13.09.2024 09:01
BabayMazay 25 5500 Источник

Речь идёт об опытах и экспериментах на пути к изготовлению более или менее практических электровакуумных приборов (ЭВП) в домашней лаборатории-мастерской. Стоит сказать: выводы ЭВП — спай разнородных материалов, сложное и ответственное место любой лампы. Говоря о конструкции, классическая гребешковая ножка [1] покрывает все любительские потребности, однако её изготовление, тем более из легкоплавкого стекла платиновой группы, склонного к растрескиванию из-за высокого температурного коэффициента расширения (ТКР) — многостадийный процесс, имеющий несколько длительных промежуточных отжигов. Что удлиняет и удорожает изготовление. Однако ряд приборов можно сделать с упрощённым цоколем и проволочными выводами, быстрее, удобнее, дешевле.

Промышленные аналоги


Фото 2. Миниатюрная неоновая индикаторная лампочка NE-2, китайского (?) производства с упрощённым цоколем. Фото из сети

Фото 3. Галогеновая осветительная лампа накаливания. Кроме прочего, примечательна жаростойкими материалами — кварцевое стекло, молибденовые впаи. Фото из сети

Фото 4. Миниатюрная газоразрядная лампа — тиратрон ТХ-4Б, аж с четырьмя выводами в упрощённом цоколе. Укладывалась на плату горизонтально и закреплялась скобочкой, выводы распаивались на печатных площадках. Фото из сети

К делу.

Далее везде используем стекло платиновой группы (зелёный торец) [2] — трубки Ø 5 мм для штенгеля — технологической трубочки для откачки и наполнения лампы, и Ø 18 мм для баллона. Обе — стандартные заготовки для стеклодувного дела, остатки имущества с распродажи разорившейся неоновой мастерской. Огневое оснащение — [3]. В каждой операции удобнее делать хотя бы небольшую серию деталей — что-то пригодится в других работах, что-то — страховой фонд на случай аварии. Изготовим четыре индикаторные двухэлектродные газоразрядные лампы для дальнейших экспериментов по наполнению их газом.

Изготовление штенгеля


Фото 5. Стандартную 1.5 м трубочку нарежем на заготовки по 150…200 мм — ребром треугольного алмазного надфиля чиркнем поперёк риску, разломаем-разорвём трубку на части [4]

Фото 6. Нарезанные заготовки штенгелей с острыми краями

Фото 7. Правила хорошего тона — края заготовок-трубочек перед работой оплавляем, чтобы не изрезать руки и губы. Как всегда, при любых горячих операциях со стеклом, заготовку вращаем. В пламени и вне его. Для равномерного симметричного разогрева и остывания, размягчённое же стекло так удерживаем от перекосов и падения на стол. При оплавлении торца трубки, к горячей части факела только чуть прикасаемся. Готовую деталь укладываем на подставку горячим концом вверх

Фото 8. Второй конец заготовки запечатываем — сильно и долго разогреваем конец трубочки, и размягчённое стекло силами поверхностного напряжения собирается в каплю, перекрывая канал. Чтобы ускорить процесс, чуть разогретый конец можно расплющить пинцетом

Фото 9. Закрытые концы заготовок

Фото 10. Изготовим оливку — небольшое местное утолщение для плотной посадки шланга. Хорошо разогреем нужный участок трубочки, раздуем его

Фото 11. Оливки на конце будущих штенгелей

Фото 12. Вскрываем запаянный конец на стальной призме — делаем риску, укладываем её на ребро призмы, наносим лёгкий удар нетяжелой железкой, например, ножом, по свободному концу. Острый торец оплавляем знакомым образом

Второй конец штенгеля припаивается к баллону лампы. Операция проходит удобнее и надёжнее, если этот конец развёрнут в небольшую вороночку.

Фото 13. Обычный способ развёртки — применение специального одноимённого инструмента. Заметим, операция требует изрядного навыка

Фото 14. Альтернативный и очень простой способ получения воронки. Сильно разогреваем конец трубки с его заплавлением

Фото 15. Немедленно сильно раздуваем каплю размягчённого стекла в тончайший пузырик. Разрушаем его, прижав к твёрдой поверхности. На конце трубочки остаётся только основание шарика — правильная воронка с очень тонкими краями

Фото 16. При необходимости некоторую зазубренность оплавляем в мягком пламени

Фото 17. Готовые детали — штенгели ламп

Колбы


Фото 18. Трубку Ø 18 мм разломать сложнее, тем более, разломать ровно. Зато она превосходно раскалывается термоударом — чиркнуть поперёк риску, приложить её к накалённой током нихромовой проволоке Ø от 0,5 мм. Через 3…5 секунд образуется трещина

Фото 19. Правило хорошего тона. Оплавление острых торцов. Трубке крупнее нужно больше тепла — применяем отражатель пламени [5]

Фото 20. Заготовку отрезал сразу для двух деталей и разогрев в середине, растянул и переплавил

Фото 21. Полученные заготовки двух деталей. Нужное нам пробирочное полукруглое дно получаем разогрев, и оплавив ус, несколько раз сняв пинцетом лишнее стекло и чуть поддув изнутри

Фото 22. Заготовки колб ламп

Припаивание штенгеля


Фото 23. На донышке колбы ручной микрогорелкой сильно разогрел точку, раздул и сколол тонкостенный пузырик. Получил посадочное место для штенгеля. В широком мягком пламени одновременно разогрел обе детали, слепил их

Фото 24. Штенгель, прилепленный к колбе. Сажа — от «светящего», «коптящего» пламени для мягкого разогрева. Она легко стирается или сама сгорает при работе

Фото 25. Пропаял место соединения ручной горелкой на гремучем газе из электролизёра [6], подогревая работу мягким пламенем. Готовое укутал базальтовым одеялом для замедленного остывания. На фото, готовые стеклянные части ламп

Электроды ламп


Как и у любой индикаторной неоновой лампы, это металлические, близко расположенные элементы более или менее значительной площади. Друг с другом электрически не соединены. Здесь выполнены из никелевой проволоки 0,5 мм и ленты 0,2 мм.

Фото 26. Все соединения внутри баллонов — контактная сварка [7]. Никель сваривается легко и приятно

Фото 27. Зазор между электродами лампы невелик, а проволока и лента не слишком жёсткие, могущие ещё и деформироваться при отжиге — придётся скрепить их через изолятор. Для них из никелевой же проволоки согнул шпунтики

Фото 28. Шпунтики удерживал в обратном пинцете, разогрел тонкий ус из стеклянного боя, обмотал им проволоку, оплавил стекло в каплю

Фото 29. Заготовки электродных систем четырёх индикаторных ламп, с верхними изоляторами. В процессе монтажа сообразил, как удобно сделать распорки этими же проволочками (отмечено). Они улучшат вибростойкость прибора и здорово помогают при сборке лампы. Выводы снизу сварены технологической перемычкой

Фото 30. Таким же изолятором из капли стекла скрепил и выводы снизу, удалил проволочную перемычку

▍ Впаи


Металлические, пропущенные сквозь стекло вакуумплотные выводы — особо ответственный узел. Спаиваемые материалы должны обладать близким КТР, расплавленное стекло должно смачивать поверхность металла. Собственно, в электровакуумном деле, именно по металлу, пригодному для такого впая, стёкла и делятся на группы: платиновое, молибденовое, вольфрамовое. Наше стекло платиновой группы (с зелёным или синеватым цветом торца). В него надёжно впаивается платина и её дешёвый аналог из специального биметалла — платинита — железоникелевого сплава со слоем гальванической меди поверх. Именно её окись растворяется в стекле, обеспечивая хорошее соединение.

Фото 31. Платинит — очень неудобный материал, желательно иметь его в приборе только в толще стеклянного впая, поэтому выводы делают составными, двух или трёхзвенными. Здесь, отрезок платинитовой проволоки 0,5 сварен контактной сваркой в линию с никелевой проволокой 0,5. Платинитовую часть вывода перед сборкой следует остекловать. Для этого на стальной призме наколол кусочки штенгельной трубочки

Фото 32. Зажав проволочный вывод в обратном пинцете, подготавливаем его — платинитовую часть разогреваем до малинового свечения в дальней, окислительной части факела. Надвигаем стеклянную трубочку и сильно её разогреваем. Размягчённое стекло силами поверхностного натяжения сжимается на проволоке, обволакивает и спаивается с ней. Обязательно нужно закрыть стеклом и точку сварки, чтобы механически закрепить слабое место

Фото 33. Укоротил нижние выводы электродов, приварил к ним остеклованные проволочки

Сборка ламп


Фото 34. Поместил электродные системы в сборе, в подготовленную стеклянную часть лампы

Фото 35. Уточнил длину колбы по месту, обрезал лишнее — нанёс риску алмазным надфилем, разогрел, отколол на электрорезке

Фото 36. Готовые к заварке лампы

Фото 37. Место запайки разогреваем сначала на мягком негорячем пламени

Фото 38. Сплющиваем открытый конец колбы, прогреваем насквозь теперь и стекло на выводах

Фото 39. Раздавливаем размягчённое стекло в пластинку

Фото 40. Запаянную лампу охладил в коптящем пламени (на фото), подогрел место впая штенгеля и уложил в нагретую до 300 ̊С печь

Фото 41. Инструмент, используемый для сплющивания. Холодная нержавеющая сталь к расплавленному стеклу не липнет

Фото 42. Для выравнивания температуры, выдержав лампы в печи [8] около 30 минут, переключил её термоконтроллер на стандартный отжиг — снятие внутренних напряжений — нагрев 0,02 гр/сек, до 510 ̊С, выдержка 30 минут (на фото), охлаждение 0,01 гр/сек до 40 ̊С

Фото 43. Лампы собраны и готовы к откачке-наполнению инертным газом

Итого


В результате работы получил набор индикаторных газоразрядных ламп для экспериментов с их наполнением и усовершенствовал ряд практических навыков.

Не обошлось и без недочётов: нижнюю часть электродной системы тоже следует снабжать центрирующими в колбе распорками, что облегчит сборку-запайку ламп, улучшит внешний вид и повторяемость. Коаксиальная спиральная конструкция подобных электродов крайне нетехнологична, по возможности её следует избегать. Следует увеличить сортамент никелевой проволоки, применить её диаметром потолще, пожёстче, и скрепления через изолятор могли бы не понадобиться. Надо бы не пожалеть дефицитных материалов (стеклотрубки) и как следует отработать торцевой впай штенгеля. Платиновое стекло очень капризно и в принципе не рекомендуется для ручной выделки более или менее сложных работ — так и норовит растрескаться при малейшем перепаде температур, особенно в изделиях с нормальной, неутончённой стенкой.

Дополнительные материалы


  1. На пути к самодельным радиолампам. Дьюаровский спай, гребешковая ножка. Авторский конспект.
  2. На пути к самодельным радиолампам. Стекло: классификация, опознание, подготовка. Авторский конспект.
  3. Оборудование домашней стеклодувной мастерской. Огневое оснащение. Авторский конспект.
  4. Ручная работа со стеклом. Резка трубчатых заготовок, бутылок. Авторский конспект.
  5. Несколько самодельных стеклодувных приспособлений и инструментов. Текущее дооснащение домашней мастерской. Авторский конспект.
  6. Электролизер для домашней мастерской. Авторский конспект.
  7. Простая контактная сварка для мелких точных работ. Авторский конспект.
  8. Простая, недорогая, точная высокотемпературная электропечь своими руками. Авторский конспект.

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

© 2024 ООО «МТ ФИНАНС»

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

Комментарии (25)


  1. Javian
    13.09.2024 10:51
    #27286976
    +1

    off По заголовку подумал, что это будут радиолампы. И ТХ-4Б похожа на стержневую.


    1. BabayMazay Автор
      13.09.2024 10:51
      #27287090
      +3

      Рано или поздно непременно будут. Да, мне тоже сразу на ум пришли стержневые лампы, но нет, дно с выводами у них "плоское, пуговичного типа", как и в пальчиковых лампах, только миниатюрнее.


  1. aabzel
    13.09.2024 10:51
    #27287602

    Электронные лампы...
    Да здравствует импортозамещение западных транзисторов!
    Быть России всех наций впереди!


    1. engine9
      13.09.2024 10:51
      #27287734
      +13

      Очевидно же что автор занимается этим из за любви, а не ради "импортозамещения". По-моему превосходное хобби, думаю, что на его лампы найдутся и покупатели, для создания DIY штук, стоящих на грани техники и искусства.


      1. BabayMazay Автор
        13.09.2024 10:51
        #27287766
        +6

        Ну конечно не ради него, а для собственного интереса. Спасибо!


  1. aabzel
    13.09.2024 10:51
    #27287624

    Если собрать из электронных ламп микроконтроллер, он наверное размером с Юпитер получится.


    1. engine9
      13.09.2024 10:51
      #27287744
      +5

      Вот, человек делает.


    1. BabayMazay Автор
      13.09.2024 10:51
      #27287808
      +2

      Христос с вами! Какие микроконтроллеры, какие компьютеры : ) Я еще помню платы в уретановом лаке с германиевыми транзисторами от ЕС-ЭВМ, которые мы в радиокружке распаивали в 80-х, а в техникуме, уже в 90-е 2-й 6-ти этажный корпус некогда был ЕС1055 с ее остатками. Большую часть времени работы лампового компьютера, по слухам, искали и меняли перегоревшие лампы. Не-ет, увольте. Радиолампы сегодня это звук, радио. Больше для экзотики и удовольствия, нежели в практическом смысле.


      1. tormozedison
        13.09.2024 10:51
        #27287944
        +1

        На лампах ещё аналоговые вычислительные машины делали, они же «модели нелинейные», вполне компактные (настольные).


        1. BabayMazay Автор
          13.09.2024 10:51
          #27288148
          +1

          Интеграторы?

          "— Юрий Тимофеевич обещал быть к двенадцати, — сказала Зоя Давыдовна и ушла.   Я вошел в комнату. Справа стояли два пустых стола, а слева, перегораживая комнату пополам, громоздилось что-то черное, непонятное, с множеством круглых ручек. Оно было похоже на мебельную стенку производства ГДР, на которую мои родители стояли в очереди. Вся передняя панель стенки была густо усеяна рядами ручек с указателями. Внизу была узкая горизонтальная панель с кучей проводов. Я подошел к стенке и покрутил одну из ручек. Указатель защелкал, перепрыгивая с деления на деление.   — Не трожь! — сказала стенка человеческим голосом.   Я отскочил от стенки к столу и сделал вид, что раскладываю на нем бумаги.   — Выставь потенциометр на прежнее деление, — продолжала стенка ровным голосом.   Теперь я уже знал, что крутил ручку потенциометра. Но какую? Их было штук триста, и я не успел запомнить, какую я трогал. Я снова приблизился к стенке и начал шарить глазами по указателям.   — Ну, чего ты там? — лениво поинтересовалась стенка.   Я схватился за первую попавшуюся ручку и повернул ее против часовой стрелки. Снова раздался треск указателя.   — Ну ты, брат, даешь! — сказал тот же голос, потом за стенкой послышалось шевеление, и из-за нее вышел худой мужчина в черном свитере. Он был мрачен. Подойдя к стенке, он, почти не глядя, нашел сдвинутые мною ручки и восстановил первоначальное положение.   — Чемогуров, — сказал он, протягивая руку. — А это электроинтегратор, — представил он стенку. — Ты его больше не трогай. "

          А. Житинский. Глагол инженер.


          1. tormozedison
            13.09.2024 10:51
            #27288266

            Ещё в «Теодорычевых байках» упоминание есть.


            1. BabayMazay Автор
              13.09.2024 10:51
              #27288300

              Полюбопытствую, спасибо!


      1. Radisto
        13.09.2024 10:51
        #27288038
        +2

        Индикаторы ещё. Красивое.


      1. Bronn
        13.09.2024 10:51
        #27294126

        Не совсем так. Есть специфические области радиотехники, где лампы применяются и сегодня. Фотографии таких ламп (перед установкой в оборудование) мне показывали лет 7 назад. Довольно крупная конструкция 120х40мм, это всё что я могу сказать т.к. вообще не разбираюсь в радиотехнике.


        1. BabayMazay Автор
          13.09.2024 10:51
          #27294142

          Конечно, есть и узкие ниши для ЭВП, я например относительно недавно сталкивался с применением видиконов в спецтехнике и замены им там не предвидится. Но обычно всё это сложные и точные приборы, сделать которые кустарно, весьма затруднительно.


  1. lonelymyp
    13.09.2024 10:51
    #27288742

    Очень интересно, пишите ещё.


    1. BabayMazay Автор
      13.09.2024 10:51
      #27288964
      +2

      Обязательно -- планов громадьё, а поддержка и одобрение почтенной публики дают силы и смелость их осуществлять!


  1. Gudd-Head
    13.09.2024 10:51
    #27290652

    300 ̊ С

    300 °С - так правильно.


    1. BabayMazay Автор
      13.09.2024 10:51
      #27291422

      Спасибо, поправил.


  1. GidraVydra
    13.09.2024 10:51
    #27291282

    Следующая статья про геттерный насос?


    1. BabayMazay Автор
      13.09.2024 10:51
      #27291402

      Добрый день! Пока нет -- остатки теплой погоды, дела крупные, организационно-строительные. Но да, осень-зима на носу, будут в том числе и эксперименты с ионно-геттерным насосом.


      1. GidraVydra
        13.09.2024 10:51
        #27293326

        Отлично, интересная тема.


        1. BabayMazay Автор
          13.09.2024 10:51
          #27293622

          Именно! А кроме того, кажется, весьма простой способ получения высокого вакуума в домашних условиях, хотя и не без некоторых моментов. Заранее приятно, что результаты можно будет вдумчиво и конструктивно обсудить.


  1. manifest1
    13.09.2024 10:51
    #27292682

    Глупый вопрос: как инертный газ закачать и запаять в таких гаражных условиях?


    1. BabayMazay Автор
      13.09.2024 10:51
      #27293626
      +1

      Вопрос дорогой коллега не просто не глупый, а прямо таки на сто рублей! В общем, есть несколько способов, простейший из которых, откачать воздух из лампы и заменить его нужным газом. Если в хозяйстве нет высоковакуумного насоса, откачать насколько удается и заменить газом, потом еще и еще. С каждым подходом доля остаточных молекулярных газов будет все меньше и меньше. Инертный газ должен быть под небольшим (кривые Пашена) разрежением, а все процедуры хорошо бы совершать над прогретым, хотя бы градусов до 300 С, прибором, чтобы удалить и газы из стекла и металла электродов. Запаивать же штенгель (отпайка лампы) и вовсе несложно -- хорошо разогреть сильным узким пламенем небольшой участок штенгеля и атмосферное давление само сплющит размягченное стекло. Если трубочка не узкая, придется ее слегка оттянуть.