
Речь пойдёт об эксперименте по упрощённому и недорогому способу выделки самодельных газонаполненных — индикаторных и некоторых других ламп в домашней мастерской, прототипе установки для таких работ из широко распространённых, дешёвых комплектующих, с применением ручной работы по месту — без использования станков или другого сложного, точного и дорогостоящего оборудования.
Преамбула
Среди электровакуумных приборов (ЭВП), для работы которых требуется возможно более высокий вакуум, существует целый ряд ламп, заполненных, обычно под небольшим разрежением, каким-то газом, смесью газов или парами веществ. Буквально яркий пример — всеми горячо любимые газоразрядные цифровые индикаторы.

При наполнении лампы газом нужным, следует добиться и максимального удаления, нарушающих работу прибора, газов вредных, в том числе и впитанных внутренними материалами ЭВП — стеклом, керамикой, изоляторами, металлами. Их обезгаживание должно быть тем тщательнее, чем сильнее лампа нагревается при работе. При этом есть два пути: «в лоб»: получить внутри колбы высокий вакуум, а затем наполнить её нужным до небольшого разрежения, и «замещением» иначе «промывкой» — откачать лампу до разрежения невысокого, заполнить её газом, при этом газы атмосферные разбавятся до более низкой концентрации, откачать смесь ещё раз и ещё раз напустить рабочий газ, и снова, и снова. Через некоторое количество циклов парциальное давление атмосферных газов в лампе снизится до чрезвычайно малой величины.
Очевидное достоинство промывки — отсутствие весьма дорогого высоковакуумного оборудования. Недостаток — ухудшение выделения впитанных материалами газов при низком вакууме; высокий расход рабочего газа, практически на время промывки заменяемого недорогим технологическим газом, например, азотом.
Газы впитанные, намного лучше выделяются при нагревании — обрабатывают лампы горячие. Практики говорят: лучше откачать прибор, нагретый до 300 ̊ С, до 10^-3 мм.рт.ст (Торр), чем опустошить холодный до 10^-6.
Говоря о низком вакууме для промывки, речь обычно идёт о давлениях 10^-2…10^-3 Торр — работа для роторного двухступенчатого (форвакуумного) насоса.
Цель эксперимента — исследовать наполнение промывкой газоразрядной лампы, при откачке её ещё более низковакуумным и простым оборудованием.
Пациент
Обработаем сделанную ранее простую индикаторную лампу из дешёвого легкоплавкого стекла платиновой группы.




Предварительные соображения
Индикаторные лампы обычно заполняются неоном с незначительными добавками других инертных газов, дающим яркое оранжевое свечение (Фото 2). Увы, Ne, газ весьма недешёвый, а с отжившими своё газосветными рекламными трубками, ещё и малораспространённый. Применим в нашей работе аргон — газ, как и неон, одноатомный, недорогой и широко применяемый как защитная атмосфера при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом. К слову сказать, в стародавние времена, индикаторные лампы с аргоном иногда выпускались и промышленно.
Температуру нагрева лампы при обработке, в общем, лучше иметь максимально возможной для имеющегося сорта стекла, такой, чтобы оно ещё не началось размягчаться, а откачанный прибор не смялся атмосферным давлением. Спецлитература рекомендует время обезгаживания материалов не дольше 20 мин, количество циклов промывки — до 12 раз.
В нашем случае, а это низковольтный, маломощный и практически не нагревающийся при работе прибор, обезгаживание материалов в принципе может быть упрощённым.

Элементы установки
Временная технологическая печь (Рис. 7, поз. 1) с ПИД термоконтроллером собрана и опробована заранее, насос Комовского (Рис. 7, поз. 2) готовый, 10-л баллон с аргоном (Рис. 7, поз. 4), с редуктором (Рис. 7, поз. 5) и расходомером (Рис. 7, поз. 6) — стандартное сварочное оборудование. Несмотря на игольчатый краник расходомера, регулировка малого потока аргона грубовата, и дополнительное сопротивление-натекатель (Рис. 7, поз. 8) не позволяет сломать механический стрелочный вакуумметр (Рис. 7, поз. 3).
Манометрический коллектор (Рис. 7, поз. 9) — для обслуживания холодильной техники, доработанный. Его стандартные резьбы позволяют использовать однотипные шланги, краны, электрический вакуумный насос и другое оборудование и элементы из богатого ассортимента холодильщиков. Применён на вырост. Водяной холодильник (Рис. 7, поз. 10) для охлаждения откачиваемых из лампы горячих газов.
▍ Манометрический коллектор




Большой стрелочный вакуумметр (Фото 9) имеет крупную резьбу с мелким шагом. Порывшись в своём старом водопроводном хламе, удалось подобрать к ней ответную часть — бронзовую деталь, остатки разбрызгивателя душа. Ещё из нескольких деталей и кусочка медной трубки выкроил штуцер и накидную гайку с прокладкой.





▍ Холодильник




▍ Натекатель




Сборка установки





Откачка-наполнение газоразрядной лампы
Обрабатываемую лампу поместил в печь, соединил шлангами с системой. При моём невысоком разрежении, жёсткости силиконового шланга внутренним Ø около 6 мм, хватает, чтобы его не сплющило атмосферным давлением, на металлических патрубках он закреплён бандажом из мягкой проволоки.
▍ Настроил контроллер печи

Всё время нагрева поддерживал минимальное давление в системе.
▍ Использование вакуумметра

▍ Давление в системе
Во время промежуточных откачек-промывок минимально возможное, оптимальное же давление инертного газа в лампе можно выяснить по кривым Пашена.

▍ Действовал так
Нагрев откачанную лампу до искомых 400 ̊ С, 12 раз откачал систему до минимума и напускал аргон.


Что получилось



Итого
Несмотря на напрашивающиеся после первого же применения доработки, способ и установка вполне работоспособны, да здравствуют индикаторные лампы, хорошие и разные!
На благо всех разумных существ, Babay Mazay, январь, 2025 г.
© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»
Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?

Комментарии (41)
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56P.S.
Несколько дней подумав, к написанному добавлю -- хотя способ и позволяет получить как будто бы работающий прибор, тут скорее дело удачи -- примененный вакуумметр для этой работы подходит не вполне, нужные нам показания находятся в самом конце его шкалы и даже за ней, при охлаждении наполненного (и отпаянного) прибора, давление дополнительно понижается -- получается буквально наугад, в белый свет как в копеечку.
Для начала можно попробовать обезгаженный прибор охлаждать, а чистый и холодный более точно заполнять; сменить вакуумметр на, скажем, термопарный, хотя он тоже не образец точности.
tormozedison
31.01.2025 10:56Вот это уже результат крупный. И постоянного подключения к источнику откачки не требует, и электроды разрушаются медленнее, чем в воздушной среде, особенно, если резистор ещё больше взять, и аккуратность такая, что если не сказать, за заводское изготовление примут. Попробуйте направить лампу на какой-нибудь люминофор, с аргоном у неё спектр и в ультрафиолет залазит.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Спасибо! Еще напряжения для питания нужны не киловольтные, как при разряде в остатках воздуха. Да, я знаю что аргон имеет заметную долю УФ в излучении и на использование с ним люминофора в лампе тоже есть мысли. Здесь на скорую руку снаружи прислонял пакетик с имеющимся зеленым люминофором и свечения не обнаружил. То ли люминофор этот на другую длину волны, то ли мягкий УФ задерживается стенками колбы. Надо бы попробовать применить люминофор оставшийся от потрошения ЛДС, но из него прежде следует отогнать впитавшуюся ртуть, и лучше на улице, в теплое время года, потом хорошо просеять.
GidraVydra
31.01.2025 10:56А что у вас за стекло, напомните? Боронгласс пропускает до 300 нм, например, бутылочное - до 380.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Спасибо, буду знать. В этой старой лампе как раз бутылочное-платиновое от ЛДС. 380 нм значит. Сейчас сражаюсь с молибденовым -- можно охлаждать некрупные детали на воздухе и работать свободнее, брака из-за растрескивания намного намного меньше -- чудо что такое, но стекло более тугоплавкое и твердое, даже резать его моими старыми инструментами трудно.
GidraVydra
31.01.2025 10:56Там чуть сложнее на самом деле, лучше распишу поподробнее. 380 - это граница т.н. окна спектроскопической прозрачности, области, где удельное пропускание выходит на плато (80+%). Где-то от 320 до 380 нм удельное пропускание более-менее равномерно растет. Плюс, абсолютное пропускание в зависит от толщины стекла, то есть добавляется ещë один источник неопределенности. Вообще говоря, для того, чтобы засветился люминофор, прошедшего через нетолстое стекло лампы должно хватать. А у вас нет УФ-фонарика на 365 нм? Деньги проверять или котов на лишай, или маникюр засвечивать.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Понял, спасибо. Есть и фонарик и лампы -- на светодиодах и Вуда. В самом деле, надо ими попробовать. Еще вдумчиво люминофорами не занялся.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Попробовал засветить свой люминофор светодиодной УФ лампой. В принципе светится, а точнее накапливает и светится в темноте.
CryENG
31.01.2025 10:56про люминофор тут вспомнил, одноразки с яркими сегментной индикацией (цифры там тоже как правило сегментные, а не какие-то заводские изделия) используют яркие безкорпусные синие светодиоды, и наклейку чтобы получить другие цвета отличные от синего (при этом белый фонарик телефона не повторяет этих цветов). в теории возможно их отскаблить с пленки и получить люминофор красного, оранжевого белого цвета. думаю сегодня перепроверю себя
tormozedison
31.01.2025 10:56Текстовыделителем воспользуйтесь. Он светится и под тем ультрафиолетом, который проходит через стекло (400 нм).
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Это спецфломастер с широким жалом и ядовитыми цветами? Мысль!
GidraVydra
31.01.2025 10:56Не все красители для маркеров люминесцируют. Но если есть набор, то шанс приличный.
tormozedison
31.01.2025 10:56Определить, какие люминесцируют, можно при покупке, не вскрывая упаковку: обычно колпачок маркера тоже люминесцирует. Причём, там даже ультрафиолет необязателен, на синий тоже отчётливая реакция. Ещё можно отклеить силикон с люминофором с дохлых COB-светодиодов. Может оказаться, что аргоновая лампа ярче в несколько раз, чем казалось.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Да, порошковый люминофор замешать на безвредном выгорающем связующем и нанести изнутри на колбу и светится должно, между прочим, без всякой ртути, как например, в рекламных трубках. Технологию посмотреть у Денисова в "Производстве источников света".
Интригует декоративный вариант лампы с художественной росписью электродов разноцветными люминофорами -- даже китайские подобные крупные неонки с несложными цветочками выглядят впечатляюще.
GidraVydra
31.01.2025 10:56Классно, когда DIY проект успешно двигается, а когда он двигается результативно и красиво, без костылей и синей изоленты - вдвойне классно. Поздравляю с новой вехой в лампостроении!
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Спасибо коллега, вашими молитвами между прочим : ) Слышать похвалу от профессионала приятнее втройне!
CyrK
31.01.2025 10:56А вакуумный насос кондиционерщиков нельзя использовать?
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Еще как можно! Собственно, он в моем хозяйстве имеется -- двухступенчатый, по паспорту должен давать до 10^-3 Торр, но при нужном разрежении газа-наполнителя, его производительность высока, поймать нужное давление сложно, примененный механический вакуумметр на такой насос тоже не рассчитан. Вариант -- обезгаживать лампу при откачке таким кондиционерным насосом напрямую, без всяких измерений в магистрали, а по остывании, наполнить прибор, присоединив его к системе из статьи. Такой способ планирую опробовать в ближайшее время.
Хорошо бы конечно заменить манометр на термопарный ПМТ -- у него диапазон давлений много шире, но к нему нужен еще и ящик-измеритель ВИТ-2 или 3. К слову, ни у кого из коллег такое старьё в гаражах-подвалах-чердаках не валяется? Отдать в добрые руки... : )
P.S.
Электрический роторный вакуумный насос, кроме прочего, еще и образует заметный масляный туман, неполезный и вероятно опасный при работе в этом же помещении и с кислородом. Придется либо фильтровать его выхлоп, либо просто вывести его на улицу.
GidraVydra
31.01.2025 10:56Он опасен только для здоровья вдыхающего, довести его концентрацию до огневзрывоопасности нереально. Разве что осядет на внутренних поверхностях кислородной арматуры на стороне высокого давления, но у вас вроде нет баллонного кислорода. Проще всего на выхлоп надеть садовый шланг и вывести его на улицу. А там, если природу жалко, можно всë это дело терминировать автомобильным фильтром - нулевкой.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Понял, спасибо! Кислородный баллон есть. Да, планировал именно шланг выпуска вывести на улицу, уже и дырку в стене для него провертел.
zerglabs
31.01.2025 10:56ПМТ-2 или ПМТ-4М могу подарить несколько штук. ВИТа к ним, увы, нет.
Но вообще простой датчик можно сделать из лампочки накаливания для фонарика: обгрызть с неё стекло, запаять нитью накала вовнутрь манифолда, подключить к стабилизированному источнику питания и миллиамперметру. Получается этакий орочий вакууметр Пирани. Я на таком датчике из лампочки лет шесть проработал, пока не купил ионизационный. Кстати, отдельно удобно искать по нему течи в системе.
via o3-mini:При пропускании тока через накальную нить происходит её нагрев. Температура нити определяется балансом между выделяемой электрической мощностью и потерями тепла в окружающую среду. Эти тепловые потери осуществляются за счёт:
Излучения (главным образом в инфракрасном диапазоне),
Теплопроводности (через контакт с окружающим газом),
Конвекции (при наличии газа в объёме).
При высоком вакууме потери через теплопроводность и конвекцию практически исчезают, и доминирует тепловое излучение. В условиях повышенного давления газ обеспечивает эффективное охлаждение нити. Таким образом, при одинаковой подведённой мощности температура накальной нити, а следовательно и её сопротивление, будет зависеть от давления окружающего газа.
Также следует учитывать, что вольт-амперная характеристика накальной нити (то есть зависимость тока от приложенного напряжения) определяется температурным состоянием нити, а сопротивление вольфрама растёт с температурой. При разных давлениях разный режим охлаждения приводит к различным температурным режимам для заданных условий питания, что и отражается на ВАХ нити.
GidraVydra
31.01.2025 10:56Можно, но придется ловить масло, чтоб не загрязняло лампу, оно заметно летит в обратку, особенно если дешевое.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Водоохлаждаемая ловушка между ним и лампой не поможет?
GidraVydra
31.01.2025 10:56Нет. Либо криоловушка, либо хорошая механическая фильтрация.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56М-м-м... У Брауэра, кажется в первом же томе, есть такие механические -- надо бы освежить в памяти. Вроде бы простая трубка с какой-то набивкой. К слову, у кондиционерщиков есть специальное приспособление, этакая герметичная разборная металлическая посудина-цилиндр на шланге с ихними стандартными присоединителями. Как раз подойдет.
GidraVydra
31.01.2025 10:56Я механическими не пользовался никогда, только азотными.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Уверен, что это вариант наилучший, но не слишком доступный рядовому любителю в глубинке.
GGD_79
31.01.2025 10:56Какие-то защиты для баллонов высокого давления не продумывали? Например, вынести их за периметр лаборатории
GidraVydra
31.01.2025 10:56Для газов, которые использует ТС, это не нужно. Достаточно их прочно пристегнуть к чему-нибудь устойчивому.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Да, ТБ позволяет иметь около рабочего места баллоны с этими газами, нельзя только хранить в мастерской запасные. Мои конечно пристегнутые-привинченные.
GGD_79
31.01.2025 10:56Я просто по примеру углекислого газа, как-то стремно дома иметь такой баллон. Перелив на чуть-чуть и можно получить неплохой фугас. Страшно. У меня на всех газовых баллонах написан маркером точный вес в заправленном состоянии и пустыми
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56У себя держу баллоны новые, бесшовные. Кислород и аргон газы несжижающиеся, их количество легко выяснить по присоединенному манометру. Мой поставщик перестраховывается и заправляет чуть меньше положенных 150 атмосфер, наверное и экономит заодно. На редукторах есть аварийный клапан сброса при превышении давления (перегрев баллона?), а сами баллоны проверяются давлением с запасом, да и статистика говорит -- "фугасные" аварии с кислородными (наиболее опасными) баллонами случаются при откровенном вандализме в обращении с ними. Не пользоваться побитыми и сильно ржавыми, не ронять на твердое, держать подальше от масла да правильно подобрать прокладку между баллоном и редуктором. Пожалуй и всё. Да, вначале сильно не по себе крутить рукоятки кранов и вообще находится вблизи, представляя какая внутри этого сосуда чудовищная сила, но привыкаешь.
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Продумывал конечно, но главным образом в организационном смысле и только если заводить баллоны большие, 40 л, чтобы не надрываться их таскать в одно лицо через порог и ступени. У меня кислород и аргон в маленьких 10 л баллонах. Экономлю как могу, но зато их можно в рюкзаке на чужом транспорте отвезти в город заправить.
GGD_79
31.01.2025 10:56Можно телегу на велосипедных колёсах сделать, примерно как у бабушек для магазина
BabayMazay Автор
31.01.2025 10:56Да, тоже вариант. По крайней мере, для транспортировки больших доставленных автотранспортом баллонов по ровному месту до стеночки мастерской. А так, желательно их маскировать от нервной общественности. Особенно кислородные, которые вообще положено перемещать особым образом -- уложенными с специальные колодки или стоящими в ячейках клети. Да наверное и остальных тоже.
ThingCrimson
Весьма красивая «а унутре у ней неонка» получилась! Количество необходимых для того операций, конечно, впечатляюще! Можно только выразить респект Вашему терпению и основательности!
Отдельное спасибо за фото 26, ещё один камушек в концепцию «каменное дерево» — мне как раз нужна была небольшая теплоизоляция для более быстрого прогрева клейма (ставлю на готовые изделия), про перьевое сверло не подумал.
BabayMazay Автор
Добрый вечер! Спасибо на добром слове, рад что Вам пригодился! : ) Возни действительно немало, но пока что довольно простой.