Лабораторно-практическая электровакуумная работа в домашней мастерской для наработки и совершенствования навыков. Выполнена на несложном, по большей части самодельном оборудовании и из подножных материалов, но повозиться пришлось. Лампа сделана по упрощённой технологии без наполнения её инертным газом. Тлеющий разряд светится в разреженных остатках атмосферного воздуха, львиная доля которого — азот.

Несколько общих слов


Наш прибор — не что иное, как несколько видоизменённая разрядная трубка (трубка Гейслера), широко используемая в спектроскопии и являющаяся старшей сестрой неоновой рекламы и бабушкой ламп «дневного света».

Фото 2. Простейшая трубка Гейслера [1]

Фото 3. Трубка Гейслера с зауженной средней частью для увеличения яркости свечения [2]

Приблизив электроды трубки друг к другу, получаем компактный индикаторный прибор с уменьшенным напряжением зажигания разряда [3].

Фото 4. Индикаторная лампа с одинаковыми проволочными спиральными электродами

При работе лампы на переменном токе оба электрода светятся равномерно. Подключение же её на токе постоянном обнаруживает свечение только одного из электродов — катода (-), что даёт ряд дополнительных возможностей, например, сделав электроды прибора разной формы, выделить свечение на нужном.

Фото 5. Индикаторная лампа с разными электродами

Такая конструкция немедленно наводит на мысль выполнить светящийся электрод в виде чего-то более осмысленного, наблюдать же его можно сквозь сетчато-решетчатый анод (+).

Фото 6. Пример такого сложного прибора — газоразрядные цифровые индикаторы, горячо любимые гражданами в последнее время. На фото ИН-14. Взято из сети

Изготовим подобную лампу с набором непереключающихся символов и включим её.

Изготовление электродов лампы


Фото 7. Нарисуем некую недлинную надпись в нужном масштабе с буквами более или менее удобными для изготовления

Фото 8. Для полупрозрачного металлического анода откромсал от жёсткого и колючего рулона кусочек сетки из нержавеющей стали. Ножницы по металлу его не берут, пришлось пустить в ход небольшую УШМ с тонким абразивным диском

Фото 9. Анод сформовал этаким полуцилиндром, свернул и вварил контактной сваркой пару колец-распорок из нержавеющей проволоки

Фото 10. Примерка заготовки анода

Фото 11. Перенёс контуры букв на заготовку через клочок копировальной бумаги. Использовал для символов нетолстый листовой алюминий — обрезок старого кровельного листа вымыл, отрихтовал, зачистил. Он легко пилится, удовлетворительно сваривается с никелевой проволокой

Фото 12. Выпилил буквы ювелирным лобзиком на хрестоматийной подставке «ласточкин хвост» из толстой фанеры. Обычную смазку пилочки мылом или воском не применял

Фото 13. Протравил буквы в разбавленной NaOH, чтобы удалить верхний слой загрязнений и притупить острые кромки от лобзика, несколько раз промыл в чистой воде в ультразвуковой мойке

Фото 14. Для каждой буквы из никелевой проволоки скрутил и приварил невысокие стойки. Хорошо видно, что алюминий разогревается и размягчается первым, проволока в него погружается и вплавляется

Фото 15. Из нескольких обрезков тонкой штенгельной трубочки наколол изоляторов — чиркнул поперёк ребром алмазного надфиля, смочил риску, приложил к вершине стальной призмы (на фото), тюкнул железкой по свободному концу

Фото 16. Приварил буквы на скрученную из стальной нержавеющей проволоки траверсу, изолируя зазоры между символами — им светиться незачем. Укоротил стойки

Фото 17. Вид на траверсу в сборе сзади

▍ Изоляторы


Собранную надпись-катод следует изолированно и более или менее жёстко закрепить на небольшом расстоянии от анода. Добавим: изоляторами жаростойкими и выделяющими минимум газов. Простой, хотя и не слишком технологичный вариант — выполнить их из стекла.

Фото 18. Стеклянный изолятор в работе — отрезок проволоки изогнул, захватил обратным пинцетом и, разогрев обломок трубочки, обмотал размягчённым стеклом. Оплавил его в каплю

Фото 19. Готовый изолятор из никелевой проволоки 0,5 и капли платинового стекла

Фото 20. Применение изоляторов на одной из сторон электродной системы лампы

Заготовка стекла [4]


Почти вся огневая работа выполнялась на газовоздушном (пары бензина), относительно низкотемпературном пламени. При этом удаётся нормально работать только с легкоплавким стеклом платиновой группы. Заготовки которого с известными мерами и предосторожностями взяты от трубчатых ламп дневного света (ЛДС) двух типоразмеров.

Процесс выглядит так: лампа отмывается снаружи, вскрывается и режется накалённой нихромовой проволокой на недлинные куски, удаляется люминофор, промываются внутренности, верхний слой стекла стравливается плавиковой кислотой, продукты реакции удаляются водой и нейтрализуются щёлочью. Работы со ртутью и ядовитой кислотой выполняются на открытом воздухе и с применением средств защиты.

Изготовление гребешковой ножки лампы [5]


Колбу и ножку прибора изготовим из стекла платиновой группы [4]. Для электрических проволочных вводов в него используется специальный биметалл — платинит — железоникелевый сердечник с медным слоем поверх, чья окись хорошо растворяется в стекле.

Фото 21. Увы, платинитовая проволока хороша только для впая в стекло. В остальном она таит в себе ряд потенциальных неприятностей: проволочные выводы в стекло платиновой группы делают многозвенными. Здесь этих звеньев три: никель для работы внутри и снаружи лампы, платинит для вакуумплотного соединения со стеклом

Фото 22. Для защиты от перегрева и переокисления при сборке платинитовую часть заранее остекловывают. Использовал для этого наколотые на стальной призме кусочки старых негодных штенгелей, в том числе и их части с оливкой для шланга — при нагревании они осядут

Фото 23. Захватив вывод обратным пинцетом, сдвинул стекло вбок и прогрел платинит до заметного в полумраке малинового свечения. Надвинул на него стеклянную трубочку, оплавил. Размягчённое стекло сжалось, осело и спаялось с проволокой

Фото 24. Остеклованные выводы. Платинит в стекле имеет ровный розовый цвет — признак надёжного спая

Фото 25. Изготовление расширения-воронки на гребешковой ножке. Запечатав один из концов трубки, сильно его разогрел и раздул в тончайший пузырь, который сколол, прижав к ровной поверхности. На трубке осталось тонкостенное основание в виде правильной воронки. Оплавил его зазубренные края в мягком пламени

Фото 26. Отрезал часть трубки с воронкой, насадил её на державку, разогрел оставшийся конец и сформовал узкую щель специальным инструментом-лопаткой из нержавеющей стали

Фото 27. Подверг заготовки ножек полному печному отжигу

Фото 28. Для двухвыводных ламп сварил остеклованные выводы попарно, снарядил заготовки ножек

Фото 29. Насадил ножку в сборе на обёрнутую стеклотканью стеклянную ручку-державку и плавно разогрел в мягком, светящем пламени

Фото 30. Прибавил горелке воздушного дутья, сильно прогрел место впая, в несколько приёмов сплющил его щипцами

Фото 31. Горячую ножку с выводами поместил в нагретую печь и отжёг

Фото 32. Гребешковые ножки, готовые к сборке

Колба лампы


Фото 33. Колба для лампы была выполнена ранее, в рамках тренировочных работ по боковому впаиванию штенгеля. На тонкой штенгельной трубочке раздул оливку для шланга и сделал вороночку на свободном конце, раздув и сколов пузырик, аналогично (Фото 25). У отрезка крупной трубки — будущего корпуса прибора -запечатал один из концов и оплавил края второго. Ручной горелкой на гремучем газе нагрел точку на боковой поверхности, раздул и сколол тонкостенный пузырик. Оплавил края полученного отверстия, впаял в него подготовленный штенгель

Сборка лампы


Фото 34. Выводы электродной системы и гребешковой ножки сформовал, укоротил по месту, сварил. Поместил сборку в заготовку колбы

Фото 35. Уточнил длину со стороны ножки, ребром алмазного надфиля нанёс царапину, отколол лишнее на проволочной электрорезке

Фото 36. Лампа готова к заварке

Плавно разогрел конец прибора на мягком светящем пламени, добавил воздушного дутья и в сильном жёстком факеле нагрел край колбы. Размягчённое стекло силами поверхностного натяжения осело на край воронки ножки, спаялось с ним. Перегрев проволочных выводов предотвратил, надев на них экран-трубочку, свёрнутый из консервной жести. Горячую лампу поместил в нагретую печь, остудил вместе с ней.

Фото 37. «Заваренная» лампа — впаянная гребешковая ножка. Лишнюю часть колбы со второй стороны удобно использовал как ручку

Фото 38. Укорочение и запечатывание второй стороны лампы. Плавно его разогрел в сильном пламени, захватил край стекла пинцетом и с вращением оттянул крупный стеклянный ус. Переплавил его у основания, снял лишнюю капельку стекла

Фото 39. Удалённая часть колбы

Фото 40. Лампа в сборе

Включение


Лампа подключалась к ручному вакуумному насосу Комовского и индукционной катушке [6] с цепочкой диодов. Все эксперименты проводились без отпайки прибора.

Фото 41. Общий вид экспериментальной установки, где: 1 — лампа; 2 — вакуумный насос; 3 — индукционная катушка (её низковольтный БП на фото не показан). Лампа включалась через токоограничительный резистор 10 кОм, 10 Ом

Фото 42

Фото 43

Мораль


В результате работы опробована сборка более сложного электровакуумного прибора с применением капризного платинового стекла.

Несмотря на читаемость букв, лампа без наполнения одноатомными благородными газами, увы, прибор только учебно-тренировочный — напряжение зажигания слишком велико, яркость невысокая. Причём символы различимы лишь как тени в светящемся облаке. Заметим и яркие зоны на торцах анода — при сборке забыл одеть на траверсу несколько стеклянных изоляторов.

Дополнительные материалы


  1. Простая трубка Гейслера своими руками. Авторский конспект.
  2. Разрядные трубки с повышенной яркостью. Изготовление своими руками. Авторский конспект.
  3. «Неоновые» лампы своими руками. Авторский конспект.
  4. Стекло: классификация, опознание, подготовка. Авторский конспект.
  5. Дьюаровский спай, гребешковая ножка. Авторский конспект.
  6. Простой высоковольтный блок для питания разрядных трубок. Авторский конспект.

На благо всех разумных существ. Babay Mazay, июнь, 2024 г.

Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?

Комментарии (22)


  1. kenomimi
    05.07.2024 11:39
    +1

    Получается, что тусклое фиолетовое свечение ЛДС, которое иногда появляется вместо нормального белого - признак захода воздуха внутрь?


    1. BabayMazay Автор
      05.07.2024 11:39
      +1

      Это называется "натекание". Да, вероятнее всего оно и есть.


    1. vesowoma
      05.07.2024 11:39
      +2

      Вряд ли. Больше похоже на нехватку "активной" ртути, как описано https://old-lighting.ru/ru/images/defekt-uhod-rtuti-sevshaya-lampa-ll

      У автора так светится воздух при 3...7 кВ питания https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/795875/#comment_26589095. У вас лампа - от 220...230 В


      1. BabayMazay Автор
        05.07.2024 11:39
        +1

        Вон оно как!


    1. jar_ohty
      05.07.2024 11:39
      +5

      Нет, это очень похожее на воздух свечение аргона. В люминесцентной лампе газовое заполнение -- именно аргон, плюс ртуть, которая вводится в жидком или амальгамированном виде и испаряясь, создает внутри постояннное, зависящее только от температуры парциальное давление. При наличии паров ртути аргон практически не возбуждается, в спектре свечения разряда его почти нет, так как потенциал ионизации атома ртути намного ниже, чем у аргона.

      Проблема начинается, когда по какой-то причине жидкая или амальгамированная ртуть "отравляется" с поверхности и перестает испаряться. Либо -- заканчивается (по экологическим причинам ее кладут минимально возможное количество). Пары ртути постепенно уходят из лампы -- не в воздух, конечно, ее ионы "забиваются" в люминофор и стекло, и если им на смену не поступает новая их порция -- давление их в лампе падает. А вместе с этим, падает и интенсивность резонансной линии 254 нм, на которую "настроен" люминофор. Постепенно он светиться перестает и мы видим такую картину светящейся розово-фиолетовым цветом с раскаленными спиралями лампы.

      Натекание привело бы во-первых, к быстрому сгоранию спиралей-катодов, а во-вторых, к росту давления внутри и сначала "шнурованию" разряда, а затем к его погасанию.


      1. BabayMazay Автор
        05.07.2024 11:39
        +1

        Слушать профессионала -- одно из высших наслаждений. Спасибо!


  1. alexhott
    05.07.2024 11:39
    +1

    Обязательно качните туда аргона, неона или чего другого и фото сюда!


    1. BabayMazay Автор
      05.07.2024 11:39
      +1

      Всенепременно! Собственно, баллончик с аргоном и редуктор к нему уже завел, дело за малым.


  1. Didimus
    05.07.2024 11:39

    На ixbt большой заповедник любителей ламп: https://ixbt.photo/?id=album:65544


    1. BabayMazay Автор
      05.07.2024 11:39
      +1

      Спасибо, полюбопытствую. Маленькие лампочки накаливания с первых фото мне знакомы -- видел авторскую статью об их изготовлении. Та работа запомнилась интересным и очень недорогим способом откачки. Правда неглубоким, но идею можно развить.


  1. goldexer
    05.07.2024 11:39

    Спасибо огромное за проделанную работу! Очень интересно читать такие статьи!


    1. BabayMazay Автор
      05.07.2024 11:39

      Вам спасибо, что читаете!


  1. VT100
    05.07.2024 11:39

    Класс! Деревенский кот к лампам - имеется?


    1. BabayMazay Автор
      05.07.2024 11:39
      +1

      Спасибо! Деревенский кот конечно имеется, только не улавливаю связи ¯\_(ツ)_/¯


      1. jar_ohty
        05.07.2024 11:39
        +1

        Это ж пикабушный мем: кот и лампа. Его упоминание -- эквивалент "Не верю"(с)Станиславский.


        1. BabayMazay Автор
          05.07.2024 11:39

          Ага, понятно. Полюбопытствовал -- картинку трактуют еще и как этакое олицетворение уюта. Дескать --

          проверил уровень комфорта

          нахмурил брови и долил

          себе ещё немного чаю

          и пододвинул трёх котов

          © Олег Олег


          1. VT100
            05.07.2024 11:39

            Вот это, да.


  1. tormozedison
    05.07.2024 11:39

    10 кОм, 10 Вт правильно?


    1. BabayMazay Автор
      05.07.2024 11:39
      +1

      Как приятно, что Вы внимательно и вдумчиво читали мой опус! Однако, таки 10 кОм и 10 Ом. Это токоограничительные резисторы. Ток в таких цепях невелик и их мощность может быть очень небольшой. Резистор 10 Ом -- несколько необычный номинал в данном применении, где как правило, речь идет о сотнях кОм. Установлен чтобы чуть увеличить яркость свечения прибора. Включался не на долго -- греются электроды в лампе, что для стекла платиновой группы может быть опасно -- склонно к трещинам по малейшему поводу.


    1. BabayMazay Автор
      05.07.2024 11:39
      +1

      Как приятно, что Вы внимательно и вдумчиво читали мой опус! Однако, таки 10 кОм и 10 Ом. Это токоограничительные резисторы. Ток в таких цепях невелик и их мощность может быть очень небольшой. Резистор 10 Ом -- несколько необычный номинал в данном применении, где как правило, речь идет о сотнях кОм. Установлен чтобы чуть увеличить яркость свечения прибора. Включался не на долго -- греются электроды в лампе, что для стекла платиновой группы может быть опасно -- склонно к трещинам по малейшему поводу.


  1. GidraVydra
    05.07.2024 11:39

    Мне кажется, или в подобных девайсах свечение должно быть в относительно тонком слое, покрывающем катод? Интересно, почему здесь не так? Слишком низкое давление?


    1. BabayMazay Автор
      05.07.2024 11:39
      +2

      Здравствуйте! Так и есть. Должен светиться тонкий прикатодный слой. Да, вероятно и неоптимальное давлении, но основная причина, как мне думается -- радикальное отличие в конституции наполняемых газов. Здесь это смесь молекулярных, а обычное наполнение подобных приборов -- благородные одноатомные. В силу своего устройства они легче ионизируются.