"Радио Всем", №10, май 1927 год, стр. 231-233
H. M. Изюмов.
ОТ РЕДАКЦИИ
С этого номера мы начинаем серию популярных статей, посвященных выяснению тех физических явлений, на которых основана работа радиолампы.
В мировом радиолюбительстве можно наметить два крайных полюса: Америка (С.А.Ш.) и СССР. Если в Соединенных Штатах в настоящее время детекторный приемник почти выходит из употребления, то у нас число ламповых установок совсем незначительно по сравнению с количеством детекторных аппаратов. Дешевизна, простота устройства и управления, отсутствие батарей — вот те основные преимущества детекторного приемника, которые дают ему широкое распространение у нас.
Развитие нашей радио-промышленности и снижение цен на аппаратуру приближает катодную лампу к массам радиолюбительства, и можно надеяться, что в будущем ламповый приемник станет основным типом установки как в наших городах так и в деревнях.
Тот маленький прибор, который всякому другу радио известен под названием «катодная», или «электронная» лампа, не является результатом работы какого-либо одного изобретателя; эта маленькая лампа прошла немало различных стадий, пока не достигла своей современной конструкции. Да и эту «современную» конструкцию совсем нельзя считать идеальной и окончательной, тем более, что почти каждый месяц приходится слышать о новых и новых усовершенствованиях, достигаемых в этой области в различных странах. Однако в нашей практике встречаются почти исключительно приемные лампы Ленинградского Электровакуумного завода, и говорить приходится о них.
Обычная «трехэлектродная» лампа получила свое название благодаря конструкции своих основных внутренних частей. Если заглянуть сквозь стекло «колбы» внутрь, то можно рассмотреть следующее (черт. 1): между двумя твердыми проводниками, которые подводят ток, протянулась «нить накала», доводимая проходящим по ней током до высоких температур («добела» или «докрасна»). Эта нить накала окружена спиралькой, состоящей из 12—13 витков довольно тонкой упругой проволоки; исторически эта спираль получила название «сетка», что, впрочем, не лишено смысла и для современных более крупных ламп. Извне к сетке подходит лишь один проводник, и следовательно к ней батарея может быть присоединена только одним полюсом. В свою очередь сетка, а вместе с ней и нить, окружается металлической пластинкой, имеющей форму цилиндра; от этого цилиндра также идет один проводник наружу, а если, как это бывает обычно, к нему присоединить «плюс» батареи, то сам цилиндр окажется заряженным положительно, приобретая название «анод».
Вполне понятно, что цоколь такой лампы имеет соответственно четыре вывода-ножки, из которых две соединяются внутри лампы нитью накала, а другие две подходят к сетке и к аноду. На черт. 2 изображен цоколь трестовской лампы, обычно называемый «французским цоколем». Пользуясь размерами, приведенными на чертеже в миллиметрах, читатель сможет расположить гнезда для этой лампы при помощи циркуля и линейки. Грубо же всегда следует помнить такое правило, «ножка анода далеко, ножки накала симметричны».
Черт. 3 дает представление о цоколе германских ламп «Телефункен», ножки которых располагаются симметрично, но на цоколе со стороны анода имеется выступ, который при правильном погружении лампы в гнездо проходит в соответствующий вырез.
Изготовление катодных ламп представляет собой типичный пример массового производства, допускающего применение всех современных методов организации труда: механизацию, разделение труда и т. д. Грубо весь производственный процесс можно разделить так: операции по изготовлению ножки, операции по подготовке баллона («колбы») и, наконец, операции по соединению ножки с колбой и откачка ламп.
Ножкою лампы называется стеклянная «тарелка», вводимая внутрь баллона, с монтированными на ней электродами (черт. 4). Тарелка, как и другие стеклянные части лампы, приготовляется из легкоплавкого стекла (для удобства обработки), и сквозь нее пропускается 4 вывода, в верхней части плотно зажимаемые в расплавленное стекло тарелки. Следует обратить внимание на то, что зажатые в стекло части выводов должны при нагревании расширяться в такой же мере, как и само стекло, ибо иначе ножка может потрескаться; поэтому на черт. 4 мы видим в выводах специальные вставки из «платинита», имеющего примерно одинаковый коэффициент расширения со стеклом.
В качестве нити должен быть применен металлический волосок, способный выдержать, не расплавляясь, очень высокие температуры (до 2500° Ц). Материалом для нитей служит поэтому тугоплавкий и тягучий металл вольфрам в виде проволоки диаметром 0,045—0,05 миллиметра. Специальным станком концы вольфрамовой нити прикрепляются к твердым электродам. Сетка (молибденовая) навертывается предварительно на шаблон, а затем ее концы крепятся к раздвоенному концу сеточного электрода. Радиус витка сетки играет очень большую роль для усилительных свойств ламп, точно так же, как и густота ее витков: в наших типах сетки имеют радиус около 0,15 сантиметра.
Материал и размеры анода подбираются так, чтобы в процессе работы повышение его температуры не вызывало появление из него дотоле скрытых в нем («окклюдированных») газов; впрочем, для усилительных ламп эта опасность не столь велика, как для более крупных. Обычно аноды имеют в приемных лампах диаметр около 0,4—0,5 сантиметра и изготовляются из молибдена или из никкеля.
Смонтированная таким образом ножка готова к соединению с колбой; посмотрим, какие операции претерпевает последняя до запайки, в нее ножки. Полученная в готовом виде со стекольной фабрики, колба промывается в подогретой воде, просушивается и затем ее нижняя часть отбивается по линии АВ, так как технологические условия стекольной фабрики заставляют нижнюю часть колбы делать излишне длинной (черт. 5).
Далее в верхушке колбы газовым пламенем пробивается отверстие, и к нему припаивается «штенгель», то-есть стеклянная трубочка, сквозь которую будет производиться откачка лампы. «Штенгелеванная» колба готова для соединения с ножкой.
На специальном автоматическом станке колба надевается на ножку, и, разогреваясь в нижней части, они затеи спаиваются наглухо, образуя закраину для укрепления цоколя и оставляя сообщение с внешней атмосферой лишь через штенгель (черт. 6).
В таком виде лампа поступает на откачку. Задача «насосного» цеха — довести разрежение внутри баллона до одной миллиардной доли атмосферы. Это достигается современной техникой при помощи так называемых «конденсационных» ртутных насосов Лэнгмюра, где молекулы (частицы) воздуха захватываются из лампы молекулами конденсирующихся паров ртути. Лампы на откачку ставятся группами, для чего предварительно их штенгеля припаиваются к разветвленной стеклянной трубке, называемой «вилкой» (черт. 7). Однако применять с самого начала откачку насосом Ленгмюра — все равно, что стрелять из пушек по воробьям. Предварительно вся вилка ставится на насосы грубой откачки («форвакуум»), представляющие собою поршневой или ротативный (маслянный) тип, а затем, уже вилка, доведенная до разрежения порядка десятичных долей атмосферы, переключается на «файнвакуум» (насос Лэнгмюра). В последнем случае насосы предварительной откачки соединяются с конденсационным последовательно, имея своей задачей выбрасывать в атмосферу захваченные ртутью молекулы газа.
Рамки настоящей статьи не позволяют детально остановиться на конструкции насосов, скажу лишь, что прибор Лэнгмюра представляет собою весьма несложный аппарат — небольшого размера и без двигающихся частей.
В порах стеклянного баллона (стенках) имеется воздух.
Во время откачки, для того чтобы выгнать из стекла погруженный в него воздух, лампы подогреваются до температуры 450° Цельсия, то-есть почти до точки плавления стекла.
Когда потребное разрежение в вилке достигнуто, штенгеля ламп подогреваются у основания и затем лампы «оттягиваются» от вилки, сохраняя в качестве воспоминания о штенгеле острие на своей макушке (черт. 8).
Далее специальной цементной массой к лампе приклеивается цоколь, сквозь который пропускаются выводы от электродов, образующие контакты с соответствующими ножками.
Лампа готова и поступает на испытание.
Приведенное мною описание производственного процесса весьма грубо и содержит лишь главнейшие операции. Но для радиолюбителя, намеревающегося пользоваться лампой лишь в эксплоатации, достаточно и этих минимальных технологических сведений.
Все сказанное в полной мере относится к лампе типа «Р5»; лампы же типа «Микро» отличаются некоторыми особенностями, о которых придется сказать в свое время.
Теперь же можно будет перейти к описанию физических процессов в лампе, применяемой для различных целей в приемных установках. Об этом мы и будем говорить в следующей статье.