Сувенирно-индикаторная лампа упрощённого типа своими руками

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

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