С любопытством в уме и почтением в сердце продолжим заглядывать через плечо французскому ламподелу-любителю 1920-х годов — М. Н. Минье, примечательного неукротимым энтузиазмом и использованием в работе простейших средств. Дела у нашего героя идут всё интереснее — обзаведясь простейшим огневым оснащением и невеликим ассортиментом материалов (Часть 1), он уже освоил ряд нехитрых стеклодувных приёмов и изловчился собрать простейший стеклянный вакуумный насос ртутно-капельного типа, для опорожнения (откачки) своих электровакуумных приборов (ЭВП) (Часть 2). Ниже — первая порция работ практических — дополнение вакуумного насоса простейшим средством измерения — разрядной трубкой; изготовление учебно-тренировочных ламп накаливания.
1. Разрядная трубка
Разрядная, иначе Гейслерова, трубка — простейший газоразрядный прибор с двумя электродами. Родившись в 1858 году как техническая забава, жива и по сей день, используясь, как специальный источник света в спектроскопии и некоторых других областях. Ранние эксперименты с трубкой помогли сделать ряд важных открытий, трубка Гейслера стала прабабушкой неоновому свету и люминесцентным лампам. В самом простом своём варианте трубка представляет собой узкодлинную колбу с впаянными в торцы электродами. Приложив к ним потенциал в несколько тысяч вольт, и начав откачивать из трубки воздух, любой заинтересованный экспериментатор обнаружит тлеющий разряд, меняющийся с уменьшением давления. В бытность, характерные формы разряда в трубке нередко использовали для ориентировочной оценки разрежения до ~10^-2 мм. рт. ст. (Торр) в лабораторных вакуумных системах. Ниже этого давления свечение в трубке прекращается — она становится изолятором.
Рис. 1.1. Сделать хорошие электрические выводы сквозь стекло баллона — задача нешуточная, для нашего энтузиаста существенно облегчающаяся применением тонкой проволоки платины, а металл это тугоплавкий и хорошо впаивающийся в целый ряд стёкол. Дороговизна заставляет применять его короткие и тонкие отрезки в составе многозвенных выводов. Вместо обычной в электровакуумном производстве контактной сварки, г-н Минье платину в медь вплавляет (A) на огне своей бензиновой горелки-февки [1]. На эскизе: А — конструкция соединения меди с платиной; В — первая часть работы; С — готовый трёхзвенный ввод медь-платина-медь
Рис. 1.3. Индикаторная разрядная трубка в сборе, установлена в стеклянный шлиф со ртутным уплотнением вакуумного насоса [2]. К открытому концу трубочки припаивается откачиваемая лампа, электроды разрядной трубки подключаются к катушке Румкорфа — высоковольтному (4…20 кВ) источнику с электромеханическим прерывателем звонкового типа и питанием от низковольтных батарей или аккумуляторов — напомню, мастерская г-на Минье сетевого электричества не имела. Разрядная трубка заметно короче аналогов — чтобы не слишком увеличивать объём, откачиваемый медленным капельным насосом
1. 2. Определение остаточного давления с помощью разрядной трубки
Рис. 1.4. Вот как изменяется форма разряда при откачке трубки (разряд в остатках воздуха, азота), вехи: (А) — фиолетовый разряд между электродами, этакая длинная пляшущая искра; В — спокойное розовое свечение на весь баллон, с уменьшением давления отползающее от катода; С — окутанный тонким слоем свечения катод, разряд около анода, разбитый на страты, тёмное (Фарадеево) пространство у катода; D — внутреннего свечения нет вовсе, флюоресцирует стекло колбы трубки. При питании трубок током переменным картина аналогичная
1. 3. Вид разряда в трубке Гейслера в натуре
Не удержусь привести несколько фото своих трубок при разных условиях — тлеющий разряд — зрелище впечатляющее, недаром в начале своей карьеры они имели такой успех у публики. Передача цвета местами не вполне правильная.
Фото 1.5. Трубка Ø18 мм, электроды по мотивам Минье — алюминиевые, с вплавленными выводами. Начало откачки
Фото 1.6. «Пляшущая искра» при снижении давления распушается и стабилизируется
Фото 1.7. Крупная трубка Ø 26 мм с дисковыми электродами из нержавеющей стали. Спокойный разряд на всю колбу
Фото 1.8. Столб разряда распадается, анодный укорачивается, катодный перемещается за электрод. Тёмное пространство
Фото 1.9. Анодный столб распадается на страты
Фото 1.10. Анодный столб из страт укорачивается
Фото 1.11. Анодный столб исчезает полностью, начинает светиться стекло баллона
2. Лампа накаливания
Работа учебно-тренировочная, для развития и совершенствования навыков г-на Минье — искусство «маленьких шагов». Лампа маломощная, низковольтная, с вольфрамовой или танталовой нитью накаливания. Колба лампы с гребешковой ножкой, стекло платиновой группы.
Рис. 2.1. Изготовление колбы лампы из трубки Ø 20 мм. 1 — переплавляем отрезок трубки посередине, получив две заготовки с дном; 2 — разогреваем и осаживаем оставшийся хвостик; 3 — поддувая, выравниваем «пробирочное донышко»; 4 — стеклянной палочкой оттягиваем тонкий усик, обламываем его, оплавляем края; 5 — в мягком пламени разогреваем края отверстия на колбе и конец технологической трубочки для откачки лампы — штенгеля; 6, 7 — слепляем детали, пропаиваем стык; 8 — утончаем место отпаивания
Припаивание штенгеля к колбе, особенно более или менее крупного размера — операция непростая, требующая хорошего навыка и твёрдости рук. Крохотное отверстие так и норовит заплавиться, напомню — детали в пламени непрерывно, одновременно и синхронно вращают. Очень помогает применение шарнира для дутья, позволяющего одновременно с пайкой, выравнивать размягчённое стекло изнутри, как и использование не слишком тонкого штенгеля, утончая только место отпайки (Рис. 2.1. Поз. 8). Надо сказать, что существует ещё одна конструкция колбы ЭВП, где штенгель впаян в гребешковую ножку, но для работы ручной она удобна меньше.
Рис. 2.2. Изготовление гребешковой ножки лампы. Для небольшой простой лампы накаливания достаточно двух выводов. Конструкция каждого из них полностью повторяет таковые у разрядной трубки (Рис. 1.1.). Два подготовленных трёхзвенных вывода скрепляем концами (Е). Стеклянная часть двухвыводной ножки для колбы Ø 20 мм выполнена из трубочки Ø 8 мм. Её конец оттянут и переплавлен, разогрет и раздут в тонкий пузырь. Большая часть пузыря легко скалывается прижатием заготовки к ровной поверхности (F). Оставшуюся зазубренную часть следует оплавить или (лучше) сошлифовать абразивом. Деталь укорачиваем (f). Заготовка ножки короткая, для удерживания её в пламени применена угольная (графитовая?) оправка (G, H). Стеклянную часть насаживаем на державку, внутрь помещаем скреплённые выводы, сильно разогреваем место вокруг платиновых звеньев и сплющиваем вокруг них размягчённое стекло пинцетом
Операция ответственная и сложная, прежде всего, как и любые металлические впаи в стекло ЭВП — долговременные вакуумплотные соединения очень разнородных материалов. В целом, технология, предложенная г-ном Минье, напоминает классическую [3]. Расширения-юбочки, выполненные продувкой, удаются хорошо только на небольших диаметрах заготовок, выравнивание их шлифовкой трудоёмко. Лучший приём изготовления такого элемента — применение специального инструмента — развёртки. Вынужденное (легкоплавкость) использование капризного стекла платиновой группы [4] даст много брака, после изготовления детали обязательно её охлаждение в светящем пламени, и дальнейшие меры по замедлению охлаждения. Например, г-н Минье укладывал свои горячие стёкла в картонную коробку, набитую хлопковой (?) ватой, сетуя на дым и гарь — мера чрезвычайно действенная, только вместо горючей ваты лучше применять, легкодоступные теперь, мягкие или сыпучие огнеупорные материалы: базальтовую, каолиновую вату, вермикулит и т. п.
2. 1. Огневая работа со стеклом, это ещё и красиво!
Вот как это выглядит на фото, в исполнении вашего покорного слуги:
Фото 2.3. Заготовка гребешковой ножки со вставленными трёхзвенными никель-платинит-никель вводами. Соединения звеньев — контактной сваркой. Стекло платиновое, тонкостенное Ø 16 мм, от ЛДС типоразмера Т5. Развёртка выполнена аналогично Рис. 2.2. — продувкой
Фото 2.4. Впаивание выводов. Заготовка на державке — стеклянной трубке, обёрнутой стеклотканью. Для хорошего проплавления в пропан — воздушное пламя лучше подмешивать щепочку кислорода
Фото 2.5. Две готовых гребешковых ножки. В более крупной, платиновые вставки предварительно остеклованы
2. 2. Сборка лампы накаливания
Рис. 2.6. Скрученные выводы собранных гребешковых ножек расплетают, формуют и, уточнив длину по месту, укорачивают (Рис. 2.2. Н). Форма нити накаливания может диктоваться условным назначением лампы — общего применения (а), для работы с параболическим отражателем (в), для гальванометра (пирометра?) (с). Диаметр вольфрамовой (танталовой) нити — «для (заводской) лампы в 25 или 50 свечей» (при напряжении 110 вольт). Для нашей рукодельной лампочки такой проволоки потребуется 12…15 мм, для напряжения 4 вольта. Концы медных выводов расплющены на наковальне (I) и сформованы пинцетом (J), вольфрамовая нить зажата в этих крючках, хорошенько сплющенных затем плоскогубцами
Рис. 2.7. Впаивание ножки лампы в сборе, с её колбой — заварка лампы. Г-н Минье предлагает делать её так: разогреваем края деталей, удерживая (вращая) их за штенгель (а) и графитовую державку (в). После некоторого размягчения стекла соединяем-слепляем, удаляем державку и тщательно пропаиваем шов (М). Скопившееся стекло, поддув в открытый штенгель, расправляем, пинцетом за выводы поправляем ножку (N)
Технология отличается от канонической важной мелочью — расширение ножки лучше делать так, чтобы оно с небольшим зазором входило в колбу. Заварка при этом заключается в осаживании внешнего стекла на край юбочки, что заметно проще.
Фото 2.8. Вот как выглядит ручная заварка рекомендуемой конструкции баллона с гребешковой ножкой. На фото — изготовление любительской (книксен) газоразрядной лампы. Ножка внутри баллона
Фото 2.9. А вот так выглядит некоторое замедление охлаждения спаянной работы — рабочему горячему и жёсткому газовоздушному пламени перекрываем воздушное дутьё, оставляя только подачу горючего газа. В этом, сравнительно негорячем, мягком светящем пламени несколько минут вдумчиво вертим свою работу, тщательно покрывая копотью место пайки
3. Итого
В очередной раз восхитимся той решимости, с каковой предки брались за дело, имея в своём распоряжении в основном только пыл своего сердца.
Откачку ламп рассмотрим в следующей части, вместе с изготовлением практического вакуумного триода.
Описанные лампы накаливания — в основном работы учебные — неглубокая откачка, отсутствие геттера, не газонаполненные — в вакууме вольфрам быстро распыляется на внутренние стенки колбы.
Используемое г-ном Минье платиновое стекло капризно и даёт много брака, зато дёшево, не темнеет при обработке без кислорода и плавится простой февкой. Небольшие размеры ламп продиктованы маленькими огнями и невеликой производительностью капельного вакуумного насоса, опять же, в мелких стеклянных работах негде разгуляться внутренним напряжениям — меньше вероятность растрескивания. Дорогая платина применяется только в виде коротких тонких частей выводов, хорошо работает в этом качестве и позволяет обойтись без контактной сварки. Стеклянные заготовки-трубки и металлические элементы, перед сборкой промыты азотной кислотой. Для снятия внутренних напряжений не применяется сложный печной отжиг (а наш мастер не имеет сетевого электричества), зато в ходу меры по их уменьшению — охлаждение в светящем пламени, и дальнейшее замедленное остывание в теплоизоляции (коробке с ватой). В целом, для описанных тогдашних невеликих возможностей любителя — оптимум.
Некоторое недоумение вызывает только старательное игнорирование простого специального инструмента — развёртки, с помощью которого легче и быстрее получить хорошие развальцовки на концах трубок, тем более некрупного диаметра. Сборка лампы чуть отличается от современной общепринятой.
Я правильно понимаю, что катодные лучи (поток свободных электронов по факту), свечение стекла (фото 1.11) — это уже свовсем недалеко от мягкого рентгеновского излучения? Мой опыт работы с ИИИ прямо вот выдал: «Стрёмноватенько!» на том фото…
Где-то мы уже это уже обсуждали -- таки да, близко. К счастью, эксперименты эти разовые -- использовать разрядную трубку в таком качестве на постоянной основе (в откачном посту) передумал -- неудобно. Минимум, что она может показать, это 10^-2 Торр, ни туда, ни сюда -- большинство высоковакуумных насосов стартуют с 10^-3. Спасибо что беспокоитесь, буду стараться поаккуратнее!
Вообще осознание [подставить название хобби]-любителя, что простые понятные порезы / ожоги и т.п. это ещё цветочки в плане возможного ущерба самому себе — пугающе холодит иногда. Но «наши руки не для скуки», потому продолжаем (по возможности — осторожно)!
Так и есть коллега, так и есть! Выход один -- бороться с собственным невежеством и работать вдумчиво, желательно, черпая информацию не только из Ютуба -- народ сейчас ради просмотров готов на камеру голову сунуть не то что в рентген со свечением стекла, а в ядерный реактор с черенковским. Но мнение общественности, какое бы оно не было, в любом случае полезно -- ум как конь на привязи, бегает по кругу -- взгляд замыливается, чувство опасности притупляется, страх теряешь.
Да! Некоторые пакостные варианты ущерба -- накопительного типа -- проявляют себя когда пить боржом уже натурально поздно. Взять тот же свинец.
Свинец ещё из разряда «ну это же очевидно!» А вот из недавних Ваших статей про TIG-сварку я неожиданно осознал: «чьорт побирайт, а ведь и правда же в типичной "нержавейке" хрома десятки процентов, и оно дугой вполне себе испаряется» — тут уже маска-противогаз не лишней выглядит.
Ну или сам себе по столярке постоянно напоминаю, что древесную пыль даже наших привычных дуба-ясеня вдыхать не стоит (не говоря о всякой южной экзотике). Так и живём, предохраняясь (если не забыл / забил / «мне только на минутку»).
Да, (со вздохом) есть такое дело, медь ещё в этом смысле примечательна, цинк. Профессиональные сварщики вообще лёгочным болезням подвержены, даже и те, что пользуются современными средствами защиты, но и чувствительность к отравлениям у людей разная -- некоторые курят больше пачки пачки в день и при стаже с "за углом школы", умудряются и на пенсии выглядеть огурцом.
А что касается сварки и "на минутку", так на ум невольно приходит сонм историй о работе без маски и понятных последствиях post factum. Доводилось видеть таких растяп-страдальцев вживую -- врагу не пожелаешь.
Я вот тоже припоминаю как в школьном детстве, в радиокружке дома пионеров, всем кагалом собирали что-то простенькое, на четверть часа, вроде имитатора подскакивающего шарика. И вьюнош-коллега в запале содрал зубами изоляцию с конца провода. Руководитель, деликатный человек, голосом полным укоризны, тогда как раз и заметил, что зубы-зубами, а вот привычка эта добром не кончится -- в какой-то из случаев другой конец провода окажется куда-то включён... Как в бытность писали широко известные в узких кругах одесские лаборанты, -- "Электричество дисциплинирует!".
ThingCrimson
Я правильно понимаю, что катодные лучи (поток свободных электронов по факту), свечение стекла (фото 1.11) — это уже свовсем недалеко от мягкого рентгеновского излучения? Мой опыт работы с ИИИ прямо вот выдал: «Стрёмноватенько!» на том фото…
Берегите себя!
BabayMazay Автор
Где-то мы уже это уже обсуждали -- таки да, близко. К счастью, эксперименты эти разовые -- использовать разрядную трубку в таком качестве на постоянной основе (в откачном посту) передумал -- неудобно. Минимум, что она может показать, это 10^-2 Торр, ни туда, ни сюда -- большинство высоковакуумных насосов стартуют с 10^-3. Спасибо что беспокоитесь, буду стараться поаккуратнее!
ThingCrimson
Красивое рентгенофото!
Вообще осознание [подставить название хобби]-любителя, что простые понятные порезы / ожоги и т.п. это ещё цветочки в плане возможного ущерба самому себе — пугающе холодит иногда. Но «наши руки не для скуки», потому продолжаем (по возможности — осторожно)!
BabayMazay Автор
Так и есть коллега, так и есть! Выход один -- бороться с собственным невежеством и работать вдумчиво, желательно, черпая информацию не только из Ютуба -- народ сейчас ради просмотров готов на камеру голову сунуть не то что в рентген со свечением стекла, а в ядерный реактор с черенковским. Но мнение общественности, какое бы оно не было, в любом случае полезно -- ум как конь на привязи, бегает по кругу -- взгляд замыливается, чувство опасности притупляется, страх теряешь.
Да! Некоторые пакостные варианты ущерба -- накопительного типа -- проявляют себя когда пить боржом уже натурально поздно. Взять тот же свинец.
ThingCrimson
Свинец ещё из разряда «ну это же очевидно!» А вот из недавних Ваших статей про TIG-сварку я неожиданно осознал: «чьорт побирайт, а ведь и правда же в типичной "нержавейке" хрома десятки процентов, и оно дугой вполне себе испаряется» — тут уже маска-противогаз не лишней выглядит.
Ну или сам себе по столярке постоянно напоминаю, что древесную пыль даже наших привычных дуба-ясеня вдыхать не стоит (не говоря о всякой южной экзотике). Так и живём, предохраняясь (если не забыл / забил / «мне только на минутку»).
BabayMazay Автор
Да, (со вздохом) есть такое дело, медь ещё в этом смысле примечательна, цинк. Профессиональные сварщики вообще лёгочным болезням подвержены, даже и те, что пользуются современными средствами защиты, но и чувствительность к отравлениям у людей разная -- некоторые курят больше пачки пачки в день и при стаже с "за углом школы", умудряются и на пенсии выглядеть огурцом.
А что касается сварки и "на минутку", так на ум невольно приходит сонм историй о работе без маски и понятных последствиях post factum. Доводилось видеть таких растяп-страдальцев вживую -- врагу не пожелаешь.
ThingCrimson
Ох! Глянул на фото, пошёл пересматривать классическое видео про изготовление тачек некой (пакистанской?) артелью. Сварщик там героический герой, конечно…
BabayMazay Автор
О да! Пакистанские сварщики, индийские электрики...
vadimk91
М-да, я в детстве и провода зубами зачищал (мало сечения конечно). После появления платной стоматологии бросил эту практику ;)
BabayMazay Автор
Я вот тоже припоминаю как в школьном детстве, в радиокружке дома пионеров, всем кагалом собирали что-то простенькое, на четверть часа, вроде имитатора подскакивающего шарика. И вьюнош-коллега в запале содрал зубами изоляцию с конца провода. Руководитель, деликатный человек, голосом полным укоризны, тогда как раз и заметил, что зубы-зубами, а вот привычка эта добром не кончится -- в какой-то из случаев другой конец провода окажется куда-то включён... Как в бытность писали широко известные в узких кругах одесские лаборанты, -- "Электричество дисциплинирует!".
vesowoma
На ГТ402? Это такой гидроцефал в мире транзисторов. Тоже собирал