background image

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  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.

background image

   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

aleksander.zawada@ep.com.pl

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