Elektronika Praktyczna 8/2006

56

C H C I E Ć Z N A C Z Y M Ó C

Na pierwszy rzut oka spra-

wa może wyglądać na czyste sza-

leństwo, na coś niewykonalnego.

W książkach przecież jednoznacznie

stoi, że „lamp w domowych wa-

runkach zrobić się nie da”. Sam

wierzyłem w to przez długi czas,

jednak chęć eksperymentowania

była silniejsza. Minął rok od moich

pierwszych prób, które przyniosły

sporo porażek, ale też trochę sukce-

sów. Jednym z nich było skonstru-

owanie prostej lampy Nixie i wła-

śnie o tym chciałem opowiedzieć.

Krótko o lampach Nixie

Lampa nixie jest lampą jarzenio-

wą, w której katody mają kształt cyfr

lub znaków, zaś anoda ma postać

siatki. Elektrody są stalowe. Uzy-

skuje się je metodą fotolitograficzną

– poprzez pokrycie blachy emulsją

fotoczułą, naświetlenie przez ma-

skę z wzorami cyfr (lub anody–siat-

ki), wywołanie emulsji i wytrawienie.

Lampy w kuchni

Produkcja lamp elektronowych

w domowych warunkach?

Niemożliwe? Pewnie, że tak,

chyba, że się bardzo chce…

Choć robienie lamp to swego

rodzaju sport ekstremalny, to

prawem wielkich liczb znajdą

się także inni „szaleńcy”,

którzy też zaczną się w to

bawić.

Może właśnie Ty, szanowny

Czytelniku?

Autor artykułu z jedną z lamp własnej produkcji

Dzięki temu znaki fabrycznych lamp

Nixie mają precyzyjne kształty, czego

nie udałoby się uzyskać metodami

wykrawania mechanicznego. Poszcze-

gólne znaki (katody) są odizolowane

od siebie za pomocą krążków z cera-

miki alundowej, wykonanej na bazie

tlenku glinu Al

2

O

3

. Druty – przepu-

sty elektrod są wtopione w talerzyk

lampy. Wykonanie takiego talerzyka

i połączenie go z balonem lampy jest

skomplikowane i wymaga ogrzewanych

form grafitowych, chronionych przed

spaleniem atmosferą gazu obojętnego,

na przykład azotu.

Lampy Nixie są wypełnione mie-

szaniną neonu (99...99,99%) i argonu

(1...0,1%) pod ciśnieniem około 30 to-

rów. Jest to około 4/100 ciśnienia at-

mosferycznego. Dobór ciśnienia i skła-

du gazu w lampie jest sprawą bardzo

ważną. Gdyby stosować czysty neon,

napięcie zapłonu wynosiłoby powyżej

200 V. Dlatego wprowadza się doda-

tek argonu, który powoduje zmniej-

szenie napięcia zapłonu i zmienia

nieco kolor świecenia. Zmniejszenie

napięcia zapłonu jest korzystne, gdyż

dzięki temu można zastosować więk-

sze ciśnienie gazu. Jest to korzystne

ze względu na zmniejszenie rozpyla-

nia elektrod.

Lampa Nixie w wykonaniu

autora

W porównaniu z wyglądem lam-

py fabrycznej moja lampka wypada

blado. Moja kuchnia spełniająca rolę

prywatnej wytwórni lamp nie jest

profesjonalną fabryką...

Niedostatki aparaturowe dawały

niekiedy w kość. Przez cały ostat-

ni rok ulepszałem i nadal ulepszam

jednak wyposażenie. Przede wszyst-

kim dotyczy to aparatury próżnio-

wej. Niech dowodem tego będą

fot. 1 i 2.

Zestaw umożliwia przeprowadza-

nie różnych doświadczeń w zakresie

wysokiej próżni, łącznie z pompo-

waniem pojedynczych egzemplarzy

lamp elektronowych

Zaczynałem od prymitywnych

pomp próżniowych, wykonywanych

z róznych kompresorów (także od

lodówek), które mogły wytwarzać

słabą próżnię. Później podarowano

mi obrotową pompę próżniową, da-

jącą próżnię około 10

–2

Tr. Próżnia

ta była już na tyle dobra, że było

możliwe zbudowanie działającej Ni-

xie. Moim celem jest jednak budo-

wanie próżniowych lamp elektrono-

wych. Do tego potrzebna jest jeszcze

lepsza próżnia, rzędu 10

–6

Tr. Uru-

chomiony przed trzema miesiącami

układ próżniowy z pompą dyfuzyjną

umożliwia uzyskanie takiej próżni.

Szczególne podziękowania za szero-

ko rozumianą pomoc w uruchomie-

niu tego układu próżniowego należą

się dr Piotrowi Konarskiemu z Prze-

mysłowego Instytutu Elektroniki.

O ile próżnia właściwie nie sta-

nowi już dla mnie problemu, o tyle

w robotach szklarskich ciągle bory-

kam się z trudnościami. Dysponuję

jedynie palnikiem gazowo–powietrz-

nym, za pomocą którego wykonanie

precyzyjnych prac szklarskich nie

jest możliwe. Dlatego moja lampa

wyświetla tylko trzy cyfry: 0, 1 i 2

(

fot. 3).

Fot. 1. Zestaw próżniowy w lipcu
2005. Pompy od lodówek umoż-
liwiały wytworzenie próżni co
najwyżej 1...5 Tr. Zestaw umożliwiał
napełnianie żarówek wodorem i in-
nymi gazami

Fot. 2. Zestaw próżniowy w lipcu
2006. Zespół pompa obrotowa–
pompa dyfuzyjna (umieszczone na
stojaku z napisem PWL) umożliwia
wytworzenie próżni około 10

–6

Tr.

57

Elektronika Praktyczna 8/2006

C H C I E Ć Z N A C Z Y M Ó C

Jak na razie mogę bowiem wto-

pić z powodzeniem tylko cztery

elektrody. Często jednak złącze pęka

i nadaje się jedynie do wyrzucenia.

Uzyskanym złączem próżnioszczel-

nym jest spłaszcz– element tak cha-

rakterystyczny dla żarówek i lamp

elektronowych dawnych typów.

Uznałem, że wykonywanie elek-

trod metodą fotolitograficzną nie

wchodzi w moich warunkach w grę.

Dlatego elektrody wygiąłem z drutu

stalowego (

fot. 4). Należy podkreślić,

że elektrody jak i szkło lampy po-

winno być chemicznie czyste. Jeśli

tak nie będzie, brud spowoduje po-

gorszenie próżni. Metalowe elektrody

powinny być więc przed zamonto-

waniem starannie odtłuszczone i wy-

grzane w próżni. Ja musiałem zado-

wolić się oczyszczeniem powierzch-

ni elektrod poprzez zanurzenie ich

na kilka sekund w 65% kwasie azo-

towym (rozpuszczenie cienkiej war-

stwy cynku na drucie stalowym),

opłukanie wodą, następnie opłukanie

spirytusem i wysuszenie.

W fabrycznych lampach Nixie

elektrody są wsparte na wsporni-

kach alundowych. Użycie takich

wsporników w moich warunkach nie

było możliwe. Z tego względu cały

system elektrod został utrzymany za

pomocą szkła, którego kropla połą-

czyła mechanicznie elektrody. Kro-

pla ta zapobiega także zapłonowi

doprowadzenia elektrody (jako dobry

izolator szkło uniemożliwia przesko-

czenie zapłonu), co psułoby obraz

cyfry. Po napełnieniu lampy gazem

należy ją zatopić, czyli odciąć ją od

pompy i dozownika gazu. Operacja

ta nie jest zbyt trudna – polega na

ogrzaniu palnikiem rurki pompowej

u góry lampy. Gdy szkło zacznie

mięknąć lampę odciąga się. Wskutek

znacznej różnicy ciśnień – atmosfe-

rycznego i wewnątrz bańki rurka za-

pada się, by w końcu się całkowicie

zasklepić.

Lampka próbna przepracowała

do tej pory około 700 godzin i nic

nie wskazuje, by miała zakończyć

w najbliższym czasie swój żywot.

W ciągu pierwszych kilkudziesięciu

godzin nastąpiła stabilizacja para-

metrów lampy: żelazo z elektrod

związało pewną ilość gazów che-

micznie czynnych (np. tlenu), któ-

re znajdowały się w lampie wskutek

złej próżni. Wskutek rozpylania że-

laza i wiązania gazów nastąpiło nie-

znaczne ściemnienie szkła w okolicy

elektrod. Ponieważ lampa jest napeł-

niona czystym neonem, toteż jej na-

pięcie zapłonu jest wyższe niż lamp

fabrycznych i wynosi około 280 V.

Optymalny prąd cyfry wynosi około

2,5 mA.

Warto wspomnieć o możliwości

konstruowania lampek neonowych

z napisami lub różnymi symbolami,

katoda może być przecież uformo-

wana w różne wzory. Jedną z takich

lamp mojej konstrukcji przedstawio-

no na

fot. 5.

Aleksander Zawada, EP

[e-mail]

Fot. 4. Elektrody lampy Nixie, pierw-
sza z lewej anoda

Fot. 5. Neonówka z katodą w po-
staci napisu

Fot. 3. Wygląd lampy Nixie wyko-
nanej przez autora