Катодная трехэлектродная лампа, которая в настоящее время приобретает все большее значение не только в радиоделе, но и в других областях техники, непрерывно совершенствуясь, пережила на своем веку ряд изменений. Изобретенная в 1907 году американцем Ли-де-Форестом, она в 1914 г. получает уже вполне технический вид. С тех пор идет ряд изысканий наиболее пригодных материалов для электродов, их расположения и улучшения вакуума. Для разных условий работы вырабатываются соответствующие типы от маленькой усилительной до мощной 100-киловаттной (Нижегородская Лаборатория). Далее появляются лампы с оксидированной, торированной нитью, так. назыв., «темные лампы» (напр., «Микро»), работающие при пониженной энергии накала, двусетчатые лампы, лампы с внешним магнитным управлением вместо сетки (магнетроны) и т. п.
Самый широкий рынок, потребляющий лампы, — рынок любительский. Промышленность сознает, что число этих потребителей во много раз увеличится, если лампа не будет требовать специальных источников тока, если имеющаяся в доме электрическая сеть сможет служить источником питания катодной лампы, если к тому же она будет дешева и долговечна. Этим условиям в большой степени, как будто, удовлетворяет описываемая ниже американская лампа. Но пока что она еще в продаже не появилась, и неизвестно, выработан ли уже настолько надежный тип, который мог бы покинуть стены испытательных лабораторий, чтобы выйти на широкий рынок.
Одно из наиболее крупных затруднений при работе с катодной лампой представляет вопрос о питании нити накала. Для накала нити нужен источник постоянного тока — батарея элементов или аккумуляторов. Первая требует частой смены, вторая доставляет много хлопот в смысле зарядки и ухода.
Недавно в Америке сконструирована лампа, разрешающая эти затруднения. Эта лампа питается обыкновенным осветительным током, напряжением в 110 в. Она может быть ввинчена в патрон от обыкновенной осветительной лампочки.
Дело заключается и следующем: в обыкновенных лампах электроны излучает нить; она требует постоянного тока, ибо колебания этого тока вызывали бы при приеме посторонние шумы. В описываемой же лампе используются не электроны, непосредственно излученные нитью; она только нагревается током и своей температурой нагревает цилиндрик, сделанный из «алундума» — материала, который излучает электроны при сравнительно низкой температуре. Если в этой лампе нить питается переменным током, то это не вызывает шума в приемнике, так как к излучающей части лампы, т.-е. цилиндрику, переменное напряжение не подводится. Температура этого цилиндрика сохраняется постоянной, так как колебания силы тока нити происходят настолько быстро, что ни нить, ни цилиндр не успевают при каждом периоде остыть.
Идея устройства подобной системы накала не нова. Указания на теоретическую возможность устройства подобной системы накала можно найти еще в сравнительно старых английских журналах. Несколько лет тому назад появилась лампа Гулла, принцип действия которой был таков: источник тока подводится к нити, которая им накаливается. Излученные этой нитью электроны бомбардируют окружающий ее цилиндрик, который этой бомбардировкой раскаливается и в свою очередь излучает поток электронов. Последний используется, как в каждой катодной лампе. В отличие от лампы Гулла, в описываемой нами лампе излучающий цилиндр нагревается не бомбардировкой, а непосредственно от высокой температуры нити.
Очевидно, этот вопрос выходит сейчас из стадии предварительных изысканий.
На рис. 1 изображено устройство этой лампы. Как видно из рис. 1, лампа снабжена общеупотребительным цоколем, позволяющим ввинчивать ее в патрон для обыкновенной осветительной лампы. Внутри круглого баллона, из которого выкачан воздух, впаяна снизу трубка из кварцевого стекла. В эту трубку вставляется нить накала в виде хромоникелевой спирали, намотанной на стержень, который внизу прикрепляется к цоколю при помощи винта. Так как трубка запаяна в своей верхней части, то, в случае, если нить перегорит, можно, не нарушая вакуума (пустотности) лампы, вставить новый стержень со спиралью. Поэтому лампа может служить очень долгое время.
Внутри баллона на трубку плотно насажен цилиндрик из «алундума», который служит катодом — источником излучения (электронов). Этот цилиндрик окружен сеткой и цилиндром, как в обычной катодной лампе.
Вводы катода, сетки и анода проходят через баллон.
Спираль накаливается осветительным током; через кварцевую трубочку она нагревает цилиндрик до темно-красного каления. Излучаемый цилиндриком поток электронов проходит через сетку к аноду, как в обычной катодной лампе. Благодаря сравнительно большой поверхности цилиндра, излучаемый поток получается большим. Вместе с тем мощность, потребляемая системой накала, равна пятидесяти ваттам, т.-е. той мощности, какую потребляет осветительная стосвечная полуваттная лампа.
Аналогичная, но несколько другого устройства, лампа изображена на рис. 2 и 3. На рис. 2 дано внутреннее устройство, на рис. 3 — ее внешний вид. Эта лампа тоже питается осветительным током, но только переменным: дело в том, что осветительный ток, обыкновенно подается под напряжением в 110 вольт, между тем, как система накала лампы расчитана на напряжение в 4 вольта. Понизить напряжение сети до требуемого можно с помощью трансформатора только в случае переменного тока.
К «верхнему цоколю» подводится ток для накала; ножки в нижнем цоколе служат для присоединения анода, сетки и катода. Материал, из которого сделан последний, является секретом фирмы.
Нужно сказать, что усовершенствования в области конструирования катодных ламп не меняли основного — электроды лампы должны находиться в вакууме.
В последнее время в иностранной радиопрессе появились сообщения о совершенно новом типе катодной лампы — безвакуумной лампы, изобретенной американцем Майерсом. Эта лампа еще пока находится в стадии первоначальных опытов, но она уже демонстрировалась в Нью-Йорке и испытывалась в лаборатории Гарвардского университета.
Мысль о лампе, горящей на открытом воздухе, кажется невероятной. Радиотехникам хорошо известно, как неустойчиво работает плохо откачанная лампа. Кроме того, вне вакуума (пустоты) нить перегорела бы, возникли бы процессы окисления и т. п.
На рис. 4 дана фотография лампы Майерса. Эта лампа тоже трехэлектродная и может работать как в качестве усилителя, так и генератора незатухающих колебаний. Ее нить приготовляется электрохимическим способом. Ее состав — секрет изобретателя. Нить обладает очень большим сопротивлением в начале работы, требует 15—20 сек., пока не установится нормальный режим.
Сетка и анод имеют форму спирали и сделаны из материала, не окисляющегося даже при температуре в 2.000°. Такая лампа может быть сконструирована с ничтожнейшей внутренней емкостью. Нить питается постоянным или переменным осветительным током в 110 в., хотя можно изготовить нить, для которой вполне достаточна шестивольтовая аккумуляторная батарея. Сопротивление анод—нить 65.000 ом, сетка—нить — 4.000 ом, усилительная постоянная — 14. На демонстрации в Нью-Йорке эта «лампа» дала очень чистый прием Питсбургской станции.
При дальнейшем усовершенствовании эта «лампа» должна дать ряд преимуществ по сравнению с современными лампами; в частности, она уже в настоящем виде обходится вдвое дешевле современных ламп.
Нужно оказать, что эта лампа пока еще представляет чисто теоретический интерес, и недостаток сведений о ней не дает возможности строить какие бы то ни было предположения о том, сможет ли она приобрести пригодный для практики вид.