения остаточного давления в «системе». Делом, как оказалось, мудрёным, но и прелюбопытным. Прямые измерения отрицательного давления, как, например, в манометрах барометрических [3] и компрессионных — процесс небыстрый, громоздкий и хлопотный, часто требующий ртуть и немало. Применять подобные средства измерения, например, U-манометры c маслом, разумно только для градуировки рабочих вакуумметров косвенного измерения — где используется какой-то из физических эффектов связывающий давление и некую электрическую (не всегда и не везде) величину. Например, в манометрах сопротивления (Пирани) [4], ухудшение вакуума в колбе лампы-преобразователя увеличивает потери тепла нагретой током металлической нити. Регистрируемая величина — изменение сопротивления нити или количество затраченной на нагрев энергии. Рассмотрим же ещё один тип очень распространённых манометров — тепловые термопарные — как включаются, как работают, особенности, ретро и современные заводские варианты, измерительные блоки для них.

На примере старинных барометрических манометров и разрядной трубки [1], коснувшись измерений остаточного давления в вакуумной системе, следом рассмотрим условно несложные вакуумметры ходовые ныне — тепловые и ионизационные — как выглядят, как работают, варианты (исторические, фабричные, самодельные), способы включения, особенности, интересные моменты. Условия задачи: любительская лаборатория-мастерская, общий курс — самодельные электронные и газоразрядные лампы.

Изготовление электровакуумных приборов (ЭВП), в том числе и в первую очередь в любительской лаборатории, имеет большой камень преткновения — вакуумную обработку собранных приборов. Это агрегаты из двух специальных насосов для получения высокого вакуума, это высокая чистота материалов и элементов «системы» и самого ЭВП, специальные методы их подготовки и обработки. Это сложно, хлопотно, громоздко, наконец, это дорого. Даже такой, казалось бы, пустяк — измерить полученное разрежение, стоит изрядной возни, ухищрений и средств. Держа в уме лейтмотив — наше будущее кустарное изготовление вакуумных и газонаполненных ламп, где всё по возможности просто, недорого и лучше своими руками — автоматически переносимся к началам электровакуумной эпохи. Совершим же небольшой экскурс по старинным, морально устаревшим средствам измерения вакуума. Тем из них, что несложно сделать и которые могут пригодиться в работе.

С трепетом и почтением окунаясь в техническую историю, делая погружения к истокам интересующей области, не устаём поражаться, сколь малыми средствами творили предки, этакому их стоицизму, как неизбежному образу жизни. Держа в уме самодельные и ранние радиолампы, предлагаю почтенной публике припомнить, как и на чём в бытность работали стеклодувы, какими огневыми средствами располагали и как ими пользовались — речь пойдёт о ранних стеклодувных горелках на жидком топливе, ручных и настольных, в мастерских, в лабораториях. Горелках, на которых изготовлялись сложные химические и физические приборы, без которых были бы немыслимы многие фундаментальные исследования и открытия. 

С нежностью и умилением вспоминая кухонные радиотехнологии предков, самодельные детали приёмников и передатчиков на заре эры радиовещания — резисторы [1], конденсаторы [2], детекторы [3], грешно не сказать несколько слов и о нейтродине — как о примечательном и своеобразном явлении в тогдашнем радио, тем более что термин этот нам уже не раз попадался (нейтродинные конденсаторы). Отдадим дань и находчивости тогдашних конструкторов, пользовавшихся и творящих из небогатого доступного ассортимента, причём решение удалось сравнительно простым и элегантным, а улучшенное радио легко повторялось сонмом радиолюбителей по всему миру, от Нью-Йорка, «до самых до окраин». Что же это за схема, для чего она была нужна, как работала и чем может пригодиться нам?

Увы, электровакуумное дело, даже в его несложной любительской ипостаси, требует изрядного оснащения — приборы, материалы, инструменты, оборудование. К счастью, часть этого добра вполне возможно изготовить своими руками, если и не полностью заменив заводские аналоги, то, по крайней мере, получив инструменты более чем пригодные для домашних экспериментов. Здесь речь пойдёт о полярископе — несложном оптическом приборе, позволяющем увидеть и оценить внутренние напряжения в стекле и прозрачных материалах; простом приборчике для поиска течей в будущей вакуумной системе откачного поста [1]; вакуумметре до 10^-3 мм рт. ст. на термопарной лампе-преобразователе ПМТ-2. Посмотрим, что и какими средствами удалось сделать, зачем эти приборы нужны и как работают.

В продолжение путешествия к истокам радио (самодельные резисторы 1920-х [1], самодельные конденсаторы 1920-х [2]) мы с тобой, дорогой читатель, обратим свой взгляд на тогдашние детекторы — важнейший элемент любого долампового радио, выделяющий из радиочастотных колебаний звуковой сигнал. Какие же существовали материалы и конструкции детекторов, пригодных для изготовления скудными средствами среднестатистического энтузиаста-любителя радио? Чем последнего, в этом смысле могла порадовать отечественная промышленность? Во времена, когда ещё не существовало готовых фабричных элементов-полупроводников, когда самым сложным инструментом в арсенале радиомастера, вероятнее всего, мог быть простой электрический паяльник, да и само сетевое электричество водилось не во всяком доме.

Взглянув чуть более внимательно на изготовление электронных ламп — нехитрых в сущности приборов, с прискорбием выясняется неутешительное — нагрев и пониженное давление превращают привычные, казалось бы, надёжные и незыблемые материалы, натурально, в предателей и прохвостов, так и норовящих подложить свинью и испортить лампу [1]. И только последовательная тщательная и большая подготовительная с ними работа и длительное маринование электровакуумных приборов (ЭВП) на откачном посту заставляет внутренние металлы, стекло, слюду ламп держаться приличий. Если подготовка и очистка, дело неизбежное, то длительную (иногда до суток и более!) откачку ламп на громоздком, сложном, дорогом и энергоёмком оборудовании позволил фантастически сократить некрупный специальный элемент внутри колбы прибора — газопоглотитель, иначе — геттер.

Являясь местным миниатюрным одноразовым высоковакуумным насосом, он поглощает остатки газов, сокращая откачку массовых радиоламп вплоть до единиц минут (!), поддерживает рабочий вакуум при натеканиях и небольшом газовыделении во время работы прибора. Первые немудрёные газопоглотители [2] уже позволили громадно ускорить и удешевить раннее электровакуумное производство, развившись же до распыления некоторых активных металлов [3], способ стал стандартом для массовых ламп, особенно когда на сцене появился барий — металл, умеющий связывать все оставшиеся в колбе газы (кроме инертных), работающий в течение всего времени жизни лампы. Рассмотрим, какие бывают варианты газопоглотителей на основе Ba, как они работают, каковы их манеры и особенности.

Продолжим знакомство с работой современного (~2005 г.) французского энтузиаста-электровакуумщика Клода Паяра [1], воссоздавшего в своей мастерской кустарное микропроизводство ранних высоковакуумных триодов — варианта легендарного ТМ [2]. Ранее мы уже рассмотрели его огневое оснащение [1], технологическую печь, контактную сварку [3] и ламповый аппарат ТВЧ [4], полюбопытствовали, чем Клод откачивает свои лампы [5]. Взглянем же на изготовление лампы [6] коллегой, обращая внимание на оставшиеся в тени специальные инструменты, оснастку и приспособления, собранные, как и остальное его оборудование, своими руками, со знанием дела, с любовью и тщанием.

Речь об установке для вакуумной обработки самодельных ламп в любительской лаборатории-мастерской. Выделение впитанных в материалы электровакуумных приборов (стекло, металлы, слюда) газов при нагреве и понижении давления в колбе прибора [1], заставляет принимать меры для их обезгаживания, среди прочих мероприятий, это и внешний нагрев электровакуумного прибора (ЭВП) во время откачки. Здесь — отчёт о сборке каркаса откачного поста и такой нагревательной технологической электропечи — лёгкой, мобильной, точной, удобной, экономной. Из простых доступных материалов и компонентов, своими руками. Печи, пригодной и для снятия внутренних напряжений в стекле (отжига) [2] после изготовления деталей на горелке [3], печи, годящейся для горячей формовки стекла (моллирования), изготовления стеклянных витражей в технике фьюзинг [4], сушки, нагрева, прокаливания и тому подобных процессов с температурой до ~800 ^оС. Печь управляется программируемым ПИД термоконтроллером, ремонтопригодна, имеет рабочую камеру объёмом 24 л, при мощности нагревателей 2.3 кВт, может включаться в однофазную или трёхфазную сеть.

На пути изготовления даже весьма простых электровакуумных приборов (ЭВП) неумолимо встаёт немало неочевидных технологических трудностей, например, впитанные в электровакуумные материалы, растворённые, «окклюдированные» газы. Газы, удерживающиеся внутри металлов, стекла, слюды весьма прочно при условиях обычных, и бодро выползающих наружу при понижении давления и нагреве — обычном рабочем состоянии внутренностей электронных ламп, из-за чего подготовка для них материалов и откачка существенно усложняется. Первые радиолампы опустошали часами и даже десятками часов непрерывной работы сложного и энергоёмкого оборудования (т. н. светлая откачка). Внутренние же ламповые газопоглотители — геттеры позволили колоссально упростить и удешевить откачку ЭВП, стабилизировать их параметры и удлинить время жизни. Механизм происходящего, важность процессов и общую классификацию газопоглотителей мы уже рассмотрели [1], как и первые неметаллические геттеры ламп накаливания и даже ламп электронных [2]. Взглянем же на следующий шаг электровакуумной эволюции — ранние металлические геттеры. При этом сосредоточимся на простых неспециальных материалах, доступных сегодняшнему любителю-экспериментатору, по прошествии ламповой эры.

Мы уже припомнили [1], насколько небогато жилось коллегам-любителям на заре радио, и каков облик имели нехитрые рукодельные и даже фабричные радиоприёмники 1920-х — простые детекторные или малоламповые схемы, как правило — для длинных и средних волн. Скудный ассортимент всего из нескольких универсальных триодов, не ломившиеся от радиотоваров полки магазинов — почти все элементы для своих конструкций приходилось изготовлять своими руками, часто начиная от нехитрых материалов — листовых металлов, фольги и проволоки, дощечек, винтов, гвоздей, кое-каких подножных кухонных химикатов и прочей чепухи. Изготовлять в том числе и элементы питания (накальные элементы, анодные батареи), резисторы-конденсаторы, детекторы, выпрямители (в случае наличия осветительной сети), сердечники трансформаторов и прочее в этом роде. Ламповые схемы изящны и лаконичны, что давало возможность построить какой-нибудь регенератор, имея из готовых радиоэлементов только вакуумный триод и обмоточный провод. Как изобретательно предки делали свои «гридлики» и «мегомы» мы уже посмотрели [1], взглянем на самодельные конденсаторы в этом же духе.