Тонкости производства электронных ламп

Invar>> Кстати в "Туполеве" 99 года пассаж "крик души" повторен привязан к 46 и углублен...
Invar> И зачем могли понадобиться вагранки в производстве радиоламп?

и сплавы для анодов и нитей накала варим, да и нити сами волочим — тоньше человеческого волоса

 

Это какой-то феерический бред. Вольфрамовые нити накала волочить невозможно, потому как ниже 2000 градусов вольфрам хрупок и не поддаётся обработке давлением. А фильер, способных выдержать такую температуру, нет.

В реальности они изготавливаются порошковой металлургией — вольфрам в виде порошка смешивают с органическим связующим, формуют в вот эту три раза на себя завязанную нить, и отжигают в вакууме.
Кстати, в этом и заключается изобретение Эдисона, за которое он и получил мегабаксы. Так-то он был весьма среднего ума человек, но ведь догадался же ...

Sandro> Это какой-то феерический бред. Вольфрамовые нити накала волочить невозможно
Речь про РАДИОлампы... там эмиссия обеспечивается намазкой, а сама нить едва-едва красенькая - о вольфраме речи нет, я так понимаю

Sandro>> Это какой-то феерический бред. Вольфрамовые нити накала волочить невозможно
FantomAK> Речь про РАДИОлампы... там эмиссия обеспечивается намазкой, а сама нить едва-едва красенькая - о вольфраме речи нет, я так понимаю

Покрытие катодов оксидом бария n-типа не не сразу появилось, первые лампы были с голым металлическим катодом. Ну это мелочи, главное в другом.

Из чего ты предлагаешь делать катод? Из железа, например?
Раскалённый докрасна железный катод убьёт вакуум за несколько минут — в нём полно растворённых газов, при такой температуре они полезут наружу. И сера заодно. Более того, даже если ты возьмёшь чистое железо, оно всё равно будет испаряться и портить вакуум. Срок службы лампы составит пару сотен часов. Кстати, основная причина ограничения срока службы лампы — это именно потеря вакуума. Нужен металл, который при рабочей температуре лампы практически не испаряется. Поэтому самым распространённым материалом катодов является вольфрам. Но бывают и молибденовые, например. Даже танталовые бывают!

Sandro> Вольфрамовые нити накала волочить невозможно, потому как ниже 2000 градусов вольфрам хрупок и не поддаётся обработке давлением. А фильер, способных выдержать такую температуру, нет.

Кстати, я тут обратился к справочной литературе про производство радиоламп — механической обработкой из высокочистого вольфрама всё же можно делать проволоку. Но на практике интересны сплавы, сохраняющие пластичность при комнатной температуре, и при этом годные для катодов радиоламп. Это вольфрам-молибден, вольфрам-рений (!!! — это же будет дороже золота!), и вопреки всякой логике, вольфрам-алюминий.
Однако.

FantomAK> Речь про РАДИОлампы... там эмиссия обеспечивается намазкой, а сама нить едва-едва красенькая - о вольфраме речи нет, я так понимаю

Ну это если хороший оксидный катод, то да - от 800 до 1100 градусов (зависит от того, какой ток хотят иметь, и на какой ресурс согласны). Но это таки хай-тех с кучей ноу-хау даже по нынешним временам, не говоря о середине прошлого века, когда это был просто мегахайтех. И накальные катоды бывали и другими - в т.ч. ЕМНИС встречались и тупо накальные вольфрамовые. Особенно в ранних вакуумных приборах, которые были даже не совсем еще и вакуумными - типа осциллографических трубок 1920-х гг. Да и лампы примерно того периоде ЕМНИС тоже такими бывали.

Sandro> Раскалённый докрасна железный катод убьёт вакуум за несколько минут — в нём полно растворённых газов, при такой температуре они полезут наружу.

Э? А отжиг под откачкой отменили? Газов полно во всём, начиная с собственно стекла, поэтому любой вакуумный прибор, если в нём хотят мало-мальски пристойного вакуума, надо под откачкой прогревать хотя бы градусов до 350 С (лучше - выше), и подержать с полчасика. Чем лучшего вакуума хочется - тем сильней надо греть и дольше держать.

Другое дело, что железный катод - и впрямь экзотика. Разве что в самом начале ХХ века ИМХО мог встречаться, в первых самых трубках.

Sandro> Более того, даже если ты возьмёшь чистое железо, оно всё равно будет испаряться и портить вакуум.

Да ну брось, как ты себе это представляешь?! Вакуум, испорченный парами железа?!!

Sandro> Срок службы лампы составит пару сотен часов.

По меркам 1930-40-х - отличный срок, кстати

Sandro> Кстати, основная причина ограничения срока службы лампы — это именно потеря вакуума.

ЕМНИС, эмиссионные характеристики катодов нередко проседают раньше. Ну, если токи большие и накал на пределе.

Sandro> Раскалённый докрасна железный катод убьёт вакуум за несколько минут — в нём полно растворённых газов, при такой температуре они полезут наружу. И сера заодно. Более того, даже если ты возьмёшь чистое железо, оно всё равно будет испаряться и портить вакуум. Срок службы лампы составит пару сотен часов. Кстати, основная причина ограничения срока службы лампы — это именно потеря вакуума.

Видел эпический центр связи (50е, скорее всего, стройка), в котором для ламп (только выходные каскады или все?) Вакуум создавался непосредственно перед запуском полукомплекта в работу. Насосы ... энергетика дикая, размеры циклопические... В консерве. В 80е проверяли и обслуживали ещё.

asoneofus> Видел эпический центр связи (50е, скорее всего, стройка), в котором для ламп (только выходные каскады или все?) Вакуум создавался непосредственно перед запуском полукомплекта в работу. Насосы ... энергетика дикая, размеры циклопические... В консерве. В 80е проверяли и обслуживали ещё.

Думаю что только выходные каскады, уж больно это муторное дело откачать лампу. У британцев в РЛС Chain Home был вакуумынй насос откачивающий лампы выходного каскада который работал все время пока РЛС была включена. Лампы были разборными для ремонта, в первую очередь замены подогревателя катода. При начальной откачке лампа работала в специальном режиме ускорявшем выделение газов из электродов. Этот режим обеспечивался блоком питания РЛС. Вот такой маленький ламповый заводик в каждой РЛС.
Когдато встречал упоминание о том что для смены рабочей частоты лампу разбирали для подстойки но уверенности в том что так и было у меня нет.

Sandro>> Раскалённый докрасна железный катод убьёт вакуум за несколько минут — в нём полно растворённых газов, при такой температуре они полезут наружу.
Fakir> Э? А отжиг под откачкой отменили?

А геттер тогда зачем?

Fakir> Газов полно во всём, начиная с собственно стекла, поэтому любой вакуумный прибор, если в нём хотят мало-мальски пристойного вакуума, надо под откачкой прогревать хотя бы градусов до 350 С (лучше - выше), и подержать с полчасика. Чем лучшего вакуума хочется - тем сильней надо греть и дольше держать.

Вот в этом и проблема. Ты можешь греть часов 8 самое большее, иначе технолог скажет, что ты охренел. Больше вроде и не греют.
А за это время вылезут только низкомолекулярные газы типа водорода или водяного пара, ну и лёгкие продукты разложения всякой грязи. И сильно ты греть оксидную лампу не можешь, потому что температура активации оксидно-бариевого катода довольно низка, это порядка 1200 К.
Так остатки лезть и будут весь срок службы лампы.

ЕМНИМС в этом месте была интересная история с баллонами из обычного, т.е. натрий-силиктного стекла. Оказывается, натрий из него лезет медленно, но верно, и адсорбироваться на стенку не хочет.

Fakir> Другое дело, что железный катод - и впрямь экзотика. Разве что в самом начале ХХ века ИМХО мог встречаться, в первых самых трубках.

Я пошутил Почти. Насколько мне известно, железный катод действительно никогда не применялся, да и понятно почему — тонны примесей, надо химически очищать, и главное — он своим гидроксидом загадит всю лампу.
А вот никелевые — вполне в ходу, штатный вариант. Первые ЕМНИМС вообще были платиновые, т.к. другого проводника, который можно было бы вварить в стекло геметично, не было.

Вольфрамовые делают, и обычные, и торированные. Особенно высковольтные, у него же работа выхода за четыре эВ, и эмиссия слабая. Это же неудобно низковольтные приборы делать Зато стоек к вышеупомянутым факторам, особенно к ионной бомбардировке.

Fakir> Да ну брось, как ты себе это представляешь?! Вакуум, испорченный парами железа?!!

Ну не железа, так никеля
При работе из катода постоянно выбиваются атомы за счёт ионной бомбардировки. Чем больше анодное, тем лучше выбиваются, это же фактически линейный ускоритель частиц. См выше, почему высоковольтные — вольфрамовые.

Sandro>> Кстати, основная причина ограничения срока службы лампы — это именно потеря вакуума.
Fakir> ЕМНИС, эмиссионные характеристики катодов нередко проседают раньше. Ну, если токи большие и накал на пределе.

А проседают, они, как ты думаешь, отчего? От отравления катода, с одной стороны, и ионной бомбардировки, с другой стороны. Причём, если ион не выбил атом(ы), а засел в катоде, то это вообще один и тот же процесс

Fakir>> Э? А отжиг под откачкой отменили?
Sandro> А геттер тогда зачем?

Дык, не всё как следует прогревается. Что-то сильно греть просто нельзя, до чего-то тепло плохо доходит в силу конструктивных особенностей прибора и способа прогрева.
Ну и натекания никто, увы, не отменял. Как и возникновения газов в приборе в результате бомбардировки летучими электронами и ионами разных знаков.

Sandro> Вот в этом и проблема. Ты можешь греть часов 8 самое большее, иначе технолог скажет, что ты охренел. Больше вроде и не греют.

По-моему, 8 уже и смысла особого нет - ну если для чего-то совсем уж сурового. Разве что греть можно только до низкой температуры. Полчаса-час ЕМНИС нормальное время для 350-400 С.

Sandro> А за это время вылезут только низкомолекулярные газы типа водорода или водяного пара, ну и лёгкие продукты разложения всякой грязи. И сильно ты греть оксидную лампу не можешь, потому что температура активации оксидно-бариевого катода довольно низка, это порядка 1200 К.

1200 тебе мало?!
Ну и что-то кажется мне, что как раз газы с большим атомным номером - обычно наименьшая из проблем для радиолампового вакуума. Оно конечно у большинства геттеров ёмкость по ним заметно меньше, но их и тупо мало.

Sandro> Я пошутил Почти. Насколько мне известно, железный катод действительно никогда не применялся, да и понятно почему — тонны примесей, надо химически очищать, и главное — он своим гидроксидом загадит всю лампу.

Почти уверен, что в ранних трубках можно и железный катод найти


Sandro> Ну не железа, так никеля

Никель - хороший материал для вакуума Один из самых употребимых.

Sandro> При работе из катода постоянно выбиваются атомы за счёт ионной бомбардировки. Чем больше анодное, тем лучше выбиваются, это же фактически линейный ускоритель частиц. См выше, почему высоковольтные — вольфрамовые.

...но просто выбитые атомы/ионы - еще вовсе не обязательно портят вакуум. Если выбиваются, скажем, атомы металла - они могут загадить стекло или там что еще, но не вакуум - скорее, наоборот, могут связать кислород ИМХО так.

Sandro> А проседают, они, как ты думаешь, отчего? От отравления катода, с одной стороны, и ионной бомбардировки, с другой стороны. Причём, если ион не выбил атом(ы), а засел в катоде, то это вообще один и тот же процесс

Воот! Сам же сказал - бомбардировка и распыление Катод просто разрушается (эмитирующий поверхностный слой), а изменение вакуума вследствие ионной бомбардировки катода - не первопричина.

Sandro> А геттер тогда зачем?
Кстати, о геттере. Геттер ничего не может сделать с аргоном, поэтому, если после откачки было 10^-4 мм.рт.ст., то, после срабатывания геттера не может быть лучше 10^-6 мм.рт.ст.

Sandro>> А геттер тогда зачем?
Б.г.> Кстати, о геттере. Геттер ничего не может сделать с аргоном,

Геттер действительно не может. А вот газ может. Когда после предварительной откачки начинается отжиг катода, из него летит двуокись углерода в промышленных масштабах, до 1 мг в больших лампах ЕМНИМС, по парциальному давлению она уделывает остатки воздуха принципиально. А откачка-то утягивает газы пропорционально их парциальному давлению.
Соответственно, если откачка после отжига выдаст опять 10^-4 мм.рт.ст., то аргона останется порядка на ... лень считать ... как минимум, на три меньше. Основу остаточного давления будет составлять углекислый газ, который будет сожран геттером при активации.

Б.г.> поэтому, если после откачки было 10^-4 мм.рт.ст., то, после срабатывания геттера не может быть лучше 10^-6 мм.рт.ст.

Я всё же привык к Паскалям
1мм рт.ст. = 133 Па. Округляя, 100 Па. У ламп рабочее давление 0,001..0,0001 Па. 10^-5 .. 10^-6 торр. Ну так в чём вопрос?

PS: Мы же не трубку Крукса обсуждаем, а?

Fakir> По-моему, 8 уже и смысла особого нет - ну если для чего-то совсем уж сурового. Разве что греть можно только до низкой температуры. Полчаса-час ЕМНИС нормальное время для 350-400 С.
По разному. Кому-то и пяти минут достаточно, кого-то до 12 часов греют.

Fakir> Никель - хороший материал для вакуума Один из самых употребимых.

При этом, шо характерно, античемпион по содержанию всякой летучей гадости

Клапауций> По разному. Кому-то и пяти минут достаточно, кого-то до 12 часов греют.

Ну я про наиболее типичные стёкла типа СЛ-92,56(?) и прочие неэкзотические материалы.
И, ессно, от потребного качества вакуума зависит. Если четвёрки достаточно - можно и 5-10 минут, на пятёрку уже больше, шестёрку тем более.

...и отдельно - от качества откачной системы А то попрёт масло взад - и...

Fakir>> Никель - хороший материал для вакуума Один из самых употребимых.
Клапауций> При этом, шо характерно, античемпион по содержанию всякой летучей гадости

ЕМНИС отдаёт легко.
Античемпионом должен быть, скорее, титан. Иначе бы геттеры делали никелевые

Б.г.> Кстати, о геттере. Геттер ничего не может сделать с аргоном, поэтому, если после откачки было 10^-4 мм.рт.ст., то, после срабатывания геттера не может быть лучше 10^-6 мм.рт.ст.

В принципе есть тема продувки безаргоновой смесью. Но вроде оч. редко используется.

Fakir> ЕМНИС отдаёт легко.

Да, но не до конца. Даже прокачанный обезгаженный, всё равно хуже всех.

Fakir> Да ну брось, как ты себе это представляешь?! Вакуум, испорченный парами железа?!!

А именно! Для катодов из чистых металлов выбирают вольфрам либо тантал - из ряда металлов с аналогичными эмиссионными свойствами и термостойкостью - именно по причине малой скорости испарения.

Fakir>> Да ну брось, как ты себе это представляешь?! Вакуум, испорченный парами железа?!!
Клапауций> А именно! Для катодов из чистых металлов выбирают вольфрам либо тантал - из ряда металлов с аналогичными эмиссионными свойствами и термостойкостью - именно по причине малой скорости испарения.

Ну так не потому же, что вакуум испортится - а потому, что испортится катод, нет? То есть очень быстро кончится Не говоря о том, что по сравнению с железом вольфрамовый катод явно допускает большую температуру накала, танталовый скорее всего тоже.

Отвлёкся... "моргнул - выморгнул через час"

Fakir> Ну так не потому же, что вакуум испортится - а потому, что испортится катод, нет? То есть очень быстро кончится

Хм, в качестве допустимой температуры нагрева катода выбирают значение, при котором давление паров металла достигает 10^-7 мм рт.ст.
Вряд ли при такой испаряемости катод быстро сточится.
А вот вакуум загадить можно...

Fakir> Не говоря о том, что по сравнению с железом вольфрамовый катод явно допускает большую температуру накала, танталовый скорее всего тоже.

Вот-вот.

Клапауций> Хм, в качестве допустимой температуры нагрева катода выбирают значение, при котором давление паров металла достигает 10^-7 мм рт.ст.
Клапауций> Вряд ли при такой испаряемости катод быстро сточится.

Ну он не "сточится", конечно - в смысле не испарится целиком. Но НЯП вполне может разрушиться, как мне кажется.
Это ж прямонакальные катоды с температурой выше 2000. А лампочки накаливания вполне успешно перегорают.

Клапауций> А вот вакуум загадить можно...

Это не то немного загаживание. Т.е. пока катод раскалён, если давление паров будет выше 10-6 и всё такое - конечно, это будет сказываться на работе прибора. Но процесс обратимый. Т.е. если давление паров при горячем катоде не превышает определённых пределов - всё нормально.

Обычно всё-таки когда говорят о загаживании вакуума - имеют в виду необратимые процессы: нечто полезло, и лезет, и лезет, и если геттером не убрать - вакууму хана.