Самодельная газоразрядная Ё-лампа

Пробная работа в домашней лаборатории-мастерской — изготовление прототипа газоразрядной индикаторной лампы со сложным фигурным электродом-символом и нагреваемым (распыляемым) титановым геттером компактной конструкции. В работе использовано дешёвое стекло платиновой группы [1] от трубчатых ламп дневного света (ЛДС) и простое, по большей части самодельное, оборудование. Рабочий одноатомный газ лампы — недорогой и распространённый сварочный аргон.

▍ 1. Концепция

Предыдущие электровакуумные приборы (ЭВП) с катодным распылением Ti [2] оказались вполне работоспособными, но и не лишёнными недостатков. Главным образом это потребность в ещё одном отдельном электроде-геттере, специальном месте для его распыления, усложнение конструкции и сборки лампы.

Простая газоразрядная лампа-индикатор имеет два электрода. При работе на постоянном токе светится катод (-). Попробуем выполнить такую лампу с одним светящимся рабочим электродом и вторым вспомогательным электродом-эмиттером из Ti. Во время тренировки лампы, включив её наоборот — катодом титановый электрод, получим его нагрев (и распыление?) для связывания ненужных молекулярных газов-примесей и некоторого понижения давления.

Рис. 1.1 Схема тренировки (А) и рабочего включения (Б) разрядной лампы на постоянном токе, где: 1 — массивный рабочий электрод; 2 — тонкий титановый (с Ti элементами) электрод-эмиттер; 3 — напылённый слой Ti со связанными молекулами газов

▍ 2. Колба лампы

Фото 2.1 Стеклянная часть лампы, кроме тонкой технологической трубочки-штенгеля, сделана из ЛДС типоразмера Т8 и Т12. Старые лампы вскрыл и нарезал удобными кусками, очистил от люминофора на внутренних стенках, отмыл в тёплой воде с моющим средством и протравил 2% плавиковой кислотой. Все работы выполнял на открытом воздухе — ртуть в люминофоре и HF ядовиты

Фото 2.2 У одного из концов стеклянной трубки оплавил края, второй конец сильно разогрел и оттянул размягчённое стекло, переплавил утончившуюся часть, поддув в открытый конец заготовки, выровнял полукруглое «пробирочное донышко»

Фото 2.3 Маленьким горячим пропано-кислородным факелом нагрел на сформованном дне точку

Фото 2.4 Продул расплавленное стекло в тончайший пузырик, сколол, оплавил его края, получив небольшое отверстие

Фото 2.5 Разогрев края отверстия и кончик штенгеля в мягком горячем пламени, слепил их, поддув, выровнял место соединения, придал деталям соосность

Фото 2.6 Горячую деталь тщательно закоптил в светящем, без подачи воздуха, пламени, и уложил медленно остывать в базальтовое одеяло

▍ 3. Гребешковая ножка

Фото 3.1 Вакуумплотный металлический впай в стекло платиновой группы выполнен из платинита, он вварен в середину обычного трёхзвенного вывода контактной сваркой [3]

Фото 3.2 Расширенное основание гребешковой ножки получается ровнее при механизированном вращении заготовки. Размягчённое стекло отгибаем графитовой развёрткой [4]

Фото 3.3 Насаженную на державку недлинную заготовку с вороночками на краях разделил перетяжкой — разогрел в середине, растянул и переплавил утончившуюся часть

Фото 3.4 Запечатанный конец разогрел и, захватив пинцетом размягчённое стекло, вытянул крупный короткий ус-сужение, обрезал его тонкую часть, оплавил торец

Фото 3.5 Вставил в ручку-трубку скреплённые выводы, разогрел стекло вокруг них, сплющил плоской частью губок крупного пинцета, проплавил впай

Фото 3.6 Остудил горячую деталь в светящем пламени, уложил в базальтовое одеяло для дальнейшего замедленного охлаждения

Фото 3.7 Несколько готовых ножек отжёг в печи для снятия внутренних напряжений

▍ 4. Электродная система

Электрод-эмиттер с титаном сделаем сборным, рамочным — тонкие титановые проволочки — их легче прогреть разрядом, растянутые на стальном каркасе. Основной светящийся электрод выполним в виде какого-то символа. Пусть это будет буква русского алфавита, скажем, «Ё» — её всегда обижают, так и норовя урезать. Поможем ей обрести давно утерянную веру в себя.

Фото 4.1 Клочок тонкой жёсткой нержавейки разметил спиртовым фломастером, ножницами по металлу нарезал на полосочки

Фото 4.2 Контактной сваркой собрал букву, непременные точечки приделал на тонких проволочинах

▍ 5. Сборка лампы

Фото 5.1 Укоротил выводы гребешковой ножки, приварил к ним электроды лампы

Фото 5.2 Ножка в сборе. Видна конструкция электрода с Ti — С-образная рамка из нержавеющей проволоки Ø 0,8 мм и две натянутых на неё нити из титановой проволоки Ø 0,3 мм. Форма рамки — сообразно рабочему электроду, самая заметная её часть прячется за буквой

Фото 5.3 Колба лампы «второго сорта» — здорово кособокая, но таки герметичная. Уточнил её длину по месту, обрезал лишнее накалённой электротоком нихромовой проволокой [5]. Электродная система лампы не имеет обычной внутренней распорки «сверху», что несколько осложнит заварку

Фото 5.4 Заварка лампы — спаивание баллона с юбочкой, ножки. Для коротенькой нетяжёлой лампы со штенгелем-ручкой на макушке баллона, операция удобная и сравнительно простая. Разогреваем нижнюю часть колбы в газо-воздушном пламени с применением отражателя, распределяющего тепло равномернее

Фото 5.5 Добавив в воздушное дутьё кислород, осаживаем колбу на расширение ножки, тщательно проплавляем их стык, осторожно поддувая в открытый штенгель, выравниваем место спая

Фото 5.6 Запаянную лампу минутку — две вертим в мягком коптящем пламени, мгновенно укладываем для дальнейшего замедленного остывания в базальтовое одеяло

Фото 5.7 Остывшую лампу подвергаем полному печному отжигу, под длинный штенгель подкладываем опору, иначе он изогнётся, провиснет. Режим для стекла платиновой группы такой: нагрев до 510 ̊ С, с темпом 0,02 град/сек, выдержка 30 минут, остывание до комнатной температуры с темпом 0,01 град/сек

Фото 5.8 Готовая к наполнению лампа

▍ 6. Откачка, наполнение рабочим газом

Фото 6.1 Имеющийся штенгель лампы нарастил кусочком с оливкой для присоединения шланга, подключил лампу к упрощённому откачному посту [6]. Атмосферные газы в холодной лампе заместил аргоном при остаточном давлении около 250 Па, сделав 10 циклов промывки. Отпаял лампу

▍ 7. Тренировка, включение

Фото 7.1 Подключил лампу к регулируемому источнику постоянного тока [7] через токоограничивающий резистор

Фото 7.2 Лампа получилась рабочей и сравнительно низковольтной, однако наш символ светился не полностью, даже при заметном токе. Вероятнее всего, свечение самостоятельно расползлось бы по электроду через несколько суток работы

Фото 7.3 Включение катодом электрода с титаном. Ток в цепи 10 мА, напряжение на лампе 194 вольта

Фото 7.4 Рабочее включение лампы после нескольких часов тренировки (Фото 7.3.). Напряжение на лампе 210 вольт, ток в цепи 4 мА. Свечение равномерное, тонким слоем повторяет контуры электрода с обеих сторон. Лампа практически не нагревается при длительной работе

▍ 8. Выводы

Работа получилась как будто бы удачной, но и не без изъянов — легко заметить появившееся после тренировки незапланированное красноватое свечение около титановых элементов, вероятнее всего — водород — газ Ti, впитываемый легко и с удовольствием, а отдаваемый при нагреве. Для предотвращения попадания Н2 из титана, перед монтажом в лампу тот положено обезгаживать — отжигать в хорошем вакууме. Светящийся символ читается тем не менее легко, лампа получилась компактной и экономной.

▍ 9. Дополнительные материалы

1. Классификация электровакуумных стёкол. Конспект автора. ^[1]
2. Разрядная индикаторная лампа с Ti геттером. Конспект автора. ^[2]
3. Аппарат для контактной сварки мелочей. Конспект автора. ^[3]
4. Дооснащение домашней стеклодувной мастерской. Конспект автора. ^[4]
5. Резка стеклянных трубчатых заготовок. Конспект автора. ^[5]
6. Упрощённая откачка и наполнение самодельных газоразрядных ламп. Конспект автора. ^[6]
7. Высоковольтный регулируемый БП. Конспект автора. ^[7]
8. Библиотечка электровакуумщика-любителя. ^[8]

На благо всех разумных существ, Babay Mazay, апрель, 2025 г.

© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»